DE19611164A1

DE19611164A1 - Propeller zum Vortrieb eines Flächenflugzeuges

Info

Publication number: DE19611164A1
Application number: DE19611164A
Authority: DE
Inventors: Dieter Schmitt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 1997-09-25

Description

Die Erfindung betrifft einen Propeller zum Vortrieb eines Flächenflugzeugs mit wenigstens einem Propellerblatt.

Eine mögliche Ausbildung eines solchen Propellers zeigt Fig. 1 der Zeichnung. Die hier gezeigte Form des Propellerblatts ist gemäß einer Lehre bemessen, die in der DE 34 08 363 C2 offenbart ist.

Es ist bekannt, Propellerblätter mit einem Gelenk auszustatten, womit die Pro pellerblätter z. B. bei Erreichen einer Solldrehzahl durch mechanische Mittel verstellt werden, um diese Drehzahl konstant zu halten.

Hierdurch wird es möglich bei höheren Fluggeschwindigkeiten ein Motorüber drehen zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde unter Vermeidung solcher teuren Gelenke einen Propeller zu gestalten, der ähnliche Eigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die beiden Vorschläge des Anspruchs 1 gelöst, wobei die beiden Vorschläge gemeinsam oder getrennt anwendbar sind.

Die Unteransprüche zeigen Ausgestaltungen der Erfindung auf.

Bei der Lösung mit den Luftkanälen in den Propellerblättern kann die Luftströ mung durch ein Magnetventil, ein druckgesteuertes Ventil, das bei einem be stimmten Fahrtluftdruck öffnet oder schließt oder einfach durch das mit der Fahrtgeschwindigkeit ansteigende in die Kanäle über die Nabe einströmende Strömungsvolumen realisiert werden.

Es gibt dabei zwei Alternativen. Läßt man die Luft in der Nähe der Hinterkante der Blattunterseite ausströmen, so wird durch dieses Ausströmen die Leistungs aufnahme gesteigert, also der gleiche Effekt wie mit den Gelenken erzielt. Wer den die Öffnungen an der Blattoberseite angeordnet, so ergibt sich eine Verrin gerung der Leistungsaufnahme. In diesem Fall ist für den Startvorgang und/oder Steigflug eine höhere Motordrehzahl und Motorleistung ausnutzbar.

Die zweite Lösung des Anspruchs 1 erreicht ähnliche Ergebnisse durch eine besondere Ausbildung der Propellerblätter, und zwar wird in der Nähe der Nabe das Blattprofil gegenüber der üblichen Einstellung steiler eingestellt, dafür je doch eine entsprechend geringere Blattiefe vorgesehen.

Bei höheren Fluggeschwindigkeiten ergibt sich durch die schnellere Zuströmung der Luft eine Veränderung des Anblaswinkels. Bei üblicher Profilgestaltung des Propellerblatts wird dann im Nabenbereich das Blattprofil von oben angeblasen. Damit wird dieser Teil des Propellerblatts vom Fahrtwind angetrieben (Windmühleneffekt). Die Folge ist ein nicht erwünschter Drehzahlanstieg (Durchdrehen des Propellers solange die Motorleistung gleich gehalten wird). Wird dagegen das Blattprofil in der Nähe der Nabe (15, 20% des Propellerradi us) z. B. um ca. 10° oder mehr steiler eingestellt (Einstellwinkel vergrößert), was einer Erhöhung des Auftriebsbeiwerts entspricht und gleichzeitig in diesem Be reich die Blattiefe umgekehrt proportional verringert, dann bleibt die gewünschte Kraftverteilung über der Blattlänge (Radius) erhalten. Somit entstehen keine Effizienzeinbußen. Jedoch ist der Windmühleneffekt zumindest stark abgemin dert, die Gefahr des Motorüberdrehens verhindert. Anschließend an den Na benbereich geht die verringerte Blattiefe und der vergrößerte Einstellwinkel zu erst schnell und dann langsam in die übliche Gestaltung über.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Propeller gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 ebenfalls einen Propeller, dessen Blattprofil gemäß dem Stand der Technik ausgebildet ist und bei dem die erste Al ternative der Erfindung realisiert ist.

In Fig. 2 ist nur in einem Propellerblatt 20 ein Strömungskanal 21 zwischen Na be 22 und dem äußeren Bereich 23 des Blatts gezeichnet. Im äußeren Bereich endet dieser Strömungskanal 21 in Öffnungen 24 in der Nähe der Hinterkante 25 des Propellerblatts 20. In der Nähe der Nabe ist eine nicht dargestellte Mög lichkeit für den Lufteintritt in den Kanal 21 vorgesehen. Der Kanal 21 ist in der Nähe der Nabe 22 durch eine Klappe 26 abgeschlossen, die bei einer entspre chenden Druckerzeugung durch Fahrtwind gegen den Druck einer Feder 27 geöffnet oder geschlossen wird.

Alternativ könnte man die Klappe durch Fliehkräfte öffnen oder schließen las sen. Auch das Einleiten von Druckluft in den Kanal 21 ist möglich.

Vorzugsweise werden die beiden Maßnahmen des Anspruchs 1 bei einer Pro pellerblattgestaltung gemäß Anspruch 6 zur Anwendung gebracht, wobei es günstig ist, beide Maßnahmen gleichzeitig anzuwenden.

Claims

1. Propeller zum Vortrieb eines Flächenflugzeuges mit wenigstens einem Propellerblatt, dadurch gekennzeichnet, daß das Blatt oder die Blätter (20) einen von der Nabe (22) zum äußeren Propellerbereich (23) laufen den Kanal (21) aufweisen, daß im Nabenbereich eine Einströmmöglich keit von Luft in die einzelnen Kanäle (21) vorgesehen ist und daß im äu ßeren Propellerbereich (23) in der Nähe einer der Blattkanten (25) Aus strömöffnungen (24) für die Luft vorgesehen sind, und/oder daß das Propellerblattprofil in der Nähe der Nabe gegenüber der üblichen Einstel lung steiler eingestellt ist und eine entsprechend geringere Blattiefe auf weist.

2. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (21) mit einer Ventileinrichtung (26) versehen sind, die im Bereich der Solldrehzahl des Propellers geöffnet oder geschlossen wird.

3. Propeller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilein richtung (26) vom Steuerdruck der Fliehkräfte und/oder anderen Kräften bei Erreichen einer bestimmten Kraft öffenbar oder schließbar ist.

4. Propeller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Öffnungen (24) in der Nähe der Hinterkante (23), an der Unterseite der Blätter (20) angeordnet sind.

5. Propeller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in der Nähe der Hinterkante an der Oberseite der Blätter angeordnet sind.

6. Propeller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattgeometrie des Propellers derart gewählt und ausgelegt ist, daß die Tiefe (1) des Propellers, der Einstellwinkel (ε) zur Erzielung eines konstanten Auftriebsbeiwertes (c_a-Wertes) und die Profildicke (d) folgen den Formeln folgt: worin:
k₁ = Konstante, abhängig von d, ζ, c_a, B
k₂ = Konstante, abhängig von d,
d = Durchmesser
V(r) = Auftriebsverteilungsfunktion, abhängig von r
ζ = Luftdichte
c_a = Auftriebsbeiwert
B = Blattzahl
P = Motorleistung
r = Radius
ω = Winkelgeschwindigkeit bedeuten worin α₀ = 0-Auftriebsanstellwinkel
C_a′ = dc_a/dα
α = Anstellwinkel
bedeuten und worin
k₄ = 0,281
k₅ = 15,7
w = Fluggeschwindigkeit (Fahrt)
bedeuten, und daß die Propellerprofilunterseite eine Gerade ist, wodurch die Luftdurchsatzgeschwindigkeit durch die vom Propeller überdeckte Fläche über den Radius von der Nabe nach außen hin konstant ist, und daß der Auftriebsbeiwert der Profilgeometrie über das gesamte Propel lerblatt hin konstant ist.

7. Propeller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verjün gungswinkel annähernd zwischen 10 bis 20 Grad, vorzugsweise bei etwa 14 bis 17 Grad liegt.