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DE19611164A1 - Tractor propeller for fixed wing aircraft - Google Patents

Tractor propeller for fixed wing aircraft

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Publication number
DE19611164A1
DE19611164A1 DE19611164A DE19611164A DE19611164A1 DE 19611164 A1 DE19611164 A1 DE 19611164A1 DE 19611164 A DE19611164 A DE 19611164A DE 19611164 A DE19611164 A DE 19611164A DE 19611164 A1 DE19611164 A1 DE 19611164A1
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DE
Germany
Prior art keywords
propeller
blade
hub
area
profile
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Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19611164A
Other languages
German (de)
Inventor
Dieter Schmitt
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of DE19611164A1 publication Critical patent/DE19611164A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/16—Blades

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The tractor propeller has at least one propeller blade (20) with a duct (21) extending from the hub towards the tip of the blade. In the area of the hub an inlet air flow occurs into the individual duct. In the outer part of the blade (23) in the area of the blade edge (25) are outlet flow openings (24) for the air. The propeller blade profile in the region of the hub is steeper than normal with a reduced blade depth. The duct can have a valve assembly (26) which in the area of the required rotational speed can open or close.

Description

Die Erfindung betrifft einen Propeller zum Vortrieb eines Flächenflugzeugs mit wenigstens einem Propellerblatt.The invention relates to a propeller for propelling a plane at least one propeller blade.

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.A possible embodiment of such a propeller is shown in FIG. 1 of the drawing. The shape of the propeller blade shown here is dimensioned according to a teaching that is disclosed in DE 34 08 363 C2.

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.It is known to provide propeller blades with a joint, which the Pro peller leaves z. B. when reaching a target speed by mechanical means can be adjusted to keep this speed constant.

Hierdurch wird es möglich bei höheren Fluggeschwindigkeiten ein Motorüber­ drehen zu verhindern.This makes an engine over at higher airspeeds possible to prevent turning.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde unter Vermeidung solcher teuren Gelenke einen Propeller zu gestalten, der ähnliche Eigenschaften aufweist.The invention has for its object to avoid such expensive Joints to design a propeller that has similar properties.

Diese Aufgabe wird durch die beiden Vorschläge des Anspruchs 1 gelöst, wobei die beiden Vorschläge gemeinsam oder getrennt anwendbar sind.This object is achieved by the two proposals of claim 1, wherein the two proposals can be used together or separately.

Die Unteransprüche zeigen Ausgestaltungen der Erfindung auf. The subclaims show embodiments of the invention.  

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.In the solution with the air channels in the propeller blades, the air flows by a solenoid valve, a pressure-controlled valve that air pressure opens or closes or simply by using the Cruising speed increasing flowing into the channels via the hub Flow volume can be realized.

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.There are two alternatives. Let the air near the rear edge emanating from the underside of the blade, this emanates the power Increased absorption, so the same effect as achieved with the joints. Who If the openings are arranged on the top of the sheet, there is a curl power consumption. In this case it is for the starting process and / or climb a higher engine speed and engine power can be used.

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.The second solution of claim 1 achieves similar results through a special training of the propeller blades, and that is near the hub the blade profile set steeper compared to the usual setting, but each but a correspondingly smaller depth of sheet is provided.

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.At higher flight speeds, the faster inflow results the air a change in the blowing angle. With the usual profile design of the Propeller blade is then blown from above in the hub area. This part of the propeller blade is driven by the airstream (Windmill effect). The result is an undesirable increase in speed (Spin the propeller as long as the engine power is kept the same). If, on the other hand, the blade profile is close to the hub (15, 20% of the propeller wheel us) e.g. B. set steeper by approx. 10 ° or more (setting angle enlarged), what corresponds to an increase in the lift coefficient and at the same time in this loading If the sheet depth is reduced inversely proportionally, then the desired one remains Force distribution over the blade length (radius) obtained. So there are none Loss of efficiency. However, the windmill effect is at least strongly reduced prevents the risk of engine over-revving. Subsequent to the Na the reduced blade depth and the increased setting angle increase first quickly and then slowly into the usual design.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.An embodiment of the invention will be explained with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Propeller gemäß dem Stand der Technik, Fig. 1 a propeller according to the prior art,

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. Fig. 2 also a propeller, the blade profile is designed according to the prior art and in which the first Al alternative of the invention is realized.

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.In Fig. 2, a flow channel 21 between Na 22 and the outer region 23 of the blade is drawn only in one propeller blade 20 . In the outer region, this flow channel 21 ends in openings 24 in the vicinity of the rear edge 25 of the propeller blade 20 . In the vicinity of the hub, a possibility not shown is provided for the air inlet into the channel 21 . The channel 21 is closed in the vicinity of the hub 22 by a flap 26 , which is opened or closed in a corre sponding pressure generation by airstream against the pressure of a spring 27 .

Alternativ könnte man die Klappe durch Fliehkräfte öffnen oder schließen las­ sen. Auch das Einleiten von Druckluft in den Kanal 21 ist möglich.Alternatively, the valve could be opened or closed by centrifugal forces. The introduction of compressed air into channel 21 is also possible.

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.Preferably, the two measures of claim 1 for a pro peller sheet design applied according to claim 6, wherein it it is beneficial to apply both measures simultaneously.

Claims (7)

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.1. Propeller for propelling a plane with at least one propeller blade, characterized in that the blade or blades ( 20 ) run from the hub ( 22 ) to the outer propeller area ( 23 ) have the channel ( 21 ) that an inflow possible in the hub area speed of air is provided in the individual channels ( 21 ) and that in the outer propeller area ( 23 ) in the vicinity of one of the blade edges ( 25 ) from flow openings ( 24 ) are provided for the air, and / or that the propeller blade profile in the vicinity the hub is steeper compared to the usual setting and has a correspondingly smaller blade depth. 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.2. Propeller according to claim 1, characterized in that the channels ( 21 ) are provided with a valve device ( 26 ) which is opened or closed in the range of the target speed of the propeller. 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.3. Propeller according to claim 2, characterized in that the Ventilein direction ( 26 ) from the control pressure of the centrifugal forces and / or other forces can be opened or closed when a certain force is reached. 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.4. Propeller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the openings ( 24 ) in the vicinity of the rear edge ( 23 ), on the underside of the blades ( 20 ) are arranged. 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. 5. Propeller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the openings near the rear edge at the top of the leaves are arranged.   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 (ca-Wertes) und die Profildicke (d) folgen­ den Formeln folgt: worin:
k₁ = Konstante, abhängig von d, ζ, ca, B
k₂ = Konstante, abhängig von d,
d = Durchmesser
V(r) = Auftriebsverteilungsfunktion, abhängig von r
ζ = Luftdichte
ca = Auftriebsbeiwert
B = Blattzahl
P = Motorleistung
r = Radius
ω = Winkelgeschwindigkeit bedeuten worin α₀ = 0-Auftriebsanstellwinkel
Ca′ = dca/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.6. Propeller according to one of claims 1 to 5, characterized in that the blade geometry of the propeller is selected and designed such that the depth ( 1 ) of the propeller, the setting angle (ε) to achieve a constant lift coefficient (c a value) and the profile thickness (d) follow the formulas: wherein:
k₁ = constant, depending on d, ζ, c a , B
k₂ = constant depending on d,
d = diameter
V (r) = buoyancy distribution function, depending on r
ζ = air density
c a = lift coefficient
B = number of sheets
P = engine power
r = radius
ω = mean angular velocity wherein α₀ = 0 lift angle
C a ′ = dc a / dα
α = angle of attack
mean and wherein
k₄ = 0.281
k₅ = 15.7
w = flight speed (drive)
mean, and that the bottom of the propeller profile is a straight line, which means that the air throughput speed through the area covered by the propeller is constant over the radius from the hub to the outside, and that the lift coefficient of the profile geometry is constant over the entire propeller blade. 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.7. Propeller according to claim 6, characterized in that the taper angle approximately between 10 to 20 degrees, preferably at about 14 to 17 degrees.
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