4

do przodu z prędkością v, równą prędkości samolotu. Obie te prędkości sumują się ze sobą (rys. 4.1) w sposób geometryczny (gdyż kierunki ich nie pokrywają się ze sobą). Kierunek wypadkowej prędkości w elementu łopaty względem powietrza wyznacza kierunek napływu strug powietrza na profil łopaty. Kąt zawarty między nim a

Rys. 4.1. Trójkąt prędkości i siły na elemencie łopaty

cięciwą profilu jest więc kątem natarcia a, który {jak wynika z rysunku) jest równy konstrukcyjnemu kątowi nastawienia (3, zmniejszonemu o kąt<p, i zależy od stosunku prędkości lotu v do prędkości obwodowej elementu śmigła 2 jt *r • n_s lub jt ■ d ■ n_s.

Opływ elementu łopaty przez strugi powietrza wywołuje powstanie siły aerodynamicznej analogicznej do siły . powstającej na skrzydle (rozdz. 2.2). Siła ta może być rozłożona na dwie składowe: składową ciągu, działającą w kierunku osi obrotu, i składową oporu, działającą w płaszczyźnie wirowania śmigła. Składowa oporu przeciwstawia się obrotowi - śmigła i, dając względem osi obrotu śmigła -moment oporowy, musi być pokonana przez moment obrotowy silnika. Podobnie, jak siła nośna i opór na skrzydle, tak ciąg i moment oporowy na śmigle są zależne od kąta natarcia oraz prędkości opływu. Współczynniki ciągu C_T i momentu lub mocy C_N, analogiczne do współczynników siły nośnej i oporu mogą być wyznaczone w zależności od kąta natarcia, ponieważ jednak kąt ten jest równy stałemu kątowi nastawienia (3 zmniejszonemu o zmienny kąt <p, więc bardziej celowe jest wyznaczenie zależności tych współczynników od kąta <p. Zazwyczaj rysuje się wykresy zależności współczynników C_T i C_N od tangensa kąta q>, czyli od stopuoku v/n_s • d, nazywanego posuwem śmigła. Tak sporządzony wykres, łącznie z kątem nastawienia (3 elementu łopaty, służy do oceny warunków pracy całego śmigła.

Badania wykazują, że kąt nastawienia, mierzony w odległości równej 3/4 promienia łopaty, może być traktowany jako średni lub zredukowany kąt nastawienia całej łopaty.

Zazwyczaj moc śmigła oblicza się ze wzoru

N = Cs ‘ q ' nf ■ d^s    (4.1)

a wytworzony dzięki niej ciąg wynosi T = C_r-_e W    (4.2)

4.2.2. Sprawność śmigła. Sprawność, z jaką śmigło zamienia moment obrotowy silnika na ciąg, jest niewątpliwie bardzo ważnym czynnikiem, mającym wpływ na osiągi samolotu (prędkość maksymalna, zasięg itp.).

Sprawność śmigła jest stosunkiem tzw. mocy pociągowej do mocy efektywnej N silnika, zużytej do napędu śmigła. Mocą pociągową nazywa się ciąg pomnożony przez prędkość samolotu, tzn. T • v; jest to praca wykonana przez siłę 'Ciągu na drodze przebytej w czasie 1 s. Sprawność śmigła wyraża się wzorem

^ - ^T ’^v - vCTQ'n?-d* _ Ct p ₍₄₃₎ N Cs ' Q * n* * d⁵ Cs * d

tzn. podobnie jak ciąg, zależy od posuwu v/n_s - d. Zależność ta przedstawiona jest na rys. 4.2.

W zwykłym śmigle stałym kąt nastawienia łopaty {3 jest wielkością stałą. Każda krzywa przedstawiona na rys. 4.2 obrazuje zmianę sprawności śmigła o określonym kącie nastawienia (3 łopaty. Ponieważ silnik powinien pracować przy możliwie dużej prędkości obrotowej n_s zapewniającej mu dużą moc (rozdz. 4.3.3), a średnica d jest dla da-