Учитывая то, что на воздушный винт передается огромны вращающий момент двигателя, он требует особого внимания в воздухе и на земле, что гарантирует не только более длительный срок службы, но и большую безопасность полета.
Силовая установка на самолете в отличие от планера является основным элементом. Для получения максимальной производительности необходима гармоничная работа двигателя и воздушного винта. Максимальный крутящий момент создается двигателем. На пропеллер возлагает не менее трудная задача превратить этот крутящий момент в тягу. Нагрузки, которым он подвергается огромны, следовательно, он должен быть защищен от чрезмерных механических воздействий извне. Максимальное число передаваемых ему оборотов и масса лопастей определяют нагрузку, создаваемую центробежными силами. Корневая часть лопасти несет основную.
В истории авиации древесина была первым используемым материалом для изготовления самолетов, в том числе воздушных винтов, и достоинства этого материала остаются непревзойденными и до сих пор. Древесина не только легка, ее структура содержит продольные волокна, имеющие огромную прочность на разрыв. Кроме того, она не подвержена коррозии и достаточно гибка. Если деревянный пропеллер ударяется о грунт, то его структура поглощает удар, уменьшая вероятность ущерба, который может вызвать внезапная остановка двигателя. Однако деревянные винты имеют сложную технологию изготовления, а их поверхность уязвима для механического воздействия от пыли и гальки, поднимаемой ветром или воздушным потоком с земли. Даже дождевая вода может повредить пропеллер. Сначала эрозия разрушает лак, а затем продолжает проникать в материал и менять форму лопасти. Это снижает аэродинамическую эффективность и может вызвать растрескивание.
Поэтому изготовители применяют защитные покрытия на передних (по ходу движения винта) кромках, способные задержать начало эрозии. Если они повреждены, требуется специализированное обслуживания. Повреждения защитного покрытия (латунь, резина) вызывает большой дисбаланс и вибрацию, что в последствии приведет к серьезному повреждению двигателя и ступицы. Те, кто использует деревянные воздушные винты, всегда должны знать признаки начала эрозии и в нужное время предотвратить ее.
Алюминиевые пропеллеры более устойчивы к эрозии, но не к коррозии. Когда происходит эрозия, квалифицированный механик очищает поверхность передних краев, стремясь устранить образовавшуюся шероховатость. Если есть какие-либо вмятины, выбоины от твердых предметов, шлифовка предотвращает возникновение трещин. Эта практика очень важна, потому что в царапине образуется более слабая точка. Вращающийся алюминиевый пропеллер может подвергаться центробежным силам до 20 тонн.
Если к этому добавится вибрация, то это может быстро привести к разрушению. Вибрация всегда отрицательно сказывается на работе всей силовой установки, поэтому ее нужно свести к минимуму. Для этого многие сервисы по техническому обслуживанию предлагают услугу балансировки пропеллера. Для этого требуется специальное оборудование и хорошо обученный механик. Машина (похожая по принципу работы на стенд для балансировки колес автомобилей) определяет где нужно установить балансировочный груз и его правильный вес. Снижение вибраций предотвращает от преждевременного выхода из строя коренной подшипник мотора или редуктора, а также бортового оборудования, кроме того создают больший комфорт в полете.
Даже если на пропеллере не обнаружено видимых повреждений, учитывая огромные нагрузки, которые приходятся на него, пилот должен всегда знать, правила его эксплуатации. Вращение пропеллера на максимальных оборотах и в течение длительного времени, может привести к усталости материала и вызвать сначала небольшие трещины, которые, как правило, могут быть обнаружены при тщательном осмотре либо проверке дефектоскопом. Концы лопастей при вращении могут достигать сверхзвуковой скорости при этом эффективность винта резко падает,а вместе с этим и его тяга. С другой стороны, если пилот резко снизит обороты двигателя, это может вызвать резкое напряжение участка лопасти на расстоянии 2/3 от ступицы.
Вращение любого предмета создает гироскопический эффект. Пространственная жесткость вращающегося пропеллера прямо пропорциональна скорости его вращения. Когда пилот делает резкие изменения в направлении движения (поворот, поворот, взлет, наклон), на приводной вал действуют изгибающие силы, которые передаются на всю силовую установку. При этом вал может сломаться. Так было с самолетом Tucano в 1980-х годах на одном из авиашоу. Пилот выполнил резкий манёвр под названием Lancevaque, имеющийся в программе демонстрации. Внезапно вал винта сломался. Масло из двигателя под большим давлением стало выгоняться из коренного подшипника и самолет загорелся. К счастью, пилот смог отвести самолет от места скопления зрителей и техники и покинул его с парашютом в нескольких милях от аварии. Поэтому пилотам акробатических самолетов следует изучить устройство своих винтов и стараться избегать применения к ним крайних усилий.
В дополнение к механическим воздействиям, всегда существует вероятность коррозии алюминиевой лопасти. Устойчивость к коррозии могут снизить чистящие средства, которые реагируют с алюминием. Важно знать, какие из них не должны применяться. Если вы сомневаетесь, используйте только чистую сухая ткань. Также важно, чтобы лопасти были покрыты защитным слоем краски, причем после каждого воздействия эрозии.
Алюминиевые пропеллеры – это настоящие произведения искусства созданные из однородного материала Поэтому они более жесткие и устойчивы к изгибу. Однако, как уже было сказано выше, участок лопасти, отдаленный от ступицы примерно на две трети, заслуживает особого внимания. На нем силы изгиба более интенсивные. Повреждения или дефекты на передних кромках должны быть быстро обнаружены и исправлены.
Коррозия не всегда видна. Иногда она распространяется внутри материала и из небольшой точки, уходя вглубь подобно термитам в древесине, и снижает прочность. Обычно она начинается под наклейками или защитным слоем, который покрывает лопасть. Отсюда важность проведения инспекции специализированным персоналом. Рентгенологические тесты или применение дефектоскопа позволяет легко это обнаружить. Эти же приборы полезны при проверке наличия внутренних пустот и каверн, образующихся на стадии отливки заготовки.
Пропеллеры – это высокотехнологичные компоненты. И их следует ремонтировать и обслуживать в соответствии с рекомендациями производителя. Знание принципов работы и сил на них воздействующих, гарантирует соблюдение правил эксплуатации для долговременной и безопасной службы.
Андрей Бочкарев
