פרופלורים על קצה המזלג...

מבוא

הנכתב הוא תיאוריה בסיסית בנושא הפרופים כמו כן גם מסקנות של ניסוי וטעייה לגבי עצוב וייצור פרופים.
מאחר ועוד חומר יצריך המון תיאוריה מתמטית שת'אמת אין לי הרבה כוח לגבי זה והיא מאוד מסובכת, אני אוכל לתת לכם קצת טעימה מזה. חוץ מזה אני לא מוצא את כל הנוסחאות המתמטיות רלוונטיות, כי אנחנו רוצים להטיס.
לרוב הטיסנים, הפרופלור (מדחף) הוא האמצעי היחיד שממיר את כוח המנוע לביצועי הטיסה של הטיסן(מטוס), מהירות. דבר זה עושה את בחירת המדחף כדבר הכרחי לביצועי הטיסן.
אנו צריכים בעצם לחשוב על המדחף כעל כנף, ולכן התיאוריה תהיה הרבה יותר קלה להבנה.
צורת הלהב, הפסיעה (פיטצ') ופרופיל הלהב כולם יהיו יותר מובנים.
ההבדל היחיד הוא שהמדחף הוא בעצם כנף סובבת (כמו מסוק), רק שכאן שוב, המדחף הוא לא סימטרי לכל אורכו וחתכו, הוא משתנה ולא עקבי לאורכו ורוחבו. זהו מספר "הריינולד" שלו (בהמשך יוסבר מה זה).
אחד הדברים הכי בעיתיים בתכנון ועיצוב מדחף, בכל גודל, גם במטוסים אמתיים, הוא שכמעט בלתי אפשרי לדעת מה המדחף עושה במצב הדינאמי שלו, כלומר בטיסה עצמה.
נכון שנתונים סטאטיים באים בבחינות סטטיות, ולכן, מין הסתם, אינם משקפים בצועים דינאמיים.
יהיה מאוד קל לתכנן מדחף שיוכל לתת לנו משיכה מעולה במבחן סטטי, אבל, מדחף שתוכנן כך לא תמיד ייתן לנו את אותה תוצאה במבחן אווירי, בטיסה.
ואם אנו מעוניינים בטיסה שהטיסן יהיה עם תכונה מסוימת, קרי מהירות, או מומנט גדול, אז קל וחומר.
מבחינת החומר ממנו עשוי המדחף, תהיה לו המון השפעה על העיצוב ועל הביצועים.
קובץ מצורף 117647

צורת המדחף

כאשר המדחף הממוצע פועל לפי מספר "הריינולד" שלו (צורה מבנית ספציפית של כל להב) נראה איך זה מושלך ומדמה כנף של דאון, נאמר.
צורה אליפטית יכולה לעבוד הכי טוב, בין אם היא לכנף של דאון או מדחף.
אם ניקח כל מדחף ונביט עליו נראה שיש לו צורה אליפטית מכל כיוון, צד, על וכן גם פרופיל. כמו כן כל הפינות שלו חייבות להיות מעוגלות.
צורת המדחף הכללית, יכולה לקבוע את תכונות הטיסה, למשל, טיסה איטית עם טיסן בעל גרר גבוה, המדחף יצטרך להיות יותר רחב.
קובץ מצורף 117654

מספר הלהבים, 1, 2, 3 ו-4.

החוקים משתנים כאשר אנו מדברים על מדחף בעל להב אחד...כן אחד (1).
תכלס, זה המדחף האולטימטיבי, בעל להב אחד וזאת, מאחר ומדחף בעל שניים או יותר להבים יוצר לפעמים אפקט הפוך בעיקר אם אנו מסובבים אותו במהירויות גבוהות.
כאשר הוא מסתובב, הוא בעצם נע במהירות מסוימת, וכאשר המהירות הזו גדלה, והוא מתחיל להתקרב למחסום הקול, יכול להיווצר מצב של הזדקרות קצה הלהב, מה עוד שיש לפניו עוד להב,
שגם הוא מתחיל להתקרב למחסום הקול והלהב שלפניו יוצר המון מערבולות שיוצרות מצב של חוסר עילוי, מצב בו הלהב מאבד המון מהאפקטיביות, ממש כמו כנף שמזדקרת.
התיאוריה הזו קיימת, אך היא לא כל כך נכונה היום כי אנו כיום יכולים לייצר פרופים דקים יותר ובכך יהיו יותר אפקטיביים למטרה זו, כך שיושפעו וישפיעו פחות על הלהב שבא אחריהם.
שימו לב לנתון הבא, מדחף שני להבים 5.8" על 5.8" עם רוחב של 12 מ"מ יהיה דומה למדחף עם להב אחד, 6.2" על 5.7" עם רוחב של 17 מ"מ.
המדחף בעל להב אחד יותר יעיל בגלל שהוא יותר גדול בקוטר ויותר רחב, מספר ריינולדס יותר גבוה.
אך, מדחף עם להב אחד, בעל קוטר (דסקה) יותר גדול, לא יהיה אפקטיבי כאשר מדובר בטיסנים יותר גדולים בגלל משקל המשקולת אשר נותנת את המשקל הנגדי ללהב.
המדחף הזה בעיקר מתאים לטיסנים קטנים ומהירים, לתחרויות פיילון.
על מטוסים אמיתיים הם מתאימים לכאלו בעלי מהירות איטית יחסית. (פרופורציה)
קובץ מצורף 117666 קובץ מצורף 117664 קובץ מצורף 117665 קובץ מצורף 117667
בנוסף לא ניתן לסובב מדחף בעל להב אחד יותר מידי כי שוב, הוא יכול לשבור את מחסום הקול, מדברים על נתון של 0.7 מאך וכמובן זהו דבר שהמנוע לא יוכל לשאת, אין מספיק עומס על המנוע, דמו זאת
לנסיעה על אופניים כאשר אתם על הילוך מאוד נמוך ומסובבים את הדבשות מאוד מהר, כאשר אין כבר עומס על הדבשות כי אתם מסובבים אותן כל כך מהר, הרגל לפעמים בורחת, אז מה קורה במנוע ?
למרות כל התיאוריות, פרופלורים בעלי כמה להבים, לא סובלים מפעולה לא תקינה באוויר בגלל הלהב הקודם להם, שוב בגלל טכנולוגיה של חומרים מרוכבים (קארבון) והיכולת לעשות את המדחף יותר דק ויעיל.
פרופים בעלי 3 או ארבעה להבים, יכולים להיות לא פחות אפקטביים ממדחף 2 להבים.
קובץ מצורף 117649 קובץ מצורף 117648

אז למה בכלל יש פרופים כאלו של 3 או 4 להבים ?
מהסיבה של עומס על המנוע, ככל שמספר הלהבים יהיה גדול יותר, כך העומס על המנוע יהיה גדול יותר, ממש כמו תמסורת ברכב, לטיסנים זה כמעט ולא רלוונטי
כי עומס הכנף הוא יחסית נמוך והכוח מנוע ביחס למשקל הטיסן הוא ממש לא פרופורציונאלי, לא כך במטוסים אמיתיים, שאתה רוצה מנוע מאוד חזק, מה שיגרום לך לשים עליו מדחף עם קוטר מאוד גדול ופסיעה מאוד גדולה דבר,
שבסופו של דבר יכול לגרום למדחף להיות כל כך גדול, שאתה תצטרך לשים לו כן נסע מאוד גבוה ולכן, הפתרון הוא לחלק את קוטר המדחף שהוא 2 להבים, לשלושה או יותר, עכשיו, העומס הוא בהתאם לכוח המנוע, והמדחף יותר קטן...עדיין שימו לב,
במיוחד למטוסי העבר כמו המוסטאנג, וגם הזירו, שהיה להם מנועים מטורפים מבחינת כוח, שהכן נסע שלהם הוא ממש גבוה, זאת כדי להתגבר על גודל המדחף.

פרופיל

כמו כנף של דאון, אנו רוצים את מירב העילוי האפשרי, מעל לגרר.
עדיין אנו צריכים להתחשב בחוזק הלהב ולכן עוביו של הפרופיל יהיה ביחס של
15-18 אחוז קרוב לשורש הלהב ועד 10 אחוז ככל שמתקרבים לקצה הלהב.
כ-12% ב-3/4 הלהב.
פרופיל הלהב משתנה לאורכו, הוא לא יהיה באותה צורה מהשורש ועד קצהו וזאת כדי לשחק עם העומסים השונים בהתאם לעילוי ויחס של צפיפות האוויר...עילוי. כמו גם מתן מענה למגוון סוגי מנועים אשר יכולים לסובב את המדחף לא בסל"ד נתון מראש.
קובץ מצורף 117652 קובץ מצורף 117651

מהו מספר הריינולדס RE ?

זהו מספר תיאורטי, כדי לתאר את הצורה המבנית הנקודתית של כל להב, הפרופורציונאליות, הרי אם למשל נבנה סקייל של מוסטאנג, הרי הוא לא יתנהג אותו הדבר כמו המטוס האמיתי, הכל צריך להתפס בצורה פרופורציונאלית.
ככל שהריינולדס יהיה גבוה יותר כך האפקטיביות גבוהה יותר, הנוסחה אומרת
RE יהיה שווה ל-68500 כפול המהירות כפול אורך שורש הכנף או מדחף.

קובץ מצורף 117646

פסיעה

זהו אחד הדברים הכי לא מובנים במדחף.
פסיעה היא המרחק התיאורטי שהמדחף יתקדם לאורך הציר סבסוב שלו במהלך סיבוב אחד, 360 מעלות.
הפסיעה תמיד צריכה לעלות מהשורש לקצה המדחף, כאשר יכול להיות ששורש המדחף הוא עם פסיעה גבוהה יחסית וככל שמתקדמים לקצהו, הפסיעה יורדת. כ-20 אחז לערך, או להיפך.
צורה כזו של עליה בפסיעה ככל שמתקדמים לקצה, נקראת "פסיעה פרוגרסיבית". ישנם אפילו יצרנים שנותנים למדחף שלהם פסיעה של 6-10 או במקרה של VESS הם נותנים לזה פשוט אותיות A, B ו-C.
נאמר 6-10, זה אומר 6 אינטצ' בבסיס ו-10" בקצה.

צורה נוספת של פסיעה היא, פסיעה עקבית או הלוקאלית, מדחפים אלו הם מאוד אפקטיביים אבל רק בתחום מסוים של סל"ד, לא כל כך עסקי שיש לנו עסק עם המון יצרני מנועים שכל אחד מגיב אחרת למדחף.

קובץ מצורף 117655 קובץ מצורף 117651

SLIP

זהו בעצם מונח המתאר את חוסר האפקטיביות של המדחף, נאמר כי יש למדחף 15 אחוז SLIP הכוונה היא שהמדחף הוא 85 אחוז אפקטיבי בהמרת הפסיעה לתנועה קווית קדימה.
היא גם מתוארת כהבדל בין זווית הלהב לבין זווית זרימת האוויר שהיא פחות מזווית הלהב.
במילים פשוטות, הפסיעה של הפרופלור היא 10 אינטצ' סטאטית, אבל במציאות הפרופ הוא 9 איטצ' כלומר הוא איבד אינטצ' אחד, ולזה יש חישוב כנראה בתמונה.
קובץ מצורף 117650

רעש

רעש של המדחפים נהיה דבר מאוד חשוב, במיוחד בשנים האחרונות.
את רעש הפליטה מהמנוע נתן לווסת בצורה יעילה על ידי אגזוזים מתאימים, מה שמשאיר את המדחף ליצרן הרעש העיקרי. ראו טיסנים חשמליים של טיסנים גדולים במיוחד, הרעש של המדחף מורגש וברור.
העובדה נשארת, כדי להמיר כוח מנוע לכוח סיבובי של המדחף, חייב להיות רעש...עובדה, ככל שהמנוע יותר חזק כך הרעש שייוצר יהיה יותר חזק.
קחו למשל את המנוע הידוע, BLACK WEDOW 0.049, כולם מכירים את המנוע הנ"ל ומי שלא...שילמד מה זה "צרצר".
אז נשווה אותו למנוע 50 סמ"ק בנזין. לאוזן, שניהם אולי ישמעו רעשנים לא קטנים אבל אם ניקח מד דציבל, נראה כי המנוע הקטן, למרות שהוא מסובב מדחף ב-15000 סל"ד הוא יחסית יותר שקט מהמנוע הגדול, ואם נתרחק מהם, המנוע הקטן כמעט ולא ישמע לעומת הגדול.
החומרים מהם עשוי המדחף גם הם משפיעים על עניין הרעש, ככל שהחומר ממנו עשוי המדחף, רך יותר, הגמישות הזו יוצרת עוד רעש.
כדי שמדחף יהיה פחות מרעיש עלינו לעשות את שורש הלהב יותר קשיח, ולכן להב יותר עבה.
אבל, דבר זה יכול להשפיע על האפקטיביות הכללית של המדחף ולכן, הכל בסופו של דבר הוא "ויתור" או פשרה, מה אני רוצה יותר ומה אני רוצה פחות.
מניסיון אני יכול לומר, שניסוי וטעייה הוא הכלל המנחה, עוד לא נתקלתי במונח תיאורטי שמנחה בצורה ברורה ודייקנית, כלומר, כל טיסן, יש לו טביעת אצבע משלו גם אם הם אותו טיסן שקנית מהחנות,
כי בסופו של דבר, המנוע יכול להיות שונה, המשקל שונה, תכונות הטיסה שונות ועוד. כך שאם אתם רוצים להתאים את המדחף המדויק ביותר לטיסן שלכם, תצטרחו פשוט לעבור על מספר מדחפים, עד שתמצאו את ההכי טוב לכם.
הדבר הכי ברור ברעש של מדחף הוא רעש קצה הלהב, הקטנת מהירות קצה הלהב, שימוש נכון בצורה טובה בקצה הלהב, עיצוב, הם השיטות הכי טובות להקטנת רעש, ככלל, עגול זו הצורה הנכונה.
אם נשתמש בקוטר קטן עם פסיעה גבוהה הדבר יוריד משמעותית את רעש המנוע.
כלומר 32-10 יעשה יותר רעש מ-30-13

צורת קצה הלהב.

צורת קצה הלהב היא הכרחית להורדת הרעש.
להב בעל גרר גבוה בקצה הלהב יגרום לרעש גבוה. תמיד תשאפו שקצה הלהב יהיה עגול, גם כל אלו שעושים "טרים" למדחף כי הוא פגע בקרקע והשתפשף קצת, תעגלו את הפינות.
אל תשאירו את הקצה מרובע.

השפעות שנובעות ממבנה הטיסן כולל ספינר...
קובץ מצורף 117656

עד כאן ממש על קצה הלשון בכל מה שנוגע למדחפים.
אם יש לכם שאלה נקודתית, או משהו שלא הבנתם או עוד חומר שחסר לכם, שרשרו כאן ונענה.

עדי