Vienas variklis – du į priešingas puses besisukantys propeleriai – kodėl tokia konstrukcija yra labai reta?

Vienas variklis – du į priešingas puses besisukantys propeleriai – kodėl tokia konstrukcija yra labai reta?

Tupolev Tu-95, Antonov An-70, Westland Wyvern ir keletas kitų lėktuvų turi variklius su dvigubais kontrarotaciniais (priešsukiniais) propeleriais. Įprastai vienas lėktuvo variklis turi vieną propelerį – jūs žinote, kaip tai atrodo. Tuo tarpu paminėtų lėktuvų varikliai turi po du į priešingas puses besisukančius propelerius. Tokia konstrukcija turi daug privalumų, tai kodėl tuomet ji yra tokia reta?

Frederickas Williamas Lanchesteris dar 1907 metais užpatentavo kontrarotacinių propelerių mechanizmą. Paprastai tariant, šis išradimas leido vienam varikliui sukti net du propelerius. Tokių lėktuvų istoriškai buvo nemažai, tačiau absoliuti dauguma jų neperžengė prototipo stadijos. Aišku, būta ir tokių, kurie iš tikrųjų buvo naudojami.



Štai britų Avro Shackleton tarnybą pradėjo dar 1951 metais, o į užtarnautą poilsį buvo išleistas tik 1991-aisiais. Šis lėktuvas turėjo net keturis variklius ir kiekvienas iš jų suko po du propelerius. Įžangoje paminėtas Westland Wyvern tarnavo nuo 1953 iki 1958 metų – jis turėjo vieną variklį su kontrarotaciniais propeleriais. Pavyzdžių iš Didžiosios Britanijos istorijos galėtume surasti ir daug daugiau, tačiau, aišku, britai nebuvo vieninteliai naudoję tokį mechanizmą.

Supermarine Spitfire XIX su kontrarotaciniais propeleriais – du trijų menčių propeleriai sukasi į priešingas kryptis. (Stahlkocher, Wikimedia(CC BY-SA 3.0)

Šeštajame dešimtmetyje Sovietų sąjungoje buvo sukurtas Kuznetsov NK-12 turbopropelerinis variklis, kuris taip pat į skirtingas puses suko du keturių menčių propelerius. NK-12 iki šiol yra galingiausias turbopropelerinis variklis pasaulyje, naudojamas ir strateginiame bombonešyje Tupolev Tu-95. Visgi, tikriausiai įdomiausias NK-12 pritaikymo atvejis yra A-90 Orlyonok ekranoplanas – čia šis išskirtinis variklis buvo sumontuotas ant orlaivio uodegos.

NK-12 – galingiausi turbopropeleriniai varikliai pasaulyje taip pat naudoja kontrarotacinius propelerius. (Petebutt, Wikimedia)

Sovietų sąjungos laikais pradėtas kurti ir Ukrainoje užbaigtas transportinis Antonov An-70 turi keturis variklius su kontrarotaciniais propeleriais. Šis ypatingas tuo, kad jis naudoja naujo tipo reaktyvinius ventiliatorinius-sraigtinius (propfan) variklius – jų kol kas nenaudoja joks kitas orlaivis.

An-70 propfan tipo variklis. (Tangopaso, Wikimedia(CC BY-SA 3.0)

Amerikiečiai irgi bandė įvairius orlaivius su kontrarotaciniais propeleriais. Paminėjimo vertas vertikaliai kilęs ir tūpęs Convair XFY, Douglas XTB2D Skypirate,  Douglas XB-42 Mixmaster ir daugybė kitų. Tačiau nepaisant visų šių prototipų ir istorinių orlaivių, šiandien kontrarotaciniai propeleriai yra labai reti. Kodėl? Juk jie turi didelių privalumų.

Convair XFY Pogo galėjo kilti ir leistis vertikaliai, bet prototipo stadijos neperžengė. (Wikimedia)

Paprastas propeleris sukdamasis ir per save leisdamas orą, sukuria energingą, besisukantį oro srautą. Ši energija yra iššvaistoma, nes tas srautas tiesiog paliekamas už lėktuvo. Papildomas antrasis į priešingą pusę besisukantis propeleris gali panaudoti šį oro srautą papildomai traukai išgauti. Dėl šios priežasties, varikliai su kontrarotaciniais propeleriais yra 6-16 % efektyvesni nei tie, kurie turi tik vieną paprastą propelerį. Tai reiškia, kad tokie varikliai gali sunaudoti mažiau degalų. Kontrarotaciniai propeleriai taip pat bent jau teoriškai veikia sklandžiau, mažiau verčia lėktuvą. Tačiau šie privalumai yra nereikšmingi lyginant su trūkumais.

Kontrarotaciniai propeleriai leidžia sukurti daugiau traukos sudeginant mažiau degalų. (D Ramey Logan, Wikimedia(CC BY-SA 4.0)

Kontrarotaciniai propeleriai kelia žymiai daugiau triukšmo. Priešais ir už variklio girdimas 30 dB didesnis triukšmas, lyginant su įprastu turbopropeleriniu varikliu. Net ir stovint šalia lėktuvo galima užfiksuoti 10 dB išaugusį triukšmą. Tai – milžiniškas trūkumas šiais laikais, kai vis daugiau oro uostų įveda griežtesnius triukšmo standartus. Aišku, kariniams orlaiviams tai negalioja, tačiau triukšmas net nėra vienintelis trūkumas.

Antonov An-22 propeleriai – tokie mechanizmai yra gana sudėtingi, todėl reikalauja daugiau priežiūros. (Friedrich Haag, Wikimedia(CC BY-SA 4.0)

Kontrarotaciniai propeleriai yra žymiai brangesni ir gerokai sunkesni dėl papildomų krumpliaračių ir kitų komponentų. Juk du propeleriai iš esmės sukasi ant vienos įsivaizduojamos ašies (realiai – priekinio propelerio ašis yra išvesta per galinio propelerio ašies centrą). Tai yra ne tik papildomas svoris, bet ir daugiau priežiūros reikalaujantis mechanizmas. Taigi, tas 6-16 % pagerėjęs efektyvumas tiesiog neatperka visų kontrarotacinių propelerių trūkumų.



Taip pat skaitykite:

Kodėl anksčiau lėktuvų kabinose darbuodavosi ir skrydžių inžinieriai? Kodėl šiais laikais jų nebereikia?

Kam skirtos tos raudonos juostelės su užrašu „Remove before flight“ ant oro uostuose stovinčių lėktuvų?

Ar lėktuvų varikliai gali neužsivesti dėl šalčio?

Kodėl kai kurių Boeing lėktuvų variklių korpusai turi dantytus galus? 

Kokį kurą degina reaktyviniai lėktuvai?

Kodėl kai kurie lėktuvai variklius turi po sparnais, o kiti – prie uodegos?

Apie Nodum

Nodum.lt - įdomiems skaitiniams skirtas puslapis. Čia reguliariai publikuojami straipsniai apie naujausias technologijas, mokslo pasiekimus, automobilių pasaulio naujienas ir kultūrą, patarimus ir visokias internete aptinkamas įdomybes. Didžiausias dėmesys skiriamas žmonėms, kurie kuria, keliauja, myli savo darbą, įdomioms lankytinoms vietoms ir pomėgiams. Nodum.lt - įvairenybių mazgas, jei veikiate ką nors įdomaus, apie ką norėtumėte papaskoti - susisiekite su mumis per mūsų Facebook puslapį ar elektroniniu paštu - nodum2017@gmail.com.