КОНСТРУКЦИИ ВОЗДУШНЫХ ВИНТОВ С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ В ДИНАМИКЕ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В АВИАЦИИ И ВЕТРОЭНЕРГЕТИКЕ

Анотація

Аналіз літературних джерел та інших інформаційних матеріалів доводить, що з дня існування повітряних гвинтів гостро стоїть проблема створення конструкції повітряних гвинтів з можливістю зміни основних геометричних параметрів у динаміці. Це обумовлено тим, що гвинти фіксованого кроку (ВФШ) не є оптимальними для всіх етапів експлуатації агрегатів різного призначення. Вирішення цієї проблеми можливе тільки лише прімене¬ніем гвинта змінюваної геометрії (ВІГ), завдяки можливості одночасного зміни діаметра гвинта, а також кута установки і сукання лопатей в динаміці.
У результаті виготовлення і випробування демонстраційної моделі гвинта із змінними геометричними параметрами в динаміці, нами було доведено, що наприклад для авіації використання ВІГ дає можливість особливо ефективної оптимізації польоту літаків вертикального зльоту і посадки (СВВП), забезпеченням максімаль¬ного діаметру і мінімальної крутки в режимі висіння і навпаки, мінімального діаметра і максімаль¬ной крутки при горизонтальному польоті. Зокрема при варірованіі діаметра іспітуемой моделі ротора від 4,1 до 5,6 м і крутки лопатей в межах 80 ÷ 300 можна збільшити вантажопідйомність літального апарату приблизно в 1,6 рази, або збільшити швидкість польоту 1,4 рази, або відповідно зменшити витрату палива.
Для вітроенергетичних установок, особливо з великими мощнос¬тямі, використання ВІГ-а дасть можливість розширити діапазон максимальних значень ККД установки при змін швидкості вітру у великому діапазоні від 3 до 20 ÷ 22 м / сек, а також забезпечити работоспо¬сбность установки при тих високих швидкостях вітру (22 ÷ 35 м / сек), при яких існуючі установки не в змозі працювати. Вирішення цієї проблеми стала особливо актуальною після відомої катастрофи в Фукушіма, Японії. Ці події змушують керівників усіх провідних країн світу вишукати можливості, щоб максимально замінити частку атомної енергії іншими видами в загальному енергетичному балансі. На сьогоднішній день, для цієї мети більш ефективний метод, ніж вітроенергетика по економі¬ческім і екологічним критеріям, а також потенційно возмо¬жним освоюваним об'ємом енергій, на жаль, не існує.
Проведені попередні аеродинамічні та економічні расчети доказують, що за допомогою використання розробленої нами конструкцією можна збільшити річний обсяг виробленої кожної вітростанції енергію мінімум на 100% -ів.
У представленій роботі будуть проаналізовані різні варіанти розроблених конструкцій роторів із зазначенням їх преймуществ і на основі результатів проведених аероді¬наміческіх випробувань діючих моделей видані рекомендацій для ефектив-ного використання кожного варіанту в тих чи інших конкретних галузях техніки.