Propellimoottoritekniikasta pari kyssäriä

[Vesa Rautakoura 0]

Eli kiinnostaisi perus rautalankaselitys perus moottorityypeistä.

 

Onko nyt koneissa periaattees kahta vai kolmea eri moottorityyppiä, kiinteälapa (fixed speed/pitch? prop), vakionopeus (constant speed) ja muuttuvalapainen (controllable pitch) -potkurit?

 

Olen ymmärtänyt asian menevän kutakuinkin näin: Kiinteälapainen on yksinkertaisin. Lapa on vain lapa that's it, moottorin kierrosluvulla säädettään lavan nopeutta ja sillä selvä.

Vakionopeusmoottori taas pyrkii pitämään nopeuden moottorissa optimaalisimpana? Eli pystyykö tässä moottorityypissä lavat propellissa muuttamaan kulmaa? automaattisesti? vai käsivivulla?

Vakionopeusmoottorissakaan ei vissiin oikeasti aina ole täysin samat kierrokset moottorissa?

 

Tai sitten tuo viimeinen, muuttavalapainen(?) .. mikässe sitten on ja eroaa. Missä näissä tyypeissä löytyy vipu ohjaamosta lapakulmien säätöön. Miksi tämän säätö muuttaa moottorin kierrosnopeutta?

 

Kiitos.

[Pietu Pohjalainen 0]

Onko nyt koneissa periaattees kahta vai kolmea eri moottorityyppiä, kiinteälapa (fixed speed/pitch? prop), vakionopeus (constant speed) ja muuttuvalapainen (controllable pitch) -potkurit?

 

Olen ymmärtänyt asian menevän kutakuinkin näin: Kiinteälapainen on yksinkertaisin. Lapa on vain lapa that's it, moottorin kierrosluvulla säädettään lavan nopeutta ja sillä selvä.

Vakionopeusmoottori taas pyrkii pitämään nopeuden moottorissa optimaalisimpana? Eli pystyykö tässä moottorityypissä lavat propellissa muuttamaan kulmaa? automaattisesti? vai käsivivulla?

Vakionopeusmoottorissakaan ei vissiin oikeasti aina ole täysin samat kierrokset moottorissa?

 

Tai sitten tuo viimeinen, muuttavalapainen(?) .. mikässe sitten on ja eroaa. Missä näissä tyypeissä löytyy vipu ohjaamosta lapakulmien säätöön. Miksi tämän säätö muuttaa moottorin kierrosnopeutta?

 

Terve,

 

Itse olen mieltänyt kehityksen näin: kiinteälapainen, fixed pitch propeller, jossa nousukulma on kiinteä. Tällöin suorituskyvyssä joudutaan tekemään jonkinlainen kompromissi nousun ja matkalennon välillä.

 

Tähän keksittiin muuttuvalapainen potkuri, jossa voidaan ohjaamosta käsin vaihtaa potkurin lapakulmaa, jolloin ohjaaja asettaa nousua varten sopivan (pienen) kulman ja matkalentoa varten toisen (suuren) kulman. Näin nopeuden muuttuessa potkurin kohtauskulma saadaan pysymään molemmissa lentotiloissa hyvän hyötysuhteen 2°-4° alueella sekä nousussa vaikeutetaan moottorin lipsahtamista ylikierroksille.

 

Vakionopeuspotkurissa sitten mekaniikka hoitaa tämän osuuden, ohjaaja asettaa tietyn kierrosluvun. Kuorman lisääntyessä/vähentyessä lapakulma säätyy siten, että potkuri pyörii jatkuvasti asetetulla kierrosluvulla. Vaihtelemalla syötetyn polttoaineen määrää saadaan sitten tehoa säädeltyä ko. kierrosluvun antamissa rajoissa.

 

Eli vain muuttuvalapaisessa löytyy ohjaamosta vipu lapakulman säätöön. Vakionopeuspotkurissa lapakulma säätyy, mutta vain välillisesti kierrosluvun ohjaamana. Muuttuvalapaisessa moottorin kierrosnopeus muuttuu, koska tietyllä polttoainemäärällä per sekunti moottori tekee tietyn määrän työtä. Sanotaan vaikkapa 2400 kierrosta minuutissa liikuttaa ilmaa taaksepäin määrän x, vieden ko. kierrosluvulle ominaisen määrän kampiakselikilowattitehoa. Lapakulman muuttuessa myös liikutetun ilman määrä vaihtuu, mutta koska tehovipuun ei ole koskettu, niin kampiakseli tuottaa edelleen saman tehomäärän. Näin olleen kierrosluku muuttuu.

 

(Vrt. olet hiekkalaatikolla lapioimassa hiekkaa ja käytettävissäsi on 1 desin lapio ja 2,5 desin lapio. Kun uloslapioidun hiekan määrä pysyy vakiona 1 litraa minuutissa, niin pienellä lapiolla joudut mättämään 10 kertaa minuutissa, kun taas isommalla lapiolla riittää saman hiekkamäärän lappaamiseen 4 kertaa minuutissa tapahtuva lätkäisy. Tehdyn työn määrä pysyy vakiona 1l/min).

 

t.P

 

[Juha Lampi 275]

Kiinteälapaisen huiskan yksi variaatio on maassasäädettävä potkuri. Tällöin ennen lentoa voidaan päättää, painotetaanko nousukykyä - esim hinaustehtäviä varten - vai matkalento-ominaisuuksia. Lennolla sitten tyydytään tehtyyn esivalintaan.

 

Vakionopeuspotkuri lienee suosittu temppukoneissa, jolloin kuski voi keskittää huomionsa ohjainten ja tehon nopeaan kontrollointiin.

[Olle Sälgmark 2]

Kiinteälapaisen huiskan yksi variaatio on maassasäädettävä potkuri. Tällöin ennen lentoa voidaan päättää, painotetaanko nousukykyä - esim hinaustehtäviä varten - vai matkalento-ominaisuuksia. Lennolla sitten tyydytään tehtyyn esivalintaan.

 

Vakionopeuspotkuri lienee suosittu temppukoneissa, jolloin kuski voi keskittää huomionsa ohjainten ja tehon nopeaan kontrollointiin.

 

Juu,ja sitten kaksiasentoiset potkurit,narusta vetämällä kakkonen silmään ja päinvastoin.

 

Hyvä kun en vastannut alkuperäiseen kysymykseen,olisin sotkenut ahtopaineetkin mukaan........

Lisäksi allekirjoittanut lentää constant-speed (variable pitch) konetta,vipu kierroslukuun sisällä,ja tietenkin ahtopaineelle....

 

Luulen että suomenkieli tekee keskustelun aiheesta vaikeaksi.

[Olle Sälgmark 2]

Tässä lisää tietoa,sivulta 5 eteenpäin.

[Vesa Rautakoura 0]

Kiitoksia kaikille.

 

Onko noista nyt teknisesti "edistyksellisin" kuitenkin vakionopeuspotkuri? Kuitenkin esim b-17 pommarrisahan tuollainen taitaa jo olla?

[Olle Sälgmark 2]

Kiitoksia kaikille.

 

Onko noista nyt teknisesti "edistyksellisin" kuitenkin vakionopeuspotkuri? Kuitenkin esim b-17 pommarrisahan tuollainen taitaa jo olla?

 

Tokkopa,toivoisin lapojen kääntyvän enemmän että voisi peruutella ja jarrutella......

[Pekka Suuronen 120]

Kyllä potkureita voi kääntää reverssille lähes kaikissa turbopropeissa. Koneita ei yleisesti peruutella potkurilla, koska silloin potkuri imee platalta moskaa koneen etupuolelle ja moottori taas imaisee töryt ilmanottoonsa.

 

Näin muutama kuukausi sitten miten USA:n Air National Guardin LC-130H Hercules pakitti reverssillä pysäköityjen koneiden rivistöstä ulos kuin pysäköintihallista konsanaan. Lisää juttua näistä maailman suurimmista suksikoneista Miesten Maailma 1-2010:ssä, ilmestyy toukokuussa.

[Jarmo Kempas 0]

Ei tarvita militari koneita, ATR peruuttaa päivittäin vaikkapa Helsinki Vantaalla.

 

jk

[Kate Alhola 0]

Kiitoksia kaikille.

 

Onko noista nyt teknisesti "edistyksellisin" kuitenkin vakionopeuspotkuri? Kuitenkin esim b-17 pommarrisahan tuollainen taitaa jo olla?

 

Onhan se vakiokierrospotkuri siinämielessä teknisesti edistyksellisin että säätölapapotkurin kanssa on se säädin joka pitää kierrosluvun vakiona. Käytännössä taitaa lähes kaikiaa 1-moottoripikkukoneissa ihan kaikkein pienimpiä (C150/C152/C172) lukuunottamatta olla vakiokierrospotkuri.Tällainen perinteinen vakiokierrospotkuri sisältää hydraulisen lapakulmasäätöjärjestelmän joka saa ohjauspaineen akselissa olevan öljykanavan kautta.

 

Onhan niitä nykyisin jopa ultriakin joissa on säätöpotkuri mutta säätäminen on toteutettu potkurin navan sisällä olevalla sähkömoottorilla.

 

Kate

[Pietu Pohjalainen 0]

Onhan se vakiokierrospotkuri siinämielessä teknisesti edistyksellisin että säätölapapotkurin kanssa on se säädin joka pitää kierrosluvun vakiona. Käytännössä taitaa lähes kaikiaa 1-moottoripikkukoneissa ihan kaikkein pienimpiä (C150/C152/C172) lukuunottamatta olla vakiokierrospotkuri.Tällainen perinteinen vakiokierrospotkuri sisältää hydraulisen lapakulmasäätöjärjestelmän joka saa ohjauspaineen akselissa olevan öljykanavan kautta.

 

Teknisesti edistyksellisin on tietystikin FADEC, jossa tietokone hoitaa sekä polttoaineensyötön että lapakulmien säätämisen. Ohjaajan tehtäväksi jää pyytää tietty tehoprosentti, kone sitten parhaansa mukaan toteuttaa tätä kainoa pyyntöä säätelemällä em. parametreja.

 

Tässä esimerkki D-Jet:in mockup:ista, yksi tehovipu eikä mitään sen ihmeempää:

 

Tämä tietysti menee hieman ulos propellikoneiden toiminnasta, mutta vastaava idea löytyy myös pienemmistä koneista. Ks. OH-SRH:lta pyydetään 100% tehoa, tietokone kertoo tämän tapahtuvan 2280 kierroksella minuutissa ja entsyymiä kuluu 27 litraa tunnissa. Pilotti käyttää yhtä tehovipua, tietokone hoitaa laskelmat.

(Kuvan copyright lienee Miikalla, alkuperäinen artikkeli http://blog.mik.fi/2009/11/kakkara-tankkauslaskimena/).

 

t.P

[Kate Alhola 0]

Teknisesti edistyksellisin on tietystikin FADEC, jossa tietokone hoitaa sekä polttoaineensyötön että lapakulmien säätämisen. Ohjaajan tehtäväksi jää pyytää tietty tehoprosentti, kone sitten parhaansa mukaan toteuttaa tätä kainoa pyyntöä säätelemällä em. parametreja.

 

Totta toki FADEC on edistyksellisempi kuin pelkkä lapakulmia säätävä hydraulinen sääden kun se FADEC säätää paljon muutakin kuten sel polttoaineenruiskutuksen ja bensamoottoreissa seossäädön.

 

Tässä esimerkki D-Jet:in mockup:ista, yksi tehovipu eikä mitään sen ihmeempää:

 

 

Jetissä nyt ei muutenkaan lapakulmia säädeltäisi 

 

Onhan näitä sitten erilaisia välimuotoja kuten vaikka Cirruksen systeemi jossa kaasu ja lapakulmat ovat samassa vivussa ja homma toimii jotenkin niin että täydellä teholla myös propellin kierrosnopeus nostetaan, eli kansanomaisesti nousuteholla nousukulmat. Koska Cirruksessa ei ole varsinaista FADEC:ia, seoksen säätö täytyy tehdä sen Avidynen avustuksella puolimanuaalisesti eli kone neuvoo mutta pilotti vääntää vipua.

 

 

Tämä tietysti menee hieman ulos propellikoneiden toiminnasta, mutta vastaava idea löytyy myös pienemmistä koneista. Ks. OH-SRH:lta pyydetään 100% tehoa, tietokone kertoo tämän tapahtuvan 2280 kierroksella minuutissa ja entsyymiä kuluu 27 litraa tunnissa. Pilotti käyttää yhtä tehovipua, tietokone hoitaa laskelmat.

(Kuvan copyright lienee Miikalla, alkuperäinen artikkeli http://blog.mik.fi/2009/11/kakkara-tankkauslaskimena/).

 

[ attachment removed / expired ]

 

Tämä Thielertin ( ja ilmaisesti myös Diamondin Austron ) systeemi on kieltämättä edistyksellisin mitä sarjatuotantokoneisiin on saatavilla. G1000 koneessa nuo on sitten vielä integroitu muun avioniikan osaksi. G1000 avulla, myös bensakoneissa saa nuo samat datat eli polttoainevirtauksen yms mutta lisäksi myös sen mihin saakka kone lentäisi kyseisellä kulutuksella kyseisellä maanopeudella. Sisempi katkoviivarinki on 45 min reserveillä ja ulompi se mihin polttoaine loppuu. Polttoainevertouksen ja muut arvot saa näkyviin myös numeeririna.

 

 

Kate

 

[Samuli Pänttäjä 1]

Onhan niitä nykyisin jopa ultriakin joissa on säätöpotkuri mutta säätäminen on toteutettu potkurin navan sisällä olevalla sähkömoottorilla.

 

Yhdessä ultrassa on ihan oikea hydraulitoiminen vakiokierrospotkuri 

[Nils Rostedt 13]

Pikku täydennystä.

 

Potkurikäyttöisissä koneissa voi olla noita kolmea kysyjän mainitsemaa potkurityyppiä.

 

Lisäksi niissä voi olla kahta erityyppistä moottoria: mäntämoottori tai turbopropmoottori.

 

Mäntämoottorin osalta potkuriasiat ovat jo tulleet melko hyvin esille.

 

Turboprop-moottorien kanssa käytetään tietääkseni ainoastaan vakiokierrospotkureita. Syynä tähän on turboprop-moottorin kapea kierroslukualue. Esimerkisi Saab 340:n turboprop kiertää maassakin 1000 k/min (mitattuna potkurilla), ja lennollakin potkurikierrosluku nousee vain enintään 1384 k/min. Siksi niiden potkurinsäätimissä on erikseen ns. beta-alue, missä lapakulmat säädetään liki nollakulmille jotta rullaaminen maassa olisi jouhevampaa.

Mäntämoottorikoneissa on laajempi kierroslukualue. Niinpä potkuri on maakäytön aikana säädettynä pienimmille lapakulmille (joka ei ole kovin lähellä nollakulmaa)  ja rullausvauhtia hallitaan kierrosluvun muutoksilla.  

 

Tämä oli karkea selitys, turboprop osaajilta löytynee lisätietämystä...  

 

Edit: Opin hieman lisää tuosta turboproppien beta-alueesta. Sen lisäksi että turbiinien kierroslukualue on kapea, turbiini vastaa hitaasti tehonsäätöön, mikä on haitaksi varsinkin rullatessa. Siksi keksittiin beta-alue, missä tehovipujen liikkeet suoraan säätävät potkurin lapakulmia, mikä tapahtuu varsin nopeasti. Moottorin säädin seuraa sitten perässä ja säätää polttoaineen syöttöä, jotta kierrosluku pysyy vakiona. Tässä hyödynnetään pyörivään potkuriin varastoitua liike-energiaa (inertiaa), joka voidaan lapakulman muutoksella heti muuttaa työntövoimaksi. 

[Nils Rostedt 13]

Yhdessä ultrassa on ihan oikea hydraulitoiminen vakiokierrospotkuri 

 

Ja toisessa käsikammella veivattava säätöpotkuri  ei tosin vakiokierrosmallia 

[Ari Wan 51]

Varmaan on jo tullut selväksi että, hydraulitoiminen vakiokierrospotkuri on nykypäivänä se yleisin potkuria käyttävistä lentokoneista löytyvä potkurityyppi. Joten ei siitä sen enempää.

 

Vaikka tämä on ehkä vähän OT, kerrottakoon kuitenkin yksi historiallinen ja varsin erikoinen esimerkki aidosta säätölapapotkurista. Sellainen löytyy, 1934 MacRobertson lentokilpailuun (Mildenhall-Melbourne) rakennetusta, DeHavilland DH.88 Cometista.

 

Cometin potkuri säädettiin maassa lentoonlähtöä varten pumppaamalla koneen varusteisiin kuuluvalla polkupyöränpumpulla spinnerin sisällä oleva "ilmapallo" täyteen ilmaa, tämä pakotti potkurin pienille kulmille. Ilmassa tapahtuvaa säätöä varten spinnerin kärjessä oli työntötangon varassa pyöreä levy. Työntötangon toinen pää nojasi kumipallon tyhjennysventtiiliin. Lentonopeuden noustua riittävän suureksi, työnsi levyyn kohdistuva ilmanvastus työntötangon välityksellä venttiilin auki ja potkuri säätyi matkalentoa varten isoille kulmille. Siis varsin "Brittiläinen" systeemi  .

 

Potkuriin ei siis voinut ohjaamosta vaikuttaa millään keinoin. Tämä teki ylösvedosta, varsinkin painavalla koneella tai yksimoottoritilanteessa, haasteellisen. Tätä ei helpottanut käsikäyttöinen laskuteline, jonka ylös saaminen vaati kammen pyöritystä useita kymmeniä kierroksia.

 

Cometteja osallistui kisaan kolme kappaletta, joista kisan voitti G-ACSS "Grosvenor House" ajalla 71h 18s.

 

AW

[Kimmo Huoviala 1]

Saaressa tehty eikä neuvoa kysytty..

[Tuomas Kuosmanen 52]

Ja toisessa käsikammella veivattava säätöpotkuri

 

Eiks tommonen käy jo vähän kunnon ja käsilihasten päälle varsinkin nousukiidossa?

 

(heko heko)

 

// Tuomas

[Juha Lampi 275]

No enhän sit malta olla:

 

[ot]

 

Aamulla päivätarkastuksen yhteydessä mm. avataan Rotaxin öljytulppa ja kierretään ropelia silleen puristuskohdissa hidastellen, kunnes öljysäiliöstä alkaa kuulua pulputus. Sitten sopii tsekata öljytikku. Kylmällä joidenkin koneiden kanssa sai (taitamaton) vääntää aika pitkään ja kerran muinoin tuli lennonopettajani paikalle seuraamaan huhkimistani: "Joo, väännä vain siihen kuminauhaan riittävästi kierroksia - meillä on matkalento tänään."

 

[/ot]

[Pietu Pohjalainen 0]

Tulipa tänään videoitua OH-SRH:n koekäyttöä kännykkäkameralla, tästä näkyy miten kierrokset ja kerosiininkulutus vaihtuvat tehoa laskettaessa.

 

Vieläkään tästä ei tietysti välity se omituinen tunne, kun suoraviivaisempaan toimintaan tottunut pilotti laskussa vähentää tehoa, mutta moottorissapa kierrokset nousevat. Mutta niin se vain menee, automaattisesti säätyvien lapakulmien ansiosta.

 

t.P

[Tuomo Seppälä 0]

Siksi niiden potkurinsäätimissä on erikseen ns. beta-alue, missä lapakulmat säädetään liki nollakulmille jotta rullaaminen maassa olisi jouhevampaa.

 

Pikku tarkennusta suuntaan tai toiseen. Beta-aluetta käytetään ensisijaisesti reverssinä laskukiidossa. Alpha-alue on ns. flight-line alue jossa lapakulma on +1 - +x (niin paljon kulmaa kun potkuri antaa). Beta-alue taas on 0 - (-)x astetta, eli negatiivisen nousun alue. Tätä käytetään vaan maassa, kun kone tulee laskuun. Vivut vedetään taakse, lapakulma menee miinukselle mutta kierrosluku potkurissa pysyy vakiona. On muuten aika pirskatin ärhäkkä reverssi .

 

Beta-alueella voi myös peruutella kuten yllä mainittiin eikä propilla peruutellessa ole sitä debris-ingestion ongelmaa mikä jeteissä esiintyy.

 

-tuomo

[Olle Sälgmark 2]

Käytetäänkö beta aluetta koskaan ilmassa,esim. jarrutetaan syöksyä syystä tai toisesta?Jos käytetään niin väriseekö?

 

Katsellut usen turbine Otter:in alastuloa,kone maassa ja moottori sammuksissa ennen hyppääjiä. ???

[Tuomo Seppälä 0]

Käytetäänkö beta aluetta koskaan ilmassa,esim. jarrutetaan syöksyä syystä tai toisesta?Jos käytetään niin väriseekö?

 

Ei. Se on kytketty air-to-ground logic -systeemiin, eli paino on oltava päätelineillä että proppi voidaan kääntää beta-alueelle.

 

Air-to-ground logic toimii kytkimenä aika monelle muullekkin jutulle kuten spoilereiden nostolle ymsyms.

 

-tuomo

 

[ot] PS. Jossain Tupolevissa? on muistaakseni semmonen systeemi että reverssit voidaan avata ilmassa? [/ot]

[Olle Sälgmark 2]

Ei. Se on kytketty air-to-ground logic -systeemiin, eli paino on oltava päätelineillä että proppi voidaan kääntää beta-alueelle.

 

Air-to-ground logic toimii kytkimenä aika monelle muullekkin jutulle kuten spoilereiden nostolle ymsyms.

 

-tuomo

 

[ot] PS. Jossain Tupolevissa? on muistaakseni semmonen systeemi että reverssit voidaan avata ilmassa? [/ot]

 

Kiitos vastauksesta.

 

Olen lähes varma että otterissa toimi myös ilmassa,final oli lähes pystysuora,pudotuskorkeudelta.

[Juha Lampi 275]

Eikös tuulimyllynä pyörivä huiska jarruta kuin pyöreä peltilevy - ihan ilman negatiivisia lapakulmiakin?  ???

 

(Harrier voi käyttää reverssejä syöksyssä, mutta tällainen viffaushan ei kuulu ropeliaiheeseen )