obr.1Meno Ing. Jaroslava Lněničku je v národe leteckých modelárov pojmom. Mnohí z nás opatrujú vo svojej knižnici ako oko v hlave knihu Letecké modelářství a aerodynamika, ktorej je spoluautorom. Tí, ktorí ju nevlastnia, ho určite poznajú ako autora mnohých článkov v časopise Modelář a metodických príručiek, ale aj jeho mnoho ďalších kníh a článkov, ktoré napísal. Nasledujúce riadky, ktoré budete čítať, sú na tomto portáli zverejnené s jeho súhlasom a venované sú téme:
V európskom priestore pre uvádzanie fyzikálnych veličín platí jednotková sústava SI a týka sa okrem iného mier ako sú dĺžky, priemery, stúpania, a celý rad ďalších rozmerov. Preto nechápem (hoci poznám príčinu!), prečo sa svet leteckého modelárstva "zbláznil" a rozmery vrtulí sa uvádzajú v rozmeroch cudzích - imperiálnych - v palcoch. Ničomu to síce technicky nevadí, ale je mi to osobne pomerne proti mysli, tak na tomto internetovom portáli, budú rozmery vrtulé VŽDY uvádzané v MILIMETROCH!
Vrtuľa je jedným z veľmi dôležitých prvkov motorových modelov lietadiel. Spoločne s motorom zabezpečuje dopredný pohyb modelu. Najdôležitejšími charakteristickými údajmi vrtule sú najmä priemer a stúpanie. Ďalšími dôležitými činiteľmi sú tvar a počet listov, plocha listu, použitý profil atď.
U motorových modelov je najrozšírenejším typom vrtule dvojlistá. Okrem tohto typu, sú používané vrtule jednolisté a občas aj viaclisté.
Podľa spôsobu uchytenia listov, delíme vrtule do dvoch skupín, a to vrtule pevné a vrtule nastaviteľné. U pevných vrtulí, zaujímajú listy voči osi otáčania stále rovnakú polohu. U vrtulí nastaviteľných, či už na zemi pred štartom, alebo počas letu, sú listy uložené otočne v náboji, ktorý je upevnený na hriadeli motoru.
U modelov kategórie F1B a B1 je značne rozšírené použitie sklopných vrtulí, u ktorých sú listy vrtule uložené otočne, pozdĺž mimobežných osí, ležiacich v rovine kolmej k osi otáčania. Listy sa po dobehnutí motora (vytočení gumového zväzku) sklopia proti smeru letu, čím sa významne zníži celkový odpor modelu. Niekedy sa sklopné vrtule používajú aj v kategórii F1C.
Vyskytujú sa aj pohonné jednotky, ktorých vrtule nie sú hnané priamo výstupným hriadeľom motora, ale sú s ním spojené reduktorom otáčok. Otáčky týchto vrtulí sú zvyčajne nižšie, ako otáčky hriadele hnacieho motora. Sleduje sa tím najmä zvýšenie účinnostivrtulí, použitých u vysokootáčkových motorov.
Aerodynamické sily vznikajúce na vrtuli pri jej otáčaní, je možné prirovnať k silám vznikajúcim pri obtekaní krídla. Vzniká tu vztlak, ktorý z väčšej časti vytvára silu nazývanú ťah, a vzniká tiež odpor, ktorého prevažná časť musí byť prekonávaná krútiacim momentom motora. Týmito silami je vrtuľa ohýbaná, skrucovaná a namáhaná odstredivou silou. A pri tom je ešte vystavená vibráciám, ktoré spôsobujú únavu materiálu, z ktorého je zhotovená, a tak znižujú jej životnosť.
Podobne ako krídlo, má vrtuľa vo všetkých svojich rezoch, s výnimkou vymedzenej strednej časti, aerodynamické tvary, ktoré vytvárajú pri daných pomeroch čo najväčší vztlak a najmenší odpor. Obvykle ide o tvary málo odlišné od bežných profilov používaných na krídlach modelov. Neznamená to však, že všetky profily sú vhodné pre všetky vrtule bez ohľadu na ich používanie v rôznych podmienkach. Na obrázku 1, sú znázornené tri najpoužívanejšie druhy profilov vrtule. Je to profil s rovnou spodnou stranou (1a), profil asymetrický s malým prehnutím (1b) a nakoniec profil súmerný (1c). Profily s klenutou spodnou stranou (1d) sú málo vhodné, s výnimkou snáď halových modelov, pretože majú pri nižších súčiniteľoch vztlaku, pri ktorých vrtule pracujú, väčší odpor.
obr.1Vztlak spôsobovaný vrtuľou, pôsobí kolmo na smer nabiehajúceho prúdu vzduchu a jeho výsledkom je sila, ktorá zaisťuje postupný (dopredný) pohyb modelu. Odpor pôsobí v smere prúdu vzduchu nabiehajúceho na vrtuľu a k prekonaniu jeho zložky, premietnutej do roviny otáčania vrtule, je potrebné vynaložiť určitý výkon. Odpor listov vrtule pôsobí na určitom ramene od osi otáčania a jeho zložka tak vytvára moment, ktorý je prekonávaný krútiacim momentom motoru. Preto je dôležité poznať nielen priebeh výkonu motora v závislosti na otáčkach, ale aj priebeh jeho krútiaceho momentu, ak chceme zvoliť, alebo dokonca sami navrhnúť správnu vrtuľu.
(Pokračovanie bude nasledovať už v článku od samotného pána Lněničku.)
Pre upútaný model (vlastne pre každý motorový model) je vrtuľa jednou z najchúlostivejších častí kompletu "vrtuľa, motor, výfuk". Problém je v tom, že ak je vrtuľa nevyvážená, jednak nemá tú účinnosť, ktorú od nej očakávame a vkonečnom efekte môže vibráciami "rozložiť" celý model.
Vyvažovanie, nie je až taký problém. Potrebuješ na to brusný papier jednak drsnejší (zrnitosť cca 200) a jednak jemný (zrnitosť cca 380). Na hrubšie obrusovanie stredne veľký pilník (šírka do 25 mm) drsnosť porovnateľná s brúsnym papierom zrnitosti 150 a prípravok na samotne meranie vyváženia. Tu sa jedna o guľatinu presného priemeru, ktorý je zhodný s otvorom vo vrtuli (vrtuľa ide nasunúť "natesno"). Pokiaľ to budeš robiť v dielni, čí doma v pokoji, je dobré použiť opierku, medzi hrany ktorej vrtuľu položíš (obr. 1) a v podmienkach letiska pre orientáciu postačí aj, takpovediac, ručná vyvažovačka, tu sa iba chytí vyvažovaná vrtuľa medzi prsty, za hroty vyvažovacieho tŕňa (obr. 2). Prirodzene, nejde o jediné možné prípravky.
obr.2
Existuje viac druhov prípravkov, spomeniem aspoň magnetický stojanček (obr. 3)
obr.3
a kužeľovú vyvažovačku (obr. 4).
obr.4
Samotné brúsenie môžme začať robiť až vtedy, keď zistíme, ktorý list je ťažší. Podľa jeho približnej hmotnosti (poloha listu pri vyvažovaní) sa rozhodneme pre "hrúbku" nástroja. Obrusovať je treba opatrne a myslieť na to, že treba daný list odľahčiť iba natoľko, aby bolo možné ho jemne dovážiť dohladením jemným brúsnym papierom. A rozhodne nie zo spodnej strany listu, pretože môžme takto zmeniť uhol nábehu (stúpanie) daného listu. Toto spôsobí dynamickú nevyváženosť, ktorá sa odstraňuje dosť ťažko.
obr.5
To by bolo na úvod. Vrtule sú však téma, ktorej je sa treba venovať podrobnejšie, ak im chceme porozumieť, ale k tomu niekedy neskôr, keď spracujem podklady, ktoré mám k dispozícii. Dobré je však vedieť, že vrtule majú svoje typické parametre a to je priemer a stúpanie. K priemeru sa veľmi netreba špecificky vyjadrovať, pretože je jasné, že točiaca sa vrtula vytvára niečo ako rotujúci disk a teda jej hlavným parametrom je PRIEMER. Druhý parameter - stúpanie, nám zjednodušene povedané, vyjadruje uhol sklonu voči osi vrtule, alebo vzdialenosť, o ktorú by sa konkrétna vrtuľa posunula pri jednej otáčke. Tieto parametre sa vyjadrujú hodnotami D/S, v dnešných časoch úplne nepochopiteľne aj u nás používané jednotky v palcoch. Prečo palce? Netuším, faktom je, že sa tak komerčne uvádzajú. Ja však nebudem podliehať tomuto (pre mňa osobne) podivnému faktu a VŽDY budem pracovať s METRICKÝMI hodnotami, takže napríklad: 200/120 bude znamenať, že ide o vrtuľu priemeru 200 mm, so stúpaním 120 mm (čo v "modernom" poňatí znamená 8/4,7").
obr.6
Problémom ale je, že vrtule z obchodu, hoci majú uvedené nejaké hodnoty, je si treba prekontrolovať a skúsenejší modelári upraviť, je to skúsenosť. Presnejšie bývajú laminátové vrtule (ak je forma spravená dostatočne presne), drevené spravidla už z podstaty materiálu bývajú tiež nie vždy ideálne presné.
Čo s tým? Odmerať... Ako? Odpoveď je skrytá v tomto článku:
Měříme stoupání vrtule