Method of calculation of normal force on propeller at angle of attack by simplifed vortex method.

• Autorzy: Strzelczyk P.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie siły normalnej na śmigle w opływie za pomocą uproszczonej metody wirowej.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper, the author presents a certain approach to the calculation of performance of the propeller exposed to inclined inflow conditions. The method presented in the paper employs the results of vortex of propeller for avaraged velocity field as well as momentum and angular momentum theorem for the propeller wake. The blade element in the model is regarded as a source of tangential and axial force. Thanks to the approximation of lift force coefficient vs. angle of attack by sine curve one can get a quadric equation for local, axial velocity component. The approach allows us to avoid an interative solution for the induced velocities. The tangential induced velocity may be calculated from the relations obtained from vortex theory of propeller. A profile drag is incorporated to the calculation when the value of inflow angle is known. The presented method was compared with available data for propeller operating at angle of attack and in the axial inflow. The comparison showed good agreement with experimental data for the trust and power coefficients for a wide range of advance ratios and blade settings, and angles of attack ranging from 0-15 degrees.

PL

W pracy przedstawiono praktyczną metodę wyznaczania charakterystyk aerodynamicznych śmigieł w warunkach napływu skośnego. Zastosowana metoda łączy wyniki uproszczonej metody wirowej z zasadą zachowania pędu i momentu pędu dla przepływu ośrodka idealnego. Dzięki przybliżeniu współczynnika siły nośnej sinusoidą uzyskano zamkniętą postać wzorów na prędkości indukowane. Wyniki obliczeń uzyskane na podstawie przedstawionego w pracy modelu matematycznego zostały porównane z dostępnymi danymi doświadczalnymi. Porównanie to pokazało bardzo dobrą zgodność obliczeniowych charakterystyk ciągu, mocy i siły normalnej z wynikami pomiarów w przypadku kątów natarcia śmigła w przedziale 0-15 stopni i dla szerokiego zakresu kątów nastawienia łopat. Dzięki swej prostocie opisywania metoda może być z powodzeniem stosowana w praktycznych obliczeniach charakterystyk aerodynamicznych śmigieł.

Słowa kluczowe

EN

propeller theory; propeller aerodynamics; vortex method; normal force

PL

teoria śmigła; aerodynamika śmigła; metoda wirowa; siła normalna

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. LI, nr 4
• Strony: 515--531
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Strzelczyk P.

• Rzeszów University of Technology, ul. Wincentego Pola 2, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] Baskin W. E., Wil’dGrube L. S., Woshdaev E. S., Maikapar G. I.: Lifting Propeller Theory. Moscow 1973 (in Russian), pp. 126-128.
• [2] Etkin В., Reid L. D.: Dynamics of Flight: Stability and Control,. New York 1996, pp. 336-440.
• [3] Glauert H.: The Elements of Airfoil and Airscrew Theory. Cambridge University Press, Cambridge 1948.
• [4] Goldstein S.: On the Vortex Theory of Screw Propellers. Proceedings of the Royal Society A, Vol. 123, 129, pp. 440-465.
• [5] Hall G.: A method of Analysis of Propellers at Extreme Angles of Attack. Journal of Aircraft, Vol. 6, No. 1 Jan-Feb. 1969, pp. 52-58.
• [6] Jarzyna H., Koronowicz Т., Szantyr J.: Marine Propeller Design. Selected Problems. Ser. Maszyny przepływowe, Т. 20, Ossolineum, Wrocław 1996, pp. 239-246.
• [7] Johnson W.: Helicopter Theory. Princeton University Press, Princeton 1980.
• [8] Lindsey W. F.: Aerodynamic Characteristics of 24 NACA 16-series Airfoil at Mach Numbers Between 0.3 and 0.8. NACA TN-1546, September 1948.
• [9] McCormick B. W. Jr.: Aerodynamics of V/STOL Flight. Academic Press 1967, pp. 82-91.
• [10] McCormick B. W. Jr.: Aerodynamics, Aeronautics and Flight Mechanics. J. Wiley, New York 1995, pp. 506-513.
• [11] McLemore H. C., Cannon M. D.: Aerodynamic Investigation of Four-Blade Propeller Operating Through Angle-of-Attack Range form 0 to 180 Degrees. NACA TN-3228, June 1954, pp. 1-62.
• [12] Nikolsky A.: Helicopter Analysis. Wiley & Sons, New York 1951, pp. 6-24.
• [13] Phillips W. F., Anderson E. A., Kelly Q. J.: Predicting the Contribution of Running Propellers to Aircraft Stability Derivatives. Journal of Aircraft, Vol. 40, No. 6, Nov.-Dec. 2003, pp. 1107-1114.
• [14] Prosnak W. J.: Determination of the Aerodynamic Characteristics of Propeller. Technika Lotnicza, No. 5/1954, pp. 136-145 (in Polish).
• [15] Ribner H. S.: Formulas for Propellers in Yaw and Charts of Side-Force Derivative. NACA TR-819, 1945.
• [16] Roskam J.: Airplane Design Part VI: Preliminary Calculations of Aerodynamic, Thrust and Power Characteristics. DAR Corporation, Lawrence 1990, pp. 337-343.
• [17] Strzelczyk P.: Modification of Witoszyński Theory of Propeller: Influence of Finite Number of Blades. Transactions of The Institute of Aviation, 3/96 (146), pp. 107-118 (in Polish).
• [18] Strzelczyk P.: On Some Form of Lifting Line Equation for Propeller. Transactions of The Institute of Aviation, 2/2000 (161), pp. 87-92 (in Polish).
• [19] Witoszyński Cz.: Selected Papers. PWN, Warszawa 1957, pp. 219-245 (in Polish).