Först utav allt, ett stort stort stort tack till Jonas som hjälpte mig att föra in allt på datorn. Det var guld värt!
Detta har jag suttit och pluggat på sen jag kom hem ifrån skolan, och ska plugga på hela natten.
M17.2 Propeller konstruktion.
Konstuktionsmetodet och Material.
Träpropellrar konstrueras oftast av björk, men även av mahogny, körsbär, mörk valnöt och ek.
En Blank ska bestå av minst 5 st träskivor/lameller. Efter grundforming ac propellern fås en White. Propellern får sedan en vävförstärkning som går 12-15 " från spetsen mot roten.
I spetsen borras sen 3-4 dränerhål.
Lättmetallpropellrar är den vanligaste typen. Bättre kylning får till motorn, då lättmetallens tunna blad ger ett större luftflöde genom propellerdisken. Denna typ kräver även mindre underhåll. Al-legering är det vanligaste.
Stålpropellrar är inte vanliga längre. Under världskrigen gjordes dessa ihåliga för att minska vikten. Hålrummet fylldes till hälften, (från spetsen) med skum för att minska vibrationer.
Kompositpropellrar är en dyr lösning, men lätt. Kolfiber & aramid/kevlar är vanligast, och fylls med Foam Fill.
Bladstationer räknas från navets centrum och ut till spetsen.
Propellernav/hub är propellerns centrala del och är den del som fäster propellern till axeln.
Propellerhub fasta blad
Vid en fast propeller är propeller & hub oftast i ett stycke.
Propelleraxeln kan vara konisk & cylindrisk utformad.
I en konisk axel, är den yttre delen gängad, medan den koniska delen är försedd med ett kilspår.
Om den är cylindrisk utformad är axeln försedd med splines(kuggar med ett stort spår i). I övrigt låses den som en konisk.
Propellerhub omställbara blad
Vid propeller med omställbara blad krävs ett separat nav, som är konstruerat för passning till axeln och rätt antal blad. I varje bladinfästning finns ett lager (vanligen kullager), som gör att bladet kan vrida sig.
Kontinuerligt variabel propeller
Piloten ställer in bladvinkeln manuellt, till en vinkel som passar motorvarvtalet.
Om denna kontinuerligtomställbara propellern förses med en regulator, blir det en constnt speed. Regulatorn kommer alltid hålla det inställda motorvarvtalet, även om belastningen på propellern ökar/minskar.
Montering av propeller & spinner
Det finns 3 oika fästen till propelleraxeln:
+ Propelleraxel med fästfläns
+ Konisk propelleraxel
+ Propelleraxel med splines
Montering a propeller med fästfläns
Montering med fästfläns är vanligast på mindre kolvmotorer. Innan montering oljas flänsens gängor in för att minska korrissionsrisken.
Om inga monteringsinstruktioner finns, monteras en propeller till en fyrcylindrig boxer motor i läge kl 10 och 4. Om spinner ska monteras, måste fästena monteras samtidigt. Före trådlåsning av fästskruvarna ska trackkontroll utföras.
Montering av propeller på konisk axel
Sprickor uppstår ofta i kilspårets hörn, vilket skulle medföra propelleraxelbrott. Därför ska penetrantprovning göras ver 100e timme.
Kontaktytan mellan axel och navhylsan måste vara minst 70%, annars ska inspektion med avséende på smuts,nötning & korrosion göras. Kan även "läppas" till bättre anläggningsyta. Även här ska tracking utföras.
Montering av propeller på axel med splines
För att centrera navhylsan på propelleraxeln använd koner; en främre och en bakre.
Kontaktytan mellan konan och navhylsan måste vara minst 70%.
Bakre konbottning : Den främrekontaktytan har förgats, men ej den bakre, vilket innebär att konans koniska del är för lång. Detta gör att konans spets träffar navhylsan innan kontaktytorna möts.
Främre konbottning : Propellernavet glapper efter momentdragning. Anledningen är att den bakre konan sitter för långt bak på axeln.
Trackkontroll ska alltid utföras innan trådlåsning!
M17.3 Reglering av bladvinklar
Små masiner kan ha 3 lägen : - Stor vinkel
- Liten vinken
- Feather (ex. Motorseglare)
Då sköts detta rent mekaniskt.
Detta gäller
kolvmotorer. Govenor med counterweights :
När propellern roterar vill vikterna ställa om bladen till en större vinkel(slungas utåt). I systemet ingår även en regulator, som piloten kan ställa om från cock-pit.
Om piloten ställer om till en mindre bladvinkel, pumpas olja in i propellercylindern. Detta gör att kolven går fråmåt (åt vänster, s.28), vilket minskar bladvinkeln.
Är oljetrycket konstant är bladvinkeln oförändrad.
Mer olja = mindre vinkel.
Govenor utan counterweights :
Om inte vikter finns, vill de aerodynamiska & centrifugalkrafterna vrida bladet till en mindre vinkel. Här fungerar det tvärtom mot den med vikter.
Ökar oljetrycket = ökar vinkeln. Sid. 29.
Speeder springs tryck bestämmer varvtalet. Spänningen justeras med propellerreglaget i cock-pit. Vikterna sitter på samma axel som propelleraxeln(vevaxeln).
Propellergovernoren kan ha 3 tillstånd, beroende på propellervarvtal och det inställda varvtalet :
- Onspeed
- Overspeed
- Underspeed
Onspeed : Regulatorn är i balans med inställt och rådande varvtal. Centrifugalvikterna står i neutral position- pilot valve stänger propeller lines & håller oljan instängd. ? Bladvinkeln är konstant.
Overspeed : Regulatorn är i obalans. Centrifugalkraften är så stor att vikterna slungas ut och lyfter pilot valve. ? Oljan kan strömma ut. Vikterna vrider bladen till en större vinkel, vilket gör att belastningen ökar.- Inställt varvtal bibehålls. Därmed får ett nytt neutralt läge, där pilot valve stänger propeller lines så att bladvinkeln bibehålls.
Underspeed : Regulatorn är i obalans. Propellervarvtalet är för lågt i förhållande till inställt värde. Cetrifugalkraften är så låg att den större fjäderkraften från speeder spring kommer tvinga vikterna in mot rotationscentrum.
Pilot valve kommer att sänkas, vilket gör att olja kan strömma in ? bladvinkeln minkar och inställt varvtal bibehålls. Då inställt värde nås, kommer vikterna ställa sig i neutralläge, vilket gör att pilot valve stängs.
Feathering/Flöjning
Bladen ska stå i 90 grader för feathering/flöjning. Konstruktionen och funktionen är densamme som för en constant speed, förutom den mekanism som möjliggör 90 grader.
Mekanismen inehåller en Lift Rod, en dragstång som är kopplad till Pilot valve. Vid flöjning förs dessa uppåt.(Speeder spring pressas ihop?). Pilot valve öppnar därmed propeller line och vikterna vrider bladen till max-läge och rotationen upphär.
Propellercylindern är längre, för att kunna utföra en längre vridningsrörelse av bladen.
Reversing
Reversing ändrar bladen till en negativ vinkel ? propellerslipströmmen går framåt och skapar bromskraft.
Bladet vrids till sin minsta vinkel och sen ytterligare 15 grader till negativ vinkel. Reversing är kopplad till throttlen. När throttlen förs bakåt och förbi marktomgångsläget blir vinkeln negativ.
Propellern kan ej reverseras under flygning. Inkopplingen är oftast begränsad av flugplanets hastighet och tyngd. Hastigheten måste vara mindre än landningshastigheten och oleo(sensorer i landstället) måste känna att planet är på backen.
Reversering förekommer oftast på flermotoriga turboprop.
Nackdelar :
- sämre motorkylning för kolvmotorer
- ökade skador på bladen p.g.a grus och FOD
Övervarvsskydd
Består av en regulator som fungerar på samma sätt som en propellerregulator/govenor. Den är parallellkopplad med propellergovenoren och drivs av motorn på samma sätt. Denna ska skydda motorn från att överskriva max varvtal.
Fast inställt varvtal ? kan ej påverkas av piloten.
Propellrar för gasturbinmotorer
Indelas i 2 grupper :
- Enkelrotormotorer
- Friturbinmotorer
Enkelrotormotor
Propellern drivs direkt via en växellåda av motorns rotoraxel. Dragkraften regleras genom reglering av bränsleflödet. För att motorvarvtalet ska bibehållas vid ökad belastning, ger bränslereglersystemet mer bränsle i motsvarande mängd som belatningen ökar.
Motorn regleras med 2 reglage :
Power lever : Styr bränsle. Används i förta hand på marken och reglerar då varvtalet, ridmomentet och utloppstemperaturen.
Condition lever : Kallas även för speed lever. I första hand regleras motorns varvtal i luften, ibland även som manuell feathering och nöd shutoff av motorn.
Övervakning av motorn
Instrument :
- Varvräknare[%]
- Vridmomenträknare
- Bränsleflödes mätare[L/h]
- Utloppstemperatur
När power lever för fram ökar bränslemängden och bladvinkeln ökar för att hålla rätt varvtal. Motsatt om bränslemängden minskas.
Turboproppar är ofta flat-rated ? max tillåtna uteffekt är lägre än vad motorn fysiskt kan prestera.(Ex. Om man behöver mer kräm vid start etc.) Maxeffektenbegränsas av flygplanets hållfasthet och motorns max turbininloppstemp.
På en enkelrotormotor kommer bropellern börja rotera så fort som startmotorn kopplas in. För att minska belastningen på startsystemet är bladen under uppstart mekaniskt låsta med pinnar, vilket gör nästan ingen anfallsvinkel.
Reglersystemet har 2 funktionstillstånd :
Beta mode: På marken ; motorstart, taxning & reversering
Varvtalsområde : 65-95%
Alfa mode: I luften ; start, flygning & landning.
Varvtalsområde : 95-100%
Systemets komponenter:
PPC: Propeller Pitch Control är monterad i reduktionsväxeln och sitter i linje med propellerns rotationscentrum. Den fördelar oljan till och från propelleromställningen vid operationer på marken. Röret som leder oljan mellan PPC och propelleromställningen kallas
Beta Tube: Röret följer med propelleromsttällningens rörelse och fungerar som en återföring till PPC.
PPC styrs av en kam och manövreras med en power lever. Under Alfa mode har den ingen funktion, utan fungerar bara som ett oljerör mellan propellergovernören (PG) och propeller.
PG är monterad på reductionsväxeln och fungerar som andra centrifugalstyrda propellerregulatorer. Den styr motorvarvtalet 97-100%.
Under 97% RPM är det underspeed governören (usg) som styr instället varvtal. USG är placerad i Fuel Control (FC) och regleras med en condition lever. Då reglerar bränsleflödet varvtalet.
Även Manual Fuel Valve (MFV) är placerad i FC och regleras med power lever.
Feathering Valve (FV) manövreras med condition lever. FV har även en funktion som är kopplad till en sensor, som känner av vridmomentet; negative Torque Sensor (NTS). Om vridmomentet blir negativt stänger den öljeflödet från PG och låter oljan dräneras ut.
SYSTEMETS FUNKTION VID MOTORSTART OCH BETA MODE
Vid motorstart ställs power lever i Ground Idle och condition lever i Low RPM. Under motorstarten kommer centrifugalkraften att lossa bladens låspinnar. Power lever är inställd på Ground Idle och har därför ställt PPC i Beta Tube = bladen kommer att ha anfallsvinkeln 0 grader.
Pådrag i Beta Mode:
Efter motorstart ställs condition lever i önskat varvtal på marken (i Beta Mode) som styrs av USG. Power lever ändrar mellan positiv och negativ bladvinkel. När power lever förs framåt kommer kammens rörelse att öppna Beta Tube = oljan i propeller guvernören dräneras ut. Krafterna från feathering fjädern och centrifugalvikterna kommer att trycka omställningskolven bakåt. Beta Tube följer med bakåt in i PPC´n, så att kanalöppningen stängs och rörelsen stoppas. Beta Tube har ett nytt neutralt läge och bladvinkeln har ökat.
I Beta Mode fungerar Beta Tube som en återföring i ett servosystem; som en följd av vinkelökningen kommer RPM minska.
Avdrag i Beta Mode:
Då power lever förs bakåt kommer PPC föras fram, så Beta Tubens öppning friläggs i PPC´n. Oljan från PG kan därmed tryckas in i Beta Tube och propellerkolven rör sig framåt. Bladen har nu en ny, mindre vinkel, vilket medför att RPM ökar. USG känner av detta och minskar bränslet så att varvtalet hålls.
Funktion i Alfa Mode:
När power lever förs fram till Flight Idle och condition lever ökat till 97-100%, är USG fullt öppen, vilket innebär att den levererar max bränslemängd. USG har ingen påverkan av regleringen i detta varvtalsområde. Power lever är mekaniskt kopplad till MFV och styr nu bränslemängden. Större pådrag = ökad bränslemängd. Vid pådrag vill varvtalet öka, men istället ökar PG bladvinkeln. Vid start ställs condition lever i takeoff, vilket gör att control lever styr både PG och USG mekaniskt. USG kommer att ställas i 97% och PG i 100%.
Då power lever sätts i läge max reglerar USG varvtalet upp till 97%- därefter tar MFV över.
Då 100% RPM uppnås ökar PG bladvinklarna så att inte maxvarvtal överskrids.
Reversering:
Vid landning sjunker varvtalet under 97% och USG tar över. PPC kommer att reglera bladvinklarna under 97%- PG sköter detta över 97%. Efter landning förs power lever bakåt och PPC ställer in så att oljeflödet från PG trycks in i propellerkolven- bladvinkeln minskar och övergår i negativa vinklar.
Feathering:
Condition lever förs fullt bakåt och FV ställs manuellt, mekaniskt i feathering. Oljan trycks ut ur kolven (vinkeln ökar). Kan även ske automatiskt av NTS, som känner av om vridmomentet blir negativt.
För att upphäva feathering finns en eldriven pump som trycker tillbaka olja i systemet.
Friturbinmotorer:
Friturbinen är kopplad via en axel till en växellåda. Utgående axel från växellådan är propelleraxeln.
Motorreglage:
-Power Control Lever Power Control Lever är kopplad till FC och styr motorns effekt,
Från max reversering till max starteffekt.
-Propeller Control Lever Propeller Control Lever är kopplad till PG och styr propeller varvtalet.
-Condition Lever Är kopplad till FC och har 3 lägen:
-Cutoff
-Idle
-Run
Beta Mode:
Ligger mellan 50%-85% RPM. PG alltid i underspeed = med power lever kontrolleras både
Bladvinkel och bränslemängd.
M17.5 Isskydd:
Olika tyngd på bladen = vibrationer. Lika så försämrad aerodynamik.
Två grupper: -Anti ice- förhindrar
-Deice- Tar bort
Tidigare (och även nu) användes kemikalier, bestod isopropyl och etylen som pumpas med elpump. Bakom propellern sitter en rund metallskiva- Slinger Ring- som är lätt bockad. I bockningen sprutas vätskan in. Centrifugalkraften pressar vätskan till bladens framsidor, vid roten, kan även ha boots. Då leder skoningen vätskan. Brukar vara en tredjedel av bladet. Vätskan löser inte is men håller bladytorna släta.
Elektriska system:
Finns mest på modernare flygplan. Boots som har en eller två elektriska element. Bakom propellern sitter ett antal släppringar, som tar upp elen från kolborstar. Finns en timer i systemet som styr strömen i frekvenser. Exempel: 30 sekunder på 1 sekund av, och går sen över till nästa propeller.
M.17.6 Underhåll
Statisk och dynamisk balansering före montering. Dynamisk balancering är den bästa och den mest effektiva, krävs dock speciell och dyr utrustning.
RMS är ett medelvärde av vibrationerna.
Tracking: 6 fots metallpropeller = max 1,5 mm Skillnad.
6 fots träpropeller = max 3 mm Skillnad.
M17.7 Förvaring
Trä ska ställas horisontellt, även metall. Vid 3 bladig propeller ska den ställas i Y-läge.
