Bản dịch sách propellers and propeller systems

bản dịch sách do nhóm sinh viên đại học bách khoa Hà Nội lớp kỹ thuật hàng không 01k63 bản dịch một phần của sách Việc sử dụng cánh quạt có bước cánh thay đổi cũng giúp bạn có thể đạt được RPM mong muốn của động cơ trong một điều kiện bay cụ thể. Khi một chiếc tàu bay di chuyển trong không khí, nó tạo ra hai lực, lực nâng và lực cản. Tăng góc độ của cánh quạt làm tăng góc tấn và tạo ra nhiều lực nâng và lực cản hơn; hành động này làm tăng mã lực cần thiết để quay cánh quạt ở một RPM nhất định. Vì động cơ vẫn tạo ra cùng một mã lực nên cánh quạt quay chậm lại. Nếu góc xoay lá cánh giảm, cánh quạt sẽ tăng tốc độ. Do đó, RPM của động cơ có thể được điều khiển bằng cách tăng hoặc giảm góc xoay lá cánh. Việc sử dụng bộ điều chỉnh cánh quạt để tăng hoặc giảm bước cánh quạt là một thực tế phổ biến. Khi máy bay lên cao, góc cánh của cánh quạt giảm vừa đủ để ngăn tốc độ động cơ giảm. Do đó, động cơ có thể duy trì công suất phát ra với điều kiện không thay đổi vị trí bướm ga. Khi máy bay hạ thấp, góc cánh tăng vừa đủ để ngăn quá tốc độ và với cùng một cài đặt van tiết lưu, công suất đầu ra vẫn không thay đổi. Nếu cài đặt bướm ga được thay đổi, thay vì thay đổi tốc độ của máy bay bằng cách nâng hoặc hạ, góc cánh quạt sẽ tăng hoặc giảm theo yêu cầu để duy trì RPM động cơ không đổi. Do đó, công suất đầu ra (chứ không phải RPM) sẽ thay đổi theo những thay đổi trong cài đặt van tiết lưu. Cánh quạt tốc độ không đổi, được điều khiển bởi bộ điều tốc thay đổi góc cánh tự động, giữ cho RPM của động cơ không đổi.

3 Điều khiển bước cánh cánh quạt

(RPM: Tốc độ vòng quay)

Các cánh quạt có thể điều chỉnh trên mặt đất được thiết kế để có thể điều chỉnh góc cánh của chúng trên mặt đất để mang lại các đặc tính hiệu suất mong muốn cho các quy trình vận hành khác nhau Nếu muốn máy bay có tốc độ tối đa, các cánh quạt được đặt ở góc thấp để động cơ cóthể quay với tốc độ tối đa nhằm tạo ra công suất lớn nhất Trong mọi trường hợp, cánh quạt có thể không được đặt ở một góc có thể cho phép động cơ chạy quá tốc độ Khi muốn động cơ hoạt động hiệu quả ở tốc độ bay và ở bước cánh lớn, góc cánh quạt sẽ tăng lên

3.1 Cánh quạt có bước cánh thay đổi

3.1.1 Các vị trí của cánh quạt có bước cánh thay đổi

Cánh quạt có bước cánh thay đổi cho phép thay đổi bước cánh hoặc góc của cánh quạttrong khi cánh quạt đang quay Điều này cho thấy cánh quạt có một góc xoay lá cánh sẽ mang lạihiệu suất tốt nhất cho các điều kiện bay cụ thể Các vị trí bước cánh bị giới hạn, như với mộtcánh quạt có thể điều khiển được hai vị trí hoặc bước lá cánh có thể được điều chỉnh theo bất kỳgóc nào giữa cài đặt bước lá cánh tối thiểu và tối đa của một cánh quạt nhất định

3.1.2 Sử dụng cánh quạt có bước cánh thay đổi

Việc sử dụng cánh quạt có bước cánh thay đổi cũng giúp bạn có thể đạt được RPM mongmuốn của động cơ trong một điều kiện bay cụ thể Khi một chiếc tàu bay di chuyển trong khôngkhí, nó tạo ra hai lực, lực nâng và lực cản Tăng góc độ của cánh quạt làm tăng góc tấn và tạo ranhiều lực nâng và lực cản hơn; hành động này làm tăng mã lực cần thiết để quay cánh quạt ở mộtRPM nhất định Vì động cơ vẫn tạo ra cùng một mã lực nên cánh quạt quay chậm lại Nếu gócxoay lá cánh giảm, cánh quạt sẽ tăng tốc độ Do đó, RPM của động cơ có thể được điều khiểnbằng cách tăng hoặc giảm góc xoay lá cánh Việc sử dụng bộ điều chỉnh cánh quạt để tăng hoặcgiảm bước cánh quạt là một thực tế phổ biến Khi máy bay lên cao, góc cánh của cánh quạt giảmvừa đủ để ngăn tốc độ động cơ giảm Do đó, động cơ có thể duy trì công suất phát ra với điềukiện không thay đổi vị trí bướm ga Khi máy bay hạ thấp, góc cánh tăng vừa đủ để ngăn quá tốc

độ và với cùng một cài đặt van tiết lưu, công suất đầu ra vẫn không thay đổi Nếu cài đặt bướm

ga được thay đổi, thay vì thay đổi tốc độ của máy bay bằng cách nâng hoặc hạ, góc cánh quạt sẽtăng hoặc giảm theo yêu cầu để duy trì RPM động cơ không đổi Do đó, công suất đầu ra (chứkhông phải RPM) sẽ thay đổi theo những thay đổi trong cài đặt van tiết lưu Cánh quạt tốc độkhông đổi, được điều khiển bởi bộ điều tốc thay đổi góc cánh tự động, giữ cho RPM của động cơkhông đổi

3.1.3 Hoạt động chung

Hầu hết các cơ cấu thay đổi bước cánh được vận hành bằng áp suất dầu và sử dụng một

số kiểu bố trí piston và xylanh Piston có thể được di chuyển trong xi lanh, hoặc xi lanh có thểđược di chuyển trên một pittông đứng yên Chuyển động thẳng của piston được biến đổi bởi một

số kiểu liên kết cơ học khác nhau thành chuyển động quay cần thiết để thay đổi góc xoay lá cánh.Kết nối cơ học có thể thông qua các bánh răng, cơ cấu thay đổi bước cánh quạt làm quay mộtbánh răng truyền động hoặc bánh răng truyền lực kết nối với một bánh răng được gắn vào đầucủa mỗi lá cánh Trong hầu hết các trường hợp, áp suất dầu để vận hành các loại cơ cấu thay đổibước sóng thủy lực này đến trực tiếp từ hệ thống bôi trơn động cơ Khi sử dụng hệ thống bôi trơnđộng cơ, áp suất dầu động cơ thường được tăng cường bởi một máy bơm tích hợp với bộ điều tốc

để vận hành cánh quạt - áp suất dầu cao hơn cung cấp sự thay đổi bước nâng hạ cánh quạt nhanhhơn

Các bộ điều chỉnh được sử dụng để điều khiển các cơ cấu thay đổi bước cánh quạt thủy lực được truyền tới trục khuỷu động cơ và do đó, nhạy cảm với những thay đổi trong RPM Các

hệ thống điều khiển dầu điều áp cho hoạt động của các cơ cấu thay đổi bước cánh thủy lực của cánh quạt Khi RPM tăng trên giá trị mà bộ điều tốc được đặt, bộ điều chỉnh làm cho cơ cấu thay đổi bước cánh quạt quay các cánh đến một góc cao hơn Góc này làm tăng tải trên động cơ và RPM giảm Khi RPM giảm xuống dưới giá trị mà bộ điều tốc được đặt, bộ điều tốc làm cho cơ cấu thay đổi bước quay làm quay các cánh quạt xuống một góc thấp hơn, tải trên động cơ giảm

và RPM tăng lên Do đó, một hệ thống điều khiển cánh quạt có xu hướng giữ cho RPM của động

cơ không đổi

3.1.4 Hệ thống cánh quạt tốc độ không đổi

Nhiều loại máy bay hạng nhẹ sử dụng cánh quạt tốc độ không đổi, được điều chỉnh bởi

bộ điều tốc ở phiên bản hai và nhiều cánh Những cánh quạt này có thể là loại không xuôi lá cánh, hoặc chúng có thể ở vị trí xuôi lá và đảo chiều Moay ơ thép bao gồm một central spider,

hỗ trợ các lá cánh nhôm với một ống kéo dài bên trong các gốc lá cánh Kẹp lá cánh, kết nối các trục lá cánh với các ổ trục giữ lá cánh Xi lanh thủy lực gắn trên trục quay được kết nối với các kẹp lá cánh để truyền động

( Cánh quạt xuôi lá là nói về lá cánh quạt có bước điều chỉnh được, và với khoảng bước lá đủ để cho phép các lá xoay

song song với hướng bay nhằm giảm lực cản và ngăn ngừa sự gây hỏng thêm đối với động cơ bị tắt máy trên không.)

3.2 Các loại cơ cấu thay đổi bước cánh thủy lực

3.2.1 Có đối trọng và không đối trọng

Có hai loại cơ bản của cánh quạt tốc độ không đổi:

+ Có đối trọng

+ Không đối trọng

Cánh quạt đối trọng có trọng lượng được kẹp vào gốc lá cánh để giúp di chuyển cánh vào bước nâng hạ cánh quạt cao Lực ly tâm, do quay của cánh quạt, có xu hướng chuyển các đối trọng vào mặt phẳng quay, do đó làm tăng bước cánh của các cánh quạt Áp suất dầu di chuyển các cánh quạt, chống lại lực của các đối trọng, sang bước cánh thấp Bước của một cánh quạt không đối trọng được điều khiển bằng sự kết hợp của áp suất dầu và mômen quay khí động học để tăng bước, và mômen quay ly tâm và lực của lò xo bên trong để giảm bước Hệ thống giữ trung tâm

và lá cánh dao cơ bản là chung cho tất cả các mô hình được mô tả Các cánh được gắn trên con nhện trung tâm để điều chỉnh góc Lực ly tâm của các cánh quạt, được truyền tới con nhện trung tâm thông qua các kẹp lá cánh và sau đó qua các ổ bi Lực đẩy của cánh quạt và mô-men xoắn của động cơ được truyền từ các cánh quạt đến trục nhện trung tâm thông qua một ống lót bên trong trục cánh quạt Để điều khiển bước chạy của cánh quạt, một phần tử xi-lanh piston thủy lựcđược lắp ở phía trước của trục cánh quạt Piston được gắn vào kẹp lá cánh bằng hệ thống thanh trượt và phuộc đối với kiểu không có lông và hệ thống liên kết đối với kiểu có lông

3.2.2 Example: The Dowty Rotol Composite propeller

Hãng hàng không saab 2000 được trang bị phiên bản mới hơn của loại cánh quạt này Nó là The Dowty Rotol Composite propeller

Hệ thống điều khiển cánh quạt và các đối trọng trên lá cánh quạt, điều khiển bước nâng hạ cánh quạt của lá cánh quạt Hệ thống điều khiển cánh quạt có thể thiết lập các cánh quạt ở vị trí xuôi

lá, cơ cấu thổi tiến và cơ cấu thổi ngược

Các phần chính của cơ chế thay đổi bước nâng hạ cánh quạt là

+ piston

+ hình trụ (xilanh)

+ lắp ráp chạc chữ thập

Xilanh được gắn vào phía trước của trung tâm và nó không di chuyển Piston được lắp vào và di chuyển dọc theo chiều dài của xilanh Chốt chữ thập được lắp bên trong trung tâm, mặt trước của

nó được kết nối với pít-tông, do đó nó di chuyển cùng với nó

khi cánh quạt, các đối trọng sẽ quay các lá cánh về vị trí song song với hướng bay Hiệu ứng này đảm bảo các lá cánh quạt tạo ra lực cản tối thiểu, nếu có sự cố của hệ thống điều khiển cánh quạt.Trong điều kiện hoạt động bình thường, cơ cấu thay đổi bước nâng hạ cánh quạt nhận được nguồn cung cấp dầu thủy lực có áp suất từ hệ thống điều khiển lá cánh quạt, Nguồn cung cấp dầuthủy lực này (cho mỗi bên của piston trong cơ cấu thay đổi bước nâng hạ cánh quạt) có lực lớn hơn so với các đối trọng Do đó, khi tất cả các hệ thống đều có thể sử dụng được, hệ thống điều khiển cánh quạt sẽ đặt bước nâng hạ cánh quạt của các lá cánh quạt

Pít tông của cơ cấu thay bước nâng hạ cánh quạt di chuyển dọc theo xi lanh, liên quan đến nguồn cung cấp dầu thủy lực có áp suất mà nó nhận được khi piston chuyển động:

+ Bộ phận chốt chữ thập di chuyển

+ Các lá cánh quạt quay trong ổ trục của chúng

+ Độ nghiêng của các lá cánh quạt thay đổi

Do đó độ nghiêng của các lá cánh quay có liên quan đến đầu vào của dầu thủy lực cho cơ cấu thay đổi bước nâng hạ cánh quạt Khi pít tông ở đầu phía trước của xi lanh, các lá cánh quạt ở vị trí chuyển động ngược chiều của chúng Khi piston ở phía sau của xi lanh, các lá cánh quạt ở vị trí song song với hướng bay

Trong điều kiện vận hành thông thường, khi máy phát điện vận hành đạt yêu cầu:

+ Dầu thủy lực được điều áp, từ hệ thống điều khiển cánh quạt, chảy qua các ống bêta vào cơ cấuthay đổi bước cánh

Dòng chảy của dầu thủy lực vào cơ cấu thay đổi bước nâng hạ cánh quạt:

Do vị trí của chúng trên lá cánh quạt, các đối trọng cố gắng di chuyển lá cánh về phía:

+ Vị trí bước nâng hạ cánh quạt được điều chỉnh của chúng, trong khi máy bay đang bay

+ vị trí cơ cấu thổi ngược tối đa của chúng, khi các lá cánh ở một góc nhỏ hơn

3.3 Hệ thống điều chỉnh tốc độ đầy đủ và không đổi

3.3.1 Nguyên tắc

Hệ thống ổn định vận tốc (RPM) cho phép phi công chọn tốc độ cánh quạt và động cơ cho bất kỳtình huống nào và tự động duy trì RPM đó trong các điều kiện khác nhau về hướng bay của máy bay và công suất động cơ Từ đó cho phép hoạt động của cánh quạt và động cơ ở RMPs hiệu quảnhất RPM được điều khiển bằng cách thay đổi bước nâng hạ cánh quạt của các lá cánh quạt, tức

là góc của các cánh so với mặt phẳng quay Khi phi công tăng công suất trong chuyến bay, góc của cánh quạt tăng lên, mô-men xoắn cần thiết để quay cánh quạt được tăng lên và đối với bất kỳcài đặt RPM nhất định nào, tốc độ máy bay và mô-men xoắn trên động cơ sẽ tăng lên Đối với trạng thái bay thông thường, phi công có thể điều chỉnh lại áp suất đa mặt mong muốn cho các điều kiện hành trình và giảm bước cánh của lá cánh, trong khi duy trì RPM đã chọn của phi công

Hệ thống điều chỉnh hướng cánh quạt thường chỉ được sử dụng trên máy bay hai động cơ Nếu một trong các động cơ bị hỏng trong chuyến bay, cánh quạt của động cơ không tải có thể quay

hoặc "song song với hướng bay", làm tăng lực cản Để ngăn chặn điều này, cánh quạt có thể được " điều chỉnh" (quay đến bước cánh rất cao), với các cánh gần như song song với đường bay.Điều này giúp loại bỏ lực cản không đối xứng gây ra bởi sự quay tự do của các lá cánh quạt khi động cơ ngừng hoạt động Cánh quạt có thể bay tới vị trí này được gọi là hệ thống điều chỉnh hướng cánh quạt

Thay đổi bước nâng hạ cánh quạt

Bước nâng hạ cánh quạt được thay đổi bằng hệ thống thủy lực duy nhất, sử dụng dầu động cơ được điều khiển bởi bộ điều tốc cánh quạt để thay đổi bước nâng hạ cánh quạt của các lá cánh quạt Trong các hệ thống tốc độ không đổi, bước dịch chuyển được tăng lên cùng với áp suất dầu.Trong hệ thống điều chỉnh hướng cánh quạt, bước nâng hạ cánh quạt được tăng lên với áp suất dầu Để tránh việc vô tình di chuyển các cánh quạt đến vị trí song song với hướng bay trong khi bay được cấp điện, điều này sẽ làm quá tải và làm hỏng động cơ khi nó vẫn đang chạy, các bộ điều khiển có chốt ở đầu RPM thấp (Bước nâng hạ cánh quạt)

Trong hệ thống điều chỉnh đơn cánh quạt máy bay, áp suất dầu do bộ điều tốc cung cấp, tác độnglên piston tạo ra một lực ngược lại với mômen xoắn ly tâm tự nhiên của các cánh trong các mô hình tốc độ không đổi hoặc đối trọng và lò xo lớn trong hệ thống điều chỉnh hướng cánh quạt Đểtăng hoặc giảm bước nâng hạ cánh quạt, dầu áp suất cao được dẫn đến cánh quạt, làm dịch chuyển piston trở lại Chuyển động của pít-tông được truyền đến các cánh thông qua các chốt và liên kết truyền động, chuyển động các cánh về hướng bước nâng hạ cánh quạt đối với hệ thống tốc độ không đổi hoặc chuyển động thấp đối với hệ thống điều chỉnh được

Khi các lực ngược nhau mà bằng nhau, dòng dầu đến cánh quạt dừng lại và piston cũng dừng lại Pít-tông vẫn ở vị trí này, duy trì bước cánh của các cánh cho đến khi dòng dầu đến hoặc đi từ

lá cánh được thiết lập lại bởi bộ điều tốc

Từ vị trí này, bước cánh được giảm xuống đối với hệ thống ổn định vận tốc hoặc tăng đối với hệthống điều chỉnh hướng cánh quạt bằng cách cho phép dòng dầu chạy ra khỏi cánh quạt và quay trở lại bể chứa động cơ Khi bộ điều tốc đầu quy trình này, áp suất thủy lực giảm và pít tông di chuyển về phía trước, thay đổi bước của các cánh cho đến khi dòng dầu đến hoặc đi từ cánh quạt được thiết lập lại bởi bộ điều tốc

3.3.2 Bộ điều tốc

Ngoài cánh quạt, thành phần chính khác của hệ thống là bộ điều tốc Mỗi bộ điều tốc được gắn vào và được truyền động cho động cơ, dẫn động bơm bánh răng bộ điều tốc và lắp ráp trọng lượng Bơm bánh răng tăng áp suất dầu động cơ để cung cấp phản ứng nhanh và tích cực của cánh quạt Tốc độ quay của cụm trọng lượng thay đổi trực tiếp theo tốc độ động cơ và điều khiển

vị trí của van điều khiển Tùy thuộc vào vị trí của nó, van thí điểm sẽ hướng dòng dầu đến cánh quạt, cho phép dòng dầu chảy ngược lại từ cánh quạt hoặc giả định vị trí trung lập không có dòngdầu Các điều kiện dòng dầu này tương ứng với bước tăng, bước giảm hoặc bước không đổi của

lá cánh quạt

Cánh quạt govenor duy trì tốc độ động cơ không đổi bằng cách điều khiển bước cánh của cánhquạt Tốc độ động cơ được chọn bởi một bộ điều khiển buồng lái kết nối với trục điều khiển tốc

độ bộ điều tốc Bộ điều tốc bao gồm một bơm tăng áp suất dầu kiểu bánh răng và một bộ điềutốc kiểu lò xo, được dẫn động thông qua bánh răng từ trục khuỷu động cơ Một số van kiểm soátlưu lượng dầu qua govemor Bơm tăng áp nhận dầu từ hệ thống dầu áp suất động cơ và tăng ápsuất đến giá trị cần thiết để cánh quạt hoạt động đạt yêu cầu Bộ điều tốc có lò xo vận hành mộtvan hoa tiêu, van này di chuyển lên và xuống trong trục truyền động của bơm tăng áp và điềukhiển việc cung cấp dầu này đến cánh quạt bằng cách mở hoặc đóng các cổng trong trục truyềnđộng Cơ chế govenor bao gồm hai quả cân hình chữ L, hai đầu bên trong của chúng nâng lêntheo một đường đua bóng gắn với van điều khiển Những quả cân này tác động lên một lò xohình nón có áp suất được điều khiển từ buồng lái thông qua một liên kết, trục điều khiển, bánhrăng và giá đỡ Khi cánh quạt không yêu cầu dầu từ bộ điều tốc, nó được chuyển qua van xả.Một van tạo lông ở đế của bộ điều tốc nạp dầu từ bơm tạo lông vào cánh quạt Van tạo lôngđược gắn lò xo và thường cung cấp dầu cho cánh quạt từ bơm tăng áp

3.3.3 Các trọng lượng điều khiển vận hành

Bộ điều khiển và van điều khiển đi kèm có xu hướng tự điều chỉnh về điều kiện BẬT TỐC ĐỘ(trung tính) RPM mà tại đó đạt được điều kiện TỐC ĐỘ BẬT phụ thuộc vào lực lò xo điềukhiển, được điều khiển từ buồng lái Vì bộ điều tốc được dẫn động thông qua việc sang số từtrục khuỷu, nên RPM của bộ điều tốc tỷ lệ với RPM của động cơ Khi bộ điều tốc ở điều kiệnTỐC ĐỘ BẬT, lực trung tâm tạo ra bởi các quả cân được cân bằng bởi lực lò xo bộ điều tốc vàvan điều khiển chính xác bao phủ các cổng trong trục dẫn động bơm tăng áp để không có dầunào có thể vào hoặc ra khỏi cánh quạt; do đó bước nâng hạ cánh quạt không thay đổi

Nếu tốc độ động cơ bắt đầu tăng, bộ điều tốc sẽ phản ứng với tình trạng VƯỢT QUA Lực bayvượt quá lực lò xo điều khiển, nâng van điều hướng và cho phép dầu áp suất cao đi vào cánhquạt Điều này làm tăng bước cánh của cánh quạt và đưa RPM của động cơ trở lại giá trị đãchọn Khi RPM của động cơ và bộ điều tốc giảm, bộ điều tốc trở về điều kiện BẬT TỐC ĐỘ

Nếu tốc độ động cơ bắt đầu giảm, govemor sẽ phản ứng với điều kiện ĐÃ HIỂU Lực lò xo đốcvượt quá lực của trọng lượng bay, làm rơi van điều khiển và cho phép dầu áp suất cao thoát rakhỏi cánh quạt Điều này làm giảm bước cánh của cánh quạt và đưa RPM của động cơ trở lại giátrị đã chọn Khi RPM của động cơ và bộ điều tốc giảm, bộ điều tốc trở về điều kiện BẬT TỐC

ĐỘ Khi nhấn nút tạo lông trong buồng lái, máy bơm làm lông sẽ được kích hoạt và cung cấpdầu áp suất cao cho đế của bộ điều tốc cánh quạt Dầu tạo lông vũ tác động lên trục làm lông có

lò xo, dẫn dầu lông vũ đến cánh quạt thay cho dầu điều tốc

3.3.4 Điều khiển buồng lái

Cần điều khiển buồng lái được kết nối với cần điều khiển bộ điều tốc, đến lượt nó được gắn vàomột trục có ren Khi đòn bẩy được di chuyển, trục ren quay và di chuyển lên hoặc xuống để tănghoặc giảm lực nén trên lò xo của bộ đồng tốc Ví dụ, khi bộ điều khiển buồng lái được di chuyển

về phía trước, trục điều khiển bộ điều tốc được vặn xuống, làm tăng lực nén lên lò xo Điều nàylàm tăng tốc độ cần thiết để trọng lượng ruồi di chuyển van điều khiển và tạo ra cài đặt RPM caohơn Buồng lái điều chỉnh phạm vi hoạt động của bộ điều tốc từ RPM cao đến RPM thấp hoặcbất kỳ khu vực nào ở giữa đòn bẩy cho phép phi công máy bay sang số Lưu ý rằng cài đặt RPMđược thực hiện bằng cách thay đổi lượng nén trong lò xo của bộ tăng tốc Việc định vị giá lò xocủa bộ tăng tốc là thao tác duy nhất được điều khiển bằng tay Tất cả những người khác đượckiểm soát tự động trong govemor

Hệ thống này dẫn đến tốc độ không đổi bằng cách tạo ra điều kiện được gọi là điều kiện 'trên tốcđộ', tồn tại khi RPM không đổi Chuyển động của các bộ điều khiển buồng lái đã đặt lò xo tốc

độ ở RPM mong muốn Các trọng lượng bay đã định vị các van điều hướng để dẫn dầu đến hoặc

từ các cánh quạt Đến lượt nó, điều này đã định vị các cánh cánh quạt ở bước cánh hấp thụ côngsuất động cơ hoặc RPM đã chọn Khi thời điểm cân bằng RPM xảy ra, lực của quả cân bằng vớitải trọng của lò xo tốc độ Điều này đặt các van điều khiển ở vị trí RPM không đổi mà không códầu chảy đến hoặc từ các cánh quạt

Ở tốc độ không đổi, điều kiện vượt tốc dẫn đến tốc độ không khí tăng lên khi máy bay hàngkhông bắt đầu hạ bước cánh hoặc công suất động cơ tăng lên Vì bước cánh của cánh cánh quạtquá thấp để hấp thụ công suất của động cơ, nên RPM của động cơ bắt đầu tăng lên Tuy nhiên,ngay tại thời điểm điều này xảy ra, trọng lượng bay và nâng van dẫn hướng, khiến dầu chảy từcác cánh quạt trong hệ thống làm đầy lông (Hình 3.16 A) và đến cánh quạt trong hệ thống tốc độkhông đổi (Hình 3.16 B), tăng bước cánh của lá cánh dao trong cả hai trường hợp Tốc độ động

cơ sau đó sẽ chậm lại về cài đặt RPM ban đầu

Nếu máy bay hàng không bắt đầu leo lên hoặc công suất động cơ giảm, điều kiện tốc độ thấp hơn

sẽ dẫn đến Tốc độ bay bị giảm và do bước cánh của cánh quạt quá cao, động cơ bắt đầu giảmtốc độ Ngay lập tức điều này xảy ra, trọng lượng ruồi sẽ rủ xuống, làm cho các van điều khiển

di chuyển xuống Đồng thời, dầu chảy đến các cánh quạt trong một hệ thống đầy lông (Hình3.17 A) và từ các cánh quạt trong một hệ thống tốc độ không đổi (Hình 3.17 B), làm giảm bướccủa các cánh quạt trong cả hai trường hợp Điều này tự động tăng tốc độ của động cơ để duy trìcài đặt RPM ban đầu

3.3.5 Bảo vệ quá tốc độ

Kiểm soát tốc độ cánh quạt máy bay hạng nhẹ do governor thực hiện Các máy bay được trang

bị động cơ turbo, như Saab 2000 hoặc Pilatus PC-XII, được trang bị cánh quạt dự phòng để bảo

vệ tốc độ Cánh quạt điều khiển bằng cơ khí thủy lực (Pilatus PC-XII) Bộ điều tốc vượt tốc là bộphận dự phòng cho bộ điều tốc cánh quạt và được lắp trên hộp số giảm tốc Nó có trọng lượngbay và van điều khiển riêng, và nó xả dầu từ cánh quạt bất cứ khi nào RPM của cánh quạt vượtquá giới hạn đặt trước Khi tốc độ cánh quạt đạt đến giới hạn này, trọng lượng bay nâng van điềukhiển và chảy dầu áp suất servo cánh quạt vào bể chứa geyrbox giảm, làm cho góc của cánh quạttăng lên Một âm độ lớn hơn tạo ra nhiều tải hơn cho động cơ và làm chậm cánh quạt

3.3.6 Feathering

Feathering được thực hiện bằng cách di chuyển cần điều khiển của phi công đến vị trí thích hợp,thường có được bằng cách di chuyển cần gạt qua một cổng trong góc phần tư Hành động nàynâng hoàn toàn van điều tốc, cho phép dầu thoát ra từ cánh quạt và các cánh quạt chuyển sang vịtrí hoàn toàn thô (có lông) dưới tác động của đối trọng và lò xo tạo lông

Để giải phóng cánh quạt, cần có nguồn dầu riêng biệt dưới áp suất; trên máy bay hạng nhẹ, một

bộ tích điện, được sạc trong quá trình hoạt động bình thường, thường cung cấp điều này Đểkhông tạo bọt, cần điều khiển của phi công được di chuyển vào dải tốc độ không đổi, do đó hạvan điều tốc và nhấn nút Unfeathering, giải phóng dầu từ bộ tích điện và cho phép nó chảy đếncánh quạt Hành động này bắt đầu Không thuận, và khi cánh quạt bắt đầu quay gió, nguồn cungcấp dầu bình thường sẽ hoàn thành hoạt động

3.3.7 Chốt ly tâm

Khi động cơ dừng trên mặt đất, áp suất dầu trong xi lanh được giảm dần do rò rỉ qua bộ phận tốc

độ không đổi (CSU), và điều này sẽ cho phép các cánh cánh quạt quay về vị trí có lông hút dướitác động của lò xo lông vũ

Điều kiện này sẽ dẫn đến tải trọng không thể chấp nhận được trên động cơ trong quá trình khởiđộng và chốt ly tâm được lắp để ngăn chuyển động tịnh tiến của pít-tông cánh quạt khi động cơdừng Chốt ly tâm được tháo ra bởi lực ly tâm ở tất cả các tốc độ trên mặt đất không tải, do đócho phép cánh quạt hoạt động bình thường trong khi bay, nhưng dưới tốc độ này lực ly tâm bịkhắc phục bởi lò xo hồi vị và piston chỉ có thể di chuyển về phía trước một khoảng cách ngắn,tương đương với khoảng 50o góc của lá cánh dao Khi động cơ khởi động, áp suất dầu tăng lên

để di chuyển các cánh quạt đến bước hoàn toàn nhỏ và lực ly tâm làm bung chốt

3.4 Cánh quạt tác động kép

Loại cánh quạt này thường được lắp cho các động cơ lớn hơn và do yêu cầu của động cơ nênphức tạp hơn so với các cánh quạt lắp cho động cơ nhỏ hơn Cấu tạo tương tự như cấu tạo củacánh quạt tác động đơn, trung tâm hỗ trợ các cánh quạt và xi lanh chứa piston vận hành Tuynhiên, trong trường hợp này, xi lanh được đóng ở cả hai đầu và piston được chuyển động theo cảhai hướng nhờ áp suất dầu Trong một kiểu cơ cấu (hình 3.21), các liên kết từ piston hìnhkhuyên đi qua các vòng đệm ở phần cuối phía sau của xi lanh, và được kết nối với một chốt ởđáy của mỗi cánh Trong kiểu cơ cấu khắc, piston được kết nối bằng các chốt và con lăn vớirãnh cam và bánh răng côn, chia lưới bánh răng côn với một đoạn bánh răng côn ở đáy của mỗi

lá cánh; chuyển động dọc trục của piston gây ra chuyển động quay của bánh răng côn và làmthay đổi góc xoay lá cánh Dầu vận hành được chuyển đến cơ cấu cánh quạt thông qua các ốngđồng tâm trong lỗ khoan của trục bánh răng giảm tốc động cơ

Hoạt động bình thường

Trong lắp đặt tuabin cánh quạt, cần điều khiển công suất thường được kết nối với cả bộ điềukhiển nhiên liệu và bộ điều khiển cánh quạt (PCU), để lưu lượng nhiên liệu và tốc độ động cơđược chọn cùng một lúc PCU về cơ bản là một CSU, nhưng BĐP bao gồm một số tính năng bổsung Hoạt động tốc độ không đổi được điều khiển theo cách tương tự như trên cánh quạt tácđộng đơn, govemor tác dụng lực lò xo điều khiển đối nghịch để nâng hoặc hạ van govemor và

cung cấp dầu cho phía thích hợp của piston thay đổi bước, bất cứ khi nào tốc độ động cơ thay đổi

từ tốc độ đã chọn Hình 3.22 minh họa PCU

a) Trong điều kiện 'ở tốc bước cánh, lực ly tâm trên các quả cân cân bằng lực của lò xo điềukhiển, và van điều tốc giữ dầu ở cả hai mặt của xi lanh thay đổi bước sóng

b) Trong điều kiện 'dưới tốc độ, lực lò xo điều khiển lớn hơn lực ly tâm trên các trọng lượngbay, và van điều tốc được hạ xuống, cung cấp dầu cho phía sau của xi lanh thay đổi bước cánh vàcung cấp một đường xả dầu từ phía trước của hình trụ Góc của lá cánh dao giảm và động cơtăng tốc cho đến khi lực ly tâm trên các quả cân cân bằng với lực của lò xo điều khiển, và vangovemor được đưa về điều kiện tốc độ

c) trong điều kiện 'vượt quá tốc độ, lực lò xo điều khiển nhỏ hơn lực ly tâm trên các quả cân,

và van điều tốc được nâng lên, hướng dầu đến phía trước của xi lanh thay đổi bước cánh và cungcấp một đường xả dầu ở phía sau của hình trụ Góc của lá cánh dao tăng, và tốc độ động cơ giảm

do tải thêm, cho đến khi trọng lượng cánh quạt và lò xo điều khiển một lần nữa cân bằng

3.5 Điểm dừng tốt nhất

3.5.1 Mục đích và Hoạt động

Trong quá trình khởi động và chạy trên mặt đất, có thể cần bước cánh cánh quạt rất tốt để giảmthiểu tải trọng của cánh quạt và ngăn động cơ bị quá nhiệt: tuy nhiên, trong quá trình bay, bướccánh cánh quạt rất nhỏ này sẽ dẫn đến động cơ chạy quá tốc độ và kéo quá mức nếu BĐP thấtbại Để đáp ứng cho cả hai yêu cầu này, piston thay đổi bước cánh trên loại cánh quạt được minhhọa ở trang trước, được cung cấp với hai điểm dừng bước nâng hạ cánh quạt, điểm dừng bướcnâng hạ cánh quạt của chuyến bay được rút lại cho các hoạt động khởi động và tiếp đất

Điểm dừng bước nâng hạ cánh quạt của chuyến bay có dạng một ống kẹp lò xo, các ngạnh củachúng được thiết kế để lò xo hướng vào trong Khi ống kẹp hoạt động như một điểm dừng,piston khóa bước được giữ ở vị trí thuận bởi một lò xo, buộc ống kẹp lò xo mở ra và ngăn khôngcho pittông thay đổi bước tiến xa hơn vị trí bay Khi cần mài mịn, một điện từ trong PCU đượccung cấp năng lượng (thông thường bằng hoạt động của cả cần rút dừng và công tắc điều khiểnbằng bướm ga) và áp suất dầu được dẫn qua đường dầu thứ ba đến phía trước của piston khóabước; khi súng lục di chuyển về phía sau, hỗ trợ cho ống kẹp được rút ra và các ngạnh lò xohướng vào trong, cho phép piston thay đổi bước tiến hoàn toàn về phía trước đến vị trí mũi nhọntrên mặt đất Bộ điện từ khóa mũi tên bị ngắt khi các van tiết lưu được chuyển về phía trước đểcất cánh và khi cánh quạt đã thô vào dải tốc độ không đổi, piston khóa mũi nhọn sẽ di chuyển vềphía trước dưới áp lực của lò xo và mở ống kẹp lò xo để tạo ra bước bay nhỏ dừng lại.

LƯU Ý: Thuật ngữ khóa bước nâng hạ cánh quạt 'được sử dụng, trong đoạn trên để mô tảphương tiện dừng đúng vị trí quy định Một số nhà sản xuất sử dụng thuật ngữ này để mô tả mộtthiết bị khóa các lá cánh cắt ở bất kỳ góc độ nào mà chúng có thể xảy ra, nếu xảy ra lỗi cơ chếthay đổi bước nâng hạ cánh quạt

3.5.2 Auto Coarsening

Toàn bộ thiết bị nguồn và máy bay phải được bảo vệ an toàn trong trường hợp thiết bị khóa sânkhông hoạt động, và một hệ thống an toàn được tích hợp trong PCU Nếu, trong khi bay, cáccánh của cánh quạt di chuyển đến bước cánh mịn hơn bước cánh của chuyến bay, một công tắcđược lắp cho một cánh sẽ đóng lại và hoàn thành mạch điện thông qua một công tắc cách ly mộtđiện từ trong PCU Điện từ này hướng áp suất dầu đến piston nâng van, van này sẽ nâng vangovemor và dẫn dầu đến phía trước của piston thay đổi bước cánh Hành động này làm thô góccủa cánh cánh quạt và ngắt mạch đến bộ phận nâng van Nếu pít-tông thay đổi bước cánh khôngchốt qua ống kẹp lò xo khi nó di chuyển về phía sau, thì trình tự sẽ được lặp lại khi các lá cánhcắt lại quá bước cánh của chuyến bay Một công tắc cách ly ngăn cản hoạt động của hệ thống antoàn này khi mũi đất mịn được chọn có chủ đích

3.6 Cánh quạt hút nước theo tiêu chuẩn Hamilton

3.6.1 Nguyên ly

Vào cuối những năm 1930, cánh quạt thủy lực Hamilton Standard đã được phát triển, mang lạicho máy bay hàng không nhiều động cơ một hệ số an toàn cần thiết Nếu một động cơ bị lỗi, phicông có thể di chuyển các cánh quạt vượt ra ngoài vị trí âm bước cánh bình thường của chúngđến vị trí lông vũ, thường nằm trong khoảng từ 88o đến 92o

Lá cánh dao gặp không khí tới ở một góc không tạo ra mô-men xoắn và lực cản nhỏ nhất Cánhquạt ngừng lao xuống và phi công có thể tiếp tục bay trên động cơ hoặc động cơ khác Khôngnghi ngờ gì nữa, cánh quạt hydromatic đã được sử dụng nhiều hơn bất kỳ loại cánh quạt nàokhác trong lịch sử ngành hàng không Nó đã được sử dụng trên hầu hết các máy bay ném bom,máy bay chiến đấu và vận tải trong Thế chiến thứ hai, và nó vẫn được thấy trên các động cơpittông lớn Toàn bộ cơ chế được bao bọc trong một trung tâm và mái vòm kín không có cánh tay

mở rộng, liên kết hoặc Đối trọng Hình 3.23 mô tả nguyên tắc hoạt động cơ bản của cánh quạtnày

Các cánh của một cánh quạt thủy lực được giữ chặt trong một trung tâm thép cường bước cánhvới các ổ đỡ lực đẩy kiểu con lăn Mô-men xoắn từ động cơ được truyền vào các cánh quạt thôngqua các cánh tay kéo dài vài inch vào phần cánh quạt và là một phần của nhện thép rèn cườngbước cánh, được gắn vào trục cánh quạt của động cơ Mỗi gốc lá cánh được gắn với một đoạncủa bánh răng côn.

Vít mái vòm vào trung tâm cánh quạt và chứa piston và hai bộ cam đồng tâm Một bánh răng côntrên lưới cam bên trong ăn khớp với các đoạn bánh răng trên rễ lá cánh Một govemor tác độngkép được sử dụng với cánh quạt này Trong điều kiện tốc độ thấp, nó sẽ đưa dầu dưới áp suấtbơm động cơ vào vòm ở phía trước của piston, để di chuyển trục piston và quay các cam đểchúng chuyển động các cánh theo một góc độ thấp, do đó động cơ có thể tăng tốc lên Dầu từphía sau của piston chảy vào bể chứa qua bộ điều chỉnh

Trong điều kiện vượt quá tốc độ, các đoạn trong ống xả bị đảo ngược và dầu động cơ, được tăng

áp suất bởi bơm cấp tốc, được dẫn đến phía sau của piston, và dầu từ phía trước chảy vào bểchứa của động cơ Piston di chuyển về phía trước và quay cam để di chuyển các cánh quạt theogóc bước cánh

3.6.2 Cơ chế

Cụm vòm bao gồm cơ cấu thay đổi bước cánh giúp chuyển lực dầu trên piston tác động képthành tác động xoắn của lá cánh dao Hai cam đồng trục hoạt động bên trong piston hai vách.Cam ngoài được cố định cứng trong thùng, trong khi cam quay bên trong và bánh răng thay đổigóc lá cánh Chuyển động của piston được truyền đến cam quay thông qua bốn con lăn cam được

hỗ trợ giữa các thành bên trong và bên ngoài của piston

Cụm trung tâm và lá cánh dao bao gồm nhện, nòng súng và các cánh quạt Lỗ khoan trung tâmcủa con nhện được thiết kế để phù hợp với trục cánh quạt của động cơ Ở mỗi đầu của con nhện

là những chiếc ghế hình nón được mài chính xác, kết hợp với đai ốc giữ cánh quạt, gắn chặt connhện vào trục Cánh quạt Các cánh tay nhện hỗ trợ phần lớn lực đẩy và tải mô-men xoắn từ cáccánh quạt Các khối phenolic nằm giữa các cánh tay nhện đỡ nòng súng Các vai được gia côngtrong Thùng phải chịu tải trọng ly tâm do các cánh tạo ra

3.6.3 Operation

QUÁ TỐC ĐỘ

Lực hướng tâm được tạo ra bởi các quả cân (3) vượt quá lực của lò xo đốc (2) Van điều khiển(4) được nâng lên, mở ra các đoạn trong trục dẫn động bơm tăng áp (11) Dầu Govemor chảy đếnđầu vòm chống đỡ bên trong bo mạch (25), di chuyển pít-tông (27) ra phía ngoài Ol từ đầu phíangoài mái vòm chống đỡ (26) trở về nguồn cung cấp dầu động cơ Chuyển động thẳng củapiston, được cam chuyển thành chuyển động quay, làm tăng bước răng của lá cánh cắt Tăng tốc

độ lá cánh dao làm giảm vòng tua động cơ và bộ điều tốc, quay trở lại On speed

DƯỚI TỐC.

(Trạng thái các lá cánh quạt trực thăng quay với tốc độ thấp hơn dự kiến do góc xoay lá của chúng tăng cao hơn so với giá trị cần cho sự hoạt động đồng tốc Khi tốc độ quay tụt xuống dưới giá trị do bộ điều tốc (governor) thiết lập, dẫn tới làm giảm lực li tâm tác dụng lên các quả văng của bộ điều tốc Điều này sẽ khiến cơ cấu lò xo chỉnh tốc độ hạ thấp van điều khiển

và làm mở cổng điều tiết dầu Khi đó dầu nhờn sẽ được hướng tới cánh quạt theo một hướng thích hợp để điều chỉnh góc xoay là nhằm khắc phục tình trạng dưới tốc này.)

Lực hạn chế vòng quay (bộ điều tốc) (2) vượt quá lực ly tâm tạo ra bởi quả văng ly tâm (3) Vanđiều khiển (4) được hạ xuống, để lộ các đoạn trong trục dẫn động bơm tăng áp (11) Dầu từ đầuvòm chống bên trong (25) chảy qua cửa xả bộ điều tốc (10) Dầu từ hệ thống áp suất dầu động cơchảy đến đầu bên ngoài mái vòm chống (26) Chuyển động của piston (27) kết hợp với mômenxoắn ly tâm làm giảm bước dịch chuyển thực của lá cánh Bước giảm chuyển động của lá cánhlàm tăng vòng quay động cơ và bộ điều tốc, trở về ĐÚNG TỐT ĐỘ

CÁNH QUẠT XUÔI LÁ

Nhấn và nhả công tắc xuôi lá ở buồng lái sẽ khởi động bơm dầu xoay lá cánh Dầu xuôi lá chảyđến bộ điều tốc thông qua đường dầu tạo xuôi lá Dầu làm nóng mở cổng chuyển (5), vô hiệu hóahoạt động của bộ điều tốc Dầu xuôi lá chảy đến vòm chống bên trong (25), di chuyển pít-tông(27) ra bên ngoài Dầu từ đầu phía ngoài mái vòm chống đỡ (26) quay trở lại nguồn cung cấpdầu động cơ Chuyển động của piston làm tăng bước dịch chuyển thực của lá cánh cho đến khiđạt được điểm dừng xoay cánh Máy bơm xuôi lá cánh được tự động tắt thông qua công tắc ngắt

áp suất

KHÔNG XOAY LÁ

Nhấn và giữ công tắc làm xoay lá ở buồng lái sẽ ghi đè lên công tắc cắt áp suất Dầu xuôi lá chảyđến bộ điều tốc thông qua đường dầu tạo xuôi lá Dầu làm nóng mở cổng chuyển (5), vô hiệu hóahoạt động của bộ điều tốc Với các cánh quạt đã ở điểm dừng âm độ cao, áp suất dầu tạo lôngtăng lên Van phân phối (16) di chuyển ra ngoài so với lò xo của nó (21), đảo ngược dòng chảy.Dầu xuôi lá chảy đến đầu bên ngoài của mái vòm chống đỡ (26) di chuyển pít-tông (27) bêntrong Dầu từ đầu bảng điều khiển mái vòm chống đỡ (25) quay trở lại nguồn cung cấp dầu động

cơ Chuyển động của piston làm giảm độ cao của lá cánh dao cho đến khi đạt đến điểm dừng ởtốc độ thấp

3.7 Xoay dọc cánh

Các tiện nghi cho việc xoay lá cánh bằng tay của cánh quạt được cung cấp trên tất cả các động

cơ piston và động cơ turbo-cánh quạt lớn Tuy nhiên, với một số hệ thống lắp đặt cánh quạt tăng

áp, lực cản từ cánh quạt phay gió ở độ cao nhỏ có thể rất nguy hiểm, đặc biệt là với máy bay haiđộng cơ và đối với những máy bay này cũng có thể tự động xoay lá cánh

3.7.1 Xoay lá cánh bằng tay

Việc xoay lá cánh bằng tay của cánh quạt trên động cơ piston thường được thực hiện bằng cách

di chuyển của cần điều khiển cánh quạt đến vị trí xoay và hoạt động của máy bơm xoay lá.Những hành động này nâng van điều tốc và cung cấp dầu dưới áp suất đến phía thích hợp củapiston thay đổi chiều cao Khi lắp đặt cánh quạt turbo, việc xoay lá cánh bằng tay được thực hiệnnhờ sự kết nối giữa PCD và vòi nhiên liệu áp suất cao Khi vòi nhiên liệu được di chuyển đến vịtrí xuôi lá, liên kết với PCD nâng van điều khiển độc lập với bộ điều tốc và dầu được dẫn đếnphía trước của piston thay đổi độ cao để biến các cánh hoàn toàn thô Vì máy bơm dầu trongPCU được dẫn động bởi động cơ, nguồn cung cấp dầu có thể không đủ để làm sạch cánh quạthoàn toàn và có thể cần vận hành máy bơm xoay lá cánh dẫn động bằng điện

3.7.2 Xoay lá cánh tự động

Xoay lá cánh tự động được khởi tạo bằng công tắc mô-men xoắn Bất cứ khi nào cần gạt côngsuất được đặt trên phạm vi chạy không tải và mô-men xoắn động cơ giảm xuống dưới một mứcxác định, công tắc mô-men xoắn sẽ đóng và hoàn thành một mạch tới máy bơm tạo lông và vanđiện từ điều khiển xuôi lá trong PCU Điện từ dẫn dầu đến piston nâng van, làm tăng van điềuhành và mở các cổng dầu từ máy bơm tạo góc xoay đến phía trước của piston thay đổi độ cao, do

đó tạo góc xoay cho cánh quạt

Lưu ý: Quy trình xoay lá cánh thủ công phải được thực hiện sau khi xảy ra hiện tượng xoay lácánh tự động, để cách ly động cơ và tắt máy bơm xoay lá cánh

3.7.3 Không xoay dọc cánh

Trên động cơ tuabin cánh quạt, khi vòi dẫn nhiên liệu áp suất cao mở và các đòn bẩy công suấtđóng, van điều hành sẽ ở vị trí thích hợp để dẫn dầu từ bơm tạo xoay lá đến phía sau của pistonthay đổi bước sóng Lựa chọn công tắc bơm xuôi lá (thường được kết hợp trong tay cầm điềukhiển lửa), cung cấp dầu cho PCU và sau đó là cánh quạt, và kích hoạt hệ thống đánh lửa động

cơ Khi các cánh của cánh quạt đã quay từ vị trí xuôi lá, luồng không khí bắt đầu quay cánh quạt

và quay động cơ, và áp suất dầu bình thường sẽ tăng lên để hoàn thành hoạt động bình thường

3.8 Lực đẩy ngược

Trong cánh quạt đảo chiều, cơ cấu cánh quạt bao gồm một nút chặn có bước cánh nhỏ trên mặtđất có thể tháo rời, cho phép cánh quạt chuyển sang độ trên âm khi đã thực hiện một số hànhđộng và các điều kiện nhất định được đáp ứng Nhiều biện pháp bảo vệ khác nhau được kết hợp

để ngăn chặn sự cố trong chuyến bay Các phương tiện để đạt được chuyển dịch đáng kể, nhưnghoạt động của một cánh quạt vận hành bằng thủy lực điển hình được mô tả trong các đoạn sau

(a) Điều khiển điện bằng công tắc gắn van tiết lưu, công tắc tiếp xúc trọng lượng trên bộcàng đáp và công tắc chính hoặc đòn bẩy để trang bị cho mạch Với cần gạt bướm ga đóng ngoàichế độ chạy không tải bình thường đến vị trí mốc, được chọn ‘ngược lại’ và trọng lượng của máybay trên các bánh của nó, năng lượng điện được cung cấp cho một bộ điện từ pitch-stopwithdrawal, và áp suất dầu được điều hướng để withdrawal mức độ mịn dừng và di chuyển pít-tông thay đổi bước cánh về phía trước đến điểm dừng ngược lại, nơi nó được giữ bằng áp suấtthủy lực Hoạt động của cần số lùi cũng thay đổi cảm giác hoạt động của cần ga, được kéo vềphía sau tăng sức mạnh trong trường độ ngược lại

(b) Dấu hiệu dừng rút và bước cánh quạt không hiệu quả, được cung cấp bởi trung tâmcông tắc gắn, chiếu sáng các đèn cảnh báo thích hợp trên sàn đáp

(c) Việc lựa chọn lại góc lá cánh thuận có thể đạt được bằng cách di chuyển bướm ga vàophạm vi chạy không tải bình thường, và bằng cách di chuyển cần chủ ra khỏi vị trí ngược lại.Dầu được dẫn đến phía trước của piston thay đổi bước, và các cánh chuyển động theo một gócdương; việc dừng trở lại hoạt động bình thường khi các lá cánh dao đã di chuyển qua góc sânnhỏ trên mặt đất

3.9 Điều khiển beta

Trên một số động cơ tuabin khí, một dạng điều khiển được gọi là beta 'hoặc điều khiển góc cánh,được sử dụng cho các hoạt động trên mặt đất và có thể được áp dụng cho các cánh quạt tác độngđơn hoặc tác động kép Với hệ thống này, các van tiết lưu (thường được gọi là đòn bẩy điện) hoạtđộng theo góc phần tư có kiểm soát

Trong suốt chuyến bay, các đòn bẩy này không thể đóng bên dưới cổng không tải * của chuyếnbay và CSU hoạt động bình thường để duy trì bất kỳ tốc độ cánh quạt nào đã chọn trước Trongphạm vi đảo chiều và chạy không tải trên mặt đất, các đòn bẩy điện điều khiển tốc độ cánh quạt

và cơ chế điều hành bị ghi đè Một cảm biến vượt tốc và dừng bước nâng hạ cánh quạt cơ học,ngăn chặn hoạt động trong phạm vi mặt đất (bước nâng hạ cánh quạt nhỏ) trong khi bay

Trong phạm vi beta, bước dừng được rút lại và chuyển động của cần nguồn làm quay một camcài đặt trong CSU được liên kết, điều này làm tăng hoặc hạ van govemor tùy theo yêu cầu bướcnâng hạ cánh quạt thô hơn hay mịn hơn Một cơ chế hồi lưu cơ học, được vận hành bằng liên kết

từ các cánh của cánh quạt, đặt lại van điều tốc thông qua một cam tiếp theo và sự thay đổi bướcnâng hạ cánh quạt chấm dứt khi đạt được góc đặt lịch bằng cần gạt điện

Hình 3.29 mô tả một hệ thống điều khiển công suất điển hình và bảng 3.1 cho thấy điều khiểnphạm vi bay (Chế độ Alpha) hoặc phạm vi điều động mặt đất (Chế độ Beta)

3.10 Cánh quạt vận hành bằng điện

Cũng như các loại cánh quạt máy bay có bước dịch chuyển lá biến đổi khác, moay ơ trục đượcgắn trên trục bánh răng truyền động động cơ, các cánh quạt riêng lẻ được lắp vào moay ơ trục và

cơ chế thay đổi bước dịch chuyển được lắp vào phía trước của moay ơ Tuy nhiên, trong loại này,

cơ chế thay đổi bước dịch chuyển bao gồm một động cơ điện đảo chiều, điều khiển một đoạnbánh răng côn gắn vào gốc của mỗi lá cánh, và, khi xoay, xoay các lá cánh để thay đổi bướcchuyển dịch cánh quạt Công suất điện cho động cơ được cung cấp thông qua một chổi than vàsắp xếp vòng trượt ở phía sau của moay ơ Một phanh động cơ được sử dụng để ngăn chặn quátải, và thường bao gồm hai đĩa ma sát, một cố định vào trục động cơ quay, và cái kia được khóavào vỏ động cơ cố định Phanh được áp dụng (đĩa được giữ lại với nhau) bởi áp suất lò xo vàđược giải phóng bằng điện từ bất cứ khi nào bắt đầu thay đổi bước dịch chuyển

3.10.1 cánh quạt điều khiển bằng FADEC

Các công đoạn giới hạn tốc độ của cánh quạt cũng như rô to của tua bin như sau:

- Phần mềm FADEC điều chỉnh góc tấn thông qua đơn vị điều khiển góc tấn PCU để điềukhiển tốc độ

- Một cơ chế cơ khí thủy lực điều tiết tốc độ cung cấp sự bảo vệ trong trường hợp khẩn cấpnếu cánh quạt hay rô to chạy quá tốc ( do công suất tăng đột ngột hay do lỗi)

- Nếu như tốc độ cánh quạt hay tua bin vượt quá mức của cơ chế điều tiết tốc độ trên, phầnmềm FADEC sẽ gửi một tín hiệu cho giảm dòng nhiên liệu vào, từ đó, giảm công suấtđộng cơ

- FADEC có một cơ chế bảo vệ quá tốc độc lập khỏi vi xử lý để làm ngưng dòng nhiên liệuvào Điều này ngăn ngừa việc quá tốc gây ảnh hưởng đến động cơ

3.10.2 Điều tốc kỹ thuật số

Ngày nay, chỉ có một số động cơ cánh quạt tua bin được trang bị hệ thống điều khiển này, Mộttrong số đó là chiếc Roll Royce AE2001 ( trước đó là Allison) và cánh quạt DowtyRotol Mô tảsau đây là một mô hình đơn giản hóa của hệ thống điều khiển tốc độ của động cơ này

Mô tả hệ thống

Yếu tố chính của hệ thống này là hệ thống điều khiển góc tấn, bơm xoay dọc cánh, cơ chế điềutiết quá tốc độ, và các ống beta Hệ thống này nhận thông tin đầu vào từ:

- Điều khiển từ khoang lái

+ cần điều khiển điều kiện bay

+ cần điều khiển công suất

+ công tắc xoay dọc/ ngang cánh quạt

- Đầu dò tốc độ cánh quạt

- Hệ thống đẩy tự động

- Hệ thống FADEC ( điều khiển kĩ thuật số động cơ với quyền cao nhất)

Trong quá trình sau khi động cơ khởi động khi cần gạt điều kiện bay được chỉnh về vị trí “Chạy”( và máy bay vẫn còn trên mặt đất), FADEC đưa hệ thống về chế độ Beta Ở chế độ này, hệ thốngthay đổi góc tấn của cánh quạt theo vị trí của cần điều khiển công suất Bộ chuyển đổi phản hồibeta gửi đi dữ liệu về vị trí của các ống beta ( cùng với góc tấn của cánh quạt) cho FADEC Khimáy bay đang trong trạng thái bay ( với cần gạt công suất nằm giữa vị trí Fl và MAX), hệ thốngđiều khiển cánh quạt ở chế độ tốc độ không đổi

Trong quá trình hạ cánh, FADEC đưa hệ thống về chế độ beta khi 3 điều kiện sau được đáp ứng:

- Cần gạt công suất nằm giữa vị trí Fl và Gl

- FADEC tạo một tín hiệu thông báo máy bay đã chạm đường băng

Khi hệ thống trong chế độ beta, góc tấn của cánh quạt được liên hệ với vị trí của cần công suất.Khi cần công suất được đưa về mức REV, hệ thống đưa cánh quạt máy bay về vị trí góc tấn âm.Trong chế độ này, hệ thống hoạt động ở chế độ điều tiết ngược và giữ cho tốc độ của cánh quạt ởgiữa mức không tải và khoảng đẳng vận tốc nhỏ nhất

Hoạt động của hệ thống

Hệ thống thường hoạt động một cách tự động ở 1 trong 3 chế độ sau:

- Chế độ điều khiển beta

- Chế độ đẳng vận tốc

- Chế độ điều tiết ngược

Chế độ điều khiển beta

Hệ thống chỉ sự dụng chế độ này khi máy bay còn hoạt động trên mặt đất FADEC kiểm soát hệthống điều khiển cánh quạt và điều khiển cho góc tấn của cánh quạt được liên hệ với vị trí củacần công suất Để chuyển đến chế độ beta, FADEC cấp năng lượng cho solenoid beta khi:

- Máy bay đang nằm trên mặt đất

- Cần công suất đang nằm dưới mức bay không tải ( Fl)

- Góc tấn của cánh quạt bé hơn giá trị được cài đặt

- Van beta sau khi solenoid được cấp năng lượng thì di chuyển và ngắt điện

- Điều tiết quá tốc

- Chế độ góc tấn nhỏ khi bay dừng lại

Trong cài đặt này, dầu được cấp chảy trong:

- Từ bơm ( không phải từ bộ điều tiết quá tốc)

- Thông qua đơn vị điều khiển góc tấn

- Tới pít tông thay đổi góc tấn của cánh quạt

Để giữ cho góc tấn của cánh quạt được liên hệ với vị trí của cần công suất, FADEC liên tục:

- Tính toán tín hiệu từ bộ cảm biến tốc độ ở động cơ

- Điều khiển van servo ( ở trong đơn vị điều khiển góc tấn từ đó điều khiển lưu lượng dầuvào pít tông thay đổi góc tấn

Bởi vì trong chế độ này hệ thống không sử dụng bộ điều tiết tốc độ, FADEC cung cấp sự bảo vệkhi quá tốc cho cánh quạt Để làm điều này, FADEC:

- Tính toán tốc độ cánh quạt ( từ tín hiệu gửi về từ cảm biến Np)

- Giảm lượng nhiên liệu tới động cơ khi vận tốc đến một giá trị cho trước

Chế độ tốc độ không đổi

Khi cần gạt công suất nằm giữa mức Fl và MAX, hệ thống vào chế độ tốc độ không đổi, trongchế độ này:

- Hệ thống cho cánh quạt chạy ở tốc độ không đổi

- Điều khiển van servo của đơn vị điều khiển góc tấn để thay đổi góc tấn của cánh quạt ( và

cả tốc độ) khi cần thiết

- Tính toán vận tốc của cánh quạt

- So sánh dữ liệu mà nó nhận được và điều chỉnh van servo khi cần thiết

Trong thời gian hoạt động ở chế độ này ( khi tốc độ của cánh quạt trái và phải là gần bằng nhau)

hệ thống đi vào chế độ đồng bộ Nếu tốc độ của cánh quạt vượt quá 104% RPM thì bộ điều tiếtquá tốc bắt đầu hoạt động Khi nó hoạt động, nó ngắt nguồn dầu khỏi van điều tiết gắn với PCU (cũng như là với pít tông thay đổi góc tấn) Không có dầu vào pít tông thay đổi góc tấn, đối trongxoay cánh quạt đến vị trí góc tấn lớn Khi góc thay đổi đến vị trí góc tấn lớn, tốc độ của cánhquạt giảm

Chế độ điều tiết ngược

Trước khi FADEC chuyển hệ thống về chế độ điều tiết ngược

- Nó phải lấy tín hiệu máy bay trên mặt đất

- Góc tấn của cánh quạt phải bé hơn 18 độ

- Cần gạt công suất phải ở trong vùng REV

Đầu tiên, khi điều kiện được đáp ứng, FADEC chuyển PCU về chế độ beta Với PCD ở chế độbeta, góc tấn của cánh quạt được liên hệ với vị trí của cần công suất Thứ hai, FADEC chuyểnPCU về chế độ góc tấn âm Khi đó, pít tông thay đổi góc tấn dịch chuyển một cách nhanh chóng

về vị trí góc tấn âm lớn nhất Trong cài đặt này, FADEC sử dụng quy trình y hệt khi ở chế độ tốc

độ không đổi để điều khiển hệ thống

Chế độ tự động xoay dọc cánh quạt

Khi chức năng tự động xoay dọc cánh quạt được cài đặt, hệ thống ngay lập tức vào chế độ nàykhi FADEC nhận được tín hiệu lỗi động cơ

FADEC sử dụng hai thang đo để tìm lỗi trên động cơ Khi động cơ ở hoạt động ở mức thấp( trong quá trình tiếp cận sân bay hay chuẩn bị hạ cánh) FADEC sử dụng tín hiệu từ cảm biến tốc

độ động cơ Khi động cơ hoạt động ở mức cao ( khi cất cánh, lấy bước cánh hay bay bằng)FADEC sử dụng tín hiệu từ cảm biến đo moment xoắn động cơ

Để hoàn thành quy trình tự động xoay dọc cánh quạt, FADEC gửi một tín hiệu cấm tới FADEC ởđộng cơ đối diện Hệ thống cũng tự động chỉnh cánh quạt về vị trí xoay dọc khi tay quay báocháy ENG Tín hiệu từ tay quay báo cháy ENG trái được gửi đến hai kênh của PMU và tới haikênh của FADEC Tín hiệu đến PMU thực hiện quy trình tắt động cơ, và đồng thời thực hiệnxoay dọc cánh quạt.

Xoay thủ công

Chức năng xoay thủ công hoạt động độc lập với các chức năng khác Bởi vì nó hoạt động độclập, nó sẽ xoay dọc cánh quạt khi công tắc MAN FEATHER được bật Những điều sau sẽ đượcthực hiện:

Bơm xoay dọc cánh hoạt động và cấp dầu có áp cho hệ thống Dòng dầu chảy

- Qua kết nối góc tấn lớn của ống beta

- Tới pít tông thay đổi góc tấn của cánh quạt

Lượng dầu có áp là phù hợp ( trong mọi điều kiện) để chỉnh pít tông thay đổi góc tấn về vị trílàm xoay dọc cánh

4 Đồng bộ cánh quạt

4.1 Đồng bộ

4.1.1 Mục đích

Mục đích của hệ thống này là để giảm ồn và rung động, bằng cách chỉnh cho tất cả các cánh quạt

về cùng một tốc độ Hệ thống này không được dùng khi cất cánh và hạ cánh

Một động cơ chủ được sử dụng để chọn một giá trị tốc độ để các động cơ khác theo

Một máy tạo tần, được lắp trong bộ điều tiết cánh quạt, tạo ra một tần số tỉ lệ với tốc độ quay củađộng cơ Một mạch so sánh trong hộp điều khiển sẽ so sánh tín hiệu tốc độ từ các động cơ ăntheo với tốc độ từ động cơ chủ và gửi một tín hiệu khớp tốc tới cơ chế điều khiển của động cơ ăntheo

Các đơn vị so sánh có một giới hạn nhất định và động cơ ăn theo phải không quá 100 RPM sovới với động cơ chủ để quá trình động bộ được thực hiện

4.1.2 Một hệ thống động bộ động cơ của máy bay turbo cánh quạt hai động cơ

Như đã đưa ra từ trước, các dao động vẫn luôn là một vấn đề với các máy bay vì kết cấu tối ưukhối lượng không có đủ khối lượng để hấp thụ nó Cánh quạt chỉ cần thiếu đồng bộ một chút đãgây ra các dao động khó chịu và có hại trong các máy bay nhiều động cơ; điều này xảy ra vìchúng không quay cùng tốc độ Loại dao động này có tần số cơ bản thấp xấp xỉ với sự khác biệt

về tốc độ của động cơ

Một động cơ được chỉ định làm động cơ chủ Khi tốc độ của động cơ chủ được điều chỉnh bởiphi công và hệ thống đồng bộ được bật lên, tốc độ của động cơ ăn theo được tự động điều chỉnhđến tốc độ bằng như thế.

Mỗi bộ điều tiết cánh quạt mang theo một nam châm xoay và một nam châm cảm biến, tạo radòng xoay chiều khi bộ điều tiết quay Tần số của dòng xoay chiều tỉ lệ với tốc độ của bộ điềutiết Đầu ra ở hai bộ điều tiết được so sánh trong hộp điều khiển đồng bộ, và một tín hiệu đượcgửi đến động cơ bước một chiều Một trục thép mềm gắn bộ truyền động với tay quay của bộđiều tiết cánh quạt nằm ở bộ điều khiển nhiên liệu ở động cơ ăn theo, nếu động cơ này có tốc độthấp hơn động cơ chủ, hộp điều khiển sẽ truyền động theo hướng làm cho tay quay và trục gắnnằm ở bộ điều khiển nhiên liệu và bộ điều tiết cánh quạt, theo hướng phù hợp để tăng tốc độ củađộng cơ ăn theo

Hoạt động của hệ thống đồng bộ khá đơn giản Nó được tắt đi trong quá trình cất cánh và hạcánh Khi máy bay được cân bằng để bay ngang, cần gạt điều kiện động cơ được điều chỉnh mộtcách thủ công để cho tốc độ động cơ có thể vào được vùng khả đồng bộ Sau đó hệ thống đồng

bộ được bật lên Mọi sự khác biệt về tốc độ giữa động cơ chủ và động cơ ăn theo được cảm nhận

và bộ điều tiết cánh quạt cũng như bộ điều khiển nhiên liệu động cơ được điều chỉnh để đồng tốcgiữa các động cơ

Khi thay đổi công suất trong quá trình bay, điều chỉnh hai cần điều kiện cùng nhau sao cho tốc

độ động cơ vào vùng khả đồng bộ Nếu động cơ có tốc độ vượt quá giới hạn của hệ thống đồng

bộ, bộ truyền động sẽ được được đưa đến bước đi xa nhất của mình Tắt hệ thống đồng bộ và bộtruyền động sẽ được đưa về vị trí cân bằng Đồng bộ thủ công các động cơ rồi bật hệ thống đồng

bộ Nó sẽ tinh chỉnh và giữ đồng tốc giữa các động cơ

4.1.3 Hệ thống đồng bộ một động cơ chủ

Hệ thống đồng bộ cũng được lắp đặt trong máy bay nhẹ động cơ đôi Điển hình là những hệthống như vậy bao gồm một bộ điều tiết cánh quạt đặc biệt ở động cơ bên trái, một bộ điều tiết

ăn theo ở động cơ còn lại, một bộ điều khiển đồng bộ và một bộ truyền động ở vỏ động cơ bênphải

Bộ điều tiết cánh quạt được trang bị các cảm biến từ, chúng đếm số vòng quay của cánh quạt vàgửi tín hiệu đến đơn vị đồng bộ Bộ đồng bộ này thường bao gồm các transistor, chúng so sánhtín hiệu từ hai cảm biến ở hai bộ điều tiết cánh quạt ở hai động cơ Nếu như hai tín hiệu khácnhau, tức là hai cánh quạt đang không đồng bộ, bộ điều khiển đồng bộ sẽ gửi một xung DC tớicánh quạt của động cơ ăn theo

Tín hiệu điều khiển được gửi đến một bộ truyền động gồm 2 solenoid quay, hoạt động cùng 1trục Một solenoid được gửi tín hiệu tăng tốc, sẽ làm quay trục theo chiều kim đồng hồ Mộtsolenoid được gửi tín hiệu giảm tốc, làm trục quay ngược lại.Mỗi xung tín hiệu lại quay trục mộtđoạn bằng hằng số Khoảng cách đó được gọi là bước Một cáp mềm được gắn với trục, đầu cònlại của cáp gắn với đơn vị cân bằng cho máy bay Một thang đo cặp của đơn vị cân bằng máy bayđiều khiển tay quay điều tiết

4.1.4 Các thành phần của hệ thống

Một máy tạo xoay hay máy tạo tần cùng với hệ thống đồng bộ của mỗi động cơ tạo một tín hiệu

tỉ lệ với tốc độ của động cơ Máy tạo xoay này được lắp ở rìa của vỏ động cơ

Một máy tạo tần có thể được kèm theo khi chế tạo bộ điều tiết Một đơn vị có nhiệm vụ so sánhđược dùng để so sánh tín hiệu về tốc độ của động cơ chính và động cơ ăn theo Nếu máy tạoxoay được sử dụng, tín hiệu điện áp được dẫn đến mô tơ vi sai để so sánh tốc độ của động cơchính và động cơ ăn theo Động cơ mà tạo ra điện áp cao hơn sẽ quyết định hướng mà mô tơquay và điều chỉnh cài đặt điều tiết động cơ ăn theo Nết máy tạo tần được sử dụng, tín hiệu động

cơ được gửi đến một mạch điện so sánh các tần số và gửi tín hiệu hiệu chỉnh đến cơ chế điềukhiển của bộ điều tiết ở động cơ ăn theo

Một hệ thống so sánh có một giới hạn hoạt động nhất định và động cơ ăn theo phải có tốc độthấp hơn 100RPM so với động cơ chủ để có thể được đồng bộ

Một hệ thống đồng bộ của máy bay 4 động cơ có thể bao gồm công tắc chọn động cơ chủ chophép phi công được chọn ra động cơ chủ ( thường là động cơ 2 và 3) Điều này cho phép sử dụngmột động cơ chủ động khác khi động cơ chủ động ban đầu không hoạt động

Một máy bay 2 động cơ sử dụng động cơ bên trái của nó làm động cơ chủ Một nút tái đồng bộđược dùng trong một số hệ thống để làm gián đoạn hoạt động đồng bộ và để cho cơ chế đồng bộcủa bộ điều tiết động cơ ăn theo có thể về trung tâm, cung cấp tốc độ 100RPM cho động cơ chủ

Cơ chế điều khiển này được sử dụng nếu như có một hay nhiều hơn các động cơ ăn theo vượt