역회전 프로펠러

Contra-rotating propellers
역회전하는 프로펠러와 혼동하지 마십시오.
회전하는 해양 프로펠러, 헬리콥터 로터 및 터빈 팬 블레이드는 회전 방지를 참조하십시오.
역회전 프로펠러
2014년 Reno Air Races에서 롤스로이스 그리폰 동력 P-51XR 무스탕 귀금속 역회전 프로펠러

CRP,[1] 동축 역회전 프로펠러 또는 고속 프로펠러라고도 하는 역회전 프로펠러가 장착된 항공기는 보통 단일 피스톤 또는 터보프롭 엔진의 최대 출력을 적용하여 한 쌍의 동축 프로펠러를 역회전 시 구동합니다.두 개의 프로펠러가 서로 뒤에 배치되어 있으며, 동력은 유성 기어 또는 스퍼 기어 변속기를 통해 엔진에서 전달됩니다.역회전 프로펠러는 역회전 [2][3]프로펠러로도 알려져 있지만, 역회전 프로펠러는 반대 방향으로 회전하는 별도의 비동축 축의 공기 나사를 언급할 때 훨씬 더 널리 사용됩니다.

작동

공기 속도가 낮을 때는 프로펠러 디스크(스러스트)를 통과하는 공기의 질량에 의해 회전하는 블레이드에 의해 상당한 양의 접선 또는 회전 공기 흐름이 생성됩니다.이 접선 공기 흐름의 에너지는 단일 컨트롤러 설계로 낭비되며, 공기가 수직 스태빌라이저에 부딪혀 항공기가 프로펠러 회전 방향에 따라 왼쪽 또는 오른쪽으로 요동할 때 저속 처리 문제를 일으킨다.이 헛된 노력을 사용하기 위해 첫 번째 프로펠러를 두 번째 프로펠러 뒤에 배치하면 기류가 흐트러지는 것을 이용할 수 있습니다.

잘 설계된 역회전 프로펠러는 회전 공기 흐름이 없기 때문에 최대 양의 공기가 프로펠러 디스크를 통해 균일하게 밀어넣기 때문에 고성능과 낮은 유도 에너지 손실이 발생합니다.또한 기존 프로펠러의 비대칭 토크 효과를 상쇄하는 역할도 합니다(P-계수 참조).일부 역회전 시스템은 그러한 조건에서 최대 동력 및 효율성을 위해 이륙 시 사용하도록 설계되었으며, 비행 시간을 연장하기 위해 순항 중에 프로펠러 중 하나를 비활성화할 수 있다.

장점과 단점

한 쌍의 상반되는 프로펠러에서 항공기에 가해지는 토크가 효과적으로 상쇄됩니다.

회전하는 프로펠러는 일반 [4]프로펠러보다 6~16% 더 효율적인 것으로 밝혀졌다.

단, 최대 30dB의 축방향(전방 및 후방)과 접선방향 10dB의 [4]노이즈가 증가하여 매우 노이즈가 발생할 수 있습니다.이 잡음의 대부분은 고주파에서 볼 수 있습니다.이러한 상당한 소음 문제는 상업적 적용을 제한한다.한 가지 가능성은 상반되는 프로펠러를 [5]장막으로 감싸는 것이다.또한 팁 속도나 블레이드의 하중이 감소하거나, 후방 프로펠러가 전방 프로펠러보다 날개 수가 적거나 직경이 작거나, 후방 프로펠러와 전방 프로펠러 사이의 간격이 더 [6]넓어진 경우에도 유용합니다.

역회전 프로펠러의 효율성은 기계적 복잡성과 항공기를 더 무겁게 만드는 이 기어의 추가 무게로 인해 다소 상쇄되며, 따라서 이를 운반하기 위해 일부 성능이 희생됩니다.그럼에도 불구하고, 동축 역회전 프로펠러와 로터는 투폴레프 Tu-95 "베어"와 같은 여러 군용 항공기에 사용되어 왔다.

그것들은 또한 [7]여객기에서의 사용을 위해 검사되고 있다.

항공기에서 사용

몇몇 국가들이 항공기에서 역회전 프로펠러를 실험한 반면, 영국과 소련만이 많은 수의 프로펠러를 생산했다.역회전 프로펠러가 장착된 최초의 항공기는 미국 텍사스의 Ft Worth의 두 발명가가 항공기에서 [8]이 개념을 시험했을 때였다.

영국

Spitfire Mk XIX의 역회전 프로펠러

역회전 프로펠러는 1907년 [9]F. W. 랜체스터에 의해 특허를 받았다.

역회전하는 프로펠러를 가진 영국 항공기 중 가장 성공적인 것은 롤스로이스 그리폰 엔진으로 구동되는 에이브로 섀클턴과 더블 맘바 Mk.101 엔진을 사용한 페어리 가넷이다.Double Mamba에서는 두 개의 동력 부분이 각각 하나의 프로펠러를 구동하여 비행 중에 하나의 동력 부분(엔진)을 정지시켜 내구성을 높였다.

또 다른 해군 항공기인 웨스트랜드 와이번호는 역회전하는 프로펠러를 가지고 있었다.마틴-베이커 MB 5 시험기도 이 프로펠러 유형을 사용했다.

이후 슈퍼마린 Spitfire와 Seafire의 변형은 상반되는 소품들과 함께 그리폰호를 사용했다.Spitfire/Seafire 및 Shackleton의 경우, 역회전 프로펠러를 사용하는 주된 이유는 항공기의 언더캐리지 높이에 의해 제한된 프로펠러 직경 내에서 프로펠러 날개 면적을 증가시켜 더 큰 엔진 출력을 흡수하기 위함이었다.Short Sturgeon은 상반되는 프로펠러를 가진 두 대의 Merlin 140을 사용했다.

Bristol Brabazon 시제품 여객기는 8개의 Bristol Centaurus 엔진을 사용하여 4쌍의 역회전 프로펠러를 구동했고, 각 엔진은 하나의 [10]프로펠러를 구동했다.

전후 SARO Princess 시제품 비행정 여객기는 또한 10개의 엔진 중 8개의 엔진으로 회전하는 프로펠러를 구동했다.

소련, 러시아 및 우크라이나

Tu-95 러시아 전략 폭격기에 탑재된 4개의 상반된 프로펠러 중 하나

1950년대에 소련의 쿠즈네초프 설계국이 NK-12 터보프롭을 개발했다.8개의 블레이드로 회전하는 프로펠러를 구동하며, 15,000축의 출력(11,000kW)으로 현재 사용 중인 터보프롭 중 가장 강력한 터보프롭입니다.NK-12 엔진 4개가 터보프롭 폭격기 투폴레프 Tu-95 곰에 동력을 공급하며, 프로펠러식 항공기 중 가장 빠른 편에 속합니다.Tu-95의 파생 여객기인 Tu-114는 프로펠러 [11]항공기 세계 속도 기록을 보유하고 있다.Tu-95는 또한 대륙간 사거리를 가진 최초의 소련 폭격기였다.Tu-126 AEW 항공기와 Tu-142 해상 초계기는 Tu-95에서 파생된 NK-12 동력 설계이다.

NK-12 엔진은 또 다른 잘 알려진 소련의 항공기인 중형 화물기인 안토노프 An-22 Antheus에 동력을 공급한다.도입 당시 An-22는 세계에서 가장 큰 항공기였으며 지금까지도 터보프롭으로 움직이는 세계 최대 항공기이다.1960년대부터 1970년대까지 최대 적재량 대 높이 비율과 최대 적재량 고도 상승 범주에서 여러 개의 세계 기록을 세웠다.

주목할 만한 점은 NK-12 엔진을 소련의 중형 항공기인 A-90 올료노크에 탑재했다는 점이다.A-90은 T-테일 상단에 장착된 NK-12 엔진 1개와 노즈에 장착된 터보팬 2개를 사용한다.

1980년대에 쿠즈네초프는 강력한 역회전 엔진을 계속 개발했다.1980년대 후반에 시험된 NK-110은 NK-12와 같이 앞쪽에 4개의 날개가 있고 뒤에 4개의 날개가 있는 상반된 프로펠러 구성을 가지고 있었다.190인치 프로펠러 직경(4.7m)은 NK-12의 220~240인치(5.6~6.2m)보다 작았지만 21,007hp(15,665kW)의 출력으로 40,000파운드힘(177kW)[12]의 이륙 추진력을 발휘했다.더 강력한 것은 NK-62로, 10년 내내 개발되어 왔다.NK-62는 NK-110과 동일한 프로펠러 직경과 날개 구성을 가졌지만 55,000파운드힘(245kN)의 높은 이륙 추진력을 제공했다.관련 NK-62M은 64,100파운드힘(285.2kN)의 이륙추력을 가지고 있었으며 70,700파운드힘(314.7kN)의 비상추력을 [13]전달할 수 있었다.그러나 NK-12와 달리 이러한 최신 엔진은 항공기 설계국에 채택되지 않았다.

1994년에 안토노프는 중형 수송기인 An-70을 생산했다.프로그레스 D-27 프로팬 엔진 4개로 구동되며, 역회전 프로펠러를 구동한다.D-27 엔진과 프로펠러의 특성은 터보팬 엔진과 터보프롭 엔진 사이의 하이브리드인 프로팬을 만듭니다.

미국

XB-35 플라잉 윙은 푸셔 역회전 프로펠러 4중창을 보여준다.이 옵션은 비행 중 심한 진동으로 인해 나중에 폐기되었고 나중에 전통적인 단일 회전 프로펠러로 변경되었습니다.
더글러스 XB-42 믹스마스터
제너럴 모터스 P-75 이글

미국은 Northrop XB-35, XB-42 Mixmaster, Douglas XTB2D Skypirate, Curtiss XBTC, A2J Super Savage, Boeing XF8B, XP-56 Black Bullet, Fisher P-75를 포함한 여러 프로토타입으로 작업했습니다.Convair R3Y Tradewind 비행선은 역회전 프로펠러를 장착하고 운항을 시작했다.그러나 피스톤 엔진과 터보프롭으로 구동되는 프로펠러가 정점에 다다랐고 프로펠러가 없는 순수 터보제트와 터보팬 엔진의 등장과 같은 새로운 기술적 발전은 디자인이 빠르게 빛을 잃었다는 것을 의미했다.

미국 프로펠러 제조업체인 Hamilton Standard는 1983년에 프로펠러 소음과 블레이드 진동 응력에 대한 역회전 효과를 연구하기 위해 Fairy Gannet을 구입했습니다.가넷은 독립적으로 구동되는 프로펠러가 카운터 회전과 단일 회전 [14]간의 비교를 제공했기 때문에 특히 적합했습니다.

초경량 애플리케이션

오스트리아 회사인 Sun Flightcraft는 초경량 및 초소형 항공기의 로탁스 503 및 582 엔진에 사용되는 역회전 변속 장치를 배포합니다.동축-P는 NeuraJet의 Hans Neudorfer에 의해 개발되었으며 동력 행글라이더와 낙하산이 토크 모멘트를 줄이면서 15~20% 더 많은 출력을 낼 수 있다.또한 제조업체는 동축-P [15][16][17]변속 장치를 사용하여 이중 역회전 소품에서 소음 수준이 감소했다고 보고했습니다.

물속에서 사용

블리스-리빗 어뢰와 같은 어뢰는 제한된 직경 내에서 최대 속도를 낼 수 있을 뿐만 아니라 어뢰가 자신의 세로 축을 중심으로 회전하는 경향이 있는 토크를 상쇄하기 위해 일반적으로 역회전 프로펠러를 사용해 왔다.

레크리에이션 보트: 1982년 Volvo Penta는 상반된 회전식 보트 프로펠러 브랜드 DuoProp를 [18]출시했습니다.특허받은 기기는 그 이후로 시판되고 있다.볼보 펜타 특허가 고갈된 후, 머큐리는 해당 제품인 MerCruiser Bravo 3도 생산했습니다.

상용선:전통적인 기계 배치에서는 비용과 복잡성 때문에 회전식 프로펠러가 드물었습니다.

2004년에 ABB는 대형 동력 설비를 위한 제품을 생산했습니다. 전방 프로펠러는 전통적인 축선 위에 있고 후방 프로펠러는 ABB [19]Azipod에 있습니다.

저출력 수준에서는 역회전 기계식 방위 스러스터를 사용할 수 있으며, 고유한 베벨 기어 구조로 인해 CRP에 편리합니다.Rolls-Royce와 Steerprop은 자사 제품의 [20][21]CRP 버전을 제공하고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Sasaki, N.; Murakami, M.; Nozawa, K.; Soejima, S.; Shiraki, A.; Aono, T.; Fujimoto, T.; Funeno, I.; Ishii, N.; Onogi, H. (1998). "Design system for optimum contra-rotating propellers". Journal of Marine Science and Technology. 3 (1): 3–21. doi:10.1007/bf01239802. S2CID 110551942.
  2. ^ J. M. R. (March 2, 1956). "Enterprise in airscrews: First details of a mighty new de Havilland airscrew and the story of 21 years of achievement". Flight. Vol. 69, no. 2458. pp. 237–248. ISSN 0015-3710.
  3. ^ Strack, W. C.; Knip, G.; Weisbrich, A. L.; Godston, J.; Bradley, E. (October 25–28, 1982). Technology and benefits of aircraft counter rotation propellers. Aerospace Congress and Exposition. Anaheim, California, USA: NASA. 대체 URL
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외부 링크

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