Bản dịch sách propellers and propeller systems

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 có
thể quay với tốc độ tối đa nhằm tạo ra công suất lớn nhất. Trong mọi trường hợp, cánh quạt có
thể khơng 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 quạt
trong khi cánh quạt đang quay. Điều này cho thấy cánh quạt có một góc xoay lá cánh sẽ mang lại
hiệu suất tốt nhất cho các điều kiện bay cụ thể. Các vị trí bước cánh bị giới hạn, như với một
cánh quạt có thể điều khiển được hai vị trí hoặc bước lá cánh có thể được điều chỉnh theo bất kỳ
góc 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 mong
muốn của động cơ trong một điều kiện bay cụ thể. Khi một chiếc tàu bay di chuyển trong khơng
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 khơng đổi. Do đó, cơng suất đầu ra (chứ
khơng 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.


3.1.3 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 thể
được di chuyển trên một pittơng đứng n. 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 thơng qua các bánh răng, cơ cấu thay đổi bước cánh quạt làm quay một
bánh răng truyền động hoặc bánh răng truyền lực kết nối với một bánh răng được gắn vào đầu
của mỗi lá cánh. Trong hầu hết các trường hợp, áp suất dầu để vận hành các loại cơ cấu thay đổi
bước sóng thủy lực này đến trực tiếp từ hệ thống bôi trơn động cơ. Khi sử dụng hệ thống bôi trơn
động 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 nhanh
hơn.


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 khơng 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 khơng xi lá
cánh, hoặc chúng có thể ở vị trí xi 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 xi 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 khơng đối trọng
Có hai loại cơ bản của cánh quạt tốc độ không đổi:


+ Có đối trọng
+ Khơng 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 mơmen 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 mơ hình được mơ 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 lực
được 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 khơng có lơng và hệ thống liên kết đối với kiểu có lơng.
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 xi
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 khơng 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-tơng, 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 dầu
thủy 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 tơng 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 tơng 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 cấu
thay đổi bước cánh.
Dòng chảy của dầu thủy lực vào cơ cấu thay đổi bước nâng hạ cánh quạt:
+ di chuyển piston
+ đặt bước nâng hạ cánh quạt của các lá cánh quạt ở góc chính xác, liên quan đến hoạt động của
máy phát điện.
Trong khi cụm lá cánh quạt quay, các đối trọng tác dụng một lực lên các lá cánh quạt. Nếu dòng
chảy của dầu thủy lực đến cơ cấu thay đổi bước cánh dừng lại, các đối trọng sẽ điều khiển bước
cánh của các lá 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 kỳ
tình 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 quả
nhất. 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, mơ-men xoắn cần thiết để quay cánh quạt được tăng lên và đối với bất kỳ
cài 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 khơng 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 vơ 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 động
lên piston tạo ra một lực ngược lại với mômen xoắn ly tâm tự nhiên của các cánh trong các mơ
hình tốc độ khơng đổi hoặc đối trọng và lò xo lớn trong hệ thống điều chỉnh hướng cánh quạt. Để
tăng 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-tơng được truyền đến các cánh thơng 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-tơng 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 hệ
thống 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 tơng 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
Ngồi 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 dịng dầu đến cánh
quạt, cho phép dòng dầu chảy ngược lại từ cánh quạt hoặc giả định vị trí trung lập khơng có dịng
dầu. Các điều kiện dịng 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 khơng đổi bằng cách điều khiển bước cánh của cánh
quạt. 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 điều
tốc kiểu lị xo, được dẫn động thơng qua bánh răng từ trục khuỷu động cơ. Một số van kiểm soát
lưu lượng dầu qua govemor. Bơm tăng áp nhận dầu từ hệ thống dầu áp suất động cơ và tăng áp
suất đến giá trị cần thiết để cánh quạt hoạt động đạt u cầu. Bộ điều tốc có lị xo vận hành một
van hoa tiêu, van này di chuyển lên và xuống trong trục truyền động của bơm tăng áp và điều
khiển việc cung cấp dầu này đến cánh quạt bằng cách mở hoặc đóng các cổng trong trục truyền
động. Cơ chế govenor bao gồm hai quả cân hình chữ L, hai đầu bên trong của chúng nâng lên
theo một đường đua bóng gắn với van điều khiển. Những quả cân này tác động lên một lị xo
hình nón có áp suất được điều khiển từ buồng lái thông qua một liên kết, trục điều khiển, bánh
răng và giá đỡ. Khi cánh quạt không yêu cầu dầu từ bộ điều tốc, nó được chuyển qua van xả.
Một van tạo lơng ở đế của bộ điều tốc nạp dầu từ bơm tạo lơng vào cánh quạt. Van tạo lơng

được gắn lị 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 điều
khiển, được điều khiển từ buồng lái. Vì bộ điều tốc được dẫn động thông qua việc sang số từ
trục khuỷu, nên RPM của bộ điều tốc tỷ lệ với RPM của động cơ. Khi bộ điều tốc ở điều kiện
TỐC ĐỘ BẬT, lực trung tâm tạo ra bởi các quả cân được cân bằng bởi lực lò xo bộ điều tốc và
van điều khiển chính xác bao phủ các cổng trong trục dẫn động bơm tăng áp để khơng có dầu
nào 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 bay
vượt q lực lị xo điều khiển, nâng van điều hướng và cho phép dầu áp suất cao đi vào cánh
quạt. Điều này làm tăng bước cánh của cánh quạt và đưa RPM của động cơ trở lại giá trị đã
chọn. 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 đốc
vượt quá lực của trọng lượng bay, làm rơi van điều khiển và cho phép dầu áp suất cao thoát ra
khỏi cánh quạt. Điều này làm giảm bước cánh của cánh quạt và đưa RPM của động cơ trở lại giá
trị 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 lơng sẽ được kích hoạt và cung cấp
dầu áp suất cao cho đế của bộ điều tốc cánh quạt. Dầu tạo lông vũ tác động lên trục làm lơng có
lị xo, dẫn dầu lơng 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 vào
một trục có ren. Khi địn bẩy được di chuyển, trục ren quay và di chuyển lên hoặc xuống để tăng
hoặc 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 này

làm tăng tốc độ cần thiết để trọng lượng ruồi di chuyển van điều khiển và tạo ra cài đặt RPM cao
hơn. Buồng lái điều chỉnh phạm vi hoạt động của bộ điều tốc từ RPM cao đến RPM thấp hoặc
bất kỳ khu vực nào ở giữa. đòn bẩy cho phép phi công máy bay sang số Lưu ý rằng cài đặt RPM
được thực hiện bằng cách thay đổi lượng nén trong lò xo của bộ tăng tốc. Việc định vị giá lò xo
của bộ tăng tốc là thao tác duy nhất được điều khiển bằng tay. Tất cả những người khác được
kiểm 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 tốc
độ', 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 công
suất động cơ hoặc RPM đã chọn. Khi thời điểm cân bằng RPM xảy ra, lực của quả cân bằng với
tải trọng của lò xo tốc độ. Điều này đặt các van điều khiển ở vị trí RPM khơng đổi mà khơng có
dầu chảy đến hoặc từ các cánh quạt.


Ở tốc độ không đổi, điều kiện vượt tốc dẫn đến tốc độ khơng khí tăng lên khi máy bay hàng
không bắt đầu hạ bước cánh hoặc công suất động cơ tăng lên. Vì bước cánh của cánh cánh quạt
quá 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 từ
các cánh quạt trong hệ thống làm đầy lơng (Hình 3.16 A) và đến cánh quạt trong hệ thống tốc độ
không 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 giảm
tốc 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 lơng (Hình

3.17 A) và từ các cánh quạt trong một hệ thống tốc độ khơng đổi (Hình 3.17 B), làm giảm bước
của các cánh quạt trong cả hai trường hợp. Điều này tự động tăng tốc độ của động cơ để duy trì
cài 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 bộ
phận dự phòng cho bộ điều tốc cánh quạt và được lắp trên hộp số giảm tốc. Nó có trọng lượng
bay và van điều khiển riêng, và nó xả dầu từ cánh quạt bất cứ khi nào RPM của cánh quạt vượt
quá giới hạn đặt trước. Khi tốc độ cánh quạt đạt đến giới hạn này, trọng lượng bay nâng van điều
khiển và chảy dầu áp suất servo cánh quạt vào bể chứa geyrbox giảm, làm cho góc của cánh quạt
tăng 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 cơng đến vị trí thích hợp,
thường có được bằng cách di chuyển cần gạt qua một cổng trong góc phần tư. Hành động này
nâng hồn tồn van điều tốc, cho phép dầu thoát ra từ cánh quạt và các cánh quạt chuyển sang vị
trí hồn tồn thơ (có lơng) dưới tác động của đối trọng và lị xo tạo lơng.

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 q trình hoạt động bình thường, thường cung cấp điều này. Để
khơng tạo bọt, cần điều khiển của phi công được di chuyển vào dải tốc độ khơng đổi, do đó hạ
van điều tốc và nhấn nút Unfeathering, giải phóng dầu từ bộ tích điện và cho phép nó chảy đến
cánh quạt. Hành động này bắt đầu Không thuận, và khi cánh quạt bắt đầu quay gió, nguồn cung
cấp 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 rị rỉ qua bộ phận tốc
độ khơng đổi (CSU), và điều này sẽ cho phép các cánh cánh quạt quay về vị trí có lơng hút dưới
tác động của lị xo lông vũ.

Điều kiện này sẽ dẫn đến tải trọng không thể chấp nhận được trên động cơ trong quá trình khởi
động và chốt ly tâm được lắp để ngăn chuyển động tịnh tiến của pít-tơng cánh quạt khi động cơ
dừng. Chốt ly tâm được tháo ra bởi lực ly tâm ở tất cả các tốc độ trên mặt đất khơng tải, do đó
cho phép cánh quạt hoạt động bình thường trong khi bay, nhưng dưới tốc độ này lực ly tâm bị
khắc 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 nên
phức tạp hơn so với các cánh quạt lắp cho động cơ nhỏ hơn. Cấu tạo tương tự như cấu tạo của
cánh quạt tác động đơn, trung tâm hỗ trợ các cánh quạt và xi lanh chứa piston vận hành. Tuy
nhiên, trong trường hợp này, xi lanh được đóng ở cả hai đầu và piston được chuyển động theo cả
hai hướng nhờ áp suất dầu. Trong một kiểu cơ cấu (hình 3.21), các liên kết từ piston hình
khuyên đi qua các vịng đệm ở phần cuối phía sau của xi lanh, và được kết nối với một chốt ở
đáy của mỗi cánh. Trong kiểu cơ cấu khắc, piston được kết nối bằng các chốt và con lăn với
rãnh 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 cơn và làm
thay đổi góc xoay lá cánh. Dầu vận hành được chuyển đến cơ cấu cánh quạt thông qua các ống
đồng 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 điều
khiển nhiên liệu và bộ điều khiển cánh quạt (PCU), để lưu lượng nhiên liệu và tốc độ động cơ

được chọn cùng một lúc. PCU về cơ bản là một CSU, nhưng BĐP bao gồm một số tính năng bổ
sung. Hoạt động tốc độ không đổi được điều khiển theo cách tương tự như trên cánh quạt tác
động 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 điều
khiển, 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 lượng
bay, và van điều tốc được hạ xuống, cung cấp dầu cho phía sau của xi lanh thay đổi bước cánh và
cung cấp một đường xả dầu từ phía trước của hình trụ. Góc của lá cánh dao giảm và động cơ
tăng tốc cho đến khi lực ly tâm trên các quả cân cân bằng với lực của lò xo điều khiển, và van
govemor 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 cung
cấp 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 đợng
Trong q trình khởi động và chạy trên mặt đất, có thể cần bước cánh cánh quạt rất tốt để giảm
thiểu tải trọng của cánh quạt và ngăn động cơ bị quá nhiệt: tuy nhiên, trong quá trình bay, bước
cánh cánh quạt rất nhỏ này sẽ dẫn đến động cơ chạy quá tốc độ. và kéo quá mức nếu BĐP thất
bại. Để đáp ứng cho cả hai yêu cầu này, piston thay đổi bước cánh trên loại cánh quạt được minh
họa ở trang trước, được cung cấp với hai điểm dừng bước nâng hạ cánh quạt, điểm dừng bước
nâng 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 lị xo, các ngạnh của
chúng 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 lị xo, buộc ống kẹp lị xo mở ra và ngăn khơng
cho pittơng thay đổi bước tiến xa hơn vị trí bay. Khi cần mài mịn, một điện từ trong PCU được
cung cấp năng lượng (thông thường bằng hoạt động của cả cần rút dừng và công tắc điều khiển
bằng bướm ga) và áp suất dầu được dẫn qua đường dầu thứ ba đến phía trước của piston khóa
bước; khi súng lục di chuyển về phía sau, hỗ trợ cho ống kẹp được rút ra và các ngạnh lò xo
hướng vào trong, cho phép piston thay đổi bước tiến hoàn toàn về phía trước đến vị trí mũi nhọn
trên mặt đất. Bộ điện từ khóa mũi tên bị ngắt khi các van tiết lưu được chuyển về phía trước để
cất cánh và khi cánh quạt đã thô vào dải tốc độ không đổi, piston khóa mũi nhọn sẽ di chuyển về
phía 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 tả
phương tiện dừng đúng vị trí quy định. Một số nhà sản xuất sử dụng thuật ngữ này để mô tả một
thiết bị khóa các lá cánh cắt ở bất kỳ góc độ nào mà chúng có thể xảy ra, nếu xảy ra lỗi cơ chế
thay đổi bước nâng hạ cánh quạt.
3.5.2 Auto Coarsening
Toàn bộ thiết bị nguồn và máy bay phải được bảo vệ an tồn trong trường hợp thiết bị khóa sân
khơng hoạt động, và một hệ thống an tồn được tích hợp trong PCU. Nếu, trong khi bay, các
cánh của cánh quạt di chuyển đến bước cánh mịn hơn bước cánh của chuyến bay, một công tắc
được lắp cho một cánh sẽ đóng lại và hồn thành mạch điện thơng qua một công tắc cách ly một
điện từ trong PCU. Điện từ này hướng áp suất dầu đến piston nâng van, van này sẽ nâng van
govemor và dẫn dầu đến phía trước của piston thay đổi bước cánh. Hành động này làm thơ góc
của cánh cánh quạt và ngắt mạch đến bộ phận nâng van. Nếu pít-tơng thay đổi bước cánh khơng
chốt qua ống kẹp lị xo khi nó di chuyển về phía sau, thì trình tự sẽ được lặp lại khi các lá cánh
cắt lại quá bước cánh của chuyến bay. Một công tắc cách ly ngăn cản hoạt động của hệ thống an
toàn 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 lại
cho máy bay hàng không nhiều động cơ một hệ số an toàn cần thiết. Nếu một động cơ bị lỗi, phi

cơng có thể di chuyển các cánh quạt vượt ra ngồi vị trí âm bước cánh bình thường của chúng
đến vị trí lơng vũ, thường nằm trong khoảng từ 88o đến 92o.
Lá cánh dao gặp khơng khí tới ở một góc khơng tạo ra mơ-men xoắn và lực cản nhỏ nhất. Cánh
quạt ngừng lao xuống và phi cơng có thể tiếp tục bay trên động cơ hoặc động cơ khác. Khơng
nghi ngờ gì nữa, cánh quạt hydromatic đã được sử dụng nhiều hơn bất kỳ loại cánh quạt nào
khác trong lịch sử ngành hàng khơng. 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 cơ
pittơng lớn. Toàn bộ cơ chế được bao bọc trong một trung tâm và mái vịm kín khơng có cánh tay
mở rộng, liên kết hoặc Đối trọng. Hình 3.23 mơ tả ngun tắc hoạt động cơ bản của cánh quạt
này.


Các cánh của một cánh quạt thủy lực được giữ chặt trong một trung tâm thép cường bước cánh
với các ổ đỡ lực đẩy kiểu con lăn. Mô-men xoắn từ động cơ được truyền vào các cánh quạt thông
qua các cánh tay kéo dài vài inch vào phần cánh quạt và là một phần của nhện thép rèn cường
bước cánh, được gắn vào trục cánh quạt của động cơ. Mỗi gốc lá cánh được gắn với một đoạn
của bánh răng cơn.
Vít mái vịm vào trung tâm cánh quạt và chứa piston và hai bộ cam đồng tâm. Một bánh răng côn
trên lưới cam bên trong ăn khớp với các đoạn bánh răng trên rễ lá cánh. Một govemor tác động
kép được sử dụng với cánh quạt này. Trong điều kiện tốc độ thấp, nó sẽ đưa dầu dưới áp suất
bơm động cơ vào vịm ở phía trước của piston, để di chuyển trục piston và quay các cam để
chúng chuyển động các cánh theo một góc độ thấp, do đó động cơ có thể tăng tốc. lên. Dầu từ
phía 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 bể
chứa của động cơ. Piston di chuyển về phía trước và quay cam để di chuyển các cánh quạt theo
góc 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 kép

thành 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 đổi
góc 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.