Вплив електростатичного водовідштовхувального покриття лопатей повітряного гвинта на його аеродинамічні характеристики

Соловей І. Відокремлений підрозділ Національного університету біоресурсів і природокористування України «Бережанський агротехнічний інститут» https://orcid.org/0000-0003-4715-3795
Кузнєцов В.Д. Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут" https://orcid.org/0009-0006-1145-9281
Черняк К.М. Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут" https://orcid.org/0009-0000-9225-9498
Малахов І.В. Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут" https://orcid.org/0009-0005-5540-4840
Ромашкін Д.Д. Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут" https://orcid.org/0009-0009-1410-4306
Компанець В.В. Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут" https://orcid.org/0009-0002-6016-0244

Ключові слова: якість поверхні, оцінка якості поверхні гвинта, гвинт, лопать гвинта, покриття гвинта, аеродинамічні характеристики гвинта

Анотація

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2024-34-01

У статті представлено підходи до розроблення методики підвищення основних аеродинамічних характеристик повітряних гвинтів фіксованого та змінного кроку. Метою роботи являється удосконалення основних аеродинамічних характеристик повітряних гвинтів фіксованого та змінного кроку шляхом нанесення електростатичного водовідштовхувального покриття на поверхню лопатей. У статті вирішуються наступні завдання: аналіз основних способів підвищення аеродинамічних характеристик повітряного гвинта при використанні покриття його поверхні, яке забезпечує покращення його аеродинамічним характеристик, обґрунтування методу зменшення лобового опору повітряного гвинта, дослідження запропонованого методу зменшення лобового опору повітряного гвинта при нанесенні електростатичного водовідштовхувального покриття на його лопаті. Використовуються такі методи: порівняльний аналіз, експериментальне дослідження.

Отримані результати дозволяють зменшити лобовий опір повітряного гвинта та підвищити його аеродинамічні характеристики, що дозволяє підвищити ефективність роботи гвинтомоторної групи та підвищити її паливно-економічні показники. Використання електростатичного водовідштовхувального покриття лопатей повітряного гвинта дозволяє підвищити його аеродинамічні характеристики та підвищити ефективність роботи гвинтомоторної групи. Результати експериментальних досліджень показали, що при нанесенні такого покриття на лопаті повітряного гвинта можна отримати більшу тягу за рахунок зниження його лобового опору та покращити паливно-економічні показники гвинтомоторної установки, а саме знизити розхід палива.

Як цитувати: Solovei I., Kuznietsov V., Cherniak K., Malakhov I., Romashkin D., Kompanets V. (2024). Influence of electrostatic water-repellent coating of the propeller blades on its aerodynamic characteristics. Машнобудування. 2024. Вип. 34 С. 6-16. DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2024-34-01

Завантаження

Посилання

Adebimpe, S 2023, Propeller Aerodynamic Design and Optimization, https://doi.org/10.20944/preprints202310.0418.v1. (Last accessed: 19 October 2024)

Rizzi, A & Oppelstrup, J 2021, “Introduction to Aircraft Aerodynamic Design,” in Cambridge University Press eBooks, pp. 1–44, https://doi.org/10.1017/9781139094672.003.

Lukianov, P & Dusheba, O 2023, “Modeling of aerodynamic noise of quadrotor type aerotaxi,” Aerospace Technic and Technology, (4):38–49, https://doi.org/10.32620/aktt.2023.4.05.

Cummings, RM & Bertin, JJ 2021, Aerodynamics for engineers. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781009105842.

Zhornik, O, Kravchenko, I, Mitrakhovych, M & Balalaieva, K 2022, “Comparative evaluation of the efficiency of the ring-type and bucket inlet devicesfor a power plant with a turbopropfan engine,” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(1 (118)):6–12, https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263023.

Hoyos, JD, Alvarado, JP & Jiménez, JH 2021, “Propeller aerodynamic optimisation to minimise energy consumption for electric fixed-wing aircraft,” The Aeronautical Journal, 125(1292):1844–1870, https://doi.org/10.1017/aer.2021.51

Hoyos, J, Jímenez, JH, Echavarría, C & Alvarado, JP 2021, “Airfoil Shape Optimization: Comparative Study of Meta-heuristic Algorithms, Airfoil Parameterization Methods and Reynolds Number Impact,” IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 1154(1):012016, https://doi.org/10.1088/1757-899x/1154/1/012016.

Mian, HH, Wang, G, Zhou, H & Wu, X 2021, “Optimization of thin electric propeller using physics-based surrogate model with space mapping,” Aerospace Science and Technology, 111106563, https://doi.org/10.1016/j.ast.2021.106563.

Smith, J & Anderson, P 2020, “Nanocoatings in aviation: Enhancing propeller efficiency and durability,” in Journal of Aviation Technology, vol. 12, no. 4, pp. 45–59.

Chen, L & Wu, X 2021, “Nanotechnology in aircraft propeller design: Future trends,” in Aerospace Science and Technology, vol. 22, no. 1, pp. 78–89.

Hussain, M, Abdel-Nasser, Y, Banawan, A & Ahmed, Y M 2020, “FSI-based structural optimization of thin bladed composite propellers,” in Alexandria Engineering Journal, vol. 59, no. 5, pp. 3755–3766, https://doi.org/10.1016/j.aej.2020.06.032.

Bhat, A, Budholiya, S, Aravind Raj, S, Sultan, M T H, Hui, D, Md Shah, A U & Safri, S N A 2021, “Review on nanocomposites based on aerospace applications,” in Nanotechnology Reviews, vol. 10, no. 1, pp. 237–253, https://doi.org/10.1515/ntrev-2021-0018.

Rashid, A B, Haque, M, Islam, S M M & Uddin Labib, K M R 2024, “Nanotechnology-enhanced fiber-reinforced polymer composites: Recent advancements on processing techniques and applications,” in Heliyon, vol. 10, no. 2, e24692, https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e24692.

Zhu, H & Li, J 2024, “Advancements in corrosion protection for aerospace aluminum alloys through surface treatment,” in International Journal of Electrochemical Science, vol. 19, no. 2, 100487, https://doi.org/10.1016/j.ijoes.2024.100487.

Adkins, C N & Liebeck, R H 1994, “Design of optimum propellers,” in Journal of Propulsion and Power, vol. 10, no. 5, pp. 676–682, https://doi.org/10.2514/3.23779.

Jiménez, J H, Hoyos, J D, Echavarría, C & Alvarado, J P 2022, “Exhaustive analysis on aircraft propeller performance through a BEMT tool,” in Journal of Aeronautics, Astronautics and Aviation, vol. 54, pp. 13–23, https://doi.org/10.6125/JoAAA.202203_54(1).02.

Trishch, R, Cherniak, O, Zdenek, D & Petraskevicius, V 2024, “Assessment of the occupational health and safety management system by qualimetric methods,” in Engineering Management in Production and Services, vol. 16, no. 2, pp. 118–127, https://doi.org/10.2478/emj-2024-0017.

Trishch, R, Nechuiviter, O, Hrinchenko, H, Bubela, T, Riabchykov, M & Pandova, I 2023, “Assessment of safety risks using qualimetric methods,” in MM Science Journal, 2023(3), https://doi.org/10.17973/mmsj.2023_10_2023021.

Cherniak, O, Trishch, R, Ginevičius, R, Nechuiviter, O & Burdeina, V 2024, “Methodology for Assessing the Processes of the Occupational Safety Management System Using Functional Dependencies,” in Lecture notes in networks and systems, pp. 3–13, https://doi.org/10.1007/978-3-031-60549-9_1.

Kupriyanov, O, Trishch, R, Dichev, D & Kupriianova, K 2022, “A General Approach for Tolerance Control in Quality Assessment for Technology Quality Analysis,” in Lecture notes in mechanical engineering, pp. 330–339, https://doi.org/10.1007/978-3-031-16651-8_31.

Kupriyanov, O, Trishch, R, Dichev, D & Bondarenko, T 2021, “Mathematic Model of the General Approach to Tolerance Control in Quality Assessment,” in Lecture notes in mechanical engineering, pp. 415–423, https://doi.org/10.1007/978-3-030-91327-4_41.

Labs of Latvia 2021, Nanocoatings for the New Generation of Aviation Engine Parts Developed by RTU, https://labsoflatvia.com/en/news/nanocoatings-for-the-new-generation-of-aviation-engine-parts-developed-by-rtu (Last accessed: 19 October 2024)

Gu, Y, Xia, K, Wu, D, Mou, J & Zheng, S 2020, “Technical Characteristics and Wear-Resistant Mechanism of Nano Coatings: A Review,” Coatings, 10(3):233, https://doi.org/10.3390/coatings10030233.

Kiesel, L 2021, “Advanced air plasma spray TBCs for aerospace and industrial components,” in Honeywell Aerospace Technologies, https://aerospace.honeywell.com/us/en/learn/about-us/blogs/advanced-air-plasma-spray-tbcs. (Last accessed: 19 October 2024)

Kobayakawa, M & Onuma, H 1985, “Propeller aerodynamic performance by vortex-lattice method,” in Journal of Aircraft, vol. 22, no. 8, pp. 649–654, https://doi.org/10.2514/3.45181.

Lopez, N R 2020, “Resistant project: How can nanotechnology reduce environmental impacts of aircrafts?” in Open Access Government, https://www.openaccessgovernment.org/nanotechnology-reduce-environmental-impacts-of-aircrafts/85311. (Last accessed: 19 October 2024)

Israelachvili, J N 2015, Intermolecular and Surface Forces, Elsevier Science & Technology Books.

Hunter, R J 2001, Foundations of Colloid Science, 2nd edn, Clarendon Press, Oxford, 806 pp., ISBN 0-19-850502-7.

Kruk, T, Szczepanowicz, K, Kręgiel, D, Szyk-Warszyńska, L & Warszyński, P 2016, “Nanostructured multilayer polyelectrolyte films with silver nanoparticles as antibacterial coatings,” in Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, vol. 137, pp. 158–166, https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2015.06.016.