Preliminary Investigation of an Aerodynamic Load-Actuated Variable Diameter Propeller

摘要

On effectue l'analyse et l'essai expérimental du fonctionnement d'une classe spéciale d'hélices à diamètre variable pour le décollage vertical et le vol de croisière à haute vitesse (à plus de 300 noeuds). Le moyeu à rotation libre des hélices de ce groupe, qui est soumis à des couples opposés imposés par la force centrifuge exercée par les pales et la traînée aérodynamique dans le plan, fait déployer ou rentrer les pales selon les variations de ces forces, ce qui est possible par le changement de pas de l'hélice. Une analyse à l'état constant et des essais sur maquettes montrent qu'il existe des seuils de pas pour lesquels il n'y a pas de transition quand l'hélice tourne à son diamètre maximum ou minimum. Une analyse préliminaire indique que la transition ne demande que peu d'énergie, sinon aucune, au-delà de la puissance nominale. Les pales se rétractent principalement sous l'effet du transfert de l'énergie dans le courant d'air aérodynamique et elles sortent sous l'effet de l'excès provisoire de puis- sance disponible sur l'arbre.%Using two specific arrangements, the operation of a unique class of variable diameter propellers intended for vertical take-off and high-speed (>300 knots) cruise is analyzed and tested experimentally. The freely rotating hub of propellers in this group, subject to opposing torques due to the blades' centrifugal forces and in-plane aerodynamic drags, causes the blades to extend and retract as a result of changes in the latter, achieved here by changing blade pitch. Steady-state analysis and model tests show there are pitch thresholds in which no transition takes place when the propeller is operating at its minimum and maximum diameters. Preliminary dynamical analysis indicates that little or no power beyond rated is consumed during transition; that retraction occurs mainly by the transfer of energy to the airstream and extension by the use of available shaft power, which is momentarily in excess.