В Пермском Политехе разработали пьезоэлектрические актюаторы, которые позволяют более эффективно изменять форму лопастей воздушных винтов. Как сообщили «Газете.Ru» в пресс-службе вуза, новая технология увеличивает угол поворота закрылка примерно на 20 процентов по сравнению с существующими решениями. На изобретение уже получен патент.
Лопасть винта напрямую определяет тягу, расход топлива и уровень шума. При взлете необходим большой угол атаки, чтобы обеспечить максимальную подъемную силу. Однако на высоких скоростях такой же угол приводит к росту сопротивления и вибраций. В настоящее время для решения этой задачи используют механизмы поворота всей лопасти, но они отличаются значительным весом и требуют дополнительных энергозатрат.
В качестве альтернативы рассматриваются пьезоэлектрические элементы — материалы, способные менять форму под воздействием электрического напряжения. Они позволяют точечно корректировать геометрию лопасти, однако до сих пор диапазон деформации был ограниченным и не обеспечивал необходимой эффективности.
Новое техническое решение основано на применении пьезоактюаторов со встречно-гребенчатыми электродами. В отличие от традиционной схемы, где электроды располагаются сверху и снизу пластины, здесь используются две «гребенки», зубцы которых входят друг в друга. Такая конфигурация усиливает деформацию материала при подаче напряжения. Как пояснил профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ПНИПУ, доктор физико-математических наук Андрей Паньков, каждая ячейка системы деформируется по-своему, благодаря чему вся поверхность лопасти изгибается и закручивается как единый механизм.
Система представляет собой совокупность компактных пьезоэлектрических элементов, размещенных на поверхности лопасти. При подаче напряжения они изменяют форму задней кромки — закрылка, что позволяет адаптировать аэродинамический профиль к конкретному режиму полета. Моделирование показало, что новая конструкция обеспечивает более широкий диапазон деформации и дает возможность активно управлять воздушным потоком.
Дополнительным преимуществом является масса конструкции. Пьезоактюаторы весят всего несколько сотен граммов, тогда как традиционные механизмы могут достигать десятков килограммов. Снижение веса напрямую влияет на экономичность и позволяет увеличить полезную нагрузку. Разработчики считают, что технология может стать основой для создания более тихих и экономичных самолетов и вертолетов. В ближайшее время планируется переход к созданию прототипов и проведению экспериментальных испытаний.
Читайте также: