Ученый Пермского Политеха создал пьезоэлектрические актюаторы, позволяющие эффективнее управлять формой лопастей воздушных винтов. Новая технология увеличивает угол поворота закрылка на 20% по сравнению с существующими решениями и может снизить расход топлива и уровень шума. На разработку уже получен патент. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
Лопасть винта напрямую влияет на тягу, расход топлива и акустический комфорт. При взлете ей нужен большой угол атаки для создания максимальной тяги, однако на высоких скоростях этот же угол начинает создавать сопротивление и вибрации. Сейчас эту проблему решают за счет поворота всей лопасти, но такие механизмы тяжелы и увеличивают энергозатраты.
Альтернативой считаются пьезоэлектрические элементы — материалы, которые меняют форму под действием электрического напряжения. С их помощью можно гибко управлять формой лопасти, но до сих пор их возможностей было недостаточно: угол деформации оставался слишком мал.
Новое решение основано на пьезоактюаторах со встречно-гребенчатыми электродами. В отличие от традиционных конструкций, где электроды расположены сверху и снизу пластины, здесь они выполнены в виде двух «гребенок», зубцы которых входят друг в друга. Такая конфигурация усиливает деформацию материала при подаче напряжения.
«Каждая ячейка деформируется по-своему, и вся поверхность лопасти работает как единая система, изгибаясь и закручиваясь в нужном направлении», — объяснил Андрей Паньков, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ПНИПУ, доктор физико-математических наук..
Система представляет собой набор небольших пьезоэлектрических элементов, покрывающих поверхность лопасти. При подаче напряжения они изменяют форму задней кромки — закрылка, позволяя адаптировать аэродинамический профиль под текущий режим полета.
Моделирование показало, что новая конструкция обеспечивает значительно больший диапазон деформации. Это позволяет не просто сглаживать поток воздуха, а активно управлять им — повышая эффективность работы винта.
При этом пьезоактюаторы весят всего несколько сотен граммов, тогда как традиционные механизмы достигают десятков килограммов. Снижение массы напрямую влияет на экономичность: уменьшается расход топлива и увеличивается полезная нагрузка.
Разработчики считают, что технология позволит создавать более тихие и экономичные самолеты и вертолеты. В ближайшее время планируется переход к созданию прототипов и экспериментальным испытаниям.
Ранее российские ученые разработали новую технологию получения графита.
