Vrtule

Tento článek není dostatečně ozdrojován, a může tedy obsahovat informace, které je třeba ověřit.

Jste-li s popisovaným předmětem seznámeni, pomozte doložit uvedená tvrzení doplněním referencí na věrohodné zdroje.

Vrtule je technické zařízení, které umožňuje přeměňovat energii rotačního pohybu na tah nebo naopak tah na rotační pohyb.

Je používána pro pohon letadel, vzducholodí a některých jiných strojů nebo naopak pro zužitkování větrné energie ve větrných turbínách.

Vrtule letadla je nástrojem pro převod točivého momentu hnacího ústrojí na sílu potřebnou k pohybu letadla v ovzduší země.^[1]

Výslednou aerodynamickou sílu vzniklou na rotující vrtuli můžeme rozložit do dvou složek. Do směru letu, tu pak nazýváme  tah.  A do roviny rotace,kde působí na určitém rameni a vytváří tak moment působící proti kroutícímu momentu motoru. Vrtule nassává přední stranou vzduch, prožene ho svým průřezem a vypudí směrem za sebe. Toto množství vzduchu je urychlováno z nulové rychlosti před vrtulí až k hodnotě mnohem větší rychlosti při níž opouští vrtuli.

Tah vrtulové pohonné jednotky vzniká  na základě třetího Newtonova zákona, totiž principu akce a reakce. To konečně platí pro jakoukoliv pohonnou jednotku létajících strojů. Jestliže se podaří uvést do pohybu nějakou vzdušnou hmotu, což je vrtulový proud, energii vloženou do vytvoření vrtulového proudu lze využít ve formě vzniklé síly opačného smyslu, kterou nazýváme tah.^[2]

Z druhého Newtonova zákona, který definuje sílu jako součin hmoty a jejího zrychlení, pak snadno spočítáme takto vzniklý tah, jestliže známe rychlost proudu hned za vrtulí. Anebo můžeme ze změřeného statického tahu naopak spočítat rychlost vzduchu proudícího za vrtulí.

Tato síla – tah, může zajistit dopředný pohyb ať již vodorovný, sestupný , svislý nebo stoupavý ( u vrtulníku jsou tyto vrtule nazývány rotory ) letounům lehčím   ( vzducholodě ) i těžším než vzduch ( letadla s pevnými nebo pohyblivými křídly ). V těchto případech je třeba potřebný výkon dodat.

Při rotaci vrtule ve vzduchu působí na každou část listu vrtule aerodynamická síla, podobně jako na křídle, tedy v důsledku rozdílu tlaků vzniklých obtékáním profilu vrtule. Každá část listu se pohybuje stejnou úhlovou rychlostí, ale díky rozdílné vzdálenosti od osy otáčení poloměru jinou obvodovou rychlostí. Proto je list zkroucen tak, aby součin obvodové rychlosti a součinitele vztlaku a tím i rozložení vztlaku po délce listu bylo stálé (tzn. směrem ke konci listu klesá úhel nastavení a mění se i profil listu).

Vrtule může mít různý počet listů. Existují i speciální vrtule pro rychlostní modely letadel s jedním listem. Nejjednodušší a nejstarší vrtule byly vybroušené z jednoho bloku dřeva slepeného z několika vrstev, nejmodernější vrtule mají několik listů z kovu nebo kompozitu, které jsou namontovány do hlavy vrtule obsahující mechanismus jejich natáčení a opatřené aerodynamickým krytem. Vrtule může být připevněna přímo na klikovou hřídel motoru, nebo být připojena přes reduktor.