To jest ten wiatraczek, co się kręci i go wtedy prawie nie
widać, a jak się nie kręci i go widać to wtedy się nie jedzie.
Śmigło może być z przodu (śmigło ciągnące) lub z tyłu (śmigło
pchające, czyli marzenie każdego pilota który musi awaryjnie
opuścić samolot w powietrzu). Może też być tak że samolot będzie
miał śmigło i z przodu i z tyłu jednocześnie. Śmigło przekazuje
moc generowaną przez silnik na otoczenie, w którym porusza się
samolot, nadając mu pęd. Śmigło skład się z piasty, osadzonej
na wale podającym moc z silnika, oraz łopat zamocowanych do
piasty. Śmigło o stałym skoku (gdzie nie ma mechanizmu zmiany
kąta zaklinowania łopat) posiada zazwyczaj dwie łopaty, rzadziej
cztery, i najczęściej są one z drewna. Śmigło o zmiennym skoku,
wyposażone w reduktor, posiada zazwyczaj trzy, cztery lub pięć
łopat. W jednostkowych przypadkach były to dwie lub sześć łopat,
i zazwyczaj są one metalowe. Jeśli łopat byłoby więcej niż sześć
na jednej piaście, to wtedy jest to już wentylator (napęd wentylatorowy).
Liczba łopat zależy od konstruktora samolotu- samoloty małe
zazwyczaj mają śmigła dwułopatowe, tanie i wydajne przy niewielkich
prędkościach. Przez dłuższy czas większość samolotów miała śmigła
trójłopatowe, potem wraz ze wzrostem mocy silników pojawiły
się śmigła czterołopatowe, a nawet pięciołopatowe. Śmigło sześciołopatowe
podobnie jak wentylator wykracza poza technikę samolotów z okresu
Drugiej Wojny, więc pomijam. Osobną kwestią są śmigła przeciwbieżne,
obracające się w przeciwnych kierunkach i osadzone na wałach
biegnących jeden w drugim; ten rodzaj napędu miał jednak marginalne
znaczenie w czasie wojny, będąc ciągle raczej poligonem doświadczalnym
dla późniejszych technologii.
Kształt łopat śmigła to bardzo precyzyjnie dobrana krzywa,
zmienna na długości łopaty. O ile u nasady, przy piaście, śmigło
kręci się jeszcze stosunkowo powoli, to końcówki śmigła ocierają
się już o prędkości okołodźwiękowe, i kształt łopat trzeba dobrać
tak, by na całej długości ich oddziaływanie na powietrze było
takie samo. Inaczej naprężenia szybko zniszczyłyby śmigło. Niemniej
istotna jest precyzja wyważenia łopat, która przy tak dużych
prędkościach obrotowych i siłach odśrodkowych ma znaczenie pierwszorzędne.
Śmigła mogą być wykonane z metalu lub drewna (obecnie ten materiał
zastępują nowsze technologicznie włókna szklane, węglowe, żywice
i inne „przyjazne środowisku” świństwa). Jedne i drugie mają
swoje wady i zalety- w warunkach amerykańskich śmigło metalowe
jest lepsze, bo z jednej formy można uzyskać takich łopat setki,
łatwo i szybko. W warunkach kiedy bomby sypią się na głowę (czyli
innych niż amerykańskie) śmigło drewniane można wykonywać poza
wielkimi fabrykami (których już najczęściej nie ma), z niedeficytowych
materiałów w małych fabryczkach ukrytych np. w lesie. Śmigło
drewniane w czasie przymusowego lądowania łamie się, nie niszcząc
cennego silnika. Śmigło metalowe wygina się w czasie lądowania
bez podwozia, ale demoluje przy tym (poprzez wał) całkowicie
silnik, a nie zawsze w czasie wojny można sobie pozwolić na
taką rozrzutność. Ponadto śmigło metalowe nie jest tak elastyczne
i gorzej tłumi samowzbudne drgania, co również nie jest bez
znaczenia. W pewnych warunkach, szczególnie w locie nurkowym
przy bardzo dużej prędkości, końcówki łopat śmigła mogą oprzeć
się o barierę dźwięku, co jest potencjalnie niebezpieczne z
uwagi na nierównomierny rozkład oporów na tarczy śmigła.
Śmigło od strony pilota zazwyczaj malowane jest matowoczarno,
tak by pilot nie widział pracującej tarczy śmigła która mogłaby
go rozpraszać. Ze względów bezpieczeństwa końcówki łopat śmigła
często maluje się na żółto, coby było widać żółty krąg pracujących
łopat i nie pchać się tam. Osobnym zagadnieniem jest moment
skrętny generowany przez obracające się śmigło. W niektórych
przypadkach może być to poważny problem (zdarzył się kiedyś
wypadek, kiedy manewrujący silnikami olbrzymi Heinkel He-177
kołując przewrócił się z tego powodu; jego dwa czterołopatowe
śmigła miały ponad 4,5m średnicy; było też dużo wypadków z tej
samej przyczyny na samolotach Vought F-4 Corsair), ponieważ
dodając lub ujmując mocy samolotem potrafi nieprzyjemnie zarzucić,
co w walce powietrznej nie pomaga w celowaniu.
Skok śmigła
Większość śmigieł ma regulowany kąt nachylenia łopat, poprzez
tzw. reduktor umieszczony w piaście. Funkcja tego urządzenia
odpowiada dokładnie funkcji skrzyni biegów w samochodzie i jego
rola jest identyczna. Wyobraźmy sobie śrubę mielącą wodę. Teraz
wyobraźmy sobie, że ta woda robi się coraz gęstsza -śruba obraca
się coraz trudniej, albo zmienimy jej nachylenie łopat na łagodniejsze,
albo musimy użyć większej siły by obracać nią z taką samą prędkością.
Tak samo jest ze śmigłem pracującym w powietrzu. Zależnie od
prędkości z jaką się ono obraca, od prędkości postępowej samolotu,
od gęstości powietrza na różnych wysokościach, od temperatury
na zewnątrz i wielu innych czynników śmigło musi pokonywać różne
opory. Dlatego steruje się jego skokiem, czyli kątem nachylenia
łopat, a nie tylko samymi obrotami silnika. Dla odpowiednich
parametrów lotu odpowiednio nastawione śmigło przy maksymalnej
mocy silnika osiągnie swoją największą sprawność i najmocniej
pociągnie nasz samolot. Reduktor może być sterowany ręcznie
przez pilota, może też być automatyczny, sterowany hydraulicznie,
gdzie sterownik skoku wykorzystuje parcie pokonywanego powietrza
jako zmienną regulującą kąt ustawienia łopat. Obecnie stosuje
się zazwyczaj reduktory sterowane elektrycznie, ale tutaj obracamy
się w technice lotniczej z okresu wojny więc pomijam to.
Śmigło o zmiennym skoku to największy atut samolotu tłokowego
wobec odrzutowca, i zarazem jedyny poza własnymi umiejętnościami
oczywiście. Śmigło ma bowiem nieporównanie szybszą reakcję na
przepustnicę niż rozpędzona turbina, i dlatego samolot tłokowy
jest w stanie prowadzić walkę energetyczną na poziomie nieosiągalnym
dla żadnego odrzutowca. W zakresie małych i średnich prędkości
samolot śmigłowy może osiągać olbrzymie przyspieszenia, nieosiągalne
dla odrzutowca. W jeszcze większym stopniu dotyczy to zwalniania.
Śmigło jest najlepszym hamulcem aerodynamicznym, o skuteczności
porównywalnej chyba tylko ze spadochronem hamującym. Jeśli w
czasie lotu z dość dużą prędkością przestawić skok na pełny,
to samolot stanie niemal dęba. Jeśli przy tym nie zdjąć obrotów
z silnika, to niemal na pewno dojdzie do ukręcenia wału korbowego
i ”przekręcenia” silnika. Oczywiście oznacza to koniec wycieczki.
Skok zerowy oznacza nie tylko najmniejszy ciąg, ale także najmniejszy
możliwy opór aerodynamiczny jaki generuje niepracujące śmigło,
na przykład kiedy samolot nurkuje z maksymalną możliwą prędkością.
Samolot rozpędzi się wtedy szybciej i osiągnie większą prędkość,
ograniczoną tylko wytrzymałością konstrukcji i jej oporem aerodynamicznym.
W tej konkurencji najlepszy był ciężki Republic P-47 Thunderbolt,
któremu w nurkowaniu nic nie mogło uciec. Przy nurkowaniu zbyt
duży skok śmigła mający w zamierzeniu pilota ograniczyć prędkość
może także doprowadzić do „przekręcenia” silnika, bo śmigło
nie będąc w stanie wyhamować masy spadającego samolotu przekaże
nadmiar otrzymanej energii poprzez wał na silnik, który wskutek
tego przekroczy dopuszczalną prędkość obrotową i ulegnie zniszczeniu
(„przekręci się”).
Osobną sprawą jest ustawienie śmigła w chorągiewkę. Polega
to na zupełnym odłączeniu śmigła od układu napędowego i ustawieniu
na skok całkowicie neutralny względem opływającego powietrza.
Ma to bardzo istotne znaczenie jeśli silnik w samolocie ulegnie
awarii. Może to na pierwszy rzut oka nie być oczywiste, ale
generowany przez niepracujące śmigło opór może być bardzo duży,
co nie cieszy pilota samolotu który stał się szybowcem, i to
kiepskim. O tym jak ważna była możliwość ustawienia śmigła w
tzw. chorągiewkę, czyli śmigło swobodnie obracane przez wiatr,
mogą najlepiej powiedzieć załogi amerykańskich bombowców wracających
setki kilometrów postrzelanymi maszynami znad Niemiec, często
na trzech albo i dwóch silnikach, kiedy wyrzucano za burtę wszystko
co tylko dało się wyrzucić aby odciążyć samolot. Niepracujące
silniki musiały mieć śmigła ustawione w chorągiewkę, inaczej
taki powrót z pewnością nie byłby możliwy. Niestety, nie wszystkie
samoloty mają taką możliwość, a może mieć to kolosalne znaczenie
przy powrocie lotem ślizgowym na własne pozycje, choćby po to
żeby wyskoczyć na własnym terenem i uniknąć niewoli. W takiej
sytuacji każdy kilometr się liczy, a opór niepracującego śmigła
może tych kilometrów nieco zabrać.