Siła ciągu śmigła zależy od prędkości łopat względem powietrza, jej powierzchni i kąta pod jakim są ustawione do kierunku ruchu. Każdy przekrój łopat śmigła zakreśla inny tor drogi. Przekroje bliskie osi piasty mają do pokonania małe obwody, a te na samym końcu łopat – najdłuższe drogi i stąd ich zwichrzenie, aby zachowany był jednakowy skok śmigła. Następną sprawą jest prędkość tych przekrojów względem powietrza, gdzie jest ona geometryczną sumą prędkości obrotowej śmigła i prędkości postępowej paralotni. Dla przykładu, przy starcie prędkość obwodowa jest bliska maksymalnej a postępowa dopiero rośnie w czasie rozbiegu. Każdy przekrój łopat śmigła musi mieć odpowiedni profil, gdyż pracuje w odmiennych warunkach.

Śmigła o stałym skoku mają kolejne przekroje, łopat ustawione tak, że ich przedłużenia cięciw przecinają się w jednym punkcie.

W śmigłach o zmiennym skoku przedłużenia cięciw nie przecinają się w jednym punkcie i zazwyczaj mają większy kąt natarcia ale nie koniecznie.

Podyktowane jest to względami wytrzymałościowymi jak również innym opływem powietrza w miarę oddalania się od piasty. Nominalny kąt nastawienia łopat znajduje się w odległości 3/4 ich długości od osi piasty, zawarty pomiędzy cięciwą łopaty a kierunkiem napływu powietrza.



Stosunek prędkości lotu do prędkości obwodowej danego przekroju łopaty nazywamy posuwem śmigła.



Gdy rozprostujemy śruby, po których poruszają się poszczególne przekroje łopaty śmigła, ukażą się nam linie pochylone pod pewnymi kątami, przy piaście bardziej strome, a mniej strome na końcach. Wynika to z tego, że im bliżej piasty, tym przekrój łopaty pokonuje krótszą drogę (mniejszy obwód), więc aby wspiąć się na tę samą wysokość co przekrój położony dalej od piasty w tym samym czasie (prędkość kątowa stała) więc wykona ten sam skok, musi być rozchylony pod większym kątem.

Największy wpływ na pracę śmigła ma jego posuw. Na początku startu bądź pracy na postoju, przy zerowej prędkości lotu i posuwie, kąty natarcia poszczególnych przekrojów łopat śmigła o stałym skoku są największe – równe kątom ich nastawienia. W tym wypadku śmigło stawia największy opór silnikowi – „mieląc” powietrze. Wytwarza wówczas największy ciąg.

Kolejna faza to lot, gdzie zwiększa się posuw a maleje kąt natarcia. Przy zwiększaniu prędkości dochodzi do zera, by przy nurkowaniu zmienić wartość na ujemną. Śmigło jest wówczas pchane. Aby łatwiej to sobie wyobrazić, można spróbować kroić masło nożem ustawionym pod pewnym kątem wywierając siłę na niego w kierunku prostopadłym do powierzchni. Nożem ustawionym pod takim samym kątem, lecz wywierając na niego siłę wzdłuż przekroju ostrza i trzecia możliwość – taki sam kąt, lecz siła skierowana równolegle do powierzchni.

Sprawność śmigła to stosunek mocy śmigła do pracy silnika, który musi ją wykonać, aby go obracać. Nie należy mylić go z ładnym wykonaniem.





Skok rzeczywisty śmigła zależy od stosunku prędkości lotu do prędkości obrotowej śmigła.

W momencie, gdy nie ma ciągu śmigła, bo jest bardzo duża prędkość (np. nurkowanie) albo nie ma posuwu, bo napęd stoi w miejscu (np. początek startu), nie ma dużej sprawności śmigła, bo przy starcie powinno mieć mały kąt natarcia zaś w miarę nabierania prędkości, powinien się on zwiększać, żeby siedział w „gwincie”. Dlatego te śmigło o stałym skoku osiąga maksimum sprawności przy określonej prędkości lotu, tzn jest sprawne w wąskim przedziale prędkości.



Wady tej nie mają śmigła przestawne, które w zakresie użytkowych prędkości lotu wykorzystują prawie 100% mocy silnika. Jest to podobne do pracy skrzyni biegów w samochodzie. Śmigła o zmiennym skoku są szczególnie wskazane przy napędach o małych mocach. Ci, którzy dużo ważą, wiedzą, jak trudno na nich wystartować.



Przestawialne – nie mylić ze zmiennym skokiem przekroju łopaty śmigła.

Paralotnie mają mały zakres prędkości 0 – 60km/h. Kilkanaście lat temu marzyło mi się skonstruować śmigło, które by się samo odkształcało pod wpływem obciążenia i obrotów, aby choć w niewielkim stopniu łopaty zmieniały nachylenie.

Wracając do realiów i do tych, którzy kombinują ze śmigłami i przekładniami, to moc, jaką potrzebujemy do napędu naszego śmigła rośnie do piątej potęgi jego średnicy i do trzeciej potęgi jego prędkości obrotowej.

Nie wszystkie rodzaje śmigieł i materiały nadają się do wysokich obrotów. Na końcówkach śmigieł prędkości zbliżają się do prędkości dźwięku, powstają zawirowania opływu powietrza wokół łopat śmigła, drgania i spadek sprawności napędu. Poprzedzająca łopata zostawia za sobą wiry, w które wpada następna łopata. Dochodzi do tego ześlizgiwanie się powietrza wzdłuż łopat, dlatego też przekroje łopat od prostych końcówek zmieniają swój profil, co wynika z różnych obciążeń jak i prędkości opływu powietrza.

Wiesiek
www.paramotor.com.pl