По порядку:
Сертификационным базисом называются нормы летной годности, применимые к данному самолету. В общем случае это может быть совокупность нескольких норм. Например, FAR-23 +LSA.
Среди прочего, в этих нормах прописана безопасная процедура взлета, а в этой процедуре - минимальная безопасная скорость над препятствием.
Например, в нормах LSA и VLA, высота стандартного препятствия 15м, а скорость на этой высоте - не менее 1.3Vs1, где Vs1 - скорость сваливания во взлетной конфигурации. Кроме того, эта скорость должна обеспечить безопасность в условиях атмосферной турбулентности, сдвига ветра и при отказе двигателя. В зависимости от схемы самолета, для удовлетворения требований НЛГ, эта скорость может оказаться значительно выше 1.3Vs1, в частности, это относится к самолетам с толкающей СУ и выраженной верхней децентрацией тяги (Kolb к таким относится). Более того, процедура взлета должна обеспечивать посадку без травм экипажа при отказе двигателя в любой момент взлета, что влияет на выбор траектории взлета от отрыва до набора высоты 15м. Выбор винта здесь тоже может иметь свое значение.
Вышеописанная скорость на высоте 15 м является первой расчетной точкой в диапазоне скоростей ЛА для оптимизации винта.
На этой скорости винт фиксированного шага обычно снимает порядка 90% мощности мотора и реализует КПД порядка 0.55-0.60. В первом приближении для согласования винта с мотором на этой скорости можно брать точку на внешней характеристике, соотвествующую 80% максимально допустимых в эксплуатации оборотов мотора.
Вторая важная расчетная точка - Vne. В большинстве НЛГ записано, что при пикировании на непревышаемой скорости и полностью закрытом дросселе обороты мотора не должны превышать 110% максимально допустимых в полете,
если в эксплуатационных ограничениях мотора нет более жесткого предела.
Вот между этими двумя крайними точками и заключены все возможные на данном самолете винты.
Например, начальную точку можно двигать по внешней характеристике вправо от вышеназванных 80% оборотов только до того предела, пока соблюдается условие согласования на Vne. При этом будет расти пропульсивная мощность на режиме набора высоты, сооветственно возрастут максимальна скороподъемность и градиент набора, сократится взлетная дистанция. В пределе это будет "скороподъемный" винт. Если же винт, оптимальный для крейсерских режимов облегчать дальее нельзя из-за условия на Vne, то для такого самолета разницы между скороподъемным и крейсерским винтами нет, или она мала. Это справедливо для большинства легких самолетов, особенно с высоким аэродинамическим совершенством.
Максимальная крейсерская скорость (75% мощности) обычно превышает минимальную безопасную скорость на высоте препятствия не более, чем в 2 раза. Это обусловлено расположением характерных точек на поляре планирования или кривой потребной мощности самолета.
Точка , соотвествующая максимальной крейсерской скорости может смещаться в довольно широких пределах по поляре. без существенного влияния на выбор винта. Поэтому эта точка является только поверочной, для оценки крейсерского КПД, а расчетными являются вышеназванные две.
Для того, чобы подобрать шаг и диаметр винта на основе вышеописанных критериев, нужно располагать семейством винтовых характеристик для серии испытанных винтов, а также желательно статистической или экспериментальной информацией о влиянии компоновки ЛА на условия работы винта (местное торможение потока).
Серьезные производители классических винтов фиксированного могут легко выбрать подходящий винт из своей продукции, узнав, какой у Вас самолет и основываясь на данных предыдущих испытаний, максимум после 2-3 попытки.
Дилетантский переставной винт от большинства производителей винтов для СЛА может не дать хороших результатов, сколько не возись с установкой шага.
