Программа расчета несущего винта в режиме осевой обдувки

[Anatoliy.]

34

Теперь «полетим» быстрее со скоростью 108 км/час (30 м/с).

Добавляем в ячейку «R7» еще 10 м/с. Теперь значение будет равно 53,16 м/с.
Увеличиваем угол установки лопастей до значения 25,073 градуса
При этом расчетная «мощность» на валу равная 54,84 л.с., обеспечивает тягу в полете равную 72,18 кг.
Но уже реальная скорость полета равна 120,6 км/час.

(( Скорость полета 120 км/час ))​

Увеличим скорость еще на 10 м/с до значения 63,16 м/с (40 м/с = 144 км/час)..
Это условная скорость, а реальная скорость полета будет вычислена программой.

Увеличиваем угол установки лопастей до значения 27,328 градуса
При этом расчетная «мощность» на валу равная 54,83 л.с., обеспечивает тягу в полете равную 54,83 кг.
Но уже реальная скорость полета равна 162,5 км/час.

((Скорость полета 160 км/час ))​

Еще раз увеличим скорость на 10 м/с. до значения 73,16 м/с (50 м/с = 180 км/час)..

Это условная скорость, а реальная скорость полета будет вычислена программой.

Увеличиваем угол установки лопастей до значения 29,636 градуса
При этом расчетная «мощность» на валу равная 54,83 л.с., обеспечивает тягу в полете равную 52,12 кг.
Но уже реальная скорость полета равна 203,2 км/час.

((Скорость полета 200 км/час ))​

Ещё раз изменим скорость на 10 м/с. до значения 83,16 м/с (60 м/с = 216 км/час).

Это условная скорость, а реальная скорость полета будет вычислена программой.

Увеличиваем угол установки лопастей до значения 32,075 градуса
При этом расчетная «мощность» на валу равная 54,94 л.с., обеспечивает тягу в полете равную 54,94 кг.
Но уже реальная скорость полета равна 243 км/час.

(( Скорость полета 240 км/час ))​

И последний раз изменим скорость на 10 м/с. до значения 93,16 м/с (70 м/с = 252 км/час).

Это условная скорость, а реальная скорость полета будет вычислена программой.

Увеличиваем угол установки лопастей до значения 34,396 градуса
При этом расчетная «мощность» на валу равная 54,94 л.с., обеспечивает тягу в полете равную 54,94 кг.
Но уже реальная скорость полета равна 282,6 км/час.

(( Скорость полета 280 км/час ))​

 

[Anatoliy.]

35

Подведем итог.

Скорость полета​	Тяга винта​	Расчетная «мощность»​	Угол установки лопастей​
Км/час​	кг​	Условные л.с.​	Градусы​
76,9​	88,59​	54,89​	23,309​
120,6​	72,18​	54,84​	25,073​
162,5​	60,66​	54,83​	27,328​
203,2​	52,12​	54,83​	29,636​
243,0​	45,62​	54,94​	32,075​
282,6​	40,05​	54,56​	34,396​

Анализируя эту таблицу, пользователь самостоятельно может более точно устанавливать скорость воздуха в плоскости винта Vвпв (ячейка «R7», и с более мелким требуемым шагом изменения скорости.

Программа дает возможность менять любые параметры в ходе расчета для достижения желаемого результата.

Трехмерные графики различных параметров помогают визуально приблизительно оценить процессы, происходящие на лопастях.

Какие параметры можно просмотреть?

Это:

Углы атаки на лопасти по десяти участкам лопастей, кнопка «Углы».
Коэффициент сопротивления Сх по десяти участкам лопастей, кнопка «Сх»
Коэффициент подъемной силы Су по десяти участкам лопастей, кнопка «Су»
Коэффициент аэродинамического качества Ка по десяти участкам лопастей, кнопка «Ка»
Коэффициент момента профиля Cm0,25 по десяти участкам лопастей, кнопка «Cm0,25»
Сила сопротивления в килограммах по десяти участкам лопастей, кнопка «Fx»
Подъемная сила в килограммах по десяти участкам лопастей, кнопка «Fу»
Мощность в лошадиных силах, затрачиваемая на десяти участках лопастей, кнопка «N»

 

[Anatoliy.]

Очередной цикл описания работы закончен и можно оставлять комментарии и задавать вопросы.

 

[Anatoliy.]

36

Что еще можно узнать из программы?

Если нажать на кнопку «Профиль», то можно увидеть на совмещенном графике сразу зависимость от угла атаки выбранного профиля с выбранной относительной толщиной ( 8 %, 10 %, 12 %, 14 % и 16 % ) поведение таких коэффициентов как
«Сх» - коэффициент сопротивления профиля
«Су» - коэффициент подъемной силы профиля
«Ка» - аэродинамическое качество профиля
«Сm0,25» - коэффициент момента профиля.

Для лучшего восприятия этих коэффициентов на графике есть свои коэффициенты пересчета, которые указаны справа от этого графика.

На этом совмещенном графике можно увидеть диапазон углов атаки, при котором аэродинамическое качество имеет наибольшие значения.

Если лопасти будут работать в этом диапазоне углов атаки, то это будет соответствовать меньшим потерям и позволит улучшить удельную тягу лопастей.

(( 4 зависимости коэффициентов профиля ))​

В правой части открывшегося окна расположены дополнительные кнопки.

Кнопки счетчика, с помощью которого можно оперативно просмотреть эти зависимости для профилей из набора записанного в программе для различных относительных толщин профиля.
Для этого надо с помощью счетчика на панели ввода параметров выбрать интересуемый профиль.

Кнопки : «Сх», «Су», «Ка», и «Сm0,25» предназначены для просмотра по отдельности каждого из перечисленных коэффициентов.

Ниже этих кнопок расположена кнопка «Поляра».
Нажав на эту кнопку открывается окно

(( Окно Поляра ))​

В этом окне можно просмотреть не только поляры профилей как для отдельных относительных толщин профиля, так и все сразу поляры.
Для этого надо нажать на кнопку «Суммарная» для интересуемого профиля.
С графиком поляры справа находится график зависимости коэффициента «Су».

(( Суммарная поляра ))​

Вот так выглядит поляра и график для «Су» когда нажимают на кнопку с конкретным значением относительной толщины профиля.

(( Поляра для 12 % ))​

Эти графики взяты из программы расчета профилей Javafoil
Программа Javafoil имеет высокую сходимость с натурными продувками профилей.

 

[Anatoliy.]

37

Если нажать на кнопку «Назад» в правом нижнем углу окна, то осуществляется возврат к предыдущему окну.
Такие кнопки «Назад» имеются во всех окнах программы и при нажатии на них так же осуществляется возврат к предыдущему окну.
Возвращаемся к предыдущему окну.

(( Окно Поляра ))​

В этом окне имеются кнопки «Размеры» для каждого профиля.
Нажимаем на кнопку «Размеры» выбранного профиля и переходим в новое окно, где можно посмотреть, как выглядит профиль при разных относительных толщинах.
Там же имеется таблица координат обвода профиля для различных относительных толщин.

(( Координаты профиля ))​

 

[CINN]

Поправьте "Относительную толщину".

 

[Anatoliy.]

Поправьте "Относительную толщину".

Спасибо за замечание.
Обязательно исправлю.
Я тут начал писать очередной блок по поводу авторотации и обнаружил еще ошибку.
Так что сразу изменю и опубликую новую исправленную версию программы.
Я же как местный модератор собственной тему могу это сделать.

 

[Jožin]

Спасибо за замечание.
Обязательно исправлю.
Я тут начал писать очередной блок по поводу авторотации и обнаружил еще ошибку.
Так что сразу изменю и опубликую новую исправленную версию программы.
Я же как местный модератор собственной тему могу это сделать.

А есть инструкция для работы с программой в виде отдельного файла, ну чтобы каждый раз не рыть форум в поисках нужной инфы

 

[Anatoliy.]

А есть инструкция для работы с программой в виде отдельного файла, ну чтобы каждый раз не рыть форум в поисках нужной инфы

Пока я не дописал инструкцию до конца.
Остался раздел по авторотации и как вводить новый профиль в программу.
Всё что записано в этой теме так и будет выложено в одном файле.
Эта инструкция вначале пишется в одном файле, а потом я её разделяю на меньшие части и выкладываю.
Я старался писать инструкцию максимально подробно и по порядку.

 

[Jožin]

ткните пальцем где можно скачать эту програмку , а то найти не могу

 

[Anatoliy.]

ткните пальцем где можно скачать эту програмку , а то найти не могу

Программу можно скачать прямо в этой теме.
Откройте страницу №2 и в сообщении №32 прямо нажмите на иконку "Вложение".

Можно программу найти и в Файлом архиве форума.
Путь к программе указан в сообщении №31 в этой же теме.

Программа написана в Экселе.
Естественно, Эксель должен быть установлен в Вашем компьютере.

 

[kamuta]

Пытаюсь "посчитать" заводской импеллер от водомета гидроцикла - что посоветуете изменить для водной среды кроме числа Re на 11 листе и Vкр?
Цель - сделать ВИШ вместо литого импеллера, чтобы оптимизировать тягу на высокой скорости...

Программа написана в Экселе.
Естественно, Эксель должен быть установлен в Вашем компьютере.

Есть ли какие-то "глюки" при работе в опен офис? (я пока не заметил)...

 

[Anatoliy.]

Пытаюсь "посчитать" заводской импеллер от водомета гидроцикла - что посоветуете изменить для водной среды кроме числа Re на 11 листе и Vкр?

Вряд ли Вы сможете корректно посчитать что либо для водной среды.

Данная программа рассчитана на воздушную среду.

Как происходит расчет?
Определяется плотность воздуха в зависимости от высоты над уровнем моря и от температуры воздуха на этой высоте.
Результат расчета заносится в ячейку "R5".
Если в эту ячейку записать плотность воды (пресной или соленой), то программа расчета испортится, так как в той ячейке записана формула и она исчезнет из ячейки.
Можно конечно сделать себе отдельную копию программы и уже в ней поиздеваться над процессом расчета.
Тогда уже будет бесполезно этот вариант программы использовать для расчета в воздушной среде.
Но это Вам не поможет правильно посчитать импеллер.
Почему не поможет?
Потому, что число Re отображаемое в ячейке "AG5" является только информационным, и информирует только о том, что все характеристики выбранного профиля сняты в воздушной среде при этом конкретном числе Re.
Если Вы где либо найдете данные профиля для водной среды при том реальном числе Re, то надо внести данные характеристик зависимости коэффициентов Су, Сх, и cm0,25 для углов от минус 25 градусов до плюс 25 градусов с шагом 0,5 градуса.
Причем эти данные характеристик должны быть для относительных толщин 8%, 10%, 12%, 14% и 16%.
Эти данные следует занести в таблицы на листе №11 (Вакантное место для нового профиля).
На этом листе надо заполнять верхние таблицы.
Табличные графики зависимости этих коэффициентов выглядят как сильно ступенчатые графики.
Как сгладить графики?
Для этого в нижние таблицы переписываются данные из верхних таблиц для дальнейшего сглаживания.
Внимание!
Данные переписываются вручную, а не копируются. Иначе Вы потеряете данные из первоисточника и не сможете корректно сгладить характеристики.
Эта процедура справедлива для внесения данных профиля и для воздушной среды.

Рекомендации.
1. Работать лучше всего с одной зависимостью для каждой относительной толщины.
2. Постройте график который Вы собрались сгладить и сгладьте неровности вызванные конечными цифровыми табличными значениями.
3. Наложите на исправленную характеристику первоначальную табличную характеристику и при необходимости подкорректируйте график. Это можно сделать путем захвата точки графика левой кнопкой мышки и в таком состоянии подвинуть точку по вертикали до нужного положения.

Если Вас это не затруднит (надо сгладить 15 графиков для профиля), то можете приступать к формированию для себя листа с данными профиля.

У меня терпения хватило для заполнения многих таких листов.
Я помимо представленных в программе профилей, как наиболее употребимых для вертолетных лопастей, оформил еще несколько листов для других профилей и для профилей собственной разработки.

 

[Прототип-66]

Вычисляем угловую скорость вращения лопастей несущего винта, при которой окружная скорость концов лопасти равна принятой для расчета скорости 150 м/с.

В конкретном случае угловая скорость равна 636,6 об/мин.

Доброго дня, Анатолий. Сердечно благодарю Вас за столь полезную программу. Изучаю по шагам. И первый вопрос: откуда появились значения 150 м/с и 636,6 об/мин?

 

[Прототип-66]

Делим 5 градусов (максимальная разница углов крутки между концом лопасти и комлем лопасти) на 19 шагов, и получаем шаг приращения угла крутки равный 0,263 градуса.

Заполняем строчку под названием «Угол заданной крутки».

Вот результат заполнения углов крутки.

<img src="https://reaa.ru/attachments/vnesenie-uglov-krutki-jpg.479306/" data-url="" class="bbImage" data-zoom-target="1" alt="Внесение углов крутки.jpg" style="" />

(( Внесение углов крутки ))​

Я позволил себе в данном месте добавить немного автоматизации, чтобы не считать вручную шаг приращения и угол на каждом шаге. Вот так это выглядит. Я ничего не поломал?

 

[Anatoliy.]

Я позволил себе в данном месте добавить немного автоматизации, чтобы не считать вручную шаг приращения и угол на каждом шаге. Вот так это выглядит. Я ничего не поломал?

На счет крутки.

Поскольку я никаких академий в области авиации не заканчивал и не учился в авиационных институтах, то при самостоятельном изучении аэродинамики очень часто не соглашался с теми канонами аэродинамики, что до сих пор вбивают в неокрепшие мозги студентов.
Поэтому у меня иногда применяются собственные термины и собственные понятия.
Например, я применяю термин "Линейная крутка" не в случае равномерного изменения угла установки профиля вдоль лопасти, а такой закон распределения углов, когда при определенной скорости воздуха проходящего через ометаемую площадь все углы атаки в любом месте лопасти равны одному и тому же значению.
На графике такой закон распределения углов изображается изогнутой линией черного цвета..
А то, что принято в аэродинамике как линейная крутка изображено на моих графиках как наклонная прямая линия красного цвета.
А что тогда означает у меня термин "Нелинейная крутка"?
Это такой закон изменения углов установки участков лопасти какой может прийти на ум в самом кошмарном сне.
Хоть ступенчатый, хоть зигзагообразный, хоть синусоидальный, или вообще с потолка взятый.
В ту строку таблицы вписываются любые значения. И изображается это на графике синей линией с красными точками.
И за эти красные точки можно ухватившись курсором менять саму линию графика по своему желанию.

Если Вы решили эту строчку заполнять по некому закону, то никто Вам это не запретит.
В тех ячейках изначально не было записано формул, и испортить там не получится ничего кроме того, что Вы сами себя ограничили в возможностях.
Дело в том, что наилучшая лопасть получается при совершенно других законах изменения углов установки профиля вдоль лопасти.
Всякое линейное распределение углов заведомо хуже криволинейного закона. И причем весьма существенно хуже будет получаться при якобы красивой равномерной зависимости.

 

[Anatoliy.]

Изучаю по шагам. И первый вопрос: откуда появились значения 150 м/с и 636,6 об/мин?

Это очень просто.
Бегать за концом лопасти по кругу чтоб измерить её окружную скорость и не удобно, и никому не удавалось, и есть способы сделать это проще.
Поэтому в программе происходит так: Задаются скоростью вращения лопасти измеряемую в оборотах за минуту и с учетом радиуса лопасти вычисляется окружная скорость конца лопасти.

 

[Прототип-66]

Если Вы решили эту строчку заполнять по некому закону, то никто Вам это не запретит.
В тех ячейках изначально не было записано формул, и испортить там не получится ничего кроме того, что Вы сами себя ограничили в возможностях.
Дело в том, что наилучшая лопасть получается при совершенно других законах изменения углов установки профиля вдоль лопасти.
Всякое линейное распределение углов заведомо хуже криволинейного закона. И причем весьма существенно хуже будет получаться при якобы красивой равномерной зависимости.

Кривая линия тоже, наверное, подчинена, какому-то закону, гиперболе там, или экспоненте напр... Сплайн по-любому лучше, чем набор прямых отрезков, я думаю. Этот закон тоже можно было бы заложить отдельной формулой с передачей шаговых значений в эти ячейки. Это всё же лучше, чем считать каждую ячейку вручную, что называется, методом тыка. Если я найду такую математическую зависимость, то впишу формулу для автоматического расчёта этих ячеек.

Поэтому в программе происходит так: Задаются скоростью вращения лопасти измеряемую в оборотах за минуту и с учетом радиуса лопасти вычисляется окружная скорость конца лопасти.

Ладно, второй параметр следует из первого (а рассчитывается отдельно, как я понял, не в программе?) А откуда взят первый параметр 150 м/с?

 

[Прототип-66]

14

Теперь начинаем с помощью счетчика (левого на панели задания параметров) расположенного в ячейках «N9», «O9» и «P9» изменять угол установки лопастей на радиусе равном 0,7*R.

Значение угла установки лопастей отображается в ячейке «О7».

Следующий вопрос. Я не то что академиеев не кончал, но я вообще из другой области техники, из автомобилестроения. Поэтому прошу заранее извинить, вопросы могут быть ну совсем тупыми.
Угол установки лопастей - это из предыдущего этапа, где мы рассматривали углы кручения? Или это другое? И тут же, 0,7*R - что за параметр? И как получилось 7,050 град?

 

[Прототип-66]

Ладно, второй параметр следует из первого (а рассчитывается отдельно, как я понял, не в программе?) А откуда взят первый параметр 150 м/с?

Нашёл эту ячейку. Теперь понятно, имеем обороты вала, радиус. Отсюда получаем окружную скорость. А то в описании получается наоборот, имеем окружную скорость (?) и по ней надо вычислить обороты вала...