Концепция: тяжёлый мультикоптер с мультиДВС

[daredevil]

Например, для довольно простого жрд мерлин от ф9 это 3+ км/сек в вакууме и 2,8+ км/сек на уровне моря.

Не верится, что вот такое сопло даёт скорость сильно выше 1M

Вообще, что-то я запутался насчёт эффективности тип-джета.

С одной стороны, Avimech Dragonfly якобы способен летать 1 ч на 68 литрах (88 кг) 75% перекиси. Не думаю, что 230*-кг аппарат c 6-метровым винтом способен летать при механической мощности <30 кВт. Если считать, что 1 час полёта это 30 кВт*ч (108 МДж) и учесть, что теплота разложения 66 кг чистой перекиси (количество соответствует 88 кг 75%-й) составляет 2,9 * 66 ~ 190 мДж, получается фантастический механический КПД 57%**!
* - усреднённый вес с учётом собственной массы 106 кг, массы пилота 80 кг и средней массы топлива между полной заправкой и пустым баком 44 кг.
**- если бы "горячие" тип джеты были так эффективны - имело бы смысл сжигать в них керосин, подавая сжатый воздух через полости лопастей.

С другой стороны, в этой статье для тип-джета на 75% H2O2 приведён удельный расход порядка 8 кг/кВт*ч. Общий КПД получается 21%, исходя из теплотворной спосособности 100% H2O2 2,9 МДж/кг.

Кто врёт?

 

[JohnDoe]

у мелких радиальных/осевых КПД тоже не фонтан, а к ним еще и редуктор нужен. К тому, мы сравниваем с реактивным приводом винта - там с КПД все еще печальнее)
по массе - тоже спорно. Нечему там весить "как чугунный мост"

Минимум 0,7. Против 0,35(и это еще неплохо). С реактивным приводом сравнивать бессмымленно, это разные девайсы, а с однокласниками турбинами вполне корректно.
По массе... Чего жто "нечему"? Мало оборотная(относительно) крыльчатка/рабочее колесо диаметром больше винта, способное держать соответствующие нагрузки при неслабых температурах легким и воздушным не будет.
Имху

 

[Stak]

Минимум 0,7. Против 0,35(и это еще неплохо). С реактивным приводом сравнивать бессмымленно, это разные девайсы, а с однокласниками турбинами вполне корректно.
По массе... Чего жто "нечему"? Мало оборотная(относительно) крыльчатка/рабочее колесо диаметром больше винта, способное держать соответствующие нагрузки при неслабых температурах легким и воздушным не будет.
Имху

Исследование вихревых машин в режиме турбопривода

cyberleninka.ru

 

[JohnDoe]

Не верится, что вот такое сопло даёт скорость сильно выше 1M
Посмотреть вложение 608809

Вообще, что-то я запутался насчёт эффективности тип-джета.

С одной стороны, Avimech Dragonfly якобы способен летать 1 ч на 68 литрах (88 кг) 75% перекиси. Не думаю, что 230*-кг аппарат c 6-метровым винтом способен летать при механической мощности <30 кВт. Если считать, что 1 час полёта это 30 кВт*ч (108 МДж) и учесть, что теплота разложения 66 кг чистой перекиси (количество соответствует 88 кг 75%-й) составляет 2,9 * 66 ~ 190 мДж, получается фантастический механический КПД 57%**!
* - усреднённый вес с учётом собственной массы 106 кг, массы пилота 80 кг и средней массы топлива между полной заправкой и пустым баком 44 кг.
**- если бы "горячие" тип джеты были так эффективны - имело бы смысл сжигать в них керосин, подавая сжатый воздух через полости лопастей.

С другой стороны, в этой статье для тип-джета на 75% H2O2 приведён удельный расход порядка 8 кг/кВт*ч. Общий КПД получается 21%, исходя из теплотворной спосособности 100% H2O2 2,9 МДж/кг.

Кто врёт?

А зря. Температура в кс ьам хоть и не высока, 500-600С, но дает все в куче скорость истечения около 1000 м/сек. Это 2+ М

Там еще меньше)))
Массовый расход на крейсере в среднем 7,75 гр/сек на лопасть/двиг/сопло. Вылетают они условно на скорости 800 м/сек. Итого тяга 6,2 Н. Суммарно на двухлопастный винт 12,4 Н. Кр.момент на радиусе 3м(ротор диаметром 6 м) 37,2 Н*м. Мощность при крейсерских 600 об/мин 2,337 кВт. Это полезная мощность. Потерялось там сильно больше. Общий кпд единицы процентов. Холодный цикл, фигли. Если в перекись в кс подмешивать керосин как в торпедном парогазовом, то кпд прыгнет на порядок, но допасти расплавятся, там температура негуманные будут уже. Плюс центробежные силы, расслоение смеси и тд. В торпедах работает, в рп нв нет.¯\_(ツ)_/¯
Имху

 

[JohnDoe]

Посмотреть вложение 608815

Исследование вихревых машин в режиме турбопривода

cyberleninka.ru

Это фактический предел. И он дешевым не будет. Вихревая турбина это турбина трения, как и дисковая турбина Теслы. У них КПД ниже лопаточных ВСЕГДА. И намного. 0,7 кпд имеет турбина банального камазовского турбокомпрессора, типа ткр-7, ценой в десяток тыщ рублей. Она же может быть донором для опытов с перекисью по холоднному циклу.
Имху

 

[Stak]

У них КПД ниже лопаточных ВСЕГДА. И намного.

Так с этим никто и не спорит, конечно ниже. Но всё же есть разница, 0.35 или 0.45. И редуктор не нужен, что тоже в плюс.
Для специального применения - пригодно.

 

[Kazakov]

Жидкий кислород + керосин Камера сгорания - газовая турбина - генератор

 

[JohnDoe]

Так с этим никто и не спорит, конечно ниже. Но всё же есть разница, 0.35 или 0.45. И редуктор не нужен, что тоже в плюс.
Для специального применения - пригодно.

Только там, где есть "халявная", "бросовая" энергия, как в описанных случаях. Те, например, все равно газу нужно сбросить давление на порядок с магистрального до локального, чего бы не использовать дармовое для локальных же нужд. Тут дешевизна и простота играют бОльшую поль, чем КПД, вес и габарит. Но это не про авиацию. Даже специальную.
Имху

 

[daredevil]

Массовый расход на крейсере в среднем 7,75 гр/сек на лопасть/двиг/сопло. Вылетают они условно на скорости 800 м/сек. Итого тяга 6,2 Н. Суммарно на двухлопастный винт 12,4 Н. Кр.момент на радиусе 3м(ротор диаметром 6 м) 37,2 Н*м. Мощность при крейсерских 600 об/мин 2,337 кВт. Это полезная мощность. Потерялось там сильно больше. Общий кпд единицы процентов.

Пардон, что-то Вы зарапортовались. На 2 кВт вертолёт не взлетит.

Вот здесь указана макс. тяга двигателя 45 кг и мощность 157 л.с. при установке на ротор. Скорость кончика с движком получается ок. 270 м/c - вполне вменяемое значение. Но мощность >300 л.с. для пары движков это конечно перебор. Впрочем, это на максимуме. На крейсере должно быть гораздо меньше, но никак не 2 кВт. Я думаю, даже не те 30 кВт, с которыми летал Ка-8.


Там же даётся разгадка продолжительности полёта: оказывается, он использует не перекись, а перекисно-метанольную смесь!

Машинный перевод с испанского:
Проблема с этим вертолетом заключалась в том, что для него требовалась 90-процентная перекись водорода, которую больше невозможно было достать: вскоре после испытаний единственный в мире завод, производивший ее — Peroxide Propulsion в Швеции, — взорвался и сгорел, из-за чего получить перекись такой концентрации стало навсегда невозможно. Поэтому я разработал специальный двигатель, работающий на 70-процентной технической перекиси водорода и метаноле; он отлично работал, однако компания Swiss Copter распродала все активы и не выплатила мне причитающийся по контракту процент.

PS Похоже, у смеси перекись + метанол + вода удельный импульс будет повыше, чем у упомянутого ЗТ. И иридиевый катализатор не нужен.

 

[JohnDoe]

Пардон, что-то Вы зарапортовались. На 2 кВт вертолёт не взлетит.

Вот здесь указана макс. тяга двигателя 45 кг и мощность 157 л.с. при установке на ротор. Скорость кончика с движком получается ок. 270 м/c - вполне вменяемое значение. Но мощность >300 л.с. для пары движков это конечно перебор. Впрочем, это на максимуме. На крейсере должно быть гораздо меньше, но никак не 2 кВт. Я думаю, даже не те 30 кВт, с которыми летал Ка-8.


Там же даётся разгадка продолжительности полёта: оказывается, он использует не перекись, а перекисно-метанольную смесь!

Машинный перевод с испанского:
Проблема с этим вертолетом заключалась в том, что для него требовалась 90-процентная перекись водорода, которую больше невозможно было достать: вскоре после испытаний единственный в мире завод, производивший ее — Peroxide Propulsion в Швеции, — взорвался и сгорел, из-за чего получить перекись такой концентрации стало навсегда невозможно. Поэтому я разработал специальный двигатель, работающий на 70-процентной технической перекиси водорода и метаноле; он отлично работал, однако компания Swiss Copter распродала все активы и не выплатила мне причитающийся по контракту процент.

PS Похоже, у смеси перекись + метанол + вода удельный импульс будет повыше, чем у упомянутого ЗТ. И иридиевый катализатор не нужен.

Чего это я зарапортовался? Есть данные по примерному расходу перекиси, оборотам нв, скорости истечения и тд. Есть давнишние формулы вычисления тяги, мощности, момента. И да, были вертолеты с моторчиком и винтом на лопасти. В тч самодельные и студенческие. В 10х наш форумчанин выпустил книгу-сборник про любительские и не только конструкции в СССР. У меня такая книга была, я заказывал(при переездах посеялась). В ней было несколько таких девайсов. На вертушках примерно такого же класса "до 115кг", условно использовали двс от бензопил в 3-5 лс. И они прдпрыгивали даже. Но там есть пакость с цб и кориолисом которые изза вращающихся масс такие конструкции размалывают в хлам. В файловом архиве форума должен лежать фотоотчёт гт дяди Юры(Жорж, Жорж-Феникс), Царствие ему Небесное. В нем его подопечные детишки как раз испытыаают модель такого привода на элмоторчиках с винтами. Я выкладывпл в 10х годах.

Ну, указанна мощность для другого двигателя, другой, сторонней фирмы, как я понял из гугл-перевода. Во вторых, 45 кг тяги на скорости 270 м/сек дадут 119 кВт. Мощность это тяга умноженная на скорость, или пи * кр.момент * об/мин / 30.

И по смеси то же самое. В оригинале ни про какой спирт не упомянуто. А эти ребята могли экспериментировать вполне. Впрочем, для безопасности, незамерзайности и тд перекись могли бодяжить разным. Читал когдато, но применительно к ракетам.

Для перекиси нужен серебряный катализатор. Вд децтве таблетка гидроперида + порошок фиксажа и плюнуть получишь ту самую реакцию разложения с высокой температурой(коробилась и чернела фольга, или даже вспыхивала газета в которую все это заворачивалось). На перекиси работал ракетный двигатель рекордного катера(абсолютный рекорд скорости на воде) "Спирит оф Австралия -2"(емнип) Тейлора. Катализатором была серебрянная решетка в КС. На нем Тейлор и разбился в одном из заездов. Я в молодости в "КиЯ" читал статью. И тд
Имху

 

[Stak]

PS Похоже, у смеси перекись + метанол + вода удельный импульс будет повыше, чем у упомянутого ЗТ. И иридиевый катализатор не нужен.

Вряд ли. В ЗТ тоже спирт есть. Т. Е. Все по классике - и горючее, и окислитель.
А вот с катализатором таки да. Хотя, если забить на ресурс, наверное можно подобрать и что-то попроще.

 

[Stak]

.. . Тут дешевизна и простота играют бОльшую поль, чем КПД, вес и габарит. Но это не про авиацию. Даже специальную.
...

Изначально речь шла о около-одноразовом ЛА малой дальности (до50км), для доставки десанта. Для этой роли - дешевизна (массовости) и простота (надёжность) - имхо, имеют высокое значение.
И если уж вертолёт с реактивным приводом винта на перекиси, вполне может улететь на искомые 50км, то и автожир с приводом ВВ от вихревой турбины - вполне должен, КПД то во втором случае повыше будет.

 

[JohnDoe]

Изначально речь шла о около-одноразовом ЛА малой дальности (до50км), для доставки десанта. Для этой роли - дешевизна (массовости) и простота (надёжность) - имхо, имеют высокое значение.
И если уж вертолёт с реактивным приводом винта на перекиси, вполне может улететь на искомые 50км, то и автожир с приводом ВВ от вихревой турбины - вполне должен, КПД то во втором случае повыше будет.

Если, как вы предлагали, обороты вихревой турбины будут малы для прямого привода ВВ у нее будет в разы бОльшая масса и еще более низкий КПД и дикий расход, а значит масса топлива. Аппарат будет простым и дешевым(нет), но не летающим. Без шансов.
Имху

 

[Stak]

Если, как вы предлагали, обороты вихревой турбины будут малы для прямого привода ВВ у нее будет в разы бОльшая масса и еще более низкий КПД и дикий расход, а значит масса топлива. Аппарат будет простым и дешевым(нет), но не летающим. Без шансов.
Имху

Имхо, достаточно спорные тезисы. Имхо ВТ, вписанная в насадок винта, может быть достачно эффективной, и при этом лёгкой.
Но если вам категорически не нравится ВТ - рассмотрите прямой привод винта от поршневой или роторно расширительной машины. Суть та же - на монотопливе, такой ЛА улетит дальше аналогичного реактивного вертолета.

 

[JohnDoe]

Имхо, достаточно спорные тезисы. Имхо ВТ, вписанная в насадок винта, может быть достачно эффективной, и при этом лёгкой.
Но если вам категорически не нравится ВТ - рассмотрите прямой привод винта от поршневой или роторно расширительной машины. Суть та же - на монотопливе, такой ЛА улетит дальше аналогичного реактивного вертолета.

Не может. Турбина меньших оборотов и бОльшего диаметра при одинаковой мощности всегда тяжелее. Меньше обороты, больше кр.момент при той же мощности, те выше нагрузки на турбину, значит нужна бОльшая прочность, а значит вес. Чем меньше обороты, тем больше разница в скоростях рабочего тела и колеса, тем больше кинетические потери, уносимые струей. И тд. Проходили это уже люди.
Как и поршневые и роторные машины на монотопливе. Смотрите устройство торпед, например. Но их одноразовые СУ ни разу не простые и не дешевые. Не позволяют законы мироздания из говна и палок сваять некую машину которая гарантированно отработает час а потом гарантированно рассыпется. Можно малоресурсный движок для однораза сделать. И делают. Но не дешевый.
И вообще сама концепция воздушной кавалерии дурацкая по нынешним дронским временам. Имху