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

 

[daredevil]

И они прдпрыгивали даже.

Подпрыгивать - запросто. Как прыгающий автожир. Разогнал винт, увеличил коллективный шаг - использовал запасённую винтом кинетическую энергию для прыжка. Но висеть с массой 250 кг на 6-метровом винте или винтах - нужно примерно 30 кВт. Ознакомьтесь с основами импульсной теории или диаграммой Б.Н. Юрьева, выложенной Анатолием на 2-й стр. этой ветки. Пока на Ка-8 не форсировали двигатель (который поначалу выдавал 20 кВт = 27 л.с.) - он тоже подпрыгивал))

И вообще сама концепция воздушной кавалерии дурацкая по нынешним дронским временам.

Сбитых дронами за время СВО вертолётов ЕМНИП меньше, чем пальцев на 1 руке. Выбитой дронами наземной техники - больше, чем листьев в лесу. И это при том, что вертолётам (пока) нечем отбиваться от дронов, а тачанкам есть чем. Вывод постарайтесь сами сделать. Почувствуйте себя умнее трёх генштабов (нашего, украинского и американского), бггг

 

[Михаил-Нск]

Сбитых дронами за время СВО вертолётов ЕМНИП меньше, чем пальцев на 1 руке.

А сбитых дронами дронов? Явно с ИИ советовался в своем генштабе... 🤣

 

[JohnDoe]

Подпрыгивать - запросто. Как прыгающий автожир. Разогнал винт, увеличил коллективный шаг - использовал запасённую винтом кинетическую энергию для прыжка. Но висеть с массой 250 кг на 6-метровом винте или винтах - нужно примерно 30 кВт. Ознакомьтесь с основами импульсной теории или диаграммой Б.Н. Юрьева, выложенной Анатолием на 2-й стр. этой ветки. Пока на Ка-8 не форсировали двигатель (который поначалу выдавал 20 кВт = 27 л.с.) - он тоже подпрыгивал))


Сбитых дронами за время СВО вертолётов ЕМНИП меньше, чем пальцев на 1 руке. Выбитой дронами наземной техники - больше, чем листьев в лесу. И это при том, что вертолётам (пока) нечем отбиваться от дронов, а тачанкам есть чем. Вывод постарайтесь сами сделать. Почувствуйте себя умнее трёх генштабов (нашего, украинского и американского), бггг

Подпрыгивали они лишь потому, что далее не давали те самые силы, вибрации которые разрушали конструкцию.

Это ошибка выжившего. Сбитых вертолетов мало потому что они тупо перестали летать в зоне бд. Воздушное десантирование, штурмовка и бомбежка чугуниной с горизонта наземных целей работает только против папуасов без, или с хилой ПВО. Выводы давно сделаны, генштабами в тч.

 

[georgy31]

Сбитых вертолетов мало потому что они тупо перестали летать в зоне бд

Да уж. У нас, за сотни километров от фронта, их выбили практически полностью, когда стали пзрк лепить на катерки беспилотные

 

[daredevil]

Подпрыгивали они лишь потому, что далее не давали те самые силы, вибрации которые разрушали конструкцию.

Ещё они могли подпрыгивать от наземного резонанса. Ещё они могли подпрыгивать, если на самом деле там были не единицы, а десятки л.с.. Остальное - сказки.
Физика говорит, что для висения 250 кг на 6-метровом винте в идеальном случае на толкание воздуха вниз уходит ок. 10 кВт (13 л.с.).

их выбили практически полностью

Полностью - это сколько на пальцах одной руки?
Открою секрет: и Стингер, и Писюн работают в зоне прямой видимости. Не входя в зону прямой видимости (например, запуская НАР с кабрирования), вертолёт рискует мало. Но сам он может работать дроном с той же дистанции (а то и больше), с которой пускает НАР. Самое интересное - в тылу вертолёты и лёгкие самолёты охотятся на дроны, почти не неся потерь. Хотя были попытки устанавливать средства ПВО на вторгающиеся дроны. Но оказывается, приспособить дрономатку для воздушного боя гораздо сложнее, чем приспособить катер для ПВО над морем. Этим надо пользоваться.

Что касается полётов кавалерии над вражеской территорией - может летать с приемлемым риском, как летают бабы ёги. Альтернативы в качестве транспорта эвакуации просто нет. То, что считается альтернативой и вызывает умиление у СМИ - наземные роботы - на самом деле ей не является. На той стороне кто-то высокопоставленный откровенно высказался, что НРТК годятся разве что как труповозки. При эвакуации тяжелораненого есть понятие "золотого часа" - а в современных реалиях гусеничный робот только "туда" будет ползти больше часа. Я уж не говорю про эвакуацию с точек, куда роботы не ползают и которые снабжаются только с воздуха. К тому же роботу угрожают дроны и мины, а дрону - только дроны. ИМХО то, что до сих пор не применяются* воздушные эвакуаторы - преступное и глупое отношение к бойцам как к расходному материалу. Глупое - потому что сказывается на боевом духе и темпах наступления, соответственно лампасы мало вкладывая - мало имеют. Если применению большого количества дронов-эвакуаторов мешает экономика, то можно применять небольшое количество. Это даст бойцам надежду, с которой воевать легче.

* - хотя я подозреваю, что с той стороны они уже применяются втихаря.

А где эвакуация по воздуху - там следующим шагом и десант по воздуху.

И да, очень неплохо бы иметь на обитаемом коптере турель для защиты. Тем более, что быстрый аппарат атакуется в основном из задней полусферы, что даёт обороняющемуся стрелку хорошие шансы.