Пилотируемый квадракоптер

[molokanov_vla]

Анатолий, ёшкин кот, реалиями с сухими и чорствыми цифрами
все розовые облака взял да и разогнал ...

Да как когда-нибудь рассчитаю я что-нибудь, так тогда и напишу что-нибудь) А так у меня просто нет данных, опираясь на которые я мог бы что-нибудь доказать. Поэтому я здесь и не спорю ни с кем.

 

[slavka33bis]

Ясно.

 

[МиЛ]

Почему "двадрокоптер"? Мы же с вами не называем вертолёт геликоптер!

 

[KAA]

Да, есть излишний пессимизьм и в расчёте Анатолия!

Первое.
Считаем нормальный режим когда исправны все четыре воздушных винта.
При взлетном весе 500 кг тяга каждого должна быть равна 125 кг и потребная мощность по 40 л.с. на каждый воздушный винт.
Тогда суммарная мощность равна 160 л.с
Добавим 27 л.с. на вертикальную скороподъемность и получим 187 л.с.
Теперь добавим 10 %на всякие внешние условия (температура, давление) к мощности 187 л.с.
Это 19 л.с. и получим 206 л.с.

Пока всё бесспорно.

Потери в системе синхронизации и 10 % к 206 л.с.
Получим :206 + 21 = 227 л.с.

Точнее-это потери в трансмиссии.

Номинальная мощность двигателя должна быть на уровне 75 % от максимальной.

Тогда достаточно двигателя с мощностью 302 л.с.

А вот это уже излишне. Тут надо учесть  и  27 л.с. на скороподъёмность. Крейсерский режим-не обязательно 75%.

Второе.
При отказе одного воздушного винта единственно что можно предпринять для спасения это отключить противоположный по диоганали воздушный винт.
Поэтому тяга каждого воздушного винта должна быть равной не 200 кг, а равна половине взлетного веса, а именно 250кг.

И это вообще лишнее! У электрического мультикоптера,весьма вероятен отказ 1 двигателя с системой эго электропитания(не винта!!!), а тут-отказ единственного двигателя или трансмиссии-полный КИРДЫК!Привет,земля!
Так что расход топлива надо считать сил на 200 (ГП +маневрирование), что даст 200*0,24=48 кг/ч. Разумеется,уточнённый расчёт изменит цифру эдак на 10-15 %

 

[molokanov_vla]

Почему "двадрокоптер"? Мы же с вами не называем вертолёт геликоптер!

А как же ты его предлагаешь называть?

 

[slav]

Двадрокоптер??! :-/    

 

[Anatoliy.]

Так что расход топлива надо считать сил на 200 (ГП +маневрирование), что даст 200*0,24=48 кг/ч. Разумеется,уточнённый расчёт изменит цифру эдак на 10-15 % 

Уточнять можно до бесконечности.
Да и спорить о точности примерных соотношений можно до хрипоты: 80 или 78, или 81,5 процентов.

Я прикинул на коленке потребную мощность 227 л.с.
Вы привели значение 200л.с. которое требуется для горизонтального полета.

Если учесть, что воздушные винты в кольцевых ограждениях при горизонтальном полете не будут обдуваться так как несущий винт вертолета, то не стоит питать иллюзии  на снижение мощности при скорости 80 км/час.
На такой скорости вертолеты летают при минимальной мощности, которая составляет порядка 80 % от взлетной.
Но рассматриваемый квадрокоптер не будет иметь такой экономии.
Изобретателя квадрокоптера не устроит автомобильная городская скорость.
Поэтому мощность как ни крути все же надо тратить эти 227 - 230 л.с, а сам двигатель должен быть 320 л.с. на случай чего то там.

Так что мощности в 200 л.с. чуток не хватит.

Хотите или не хотите, а часовой расход горючего будет около 58 килограмм, или 90 литров

Но Вы высказали крамольную мысль:

У [highlight]электрического[/highlight] мультикоптера, весьма вероятен отказ 1 двигателя с системой  электропитания(не винта!!!),

Какой к чертям [highlight]электрический[/highlight]?
Вы представляете сколько надо добавить взлетного веса на четыре электродвигателя суммарной мощностью 230 лошадей, да еще в придачу и электронное управление?
А Вы не забыли от куда возьмется электричество на борту?
Может Вы знаете невесомый электрогенератор на 170 кило Ватт.

А может Вам  курьер уже доставил сверхлёгкий аккумулятор на 200 килоВатт*часов, для часового полета со скоростью 60 км/час ?

 

[slavka33bis]

Толя, не кипятись.

Ведь, совершенно же очевидно, что ни кто из активноинтересующихся этими квадрокоптерами для полёта человека
реально создавать реальный аппарат
не будет.

Люди сюды пришли просто поболтать на интересующую их тему.

Максимум, на что они смогут сподобиться, дык это на проведение самостоятельного примитивного предварительного расчета потребной мощности для такого криминальнозаряженного аппарата.

И всё.

 

[Anatoliy.]

Судя по обилию непознанных норм и правил, Вы не разбираетесь ни в чем.
Может только освоили клавиатуру компьютера.

Эх, Анатолий, Анатолий...

Извиняйте меня если что не так.

ВЫ специалист в несущих винтах и умеете предварительно прикинуть потребную мощность?
   Но для Ваших малюпусеньких винтиков требуется большие мощности, о которых Вы даже и не подозревали.

Вы специалист в ДВС, потерях в трансмиссии, удельном расходе горючего, удельного веса двигателя?
   Но у Вас такой малый часовой расход горючего и очень лёгкий двигатель.

Вы специалист В дорожном движении?
   Но Вы даже не сможете перевезти свой квадрокоптер от гаража к месту старта за городом без разрешения
   и сопровождения по дорогам представителями с красно-синими мигалками на крыше автомобилей.

Вы специалист по Авиационным Правилам?
   Но Вы же показали свою ужасающую безграмотность в части правил проектирования.

Вы специалист в вопросах надежности?
   Но Вы же и здесь показали полное непонимание к чему приводит отказ одного из воздушных винтов и что надо предпринять для исправления аварийной ситуации.

Вы специалист в быстродействующих системах спасения?
   Но Вы даже не принимаете в расчеты аварийные ситуации.

Вы специалист в законодательстве в части разрешат ли Вам законно эксплуатировать свой квадрокоптер?
   Но Вам не выдадут даже сертификат на ЕЭВС.

Вы специалист в правилах полетов над населенными пунктами?
   Но Вам не разрешат даже взлететь на испытательном аэродроме.

Вы специалист в вопросах прочности материалов.
  Но Вы даже не представляете какую убийственную энергию будут иметь разлетающиеся фраументя воздушных винтов.

Вы специалист в вопросах бизнеса?
   Но Вы даже не представляете тех факторов, которые не позволят окупить в пустую потраченные средства на не взлетающий квадрокоптер.

Вы специалист в расчетах с помощью компьютерных программ?
   Но Вы даже не пользуетесь не то что калькулятором или логарифмической линейкой, Вы даже не пользуетесь   
   карандашом с бумагой для предварительных расчетов.

Так в чем Вы специалист?

Нажимать на клавиатуру учат всех школьников и даже замшелых пенсионеров можно за месяц научить пользоваться компьютером.
   

 

[molokanov_vla]

Ладно-ладно, Анатолий)
Все на форуме, кто с Вами имел честь пообщаться, и так знают, что Вы здесь самый умный)
Куда ж Вы так тут понаписали?)
Сколько времени здесь пишу, ни кого кроме меня нет, кто бы хотел сделать такой квадрокоптер. Мне Вы уже давно всё рассказали, я Вам также всё давно уже написал, что ж Вы тут устраиваете-то?
Для чего такое шоу? Или у Вас есть реально какие-то проблемы? Может ... В общем, решили тут на форуме на не знакомых людях  отыграться? В другом месте ни где не получается это делать?
А то Вы тут пишите, как будто кипятком обливаетесь...

...

 

[slavka33bis]

Володя, Вы постарайтесь осознать, что нет ни какого смысла
в аппарате, который сможет поднять только лишь два или три лодочных двухтактных двигателя, общим весом килограмм 150 (суммарной мощностью порядка 250...300 л.с),
наисложнейшую трансмиссию, Вас и литров 5...10 топлива, которых хватит на 4...6 минут висения.

Вот по этому тут акромя Вас таким аппаратом, видимо,  больше ни кто и не интересуется.

Видимо, переболели уже.

 

[KAA]

прикинул на коленке потребную мощность 227 л.с.
Вы привели значение 200л.с. которое требуется для горизонтального полета.

Эх,Анатолий! Вы уже запутались в том,что сами считали.
160 л.с.-потребная мощность для ГП
+27 л.с. для скороподъёмности, т.е. используемые для совершения манёвров
+10%  потерянные в трансмиссии.
Получается примерно 206 л.с.
Все цифры ВАШИ!!! Меня они убеждают.
Это- вся мощность двигателя используемая в полёте, на неё и расходуется топливо!
Кстати, 912-й имеет расход 210 г/л.с.ч на макс. продолжительном режиме, На эту цифирь и следует опираться!
Ещё 10% этой мощности-"на атмосферные условия"(низкое давление,высокая температура), заложены в двигатель,но в полёте не нужны.
Макс. продолжительная мощность авиамоторов-примерно 90% максимальной.
Так что не нужны там и 320 л.с. Но и 200 л.с. для перемещения 1 чел. со скоростью 50 км/ч -большая роскошь!  :IMHO

KAA писал(а) Сегодня :: 10:48:

У электрического мультикоптера, весьма вероятен отказ 1 двигателя с системойэлектропитания(не винта!!!),

Какой к чертям электрический?

Такой-совсем небольшой электрический, которые камеры носят. Вот у них и может отказать [highlight]не винт[/highlight], но мотор и контроллер. А про большой электрический -я и слова не писал, это ваши домыслы!

А то Вы тут пишите, как будто кипятком обливаетесь...

Как-то так и получается!

 

[Anatoliy.]

Ещё 10% этой мощности-"на атмосферные условия"(низкое давление,высокая температура), заложены в двигатель,но в полёте не нужны.

Для того, чтоб несущий (воздушный) винт "выродил" требуемую подъемную силу следует учесть плотность воздуха в котором этот несущий (воздушный) винт вращается.
Формула подъемной силы крыла и лопасти содержит в себе плотность воздуха.
[highlight]Так что все же придется прибавить еще те 10 % мощности на уменьшение плотности воздуха.[/highlight]

Кстати, 912-й имеет расход 210 г/л.с.ч на макс. продолжительном режиме, 

А какая мощность у упомянутого Вами двигателя?
Как Вы думаете, если посадить на общий вал три двигателя с мощностью по 100 л.с. какая в итоге будет мощность на том общем  валу?
300 л.с. или иная величина?

Вначале надо найти такой двигатель или двигатели для получения на общем валу требуемой мощности, а потом реально посмотреть на итоговое удельное потребление горючего.

Вы же не станете спорить, что реальное значение не будет похоже ни на 240, ни на 210 грамм на л.с. в час?

Но то реальное значение величины емкости топливного бака не вселит оптимизма у владельца того прожорливого квадрокоптера.

Даже такой крайне неточный прикидочный расчет должен натолкнуть изобретателей всяких там компактных летательных аппаратов на мысль о целесообразности этих леталок.

И еще раз у всех спрашиваю: "Так какие летные характеристики квадрокоптера должен заставить потребителя пересесть с вертолета в квадрокоптер?"

 

[KAA]

Ошибаетесь!
В разреженном воздухе не только подъёмная сила винта падает, но и потребляемая им мощность. Также и мощность двигателя и расход топлива (если есть высотная коррекция) при неизменном положении дроссельной заслонки. Дополнительно открывая заслонку, реализуем тот 10% запас и компенсируем потерю мощности. Расход топлива будет пропорционален массовому расходу воздуха.

А какая мощность у упомянутого Вами двигателя?
Как Вы думаете, если посадить на общий вал три двигателя с мощностью по 100 л.с. какая в итоге будет мощность на том общемвалу?
300 л.с. или иная величина

3*100=300, но это-ниочём!

Вначале надо найти такой двигатель или двигатели для получения на общем валу требуемой мощности, а потом реально посмотреть на итоговое удельное потребление горючего.

Неверно! На этом этапе следует использовать обобщённые характеристики,но  не середины прошлого века.
Вот пример современного двигателя.
http://ulpower.com/engines/ul350is/fuel-consumption

 

[Anatoliy.]

Также и мощность двигателя и расход топлива (если есть высотная коррекция) при неизменном положении дроссельной заслонки. Дополнительно открывая заслонку, реализуем тот 10% запас и компенсируем потерю мощности. Расход топлива будет пропорционален массовому расходу воздуха.

Вы наверное никогда не рассчитывали несущий винт.
При уменьшении плотности воздуха несущий винт должен отбрасывать более разряженный воздух с большей скоростью.
Поэтому растет мощность для сохранения подъемной силы.
Что там дросселируется это уже другая песня.
Воздух легче - мощность выше - потребление горючего выше.

Или у Вас другое мнение?

 

[slav]

При уменьшении плотности воздуха несущий винт должен отбрасывать более разряженный воздух с большей скоростью.
Поэтому растет мощность для сохранения подъемной силы.

Ну так ведь и КАА то говорит,внимательнее читать надо бы!   

 

[_Бывалый_]

При уменьшении плотности воздуха несущий винт должен отбрасывать более разряженный воздух с большей скоростью.

Берем конкретный ВФШ с известными геометрическими характерисиками.
При заданных давлении, температуре, частоте вращения ВФШ дает тягу Ти и потребляет мощноть Ми.
Уменьшаем плотность окружающего воздуха (за счет понижения давления при неизменной температуре или повышая температуру при постоянном давлении), получим уменьшение массового расхода воздуха через ометаемую площадь ВФШ при сохранении треугольников скоростей в сечениях ВВ и, соответственно, уменьшение тяги до Тпл<Ти при снижении потребной мощности Мпл<Ми.
Для получения Тпл+Ти при изменившихся условиях окружающей среды имеются только два пути:
1. Увеличить частоту вращения ВФШ пропорционально величине снижения плотности, что приведет к увеличению сторон треугольника скоростей: увеличению модулей векторов Са и Uокр. За счет увеличения осевой скорости восстановится расход воздуха через ометаемую площадь и расходная мощность (линейно), но увеличатся окружнве затраты мощности (на увеличение скорости потока и на увеличение потерь - квадратично).  Восстановление тяги произойдет при несколько меньшем режиме по частоте вращения. Но увеличение частоты вращения конкретного ВВ на режиме максимальной тяги не может быть значительным по условиям прочности, поэтому поддержание постоянной тяги по высоте или температуре воздуха возможно только в очень ограниченном диапазоне.
2. Увеличить угол установки лопастей ВВ (переход к ВИШ). Массовый расход восстановится, но резко возрастут окружные затраты мощности  при той же частоте вращения ВВ.
В основе рассотрения вопроса лежит закон постоянства расхода воздуха через ометаемую площадь.
Для вертолета соответстующий показатель -  "статический потолок".

 

[Anatoliy.]

В основе рассотрения вопроса лежит закон [highlight]постоянства расхода воздуха через ометаемую площадь. [/highlight]

Вот все сказанное до этой фразы верно, а после  ... ?

Что Вы имели ввиду под понятием [highlight]"постоянства расхода воздуха через ометаемую площадь"[/highlight] ?

Постоянство секундного отбрасываемого объема воздуха или постоянство секундной отбрасываемой массы воздуха?

Если изменяется плотность воздуха, то изменяется и объем, и скорость, и масса отбрасываемого воздуха за секунду и естественно изменяется затрачиваемая мощность.

Как я быстро провожу экспресс-проверку в подобный случаях.

Для наглядности ответа сильно изменяю условие задачи и тогда ответ становится очевидным.

Скажем, уменьшаем плотность воздуха в 2 раза.
При постоянстве секундного отбрасываемого объема отбрасываемая масса воздуха уменьшится в два раза и тяга упадет в два раза.
Пробуем сохранить секундную отбрасываемую массу воздуха, но тогда скорость отбрасывания увеличится в два раза и тяга увеличится то же в два раза.
Значит, ответ где то между этими предположениями.
Поскольку сила тяги зависит от результата перемножения отбрасываемой массы воздуха на скорость отбрасывания, то следует "середину" искать через корень квадратный изменения этих двух сомножителей (масса и скорость)

Проверяем.

Увеличиваем отбрасываемый объем в 1,414 раза. При этом масса отбрасываемого воздуха увеличивается в  1,414 * 0,5 = 0,707 раза.
Увеличиваем скорость отбрасывания в 1,414 раза и получаем равенство:

  F = m*V = (0,707*m)*(1,414*V)

      Но при этом затрачиваемые мощности не равны     N[sub]1[/sub] = F * V[sub]1[/sub]         N[sub]2[/sub] = F * (1,414 * V[sub]1[/sub])

Справедливости ради, не стоит забывать про треугольник скоростей который ощутимо увеличит потребную мощность в случае уменьшения плотности воздуха.

Что то не получается закона [highlight]"постоянства расхода воздуха через ометаемую площадь"[/highlight].


У Вас будут возражения?

 

[_Бывалый_]

Что Вы имели ввиду под понятием "постоянства расхода воздуха через ометаемую площадь" ?

Массовый расход рабочего тела через сечение потока G = плотность * скорость (C) * площадь сечения (F). Отсюда, при постоянных C и F  и их произведения, имеем, что расход через сечение пропорционален плотности рабочего тела.
Это изучают даже в неполной средней школе.

Постоянство секундного отбрасываемого объема воздуха или постоянство секундной отбрасываемой массы воздуха?

Если рабочее тело сжимаемо (газ) - то говорят о массовом расходе,если для несжимаемой жидкости, то можно оперировать постоянным массовым расходом, так и постоянным объемом.
В Вашем примере "буря смешала землю с небом", поэтому результат "обсчета" неправильный.

 

[Anatoliy.]

Если рабочее тело сжимаемо (газ) - то говорят о массовом расходе,если для несжимаемой жидкости, то можно оперировать постоянным массовым расходом, так и постоянным объемом.
В Вашем примере "буря смешала землю с небом", поэтому результат "обсчета" неправильный.
Наверх 

Вы случайно не подзабыли о чем шла речь где Вы вклинились в дискуссию со своим умозаключением:

В основе рассотрения вопроса лежит [highlight]закон постоянства расхода воздуха через ометаемую площадь. [/highlight]

Напомню Вам.
Речь шла о том, что при изменении плотности воздуха в силу внешних окружающих причин для создания требуемой тянущей силы воздушного винта требуется увеличить подводимую мощность к тому воздушному винту.
Я, прикинув "на коленке", определил добавок мощности в 10 %.
При скрупулезном расчете эту цифру можно уточнить в ту или иную сторону.
Тут и спорить не чего.

Но при проектировании вертикально взлетающего летательного аппарата следует иметь этот запас мощности на всякие внешние условия.
Кстати, в своей программе расчета несущего и воздушного винта я учитываю и высоту работы воздушного винта и внешнюю окружающую температуру.

Так о каком [highlight]законе постоянства расхода воздуха через ометаемую площадь[/highlight] Вы хотели нам тут рассказать при изменении плотности воздуха?
Мы тут рассматривали одновременно два случая.
Один случай когда воздушный винт работает в стандартных атмосферных условиях, а второй случай когда он  работает в условиях отличных от стандартной атмосферы.

На Ваше замечание:

Это изучают даже в неполной средней школе.

отвечу, что я все же по пути к законченному высшему образованию прошел таки эти "премудрости" по программе неполной средней школы.
Вы опоздали со своими поучениями.