Аэродинамика

[Михаил-Нск]

Лично меня такая точность устраивает.

🤣 Кто-бы сомневался...

 

[Anatoliy.]

Тогда были и более серьёзные претензии.

Я не заметил больше никаких претензий к моей программе.
Если не трудно, то напомните мне о них.

 

[Anatoliy.]

" ... Лично меня такая точность устраивает. ..."

Кто-бы сомневался...

Вы считаете, что точность расчета не более 2 % это непростительная ошибка?
Именно с этой точностью пересчитана несущая система вертолета Ка-18.

Я точно знаю, что Вы не найдете такой программы которая может посчитать подобную несущую систему.

Несущая система вертолета Ка-18 отличается тем, что:
1. Она соосная.
2. Лопасть имеет форму в плане трапецеидальный вид.
3. Лопасть имеет переменную относительную толщину.
4. Лопасть имеет специальную крутку, которая нелинейно изменяется от комля к концу лопасти.

И со всем этим справилась моя программа не выходя за ошибку в 1,835 %.

И еще напомню, в программе можно "взлететь" с любой высоты вплоть до 10 тысяч метров над уровнем моря и при любой температуре именно в точке взлета, так как эта местная температура может сильно отличаться от тупо пересчитанной температуры на уровне моря где то далеко от точки взлета.

А теперь подскажите, пожалуйста, такую программу и с такой точностью, в которой можно посчитать за считанные минуты такую несущую систему?
Считанные минуты тратятся только на ввод параметров несущей системы и изменение угла установки лопастей как бы управляя ручкой ШАГ-ГАЗ.

 

[Михаил-Нск]

"... Я ещё вышивать могу и на машинке то-же..." (Кот Матроскин).
А круче всего - хвастать. 5770 сообщений и 99% ни о чем. ИМХО
Где Эверест рассчитанный спроектированный в супер программе? Там же, где и шарнир Гука от него?

 

[Anatoliy.]

Где Эверест рассчитанный спроектированный в супер программе?

А Вы внимательнее прочитайте то, что написано под каждым моим сообщением.
Я не спеша проектирую конвертоплан "Эверест".

Не спеша это не вчера.

 

[Михаил-Нск]

Этож сколько Эверестов можно было сварганить за время натыкивания 5770 постов?
У Губермана есть такой стишок:
Когда сидишь в собраньях шумных,
язык пылает и горит;
но люди делятся на умных
и тех, кто много говорит.

 

[Anatoliy.]

но люди делятся на умных
и тех, кто много говорит.

Вам бы помолчать и почитать что там я написал в руководстве по использованию моей программы.
Может в разряд умных и попадете.

Кстати, все преподаватели много говорят, а пока еще не умные студенты молча слушают.

Я же делю людей на две группы: на умных и на очень умных.
Умные люди так говорят: "Расскажи мне, я этого не знаю".
Очень умные люди говорят вот так: "Ты мне не рассказывай, я это знаю".

 

[KAA]

Если не трудно, то напомните мне о них.

Большая ошибка в определении потребляемой мощности.
Необходимость вводить по ходу расчёта дополнительные данные с графиков. Насколько помню...

 

[Anatoliy.]

Большая ошибка в определении потребляемой мощности.

Пока я не сравнил расчет с конкретными несущими винтами, я так и писал ранее, что ожидается ошибка в определении мощности.
Тогда я полагал, что она будет в районе 15 % в большую сторону.
Это обусловлено тем, что в алгоритм программы была заложена равномерность скорости воздуха проходящей через ометаемую винтом площадь.
Это была вынужденная мера, так как я вообще не нашел зависимости или методики определении распределения скорости по ометаемому диску.
В своих первоначальных расчетах я довольствовался такой ошибкой и знал, что реальная картинка будет только лучше.
Теперь, сравнив расчет с параметрами двух совершенно разных несущих систем выяснилось, что достаточно пользоваться поправочным коэффициентом для получения точных данных.

Напомню про две совершенно разные несущие системы.
Хотя они и обе соосные, но сильно отличаются по параметрам.
1. Тяга 1460 кг и 210 кг
2. Лопасти трапецеидальные и прямоугольные в плане.
3. Лопасти с переменной и постоянной относительной толщиной.
4. Лопасти с нелинейной и линейной круткой.
5. Трех и двух лопастные винты.
6. Разные окружные скорости лопастей 198 и 150 м/с
7. Разная скорость воздуха проходящая через ометаемую плоскость 11,4 и 9,9 м/с

Расхождение расчета с реальностью составило для одного вертолета 1,3247 и для другого вертолета 1,292.
И тогда был определен средний поправочный коэффициент равный 1,306.
Такими образом точность будет на уровне плюс минус 1,87%.
Куда уж точнее?

Необходимость вводить по ходу расчёта дополнительные данные с графиков. Насколько помню...

Ничего не надо дополнительно вводить по ходу расчета ни раньше, ни сейчас, особенно с каких то графиков.
Достаточно только заполнить входные данные (это геометрия лопасти и режим работы несущего (воздушного) винта и "потянуть ручку ШАГ - ГАЗ".

 

[Михаил-Нск]

Расхождение расчета с реальностью составило для одного вертолета 1,3247 и для другого вертолета 1,292.

Т.е. погрешность 30%. Куда уж точнее? А потом сочиняем поправку по статистике 2 образцов - это называется: подогнать под правильный ответ.
👍 Верной дорогой идёте, товарищ!
Ладно, мне надоела эта бредятина, всем адью😚

 

[KAA]

Расхождение расчета с реальностью составило для одного вертолета 1,3247 и для другого вертолета 1,292.
И тогда был определен средний поправочный коэффициент равный 1,306.
Такими образом точность будет на уровне плюс минус 1,87%.
Куда уж точнее?

А от нагрузки на ометаемую площадь эта поправка зависит?
Программа только для расчёта винта в статике?
А при наличии осевой скорости потока?

 

[Рябиков]

Санитааааары!

 

[Anatoliy.]

А от нагрузки на ометаемую площадь эта поправка зависит?
Программа только для расчёта винта в статике?
А при наличии осевой скорости потока?

Конечно же от нагрузки на ометаемую площадь очень сильно зависят конечные результаты расчета, и это учтено в программе.
Только не впрямую вносится в ячейку эта величина, а путем учета через диаметр винта, диаметр комля и тягу винта.

Вначале, по задумке, эта программа писалась именно для воздушных винтов включая ВИШ для различных скоростей полета и для режима реверса тяги.
А потом она была адаптирована для несущего винта.
Если посмотреть на графики показывающие поведение различных коэффициентов и расчетных величин, то там показываются по 10 зависимостей для разных скоростей воздуха проходящих через ометаемую площадь винтом.
Это помогает визуально понять в какую сторону следует изменять те или иные параметры чтоб добиться лучших показателей в интересуемом диапазоне скоростей.
В программе на панели задания параметров и отображении результатов есть две ячейки, одна показывает скорость полета в км/час именно для воздушных винтов, а вторая ячейка показывает эту же скорость в м/с которая удобнее для несущих винтов.
В том моем описании как работать в программе с 30 номера производится показательный расчет воздушного винта.

Что касается точности.
Я уже неоднократно писал, что в программ было принято равномерное распределение скорости проходящей через ометаемую площадь, и это обстоятельство завышает потребную мощность.
Теперь, когда есть конкретные данные по двум совершенно разным несущим системам появилась возможность применить поправочный коэффициент.
Меня пока интересуют соосные винты.
Как только появятся данные по одиночным несущим винтам, так тут же будет вычислена и для них поправка.
То же ожидается и для воздушных винтов.
Получив эти данные всё это будет введено в программу и тогда уважаемому Михаил-Нск уже не придется так сокрушаться по поводу ошибки в пределах плюс - минус 2 %.

Посудите сами, все проектировщики крыльев и лопастей спокойно пользуются поправочными коэффициентами для каждого профиля и для каждого угла атаки когда считают подъемную силу, силу сопротивления и прочее несмотря на то, что их вооружили нетленным (по сей день) учением на основе уравнений Бернулли.
Вот такая ситуация, теорию знают на зубок, но не используют, а используют методику сплошь и рядом основанную на поправках.

 

[KAA]

То же ожидается и для воздушных винтов.

Чего же ждать? Возьмите например материалы ЦАГИ по испытаниям ВВ серии СДВ-1 (причём данные по испытанным, а не экстраполированные), и просчитайте пару вариантов в своей программе. Сравните результаты. 😉

 

[Anatoliy.]

Чего же ждать? Возьмите например материалы ЦАГИ по испытаниям ВВ серии СДВ-1 (причём данные по испытанным, а не экстраполированные), и просчитайте пару вариантов в своей программе. Сравните результаты. 😉

Совет принимается.
Поищу эти данные и посчитаю.

 

[mdp-shnik]

Санитааааары!

Глас вопиющего в пустыне. Поезд с санитарами ушёл и вряд ли вернётся.

 

[daredevil]

Про расчёт индуктивного сопротивления.

Вот есть планер AC-4-115, на страничке приведены основные характеристики, включая поляры скоростей. При массе 195 кг у него максимальное качество 32, достигаемое на скорости 95 км/ч. При максимальном качестве индуктивное сопротивление составляет половину общего. Общее сопротивление аппарата весом 195 кгс при качестве 32 будет около 6,1 кгс, значит индуктивное должно быть около 3,05 кгс = 29,9 Н.
___________________


Есть формула индуктивного сопротивления идеального крыла
Fi = 2*(mg/L)^2/(π*ρ*u^2)
(1)
, где mg - вес, L - размах, ρ - плотность, u - скорость. Она даёт для данного случая (масса 195 кг, размах 12,6 м, плотность 1,23 кг/м^3, скорость 95 км/ч = 26,4 м/c) лишь 17,1 Н.

Допустим, мы не учли влияние фюзеляжа. Из формулы для эффективного удлинения, опубликованной в пособии Чумака и Кривокрысенко (1991) на с. 72., можно вывести формулу для эффективного размаха Lэфф. = (S*λэфф.)^0,5, где S - площадь крыла (включая проекцию фюзеляжа), λэфф. - эффективное удлинение, равное 0,9*λ/(1+Sтень/S), где λ - удлинение (L^2/S), Sтень - "затенённая" фюзеляжем площадь, равная произведению САХ (=S/L = 0,61 м) на ширину фюзеляжа (0,64 м). Если эффективный размах подставить вместо размаха в приведённую выше формулу для Fi, получаем 20,0 Н.

Если считать всё по формулам из Чумака и Кривокрысенко (с. 71-72), то получаем 20,1 Н. То есть учебник даёт недобор почти в полтора раза!

Теперь давайте рассуждать примерно как предлагал тролль Анатолий.

Из подобия треугольников получается пропорция Fi/Y = w/u, где Y - подъёмная сила отн. невозмущённого потока (=mg), u - горизонтальная скорость невозмущённого потока (скорость аппарата), w - вертикальная составляющая скорости скошенного потока (индуцированная скорость). Таким образом, Fi = mg*w / u. Индуцированную скорость w можно найти по 2-му закону Ньютона (согласно которому импульс ПС равен вертикальному импульсу воздуха в скошенном потоке), считая, что крыло скашивает поток в продольно расположенном цилиндре, диаметр которого равен размаху крыла L. Из учебников известно, что такое приближение допустимо в случае эллиптического распредления подъёмной силы вдоль размаха. Получится w = 4*mg / (ρ *π *L^2 *u). И тогда Fi = 4*mg^2 / (ρ *π *L^2 *u^2). По этой формуле ИС для нашего планёра получается 34,2 Н - перебор. А если вместо L подставить Lэфф., то аж 39,9 Н.

А теперь вспомним, что по импульсной теории винта индуцированная скорость w достигается в бесконечности, тогда как в плоскости винта, то есть у лопасти или крыла, вертикальная скорость v равна половине от w.

Тогда v = w/2 = 2*mg / (ρ *π *L^2 *u) и Fi = 2*mg^2 / (ρ *π *L^2 *u^2) = 2*(mg/L)^2/(π*ρ*u^2). То есть мы альтернативным путём вывели классическую формулу (1) и опять получили недобор.

А чтобы получилось близко к опыту (нашему планёру), надо брать
Fi = 3*mg^2 / (π *ρ *Lэфф.^2 *u^2)
(2),
где Lэфф.^2 = S*λэфф. = 0,9*S*λ/(1+Sтень/S), где S - площадь крыла (включая проекцию фюзеляжа), Sтень - "затенённая" фюзеляжем площадь.
С этими формулами ИС получается 30,0 Н, что очень близко к искомому значению.

И с этими же формулами получается близкое к искомому значение ИС для другой конфигурации того же планёра: масса 265 кг, макс. качество 32 на скорости 110 км/ч. Искомое значение ИС 40,6 Н, формульное 41,3 Н.

Вот такая эмпирика.

 

[daredevil]

Озадачился и взял данные других планеров отсюда. Оказалось, что для них классическая формула даёт значение ИС близкое к искомому. Тогда как в приведённом выше случае АС-4-115 классическая формула справедлива, если предположить, что поляру снимали на высоте 4 км, где плотность воздуха около 0,8. Ну, или скорость определяли по GPS)) Других объяснений у меня нет. Хотя индуктивное сопротивление является на самом деле индуктивно-вихревым и генерируется не только крылом, но и всеми частями, скашивающими поток (например, ГО) - невероятно, чтобы АС-4-115 имел какие-то особенности конструкции, увеличивающие ИС в полтора раза по сравнению с классикой.

Так что открытие новой эмпирической закономерности не состоялось))

Однако в процессе "закрытия" я получил альтернативную формулу ИС, дающую результат очень близкий к тому, что получается по классической (отличие в 5-й значащей цифре при Сy около 0,5). Она получена в результате совмещения постулатов вихревой и импульсной теории ПС. Я рассуждал так.

Согласно вихревой теории, крыло не добавляет энергии потоку (поэтому, кстати, уравнение Бернулли применимо). Таким образом, величина u при скосе не меняется, а меняется лишь направление. Эта смена направления сообщает воздуху вертикальную составляющую скорости w и горизонтальную d и соответствующие импульсы, из чего по 2-му и 3-му ЗН следует наличие сил, действующих на крыло: соответственно подъёмной силы и вихревого сопротивления. Согласно теореме Пифагора u^2 = (u-d)^2 + w^2, отсюда можно найти d = u - (u^2 - w^2)^0,5. Вертикальная скорость w находится из 2-го ЗН, который можно записать как mg=Q*w, где Q - расход массы воздуха через диск с диаметром равным размаху, Q=π*ρ*L^2*u/4, где L - размах. Тогда w = mg/Q. По тому же 2-му ЗН вихревое сопртивление D = Q*d.

Таким образом, совокупность формул
Q = π *ρ *L^2 *u /4
w = mg /Q
d = u - (u^2 - w^2)^0,5
D = Q *d

-позволяет рассчитать вихревое сопротивление D, которое при Сy около 0,5 с точностью до 0,01% оказывается идентичным ИС, находимому по импульсной теории - то есть практически это разные представления одной и той же величины. Недаром в некоторых теориях компоненту сопротивления, пропорциональную ПС, называют индуктивно-вихревым сопротивлением. При Cy = 2 отличие между D и традиционно рассчитываемым Fi составляет около 1%. Причём всегда (кроме нулевого значения) D>Fi.

Вместо квадрата размаха L можно взять квадрат эффективного размаха Lэфф.^2 = 0,9*S*λ/(1+Sтень/S), где S - площадь крыла (включая проекцию фюзеляжа), Sтень - "затенённая" фюзеляжем площадь.

 

[Rafis]

Деление на (1+Sтень/S) выглядит непонятно. Логичней было бы умножить на (1-Sтень/S)

 

[daredevil]

Деление на (1+Sтень/S) выглядит непонятно.

Это из Чумака и Кривокрысенко:

Встречал и другие варианты в других методичках. Например, в "Пошаговом руководстве...", где расчёт ведётся на примере "Егорыча", не домножают на 0,9.