Делаем деревянный винт.

Denis

Я люблю самолеты!
Это жукатый бразильский СН-701. Без редуктора он так летать не может, но он этого не знает и потому летает.

http://www.youtube.com/watch?v=6K8Sg_KEjZU


http://www.youtube.com/watch?v=lxeUjtGkzTU
 

Рябиков

Изобретаем решительно все!
Вадим как всегда начеку. Молодец.
Но в данной ветке задача тех, кто чтото знает и пробовал, поделиться знаниями, опытом и тем, кчему этот опыт практически привел. Подавляющему большинству летающего народа (или желающего летать) по барабану, как влияет изменение градиента  давления по профилю лопасти на трансзвуковых скоростях на резонансные колебания второго поршневого кольца третьего цилиндра и его ресурс (эк выдал!).
Ты почему то в основном стоишь на позициях критикантства (даже не критика), а ты не стесняйся, рассказывай что сделал, чего достиг и каким образом. В нашем с тобой возрасте, по моему, уже можно и нужно. Какие бы умные книги ни писались, 90% знаний человечества хранится все равно в головах. Давай дружно подымать на высокий уровень отечественную легкую авиацию. :)
 

Denis

Я люблю самолеты!
Что получил? Например, порядка 33л.с. пропульсивной мощности на скорости 90-100км/ч на Скайрейнджере с 65-сильным Жуком в 35-градусную жару. Это крейсерский винт, обороты в наборе высоты не более 3300, в тех атмосферных условиях мотор развивал не более 55л.с. Винт серии СДВ-1 диаметром 1.5м, относительный шаг 0.51. КПД винта в таком случае выходит не менее 0.63. Это очень хорошая цифра для КПД крейсерского ВФШ на  режиме набора высоты для любого самолета. Для сравнеия, это значение не больше у винта диаметром 1.9м, при оборотах 2200об/мин на самолете Пайпер J-3 с 65-сильным мотором Континентал А-65.
 

FT

Я люблю строить самолеты!
Называть конечно можно. но суть дела от этого не меняется - стеклоткань дереву здесь не помогает, наоборот дополнительно нагружает дерево на разрыв.
На каждый элемент объема вещества лопасти действует сила инерции, известно чему равная. Поэтому отношение сил инерции, действующих на элементарные объемы, находящиеся на одинаковом радиусе равно отношению плотностей материалов, из которых эти объемы состоят. По этой же причине для материала винта важна максимальная удельная прочность (1.6кг х см) при минимальной плотности. Сосна по удельной прочности при работе на растяжение (что и нужно для винта) превосходит Д16Т (1.5 кг х см) и немного уступает В95 (1.64 кг х см). Плотность сосны 0.52см3 алюминиевых сплавов 2.8г/см3 стеклопластик имеет плотность1.90см3а удельная прочность примерно как у высокопрочных алюминиевых сплавов 1.69кг х см. т.е ещщ только ненамного выше, чем у сосны. Однако, между слоями стеклопластика и древесины возникнут касательные напряжения, поскольку из-за существенно большей плотности секлопластика по отношению к древесине, на каждый элементарный объем будет действовать пропорционально большая сила инерции. при этом стеклопластиковая оболочка будет тащить деревянную внутренность а не наоборот.к счастью, это дополнительное нагружение невелико.  
Реальная картина совсем другая. Удельная прочность материалов на растяжение ни при чем. Здесь может интерисовать только относительное удлинение материалов... как известно, у дерева и стеклопластика они близки (этим он и ценен!) , следовательно будут работать вместе, никто никого не будет тащить. Если говорить про силы инерции, действующие на винт, то это только нормальная сила и касательная.  Считать лень, но отмечу, что вес скажем одного кв.см пластика толщиной 0.1 мм всего 0.019 грамма или 0.000019кг(при вашей плотности 1.9 г/см3, хотя реально пластик легче, где то 1.4... 1.6 г/см3), а смола на сдвиг держит 0.6 кг/мм2, то есть 60 кг/см2. Делим силу, которую держит 1 см2 смолы в Ньютонах: 60кг*9.8 м/c2 на 0.000019кг, получим ... страшную цифру! Это ускорение, которое может выдержать смола на сдвиг 1 см2 ткани при том, что дерево, как бы не тянется, но реально такой картины нет - тянется и дерево и ткань. Вот если бы был металл, то хоть какой то смысл в этих подсчетах был бы. Но его не используют (не клеют к дереву) опять же из-за большой разницы в относительных удлинениях. А Вы почему думали?  :)
 

Denis

Я люблю самолеты!
Различие относительных удлинеий здесь небольшое, но есть. Его достаточно, чтобы стеклопластик и дерево не работали вместе. Основным структурным элементом является дерево, а стеклопластиковая оболочка всего лишь формообразующая. Делается такая конструкция для достижения двух целей, защиты древесины от внешних воздействий и уменьшения толщины профиля на концах. Современны едеревянные винты работают при тех же числах М концов, что и металлических, а за счет более оптимального распределения толщин (утолщение к корню) КПД получается выше. Например, во всех случаях замены металлических винтов Hartzell McСauley на деревянные MT-Propeller получается  положительный результат.
 
R

RSM

В первом приближении, безотносительно к форме лопастей, покрытию. обортам и т.д. оценить достижимый КПД винта можно по нагрузке мощности на площадь диска. Если данный винт строго масштабировать по диаметру, то снимаемая при одинаковом КПД и одинаковой скорости полета мощность будет изменяться пропорционально квадрату диаметра при одновременном изменении оборотов в линейном масштабе.
Денис!!! Ты хоть сам понял, что написал? Мне надоело ломать голову над подобной "лабудой". Это утверждение можно доказать или опровергнуть ТОЛЬКО опытным путём - чего НИКТО делать не будет и тем более ты. Не думай, что подобными замысловатыми выражениями можешь кого-то удивить. Всем извесно, что для достижения одного и того же КПД необходимо ВПОЛНЕ ОПРЕДЕЛЁННОЕ СОЧЕТАНИЕ относительной поступи и коэффициента мощности, что определяется ТОЛЬКО опытным путём. И если  коэффициент мощности зависит от куба оборотов и пятой степени диаметра, то никак нельзя складывать землекопов с лопатами, т.е "втупую" убирать куб из оборотов и куб из диаметра, получая при этом зависимость мощности от квадрата диаметра, оставляя константами остальные переменные.  
Вернись к алгебре 7 класса.
Винт серии СДВ-1 диаметром 1.5м, относительный шаг 0.51. КПД винта в таком случае выходит не менее 0.63. Это очень хорошая цифра для КПД крейсерского ВФШ на  режиме набора высоты для любого самолета.
КПД=0,63 на крейсерском режиме - это отвратительный показатель. Тем более что НИКТО не проводил экспериментов на этом Скае для оптимизации винта. Твоя роль заключалась только в том, чтобы назвать диаметр ( ограниченный оборотами безредукторного двигателя) и на диаграмме коэффициента мощности винта СДВ-1 "тыкнуть" в значение относительного шага.
И не более!!! Вот и всё достижение.
Сделай винт 1,6м, снизь максимальные обороты двигателя и на меньшей мощности этот же Скай полетит на 90-100 км/час с более высоким КПД и меньшим расходом топлива. Опровержения принимаются ТОЛЬКО после эксперимента :IMHO

Теперь о том, что побудило меня на этот спитч. Тема очень конкретная - "Делаем деревянный винт", понимаешь - ДЕЛАЕМ, а не молимся на Дениса. Здесь люди выкладывают конкретные и очень грамотные мысли по ИЗГОТОВЛЕНИЮ винта, а не его расчёту.
И эта тема мне очень интересна. Поэтому большая просьба к тебе - не засоряй эфир, не "забивай" людей, дающих очень грамотные советы.
Мне , например, понятно почему приведенный Рябиковым на фото винт не имеет радиуса на конце лопасти. Потому что я сам ломаю голову, как сделать окантовку из нержавейки на конце лопасти по радиусу. И также понимаю, сто без окантовки этот радиус при эксплуатации примет вид значительно менее привлекательный, чем в заранее "обрезанном" варианте.

Прошу , если это не секрет, рассказать технологию изготовления оковки на конце лопасти винта, имеющей радиус.
 

Denis

Я люблю самолеты!
RSM изучайте тему. Еще раз прочитайте, что янаписал и проведите несложные выкладки. Если не наделаете ошибок, получите тот же результат.

КПД 0.63 НА РЕЖИМЕ НАБОРА ВЫСОТЫ это чуть поменьше, чему у винтов самолета АН-24.

На крейсерском режиме КПД этого винта 0.75-0.78 в диапазоне 3000-3450об/мин и 100-150км/ч вот так.

Что касается радиусной законцовки лопасти, то окантовывать ее не обязательно. В эксплуатации повреждение именно концов винта маловероятно, особенно если клиренс до земли 400мм. Окантовка делается не столько для защиты  концов, а для организациии тонкого профиля, сходящегося к конструктивно минимальной толщине. Для винтов, подобных СДВ-1 такое уменьшение толщины целесообразна на крайних 5% радиуса.  

В 30-е годы прошлого столетия эту окантовку выколачивали по модели и закругленный край пропаивали твердым припоем. Древесину с лопасти частично снимали, так чтообы эта законцовка оделась на лопасть в обтяжку и образовала правильный контур лопасти. Ответственное место - сопряжение оковки с деревяхой, которое должно быть гладким и давать непрерывную теоретическую форму дужки профиля. Полная оковка конца лопасти металлом снимает эту проблему.  
 
R

RSM

RSM изучайте тему. Еще раз прочитайте, что янаписал и проведите несложные выкладки. Если не наделаете ошибок, получите тот же результат.КПД 0.63 НА РЕЖИМЕ НАБОРА ВЫСОТЫ это чуть поменьше, чему у винтов самолета АН-24.На крейсерском режиме КПД этого винта 0.75-0.78 в диапазоне 3000-3450об/мин и 100-150км/ч вот так.
Денис, не волнуйтесь, в математических расчётах у меня ошибки исключены.
Винту фиксированного шага абсолютно всё равно - набираете вы высоту, или летите в круизе. Его КПД зависит только от оборотов (читай мощности двигателя) и скорости полёта.
И если Вы указываете КПД=0,63, то потрудитесь указать на какой скорости происходит набор высоты. На крейсерской скорости также можно производить набор высоты.
Ваши расчёты проверил и хочу заметить следующее:
На 100 км/час при 3000 об/мин и мощности 57,5л.с. при этих оборотах, коэффициент мощности равен 0,0363, а относительная поступь 0,37, что соответствует КПД=0,7 для СДВ-1, что весьма неплохо, хоть и ниже указанных Вами 0,75.
Но при этом никак не учитывается влияние фюзеляжа, расположенного за этим винтом. И ещё раз повторюсь, что экспериментов с подбором винтов никто не проводил. Поэтому судить хорош этот винт или нет невозможно.
Скорости в 150 км/час упоминаемый Скай в горизонтальном полёте никогда не развивал, поэтому говорить о КПД=0,78 не корректно, т.к. оно теоретически расчитанное и неболее. А не летит он 150 т.к. Ваш винт не учитывает (повторяюсь) влияние тела, расположенного за винтом, что теоретическим расчётам НИКАК не поддается, хотя различного рода среднепотолочные методики имеются.

Есть предложение с теорией на этой ветке закончить.

За вариант изготовления оковки - спасибо. Но из чего и как делается модель и как выколачивается? Вариант "что нам стоит дом построить - нарисуем, будем жить" - не проходит.
 

Denis

Я люблю самолеты!
Набор высоты происходит на Скае на 100км/ч. обороты 3250-3300.

Горизонтальный полет на скорости 100км/ч требует 2800-3000об/мин в зависимости от массы и температуры окружающего воздуха. Мощность на валу мотора при этом примерно 30л.с. Считайте КПД по графику сериии СДВ-1
150км/ч получили на высоте 700м при 3450об/мин, это был полный газ. Мощность на валу должна была быть 52-54л.с. нужно уточнить.
Так что все сходится и никакой гравицаппы.

Влияние тела, находящегося за винтом двояко. Точнее, есть вляние тела на винт и винта на тело. Если конструктор не наделал грубых ошибок с формообразованеим и комноновкой, то в нормальной аэродинамической схеме  с тянущим винтом на малых скоростях преобладает положительный эффект, т.е. КПД винта повышается по сравнению с его работой как изолированного. С разгоном скорости выигрыш падает, обращается в нуль, затем появялются потери. На макимальной скорости горизонтального полета эти потери составляют от 0 до 5%, в зависмоти от того, как относится эта скорость к наивыгоднейшей и особенностей местной аэродинамики. Для того, чтобы положительные эффекты преобладали над отрицательными, выгоден элегантно-свиной толстячок с пятачком.  Впрочем, хватит про теорию. Вы же не хотите ее изучать.  
 

Denis

Я люблю самолеты!
Еще оковки:

http://www.airminded.net/aeroncac3/c3_H2216.jpg

http://www.airminded.net/aeronca/aeroncaL_11oc.jpg

и крутка http://www.airminded.net/aeronca/aeroncaL_2oc.jpg

http://www.russellw.com/photoalbum/ottumwa_2002/Aeronca%2060-TF%20N27325%20headon.jpg

http://www.russellw.com/photoalbum/ottumwa_2005/mto/Aeronca%2065-C%20N22492%20headon.jpg

http://www.russellw.com/photoalbum/bellanca_columbia_2002/Aeronca%2065-TC%20N26386%20headon.jpg

http://www.russellw.com/photoalbum/evergreen_2002/Aeronca%2065-TL%20N31432%20engine%20detail.jpg

http://www.russellw.com/photoalbum/misc_aeronca/Aeronca%2065-TL%20N31432%20engine%20detail.jpg

http://www.russellw.com/photoalbum/ottumwa_2002/Aeronca%20K%20N18872%20engine%20detail.jpg
 

Рябиков

Изобретаем решительно все!
Но из чего и как делается модель и как выколачивается?
Попробую объяснить на словах.
Материал оковки - 12Х18Н10Т. Толщина - любимые 0,4 мм.
Заготовку оковки отожгли. Сделали макет лопасти из дуба. По нему подрезали оковку по радиусу, с припуском 2...3 мм наружу на отбортовку и сварку. В процессе выколачивания пришлось отжечь это место еще раз (нержавейка легко нагартовывается). Сделали вкладыш внутрь радиусной части оковки из меди для теплоотвода. Сварили кромки АрДЭС на токе ~15 А. Немного отрихтовали поводки после сварки, как положено обработали напильником и еще раз подварили оковку в одном месте (дырку) с присадкой. В общем трудоемкая и ювелирная ручная работа.
Можно сделать штамп и формовать законцовку нагорячо и без сварки. Но высокая цена штампа и все равно потребуется ручная доводка.  :)
 

Рябиков

Изобретаем решительно все!
Что касается радиусной законцовки лопасти, то окантовывать ее не обязательно. В эксплуатации повреждение именно концов винта маловероятно, особенно если клиренс до земли 400мм. Окантовка делается не столько для защитыконцов, а для организациии тонкого профиля, сходящегося к конструктивно минимальной толщине. Для винтов, подобных СДВ-1 такое уменьшение толщины целесообразна на крайних 5% радиуса.
Посмотрим на самолеты Ту-2, С-130 "Геркулес", Як-18Т, Як-12, Р-51 "Мустанг" - тут специалисты по винтам не напрягались и сделали весла вместо благородных лопастей с  узкими и закругленными законцовками. :)
 

Denis

Я люблю самолеты!
Что касается радиусной законцовки лопасти, то окантовывать ее не обязательно. В эксплуатации повреждение именно концов винта маловероятно, особенно если клиренс до земли 400мм. Окантовка делается не столько для защитыконцов, а для организациии тонкого профиля, сходящегося к конструктивно минимальной толщине. Для винтов, подобных СДВ-1 такое уменьшение толщины целесообразна на крайних 5% радиуса.
Посмотрим на самолеты Ту-2, С-130 "Геркулес", Як-18Т, Як-12, Р-51 "Мустанг" - тут специалисты по винтам не напрягались и сделали весла вместо благородных лопастей с  узкими и закругленными законцовками. :)
Это не пример для подражания в данном случае. К тому же, только в двух их перечисленных примеров, если не в единственном (С-130) над винтами работали действительно специалисты.  
 

Denis

Я люблю самолеты!
Веслообразная форма лопасти пригодна исключительно для ВИШ постоянных оборотов и то она является вариантом выбора в одном  частном случае - когда изменеие мощности во всем диапазоне режимов осуществляется только за счет шага, например, для ТВД. Такой пример из перчисленных один - С-130. Даже в таком применении у этой лопасти много ограничений и недостатков. Сейчас и на турбовинтовых самолетах от такой лопасти отказались.
 

Рябиков

Изобретаем решительно все!
Один известный английский ученый, наблюдая среди толпы зрителей за первым паровозом, всем авторитетно объяснял, что с круглыми колесами по гладким рельсам паровоз никогда не сможет тронуться с места. Когда паровоз, к его удивлению поехал, он с такой же авторитетностью скзал: "Теперь он никогда не сможет остановиться". :)
 

Denis

Я люблю самолеты!
Ryabikov,  а Вы знаете как летает Як-52 с винтом MTV или Як-18т с чешским винтом Avia? Те кто знает, не могут найти объяснение, зачем сделали эту огромную дуру с веслами вместо изяшных женских ножек. Наверное, разработчик винта В530 думал, что паровоз не поедет, если между колесами и рельсами не будет зубчатого зацепления?  :STUPID :STUPID :STUPID
 
R

RSM

Попробую объяснить на словах. Материал оковки - 12Х18Н10Т. Толщина - любимые 0,4 мм.Заготовку оковки отожгли. Сделали макет лопасти из дуба. По нему подрезали оковку по радиусу, с припуском 2...3 мм наружу на отбортовку и сварку. В процессе выколачивания пришлось отжечь это место еще раз (нержавейка легко нагартовывается). Сделали вкладыш внутрь радиусной части оковки из меди для теплоотвода. Сварили кромки АрДЭС на токе ~15 А. Немного отрихтовали поводки после сварки, как положено обработали напильником и еще раз подварили оковку в одном месте (дырку) с присадкой. В общем трудоемкая и ювелирная ручная работа. Можно сделать штамп и формовать законцовку нагорячо и без сварки. Но высокая цена штампа и все равно потребуется ручная доводка.  
Большое спасибо за отжиг и медную пластину.
После сварки нержавейка не становится "ржавейкой"?
Не пробовали конец лопасти делать из стеклопластика?  На 0,95R максимальная толщина лопасти СДВ-1 диаметром 1800 мм составляет 3,82 мм (пусть 4 мм) и хочется к концу сделать ещё потоньше.  Как-то берут сомнения по толщине для сосны. Как бы конец не отвалился :)
 
Вверх