EVTOL.... дорогая игрушка или транспорт будущего?

[дима043]

Что-то вспоминается из теории про эффективность винта, ометаемую им площадь и количество воздуха, проходящего через винт за единицу времени.
Более неэффективно может летать только джетпак, где вместо винтов турбины, жрущие топливо как не в себя.

Надо сравнивать не схему а удельную нагрузку на суммарную ометаемую площадь винтов. При этом заранее решить для какой скорости полета делать оптимизацию.

Потому что если чисто для висения то диаметр винта стремится к бесконечности а удельная нагрузка к нулю. Тогда получим что то вроде педального вертолета Атлас с полетным весом 125 кг с четырьмя винтами по 20 метров диаметром делающим один оборот за 6 секунд. И вуаля - всего 350 ватт и оно висит на экране. Только вперед не летит.
На другом конце коптер в "ракетном" дизайне весом 4 кг с 4 винтами по 180 мм выдающий 10 киловатт мощности на 5 секунд и летящий 600+ кмч.

Чем выше желаемая скорость тем выше будет оптимальная удельная нагрузка на винты и меньше их диаметр.

 

[JohnDoe]

Теоретически можно сделать нагрузку на ометаемую у квадра такой же как у классической вертушки: винты побольше на менее мощные моторчики. С соответсвующими расходами и платой.

 

[дима043]

Теоретически можно сделать нагрузку на ометаемую у квадра такой же как у классической вертушки: винты побольше на менее мощные моторчики. С соответсвующими расходами и платой.

И такой аппарат был на конкурсе. С удельной нагрузкой такой же как у победившего классического вертолета. Летал успешно. Не победил из за проблем с батарейками и прочностью рамы (которая при таких размерах винтов получалась довольно большой и слабенькой). Но кстати именно он поднял вес в 9 раз больше собственного правда продержался с ним недолго. Кстати по такой же схеме были построены рекордные вертолеты с педальным приводом потому что она дает наивысший аэродинамический КПД в режиме висения в зоне экрана.

Но на больших электрических квадрах вроде возникают проблемы с весом и КПД низкооборотных моторов а если применить редукторы тогда с моментами инерции. Так что тут придется балансировать с количеством и мощностью моторов. Уже не квадр будет а гекса или окта как большинство пилотируемых мультироторов.

 

[Kazakov]

Если преследовать цель: вертикальный взлет + большая скорость + высокая экономичность, то напрашивается комбинация: винт большого диаметра + крыло + винт малого диаметра. Чтобы не было лишней паразитной массы, эти элементы должны быть универсальные.
Наверное, вертолет классической схемы с двухлопастным винтом с симметричными профилями. После взлета и разгона, постепенно останавливает винт, получает крылья. Рулевой винт разворачивается в маршевый винт.
Возможно, больше подходит, соосный вертолет, проще переходной режим. Но тогда маршевый винт при взлете - паразит.
Настоящий винтокрыл из темы флуд (шутка).

 

[wilderwind]

Интересно, а если такому коптеру поставить вместо фиксированных винтов ВИШи и вместо батареи поставить 1 центральный ДВС, удастся ли оптимизировать и режим висения, и режим полёта по прямой?
Обычно же такая схема маневрирует за счёт разности скоростей вращения винтов, электродвигатели позволяют это делать легко за счёт контроллеров. А с ДВС скорость вращения будет постоянная и оптимальная (в том диапазоне оборотов, где двигатель выдаёт максимум КПД), а мозги будут управлять шагом винтов.
Это не выглядит слишком сложно, как автомат перекоса на каждом из винтов, но интуитивно кажется рабочим вариантом.

 

[Anatoliy.]

Наверное, вертолет классической схемы с двухлопастным винтом с симметричными профилями. После взлета и разгона, постепенно останавливает винт, получает крылья. Рулевой винт разворачивается в маршевый винт.

Уже было:

Но так и не довели до ума.
Либо летал как вертолет без остановки ротора в полете, либо летал как самолет с остановленным ротором уже до взлета.

 

[Anatoliy.]

Интересно, а если такому коптеру поставить вместо фиксированных винтов ВИШи и вместо батареи поставить 1 центральный ДВС, удастся ли оптимизировать и режим висения, и режим полёта по прямой?

А зачем такой геморрой ?
У вертолета несущий винт он же ВИШ. У вертолета так же вместо кучи отдельных моторчиков один ДВС и "мозги" вполне справляются с управлением автоматом перекоса.
Или само стремление современных безграмотных дизайнеров (от слова безграмотный художник) опошлить вертолет классической системы каким то креативным коптером считается верхом инженерной мысли ?

 

[JohnDoe]

И такой аппарат был на конкурсе. С удельной нагрузкой такой же как у победившего классического вертолета. Летал успешно. Не победил из за проблем с батарейками и прочностью рамы (которая при таких размерах винтов получалась довольно большой и слабенькой). Но кстати именно он поднял вес в 9 раз больше собственного правда продержался с ним недолго. Кстати по такой же схеме были построены рекордные вертолеты с педальным приводом потому что она дает наивысший аэродинамический КПД в режиме висения в зоне экрана.

Но на больших электрических квадрах вроде возникают проблемы с весом и КПД низкооборотных моторов а если применить редукторы тогда с моментами инерции. Так что тут придется балансировать с количеством и мощностью моторов. Уже не квадр будет а гекса или окта как большинство пилотируемых мультироторов.

Ну, я же и говорил, что за все придется платить.¯\_(ツ)_/¯

 

[Фланкер]

Физика пробития обломками металлических и композитных винтов радикально отличается.

Или на вылет, или в теле останется...

 

[дима043]

Интересно, а если такому коптеру поставить вместо фиксированных винтов ВИШи и вместо батареи поставить 1 центральный ДВС, удастся ли оптимизировать и режим висения, и режим полёта по прямой?

Такое делалось в модельном варианте. На базе готовых деталей - трансмиссии от полноприводной автомодели и хвостовых редукторов и винтов от моделей вертолетов 90 класса. Stingray-500 оно называлось. Лет 12 назад... Пилотаж 3Д крутило только в путь. Но вышло из моды. Сложно и дорого и при авариях (которые у пилотажников обычное дело) ломается сразу много деталей. Сейчас обычные квадрокоптеры 3Д умеют летать. Моторы очень быстро реверсируются и можно делать перевернутый полет.

Силовая трансмиссия на 4 винта вот главная проблема такого решения. Она получается сложнее дороже и тяжелее трансмиссии одновинтового вертолета.
Потому что передача на хвостовой винт там переносит только 10 процентов мощности а в квадрокоптере надо будет минимум половину на каждый винт.

 

[daredevil]

Интересно, а если такому коптеру поставить вместо фиксированных винтов ВИШи и вместо батареи поставить 1 центральный ДВС, удастся ли оптимизировать и режим висения, и режим полёта по прямой?

Слишком много обратных связей. Пытались так делать.

Гораздо логичнее параллельный гибрид, в котором тяга за счёт ДВС, управление за счёт электрики. И такой тоже был, назывался SKYF. Немного дискредитировал концепцию, т.к. вышел летабельным, но неуклюжим. Нюанс: он не задумывался как гибрид. Первоначальная задумка была - управляться отклоняемыми рулями в потоке двух винтов, приводимых ДВС. ЭлектроВМУ поставили довеском, когда первоначальная идея провалилась. При этом разработчики освоили ЕМНИП эквивалент 2 млн. евро! Думаю, я освоил бы эффективнее))

Прав дима043, трансмиссия это проблема. Есть вариант - гидравличсекая, но ИМХО гораздо лучше иметь несколько ДВС и по 1 винту на двигатель.

 

[Антон Алексеев]

Или на вылет, или в теле останется...

На композитных супермаховиках всё отработано.

 

[Фланкер]

В принципе, не такая уж и проблема - защитить пилота в плоскости вращения винтов именно на этом снаряде. Опасный угол довольно небольшой. Наклеить полосы из армированного кевлара, или типа того. Но вероятно, эту тележку разорвёт, при разрушении хоть одного винта. Рухнуть не пробитым лопастью - лучше.

Тут основная опасность для зрителей, которые в плоскости вращения, и которые обязательно будут у такого аппарата, и подбежать кто то захочет поздороваться...
Второй важный вопрос - критичность отказов. Но, тут уже надо полностью знать всю архитектуру подключений, дублирования, логику работы ПО штатно и при отказах, а так же о качестве агрегатов и комплектующих, чтобы делать какие то суждения о надёжности. Мы этого не знаем.

Ещё мне интересно, как проходит обучение? Есть ли сигнализация опасных режимов, например, чтобы не поймать на нём вихревое кольцо и т. п..