EVTOL.... дорогая игрушка или транспорт будущего?
Конкурсная работа
Авторы: Никитин С.О., Каргапольцев П.И. (АО «Камов»)
Название работы: Проект скоростного вертолета схемы «синхроптер» с
толкающим воздушным винтом.
Аннотация: Разработан проект перспективного скоростного летательного аппарата
(ЛА) вертикального взлета и посадки на базе несущих винтов (НВ) вертолета схемы
«синхроптер» с толкающим воздушным винтом (ВВ). При разработке проекта
использованы и продемонстрированы возможности современных компьютерных
технологий проектирования. Основной акцент сделан на аэродинамическом
проектировании ЛА с внедрением современных тенденций создания скоростных
вертолетов. Рассмотрены основные ограничения и возможные пути реализации
увеличения скоростей полета вертолета. Приведены результаты расчетов
аэродинамических характеристик с учетом принятых решений. Сформированы
общий вид, компоновка и рассчитаны летно-технические характеристики (ЛТХ) ЛА.
Основные результаты:
Решена задача разработки скоростного пассажирского летательного аппарата
вертикального взлета и посадки с платной нагрузкой 1000 кг.
Проведено моделирование несущей системы типа «синхроптер» и
эквивалентных ей одиночной и соосной схем на висении. Показано преимущество
схемы «синхроптер» по величине КПД до 4% в сравнении с эквивалентным
четырехлопастный одиночным винтом.
Приняты следующие технические решения для реализации повышенных
скоростей полета:
- снижение окружной скорости вращения концов лопастей винтов (с 220 до
180 м/с) и установка стреловидных сужающихся законцовок, для избежания
волнового кризиса на наступающих лопастях с ростом скорости полета;
- уравновешивание опрокидывающих моментов на НВ типа «синхроптер» по
аналогии со схемой ABC;
2
- несущие винты с полужесткими торсионными втулками с системой
индивидуального управления лопастями (ИУЛ) типа META для борьбы со срывом
потока на отступающих лопастях;
- разработана компоновка фюзеляжа, учитывающая специфику принятой
схемы, имеющая малое лобовое сопротивление на околонулевых углах атаки;
- специально подобранный и спроектированный пропульсивный ВВ,
имеющий максимальную эффективность на эксплуатируемых скоростях.
Путем численного моделирования несущей системы на базе нелинейной
вихревой модели проведен анализ эффективности принятых решений на скорости
полета до 420 км/ч.
Выполнен расчет ЛТХ аппарата, подтвердивший соответствие полученных
характеристик исходному заданию и мировому уровню перспективных
современных разработок.
В итоге разработан проект скоростного пассажирского вертолета,
обладающий следующими характеристиками: взлетная масса 6500 кг, масса
полезной нагрузки 1000 кг, крейсерская скорость 357 км/с, максимальная скорость
420 км/ч, статический потолок 4700 м, динамический потолок 5600 м, дальность
полета 1228 км.
Разработанный проект имеет перспективы и запас по совершенствованию
ЛТХ за счет более глубокого аэродинамического проектирования несущей системы
и фюзеляжа.
Авторы: Никитин С.О., Каргапольцев П.И. (АО «Камов»)
Название работы: Проект скоростного вертолета схемы «синхроптер» с
толкающим воздушным винтом.
Аннотация: Разработан проект перспективного скоростного летательного аппарата
(ЛА) вертикального взлета и посадки на базе несущих винтов (НВ) вертолета схемы
«синхроптер» с толкающим воздушным винтом (ВВ). При разработке проекта
использованы и продемонстрированы возможности современных компьютерных
технологий проектирования. Основной акцент сделан на аэродинамическом
проектировании ЛА с внедрением современных тенденций создания скоростных
вертолетов. Рассмотрены основные ограничения и возможные пути реализации
увеличения скоростей полета вертолета. Приведены результаты расчетов
аэродинамических характеристик с учетом принятых решений. Сформированы
общий вид, компоновка и рассчитаны летно-технические характеристики (ЛТХ) ЛА.
Основные результаты:
Решена задача разработки скоростного пассажирского летательного аппарата
вертикального взлета и посадки с платной нагрузкой 1000 кг.
Проведено моделирование несущей системы типа «синхроптер» и
эквивалентных ей одиночной и соосной схем на висении. Показано преимущество
схемы «синхроптер» по величине КПД до 4% в сравнении с эквивалентным
четырехлопастный одиночным винтом.
Приняты следующие технические решения для реализации повышенных
скоростей полета:
- снижение окружной скорости вращения концов лопастей винтов (с 220 до
180 м/с) и установка стреловидных сужающихся законцовок, для избежания
волнового кризиса на наступающих лопастях с ростом скорости полета;
- уравновешивание опрокидывающих моментов на НВ типа «синхроптер» по
аналогии со схемой ABC;
2
- несущие винты с полужесткими торсионными втулками с системой
индивидуального управления лопастями (ИУЛ) типа META для борьбы со срывом
потока на отступающих лопастях;
- разработана компоновка фюзеляжа, учитывающая специфику принятой
схемы, имеющая малое лобовое сопротивление на околонулевых углах атаки;
- специально подобранный и спроектированный пропульсивный ВВ,
имеющий максимальную эффективность на эксплуатируемых скоростях.
Путем численного моделирования несущей системы на базе нелинейной
вихревой модели проведен анализ эффективности принятых решений на скорости
полета до 420 км/ч.
Выполнен расчет ЛТХ аппарата, подтвердивший соответствие полученных
характеристик исходному заданию и мировому уровню перспективных
современных разработок.
В итоге разработан проект скоростного пассажирского вертолета,
обладающий следующими характеристиками: взлетная масса 6500 кг, масса
полезной нагрузки 1000 кг, крейсерская скорость 357 км/с, максимальная скорость
420 км/ч, статический потолок 4700 м, динамический потолок 5600 м, дальность
полета 1228 км.
Разработанный проект имеет перспективы и запас по совершенствованию
ЛТХ за счет более глубокого аэродинамического проектирования несущей системы
и фюзеляжа.
Вложения
Нет не будет. Посмотрите спец. рамы для "ракетного" дизайна квадрокоптеров. Четыре крыловидных луча и центральная бульба-ракета.
JohnDoe
Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
- Откуда
- где-то в России....
Типа площадь винтов стоящих поперек потока фигня. Ога.)))
Что значит стоящих поперек потока ? Все винты вращаются и создают тягу. Так же как у винтового самолета например.
Посмотрите характеристики RC-винтов для висения и для пропульсии. Для висения оптимален шаг 0,25-0,3 диаметра, для пропульсии - сопоставимый с диаметром. Регулируемый шаг лишь частично снимает эту проблему (ибо крутка лопастей не регулируется). Избыточная ометаемая площадь в горизонтальном полёте - балласт, и конструкторы мультироторных АВВП пришли к тому, что бОльшую часть винтов в горизонтальном полёте лучше отключать.
Посмотрите на винты что на фото выше. Они явно оптимизированы на скорость как и весь этот дизайн. Единственное требование для режима висения таких аппаратов - чтобы хватило тяги взлететь и сесть. Иногда на таких винтах делают пилообразную переднюю кромку с треугольными вырезами которые как я понял создают вихри и помогают винтам с большим углом установки лопастей хоть как то работать на месте.
Anatoliy.
Верной дорогой идете товарищи!!!
- Откуда
- Севастополь
Anatoliy.
Верной дорогой идете товарищи!!!
- Откуда
- Севастополь
Типичный пример "летающего забора".
Любой забор полетит если к нему прикрутить двигатель подобающей мощности.
На прикрепленной картинке из проспекта ВР. Всю пдфку сюда выложить не получается.
Проблема не в тяге, а в мощности. При сохранении геометрического подобия у маленького аппарата мощность, необходимая для зависания килограмма, меньше, чем у большого. Соответственно, дрону ракетной компоновки не нужно много мощности для зависания. И он может употребить всю её как для зависания, так и для проталкивания через воздух. А аппарату массой 250 кг, сконструированному по той же схеме, для зависания потребуется такая мощность, что в горизонтальном полёте она будет избыточной. Её хватило бы для сверхзвуковой скорости, но на сверхзвук с пропеллерами не выйдешь.
___
Кто-то посчитал, что кабы P-51 Mustang имел 4 винта, а не 1 - то мощности его Мерлина хватило бы для вертикального взлёта. Но горизонтально летать он бы с 4мя винтами лучше не стал))
Вообще, интересно сопоставить характеристики Jetson One и Pivotal Helix.
Jetson
Батарея 13,5 кВт*ч
Дальность 18 км
Крейсерская скорость ок. 100 км/ч
Pivotal
Батарея 8 кВт*ч
Дальность 32 км
Крейсерская скорость ок. 100 км/ч
Выигрыш от конверсии налицо, но всё-таки дальность маловата. Не достаточно для полёта из пригорода в город и обратно без подзарядки.
Примечательно, что крейсер у "вертолёта" и "самолёта" почти одинаков. Это закономерно, т.к. Pivotal использует ВПШ, которые на бОльшей скорости выродились бы, а если их оптимизировать под скорость - не хватило бы мощности для взлёта. Кроме того, сильно увеличить скорость мешает большой мидель (из-за особенности способа конверсии вертолёта в самолёт).
ИМХО гораздо перспективнее гибрид, который использует электротягу только для взлёта-посадки, а летит на маршевом ДВС. Я предлагал решение, которое, как и Pivotal, обходится без механического поворота движителей, без регулируемого шага и без громоздких продольных балок для размещения электроВМУ - и при этом, в отличие от Pivotal, не имеет проблемы с миделем. Кроме того, винты в моей концепции расположены "безопасно" как для пилота, так и для зевак на посадочной площадке.
Но, возможно, ещё лучше для мини-АВВП схема с лежачим пилотом, как в концепции Jump Aero Pulse и др. подобных:
Чем мне нравится Pulse в отличие от других хвостоседов - так это большим разносом точек опоры на землю. Не лишняя черта, когда у сидящего аппарата крылья поперёк ветра.
Jetson
Батарея 13,5 кВт*ч
Дальность 18 км
Крейсерская скорость ок. 100 км/ч
Pivotal
Батарея 8 кВт*ч
Дальность 32 км
Крейсерская скорость ок. 100 км/ч
Выигрыш от конверсии налицо, но всё-таки дальность маловата. Не достаточно для полёта из пригорода в город и обратно без подзарядки.
Примечательно, что крейсер у "вертолёта" и "самолёта" почти одинаков. Это закономерно, т.к. Pivotal использует ВПШ, которые на бОльшей скорости выродились бы, а если их оптимизировать под скорость - не хватило бы мощности для взлёта. Кроме того, сильно увеличить скорость мешает большой мидель (из-за особенности способа конверсии вертолёта в самолёт).
ИМХО гораздо перспективнее гибрид, который использует электротягу только для взлёта-посадки, а летит на маршевом ДВС. Я предлагал решение, которое, как и Pivotal, обходится без механического поворота движителей, без регулируемого шага и без громоздких продольных балок для размещения электроВМУ - и при этом, в отличие от Pivotal, не имеет проблемы с миделем. Кроме того, винты в моей концепции расположены "безопасно" как для пилота, так и для зевак на посадочной площадке.
Но, возможно, ещё лучше для мини-АВВП схема с лежачим пилотом, как в концепции Jump Aero Pulse и др. подобных:
Чем мне нравится Pulse в отличие от других хвостоседов - так это большим разносом точек опоры на землю. Не лишняя черта, когда у сидящего аппарата крылья поперёк ветра.
Последнее редактирование:
- Откуда
- Саратовская обл.
Будущее за экзоскелетами с машущим крылом ! 😎
На дальние полёты необходимость отпадёт .
На дальние полёты необходимость отпадёт .
vert
Я строю вертолеты!
- Откуда
- Южный Урал
BaD
В Вашем студенческом проекте сравнение синхрокоптера с соосником сильно занижен кпд соосника. Сравните графики. Американцы вбухали сотни миллионов долларов в концепцию АВС, но так и не смогли довести до серии. Камовцы тоже хотели скоростной вертолет, но им было отказано в таком огромном финансировании.Вложения
Я жутко пардонюсь, но сей проект ко мне не имеет никакого отношения. Это выдержка из проспекта вертолетов россии.
У меня, как и у вас возникает вопрос: какого центроболта?!
Последнее редактирование: