questioner
Наверное все мы рождены летать...
- Откуда
- Оренбург
На форуме не нашел обсуждения подобной схемы, поэтому решил создать для нее отдельную тему.
По сабжу ЛА с гибридным приводом. Механика сведена к минимуму.
Гибридная установка на ДВС, BLDC - генераторе и нескольких рабочих BLDC-электродвигателях.
Первоначально предпологалось 2 отдельных маршевых толкающих двигателя для самолетного лета и 2 или 4 для вертолетного, но из-за экономии веса придется оставить только вертолетные с механизмом поворота. Так что сабжевый ЛА все-таки конвертоплан.
Эскиз грубый - это ни в коем случае не прототип, просто иллюстрация.
Чтобы свести к минимуму повторения постараюсь в шапке темы указать критерии в пользу схемы ЛА и гибридной СУ для него. В ходе обсуждения можно будет ссылаться на них. Каждый вывод будет подкреплен кратким обоснованием. Я не делал никаких сложных расчетов с использованием специализированных формул - только школьный курс физики и подтвержденные факты. Доказательство - есть приведение неочевидного к очевидному. Поехали:
1. ОБ ЛА
1.1. Назначение: Индивидуальный 2-4 местный безаэродромный ЛА.
1.2. Может взлетать/садиться вертикально и висеть, может летать по-самолетному быстро и экономично.
1.3. Не имеет узлов и агрегатов, требующих дорогого регулярного обслуживания.
1.4. Силовая установка (СУ) - автомобильный ДВС, работающий на номинальных оборотах.
1.5. Трансмиссия - электрическая. Состоит из BLDC-генератора на ДВС, силового контроллера, балластной аккумуляторной батареи и рабочих BLDC-двигателей.
1.6. Управление - электронное. Полетный контроллер снабжен датчиками и отвечает за стабилизацию ЛА и преходные режимы, полностью управляет силовым контроллером. Пилот задает лишь направление и скорость.
1.7. Винты вертикального взлета (решено оставить 2 шт.) поворачиваются при переходе в горизонтальный режим полета
1.8.Маршевый винт толкающий расположен в хвостовой части ЛА (может быть 2 маршевых винта на крыльях) пункт упразднен.
1.9. Самолетная схема ЛА - летающее крыло
1.10. Корпус из композитных материалов, возможно даже без несущей рамы.
1.11. Предварительная максимальная взлетная масса 800 кг
1.12. Предварительная пустая масса ЛА устанавливается с вашей помощью.
1.13. Максимальная мощность ДВС 170 л.с. (125 кВт), номинальная - 136 л.с. (100 кВт)
1.14. При выходе из строя ДВС, ЛА может спланировать с любой высоты и приземлиться вертикально, используя заряд балластного аккумулятора.
1.15. Может быть оборудован эффективной парашютной спассистемой без опасности повреждения строп винтами.
2. Обоснования и доказательства.
2.1. Обоснование массы.
2.1.1. Обоснование взлетной массы:
Вертолет «Беркут-ВЛ М» взлетная масса 830 кг при мощности СУ 150 л.с. (110 кВт) - 7.55 кг/кВт , Robinson R22 - 635 кг при СУ 130 л.с. (95 кВт) - 6,7 кг/кВт. Среднее значение 7,13 кг/кВт. Номинальная мощность нашего ДВС - 100 кВт, 100*7,13 = 713 кг, при максимальной мощности 125*7,13 = 891 кг.
Со всеми скидками оставляем пока 810 кг
2.1.2. Обоснование пустой массы:
2.1.2.1. Масса СУ, электротрансмиссии, топлива:
2.1.2.1.1. ДВС автомобильный Nissan SR16VE - мощность 175 л.с., исходный вес без облегчения 98 кг, примим 100 кг.
2.1.2.1.2. BLDC - электродвигатель удельная масса
http://www.en.net.ua/diaz/emotor/?var=motor5 - 0.74 кг/кВт
http://alienpowersystem.com/shop/brushless-motors/150100s-sensored-outrunner-brushless-motor-50kv-35000w/ - 35 кВт макс. мощность значит номинальная 18 кВт вес 7.16 кг - 0,4 кг/кВт среднее значение 0,57 кг/кВт
2.1.2.1.3. Генератор 125 кВт - 71 кг, двигатели - 71 кг;
2.1.2.1.4.Маршевый двигатель/двигатели: допустим у нас 2 маршевых винта диаметром 2 м каждый, для тяговооруженности 0,3 требуемая тяга 0,3*891=267 кг или по 134 кг на винт. Из таблицы http://www.barque.ru/img/articles2/ris_3_zavisimost_tyagi_na_shvartovah_ot_moschnosti_na_valu_vinta.jpg получаем потребную мощность маршевых винтов 2х35 кВт. Их общая масса 70х0,57= 40 кг В новой редакции: Балластный аккумулятор Li-pol АКБ 0,2 кВт*ч/кг. Предварительно выберем емкость 2 кВт/ч вес - 10 кг (увеличим, если останется запас по весу)
2.1.2.1.5. Силовой контроллер http://www.en.net.ua/diaz/emotor/?var=motor5 0,09 кг/Квт
http://alienpowersystem.com/shop/airplane-esc/alien-450a-4-24s-sport2-72-mosfet-esc-hv/ 0,021 кг/кВт
Среднее значение 0,06 кг/кВт х (125 мощность двигателей) = 7,5 кг
2.1.2.1.6. Силовые кабели алюминиевые! (алюминиевый кабель сопротивлением равным медному весит 2.2. раза легче!!!) 7А/мм кв. при напряжении 100 В и мощности 125 кВт ток составит 1250А сечение кабеля 179 мм кв. длина кабеля 20 м = 20000 мм => объем 3580000 мм куб = 3580 см куб. Плотность алюминия 2,7 г/см куб. => вес кабеля около 10 кг.
2.1.2.1.7. Бак с топливом 40 кг (подобрано для ровной цифры)
2.1.2.1.8. Полная масса СУ + трансмиссия+бак с топливом = 100+71+71+10+7,5+10+40= 310 кг
2.1.2.2. Масса фюзеляжа. ??? Взлетная масса 810кг - масса СУ, трансмиссии, топлива 310 кг = 500 кг.
Именно в эту массу 500 кг необходимо уместить полезную нагрузку и весь фюзеляж с винтами и механизмами поворота. Насколько это реально на данном этапе выяснить могу только с вашей помощью, т.к. никогда не проектировал фюзеляж ЛА и этим знаниям нужно еще набираться.
Эскиз грубый - это ни в коем случае не прототип, просто иллюстрация.
По сабжу ЛА с гибридным приводом. Механика сведена к минимуму.
Гибридная установка на ДВС, BLDC - генераторе и нескольких рабочих BLDC-электродвигателях.
Первоначально предпологалось 2 отдельных маршевых толкающих двигателя для самолетного лета и 2 или 4 для вертолетного, но из-за экономии веса придется оставить только вертолетные с механизмом поворота. Так что сабжевый ЛА все-таки конвертоплан.
Эскиз грубый - это ни в коем случае не прототип, просто иллюстрация.
Чтобы свести к минимуму повторения постараюсь в шапке темы указать критерии в пользу схемы ЛА и гибридной СУ для него. В ходе обсуждения можно будет ссылаться на них. Каждый вывод будет подкреплен кратким обоснованием. Я не делал никаких сложных расчетов с использованием специализированных формул - только школьный курс физики и подтвержденные факты. Доказательство - есть приведение неочевидного к очевидному. Поехали:
1. ОБ ЛА
1.1. Назначение: Индивидуальный 2-4 местный безаэродромный ЛА.
1.2. Может взлетать/садиться вертикально и висеть, может летать по-самолетному быстро и экономично.
1.3. Не имеет узлов и агрегатов, требующих дорогого регулярного обслуживания.
1.4. Силовая установка (СУ) - автомобильный ДВС, работающий на номинальных оборотах.
1.5. Трансмиссия - электрическая. Состоит из BLDC-генератора на ДВС, силового контроллера, балластной аккумуляторной батареи и рабочих BLDC-двигателей.
1.6. Управление - электронное. Полетный контроллер снабжен датчиками и отвечает за стабилизацию ЛА и преходные режимы, полностью управляет силовым контроллером. Пилот задает лишь направление и скорость.
1.7. Винты вертикального взлета (решено оставить 2 шт.) поворачиваются при переходе в горизонтальный режим полета
1.8.
1.9. Самолетная схема ЛА - летающее крыло
1.10. Корпус из композитных материалов, возможно даже без несущей рамы.
1.11. Предварительная максимальная взлетная масса 800 кг
1.12. Предварительная пустая масса ЛА устанавливается с вашей помощью.
1.13. Максимальная мощность ДВС 170 л.с. (125 кВт), номинальная - 136 л.с. (100 кВт)
1.14. При выходе из строя ДВС, ЛА может спланировать с любой высоты и приземлиться вертикально, используя заряд балластного аккумулятора.
1.15. Может быть оборудован эффективной парашютной спассистемой без опасности повреждения строп винтами.
2. Обоснования и доказательства.
2.1. Обоснование массы.
2.1.1. Обоснование взлетной массы:
Вертолет «Беркут-ВЛ М» взлетная масса 830 кг при мощности СУ 150 л.с. (110 кВт) - 7.55 кг/кВт , Robinson R22 - 635 кг при СУ 130 л.с. (95 кВт) - 6,7 кг/кВт. Среднее значение 7,13 кг/кВт. Номинальная мощность нашего ДВС - 100 кВт, 100*7,13 = 713 кг, при максимальной мощности 125*7,13 = 891 кг.
Со всеми скидками оставляем пока 810 кг
2.1.2. Обоснование пустой массы:
2.1.2.1. Масса СУ, электротрансмиссии, топлива:
2.1.2.1.1. ДВС автомобильный Nissan SR16VE - мощность 175 л.с., исходный вес без облегчения 98 кг, примим 100 кг.
2.1.2.1.2. BLDC - электродвигатель удельная масса
http://www.en.net.ua/diaz/emotor/?var=motor5 - 0.74 кг/кВт
http://alienpowersystem.com/shop/brushless-motors/150100s-sensored-outrunner-brushless-motor-50kv-35000w/ - 35 кВт макс. мощность значит номинальная 18 кВт вес 7.16 кг - 0,4 кг/кВт среднее значение 0,57 кг/кВт
2.1.2.1.3. Генератор 125 кВт - 71 кг, двигатели - 71 кг;
2.1.2.1.4.
2.1.2.1.5. Силовой контроллер http://www.en.net.ua/diaz/emotor/?var=motor5 0,09 кг/Квт
http://alienpowersystem.com/shop/airplane-esc/alien-450a-4-24s-sport2-72-mosfet-esc-hv/ 0,021 кг/кВт
Среднее значение 0,06 кг/кВт х (125 мощность двигателей) = 7,5 кг
2.1.2.1.6. Силовые кабели алюминиевые! (алюминиевый кабель сопротивлением равным медному весит 2.2. раза легче!!!) 7А/мм кв. при напряжении 100 В и мощности 125 кВт ток составит 1250А сечение кабеля 179 мм кв. длина кабеля 20 м = 20000 мм => объем 3580000 мм куб = 3580 см куб. Плотность алюминия 2,7 г/см куб. => вес кабеля около 10 кг.
2.1.2.1.7. Бак с топливом 40 кг (подобрано для ровной цифры)
2.1.2.1.8. Полная масса СУ + трансмиссия+бак с топливом = 100+71+71+10+7,5+10+40= 310 кг
2.1.2.2. Масса фюзеляжа. ??? Взлетная масса 810кг - масса СУ, трансмиссии, топлива 310 кг = 500 кг.
Именно в эту массу 500 кг необходимо уместить полезную нагрузку и весь фюзеляж с винтами и механизмами поворота. Насколько это реально на данном этапе выяснить могу только с вашей помощью, т.к. никогда не проектировал фюзеляж ЛА и этим знаниям нужно еще набираться.
Эскиз грубый - это ни в коем случае не прототип, просто иллюстрация.