Неземной винт (не религия)

[mycrad]

В плане получения более скороподъемного винта есть ли резон перейти на несимметричный двояковыпуклый профиль?
Поясняю. У имеющегося винта на ВР и v=72 км/ч углы атаки 5 град. (в КР 2 град.) и профили смотрятся толстолобыми. Просится профиль потоньше, но теряем тогда и обтекаемость на старте и жесткость. А если имеющийся профиль "модифицировать" в плосковыпуклый, сохранив толщину.
1. Жесткость, особенно на кручение, не ухудшим.

 
Я не совсем понял что вас интересует в характеристике вашего воздушного винта!!!
Если его возможности - то наверное всё-таки логичнее поступить как советует КАА.
Если эксклюзивность во внешнем виде - то конечно можно "поиграться" с формой в плане и с профильностью.
Физику обмануть , быстрее всего, не получится.
Какая вам разница, какая жесткость и лобовое сопротивление у вашего винта, если он работает правильно и долго?
Чтобы получать максимальные характеристики от воздушного винта на различных стадиях полёта, нужно или изменять углы атаки лопасти и её крутку в полёте (что пока кажется никому не удалось, и потому изменяют только углы атаки лопастей), или изменять редукцию в полёте (что почти не применяется на винтомоторных установках, за очень редким исключением). Двояковыпуклый профиль , однозначно есть смысл применять там, где важна стабильность в расположении центра давления не зависимо от угла атаки (это или при проэктировании ротора вертолёта или автожира и т.п. .) Хоть стабильностью расположения центра давления "славится" только симметричный профиль. Если нужно уменьшить шумность без уменьшения жесткости, то есть несколько способов и один из них - самый простой наверное - это увеличить относительную толщину профиля(конечно в "разумных" пределах).  Если вас интересуют: максимальная скороподъёмность и  экономичность в крейсерском режиме, то эти две характеристики  "взаимоисключающие" при постоянной редукции и винте фиксированного шага. А значит в данном случае, вам нужно найти компромисс в том что вам больше нужно.
Изменять форму профиля от комля винта и до кончика лопасти быстрее всего является оправданным даже исходя из разности скоростей обтекания. Но здесь тоже не всё так как нам "хочется". У комля эффективней вогнутый профиль, но он имеет меньшую жесткость и прочность, а нам обычно как раз здесь и нужна максимальная прочность и жесткость - как видите здесь тоже нужен компромисс.
Если у вас есть желание и возможность - то конечно нужно поэкспериментировать, и мне очень интересно будет узнать результаты экспериментов (я и сам люблю идти не совсем стандартным путём, и пока разочарований небыло).
Поэтому удачи вам!

 

[ИванКР]

Отчет по факту:
Вес - 280 кг
1. V=67 км/ч Об.ст.=4200 Об.нов.=3900
2. V=74 км/ч Об.ст.=4400 Об.нов.=4200
Вес - 385 кг
V=76 км/ч Об.ст.=4750 Об.нов.=4600

Статика: старая-6150 новая-5900 тяга - 155кг+/-1кг

Натяг поперечины минимален (крыло "Стрейнджер" 14,7 кв.м) . Постановка носового обтекателя на V=67км/ч картины не меняет.
Проверил 2 раза: 67 км/ч на старом винте - 4200, перевесил крыло, поменял винт на новый 74 км/ч - 4200. Итого: +7 км/ч за счет винта, т.е. 10%.
Дало ли это просто затяжеление (с 12,5 на 13,5 град.) или сказалась и большая вогнутость профиля (до 1.6%) с абсолютной уверенностью сказать не могу. НО!
1. По хоходу дела заметил, что увеличение вогнутости с 1.3 до 1.6% присадило двиг. на 200 об., при том, что при доводке 30% края лопасти толщина профиля была уменьшена с 17 до 15 мм на 0,75R. Оклейка сделана углетканью.
2. В крейсере угол атаки теоретически (Vпрофиля+Vпотока) 2.7 град., а реальный, с учетом ускорения потока "подсосом" винта, 2.2 град. на 0,75R.
В книжках авиамоделистов есть хар-ки испытания профилей (хорда - 0,1, отн.толщина - 12%, Re=500000, Л=5).
С Re=200'000 есть такая тенденция: наш плоский КЛАРК-Y на углах от -1 до 5 град., выигравая 10% по качеству 20-18, проигрывает по Сy-50% 0,4-0,6 вогнутым 2-х %% "близнецам". На углах стат. тяги 8-13 град. картина обратная.
При таком Re обтекание далеко закритическое (V=70м/с) и с его увеличением изменений в соотношении Cy и K не прослеживается до Re=1'200'000 и дальше.
Добиваться еще меньших оборотов можно правильной установкой винта по потоку от крыла (сделал перед разборкой). Ну будет 3800. Меньше и смысла нет. Мотор мерзнет. Опережение зажигания станет не оптимальным, да еще и с нашим бензином. Взлетная динамика и скороподъемность заметно не изменилась. А на маршруте  при Vвоздушной=75 км\ч, 4000-4100 самое оно. Результат есть! 🙂

 

[ИванКР]

Хочу подбодрить ветку темой, которая не затрагивалась почему-то.
Я вот тут, чтоб стаж зимой не прерывался,  застрогал винт под максимальную скороподъмность и крейсер не хуже предыдущего при максимальном весе. Увеличил диаметр до 167 см. И уменьшил: углы на краю лопасти, ширину лопасти на 6-8% и относительную толщину (на 0,6-0, 85 R стало 13-11 % кларкY) Пока шаг не уменьшаю, Вогнутость сделал поменьше и сместил к краю.
Под редукцию 2,58 на 503-м.
Диаметр винта до 180 см (М=0,73). Приближаться к такому диаметру можно только используя профиль минимального сопротивления. Качество за счет СХ. Это тонкие профили и типа кларкY, а то и  двояковыпуклые. Деревянная часть должна стать лишь болванкой под оклейку углетканью (диагонально и вдоль) для профилей толщиной 7-10%.

Есть у кого опыт подобных потуг? Какие предельные значения толщины дерева, толщины оклейки. Ну и ваще?

Заранее благодарен. Результаты испытаний опубликую.

 

[viache]

Лет 8 назад спроектировал винт для градирен ( там водно-воздушная взвесь со скоростью звука в 30-40м/с ), применив 3 типа двояковыпуклых профилей по размаху, от несущего до суперкритического. В дальнейшем оказалось, что он немного уступает винту с выпук-вогнутым профилем, к. предложил КАА (по объёмному расходу воздуха).
    А вот на беспилотнике стоял винт с профилем МН, заменили на винт английской серии и на скорости 100км/ч получили увеличение продолжительности с 1 часа до 3 часов.

 

[ИванКР]

Конечно вогнутые и РАФ-6 обладают высокой несущей способностью. Их применение бесспорно выгодно, когда диаметр ельзя увеличить, а мошность надо снять. А если такая возможность есть, то МАКС тяги можно снять, использовав менне неусущий качественный профиль и увеличив радиус ( в известных пределах)
Во такой задум пробы. Законцовку обязательно малой саблевидности делаем тонкой.  С 0,9 R C=10-7%. На 0, 75R - 12%, 0,65 - 13%. Шаг на законцовке меньше.
А на сэкономленный крутящиймомент увеличиваем радиус. А  R в кубе - самый серьёзный множитель в формуле тяги. Всё в дереве готово: вес 1,8 кг. Сосновые дроки термообработаны 70 градусов/5 часов. Смола "Эпокси-520". Углеткань однонаправленная  0,15. Стекло 0,12
Вопросы:
Признаки слабой жесткости. Какая достаточная. Какая относительная толщина на композитных лопастях. Какая толщина оболочки на средине и к краю.
Какие места надо усилить. Уголь вдоль, стекло диагональ, вакуум. Стало. Надо греть потом 60-70 градусов. Влиятельно.

 

[ИванКР]

С новым винтом (1,67м) 6150 об. на статике и в полете на меньших углах тонкие профиля будут эффективны. Стат.тяга заметно выше, явно за 160 кг. Облетаю в мае, что он покажет.Конструкция винта не плывет. Правда крутил всего 3 раза на max секунд по 30. Наверное прогрею после окраса 70 град 5 часов.
Такой важный момент.- считаю невозможным улучшение винта не зная распределения скорости (поток+подсос) в плоскости вращения по радиусу лопасти. Иначе получить правильную крутку под режим работы - искусство с бубном.
Сделать это хочу в полете . Как сделать - вопрос.
Вариант - к мотораме или типа штанги удочки на конце выгнуть край трубки перпендикулярно плоскости винта, сделать воронкой или чтобы она самоориентировалась? Вывести на УС-150-:-250. Статику глушить? Потом подвериться на авто с навигатором в штиль. Можете что подсказать по этому поводу?
Заранее благодарен.

 

[KAA]

Статику глушить?

Зачем?

Уголь вдоль, стекло диагональ, вакуум

Сдаётся мне, что прочности дерева на растяжение завсегда хватит, безо всякого угля. А стеклоткань под 45град.-конечно нужно. 😉

 

[ИванКР]

Статику глушить? Насокращался, извиняюсь. Я имел ввиду трубку приема стат. давления УС-250.
По улеткани. Я это делаю в запас прочности. На винте общее растяжение в сочетании с изгибом и малой толщиной профиля создает огромный наряг в наружном слое материала. Тонкие профили - они одновременно  и лёгкие, и "центробежная ровнялка"  меньше. Оклеивание по 45 жесткости на изгиб от тяги не даёт (только кручение и в плоскости вращения особенно в паре уголь-вдоль) и с какого-то предела это поплывет или отвалится.
Вот металлические лопасти - тонких профилей, там "центробежной ровнялки" с запасом.
Углеткань на разрыв и по упругости выше дерева и в удельном соотношении - в разы. Работает на растяжение и в отличии от стекла  -на сжатие (на спинке лопасти, особенно у тонкого края)
Наверное, есть смысл делать край ещё тоньше в дереве, а оклейку композитом - толще, будет и жесткость, и одновременно вес больше. Ну и т.д.(Но помнить об органичении момента на редукторе)

Попутно скажу, что очертания профиля заготовки у меня имеет пряму только задней кромки  от комеля. Хотя сама линия, конечно, кривая. Контур спинок -дуга.
ПОнятие шага в расчетах игнорировалось. Короме формы в плане и толщины профилей - только углы по оборотам и потоку под VY max, но с уступкой по оборотам крейсера.
Все это взаимокорректировалось, но упаковалось неплохо и наждачкой "помирило"

Предыдущий пост посвящен попытке точного учёта влияния подсоса винта на эти углы.

 

[KAA]

@ ИванКР
Для приблизительной оценки результатов вашей работы по винтам, слетайте на макс. скороподъёмность. Режим работы двигателя зафиксируйте,чтоб оценить располагаемую мощность. Вместе тут посчитаем... 😉

 

[ИванКР]

В учебниках по винтам угол атаки профилей = установочный минус угол притекания.
Нюанс №1. Если считать хвостик и точку на носке профиля, где поток делится на верх и низ, базовыми для определения угла атаки, то чем больше радиус носка, тем больше эта точка "плывет" с изменением этого угола, и это существенно.
Нюанс №2, и на нем сейчас акцент: тангенс угла притекания равен  отношению полётной скорости к окружной скорости профиля. Потом вводится лямбда, и пошло-поехало.
Винт сам себе организовывает притекание, и это очевидно, а полётная скорость только накладывается на этот процесс.
Результаты измерения скорости потока в плоскости винта по радиусу:
тестировался предыдущий 1,63 м винт.
Прибор ЛУН1106.018 TDНF2  шкала 200 км/ч
ПВД переставной. трубка 6/1 с изгибом 3 см перпендикулярно плоскости вращения приемник на D.
На изгибе закреплён Т- образный тройничек. 2 отверстия вертикально для приема на "С"
Крепление к мотораме горизонтально. Расстояние до винта отверстий D - 4,5 см, С -1,5 см.
ПВД и прибор предварительно устанавливались на передний подкос и на скоростях 60-90 показания совпадали с GPS.
Оброты двигателя 4000 и 6000. винта соотв. 26 и 39 об/сек. Скрость полёта 72 км/час, 20 м/сек
На земле статика
R(м)     26 об             39 об
0,45     84 км/час      118 км/час    
0,55     80                  112
0,65     72                   -
0,72     62                   -
В полете
0,45      110                130
0,55      110                135
0,65      105                135
0,72       95                 125
Сомнения вызывает то, на R=0,45м и 26 оборотов, 20 м/сек, притекание по прибору 110км (30,5 м/сек) при круговой 73,5 м/сек дает угол 22,5 градусов. А установочный - с натяжкой 20 градусов, а ветряком и "не пахнет".
Хотелось узнать мнение по методике и схеме измерения, альтенативные варианты. Перепроверить хочу до R=0,2 м. уже пробежками на земле, посмотерь, как влияет затенение от корпуса.
Приглашаю присоединиться и поучаствовать. Наберем статистику и проанализируем.
Заранее благодарен.

 

[ИванКР]

Замеры показали довольно равномерную зону от 0,4 до 0,9 R, что удивило. Радиус шага - просто средина этого участка. Уменьшение окружной скорости компенсируется толщиной профиля и углом (?).
А вот по цифрам...   Похоже, я померял среднюю температуру по госпиталю. Профиль, проходя район ПВД, создает импульс и за ним идёт подсос с субывающей скоростью. Минимум этой скорости (перед приходом следующей лопасти) и определяет угол атаки. Чем меньше полётная скорость и обороты винта, тем существеннее это вляние. Прибор усредняет эти скорости, не учитывает импульсный характер процесса.

P.S. Винт 167 см поврежден при неудачной посадке вне ВПП, под прибор не попал, но полетал часов 20. Очень хороший старт, крейсер(при 280 кг) - чуть выше обороты, скороподъемность примерно такая же. При 380 кг на 74 км/ч - 2,5 м/сек при 6300 об.  Можно делать ещё тоньше профиль. С углем - очень крепко.

Всех форумчан - с Наступающим 2014!