Определение параметров конкретной СУ (с винтом)

[msp430]

Коллеги, день добрый!

При расчете СЛА столкнулся со следующей проблемой:

есть двигатели и воздушные винты к ним. Из известного только это: шаг винта 0.254м, диаметр 0,71м, мощность двигателя 11.5л.с., обороты до 7500, статическая тяга по паспорту 24.5кг на высоте 100м. Нужно построить кривую тяги в зависимости от скорости полета СЛА.

В книжках везде расчет геометрии винта и СУ ведется отталкиваясь от требуемой тяги ВМГ и диапазона скоростей полета самолета. У меня ситуация обратная, нужно определить тягу и ее зависимость от скорости полета у известной ВМГ.

Как это сделать?  :-?

Спасибо за помощь!!!!!

 

[alfa_DOP]

Добрый вечер!

Есть у меня самодельная программка для расчета винтов на любой скорости. загнал в неё ваши данные, выдала (типа): "Велика скорость конца лопасти". действительно, если у вас нет редуктора, то М=0,82, а у неё ограничение для металлических лопастей М=0,77, для деревянных М=0,66.
А так для вашей мощности и n=6500 для "идеального" винта выдает тягу на V=0 ~ 40 кгс, на V=80км/ч ~  26 кгс. (реально для вашего мотора при 6500 мощность будет другой).
Под  "идеальным" винтом я здесь подразумеваю такой. у которого лопасть в каждом сечении "самоустанавливается" под оптимальным для каждого режима скорость-обороты углом. короче - таких не бывает, у ВИШ поворачивается лопасть целиком.
Может я чего и наврал, давно программой не пользовался, в любом случае реальная тяга будет явно меньше. для уточнения расчета нужны более подробные характеристики винта и двигателя.

А так, поищите характеристики ВМГ самолета Cri Cri, N=8-15 лс, D=0.7 м, n=6000-6500, такие же моторы. только с редукторами и D=1.2-1,3 м - на мотопарапланах.

И ещё - какие скорости Вас интересуют?

 

[KAA]

Если неизвестны характеристики имеющегося винта,то можно взять диаграмму близкого по геометрии винта,и по ней определять КПД для нужного режима(скорость,обороты),а затем по общеизвестной формуле тягу. 😉

 

[msp430]

Добрый вечер!

1. Есть у меня самодельная программка для расчета винтов на любой скорости.

2. "Велика скорость конца лопасти"

3. для уточнения расчета нужны более подробные характеристики винта и двигателя.

4. И ещё - какие скорости Вас интересуют?

alfa_DOP!!! Огромное спасибо за информацию!!!

1. Вы можете в скинуть мне в личку Вашу программку или методику (формулы) по которым она считает?

2. Сам не считал. Ну а если прикинуть, то: 7500об/мин=125об/сек. Скорость конца лопасти=125*2*pi*R, R=0.7/2=0.35м, тогда скорость=125*2*3.1416*0.35=274.89м/c=0.8078мах(скорость звука=340.29м/с)

Да, верно, скорость великовата.

Производитель двигателя рекомендует винты 26x10, 27x10, 28x10 (размеры в дюймах). Вероятно, обороты 7500 должны быть с винтом 26x10. С винтом 27x10 обороты будут меньше. Материал винта - стеклопластик (или углепластик?), но не дерево. Тягу в 24.5кг производитель двигателя дает тоже, наверное, с винтом 26x10.

3. Чертежей винта нет, к сожалению. Геометрию могу обмерить линейкой и штангелем. Профиль лопасти обмерять и строить - гемморой. По СУ, что именно нужно добавить?

4. Диапазон скоростей 0..130 км/ч.

Можно ли как-то прикинуть требуемую кривую с ошибкой в 10% ?

Спасибо!

 

[KAA]

Профиль обмерять и не нужно,только отн. толщину на нескольких радиусах,и шаг на 3-х радиусах,скажем 0,4R, 0,75R, R. Если шаг постоянный (0,254)-это одно,если переменный то какой...Какой профиль(плоско-выпуклый,или двояковыпуклый)?
Потом уже можно предполагать к какой известной винтовой серии он близок.

 

[alfa_DOP]

1. Вы можете в скинуть мне в личку Вашу программку или методику (формулы) по которым она считает?

Методика расчета основана на вихревой теории винта Н.Е. Жуковского, уточненной Б.Н. Юрьевым для случая переменной по длине лопасти циркуляции и изложена в [1].
Для расчета величины и распределения аэродинамических нагрузок лопасть по длине разбивается на некоторое количество полос сечениями с шагом 10-15% радиуса.
Для каждого сечения определяется задается зависимость аэродинамических характеристик профиля от угла атаки.
Задаваясь каким-либо значением циркуляции , в соответствии с уравнением связи вихревой теории винта и аэродинамическими характеристиками профиля для каждого сечения на ПЭВМ определяются индуктивные скорости, результирующая скорость и угол скоса потока, угол атаки, элементарные составляющие циркуляции, тяги и мощности.
Интегрированием элементарных составляющих циркуляции получаем циркуляцию 1 приближения, которую сравниваем с исходной и, методом последовательных приближений, добиваемся их совпадения с точностью до 0,5%.
Для окончательного приближения определяем интегральные характеристики тяги и мощности, а также распределение аэродинамических нагрузок по длине лопасти.

1.      Б.Н. Юрьев  Избранные труды. Том 1 - М. Издательство Академии Наук.1961 г.

Программу выслать не могу, не потому, что жалко, а просто с ней надо уметь работать: интерфейс у неё никакой, 4 файла (исполняемый. таблица профилей. исходные данные, результаты расчета) запускаются в командной строке, ввод и вывод - текстовые. Увы, не программер я, алгоритм мой. а писал в С+ другой товарищ и было это на заре Виндовской эры.
Можно считать 3 этапа:
1-й -оценочный, дает максимально достижимую тягу для для любого режима "скорость-обороты";
2-й -проектировочный, для выбранного режима "скорость-обороты". задаваясь числом лопастей. их шириной и формой определяем углы установки профилей  в каждом сечении (оптимальных для данного режима);
3-й (Ваш случай) - по заданной геометрии для любого режима "скорость-обороты" определяем интегральные характеристики тяги.

Геометрию могу обмерить линейкой и штангелем. Профиль лопасти обмерять и строить - гемморой. По СУ, что именно нужно добавить?

Для этого нужны угол установки, ширина и толщина профилей по сечениям (если профиль тонкий и с прямой нижней дужкой, то этого достаточно).
По двигателю нужна зависимость мощности от оборотов, если нет, то хотя бы две её точки  Nmax и М крут max при каких n, если и этого нет, то придется считать только на Nmax (а это мягко говоря "не есть правильно") или "аппроксимировать".

4. Диапазон скоростей 0..130 км/ч.

Можно ли как-то прикинуть требуемую кривую с ошибкой в 10% ?

Шлите данные, попробуем прикинуть.

"-Силы у меня не те. что прежде. но за десять минут я вам ручаюсь.-
-  Хорошо, успеем добежать до канадской границы. -
                                                 О'Генри "Вождь краснокожих"

Кстати, почитайте ветку
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1288965199

много чего интересного найдете.

 

[alfa_DOP]

Профиль обмерять и не нужно,только отн. толщину на нескольких радиусах,и шаг на 3-х радиусах,скажем 0,4R, 0,75R

Для расчета величины и распределения аэродинамических нагрузок лопасть по длине разбивается на некоторое количество полос сечениями с шагом 10-15% радиуса. 

MSP430. чтоб Вам лишнего не мерять, на самом деле я бычно считал
r  =  1.0, 0.875, 0.75, 0.625,  0.5,0.375, 0.25,
но можно и меньше сечений.

 

[ВМГ]

А так для вашей мощности и n=6500 для "идеального" винта выдает тягу на V=0 ~ 40 кгс, на V=80км/ч ~26 кгс. (реально для вашего мотора при 6500 мощность будет другой).

У меня по Вашим исходным получилось
n=6500 для "идеального" винта выдает тягу на V=0 ~ 36,43 кгс,на V=80км/ч ~24,98 кгс.
В общем где-то рядом и это радует, т.к. программу писал сам, правда очень давно.

 

[alfa_DOP]

А так для вашей мощности и n=6500 для "идеального" винта выдает тягу на V=0 ~ 40 кгс, на V=80км/ч ~26 кгс. (реально для вашего мотора при 6500 мощность будет другой).

У меня по Вашим исходным получилось
n=6500 для "идеального" винта выдает тягу на V=0 ~ 36,43 кгс,на V=80км/ч ~24,98 кгс.
В общем где-то рядом и это радует, т.к. программу писал сам, правда очень давно.

Меня это тоже радует, я же писал "-Силы у меня не те. что прежде. но за десять (т.е 10%) минут я вам ручаюсь.@

А если уважаемый КАА проверит то, что я, надеюсь, смогу насчитать для MSP430 - ему (MSP430) можно быть спокойным.

 

[alfa_DOP]

MSP430, кое что в голову пришло, что надо бы еще выяснить.

По винту:

-точный (замеренный) диаметр, в обозначении ниже размер может быть условным

винты 26x10, 27x10, 28x10 (размеры в дюймах). 

- неплохо бы фото винта "в фас и профиль", вдруг какие конструктивные особенности обнаружатся, к тому же по форме и крутке винта может быть кто-то из коллег. знакомых с современными сериями винтов, определит- на что он похож и что-нибудь подскажет;

- планируется ли установка кока, его диаметр.

По двигателю:

- конкретно- пара "обороты-мощность" на кторую надо считать;

- на выхлопе резонансной трубы нету ли, если есть, то размеры D, d, L обратного конуса, это для "глазиметрической аппроксимации" внешней характеристики.

 

[alfa_DOP]

MSP430

Самое главное забыл спросить, склеротик...
Лопастей-то сколько?

 

[msp430]

MSP430

Самое главное забыл спросить, склеротик...
Лопастей-то сколько?

Уважаемые коллеги! Всем огромное спасибо за большое желание помочь!!!

Лопастей 2-е. Геометрию сейчас снимаю. Точный диаметр винта 700мм. Фотографии сегодня будут. Профиль лопасти плоско-выпуклый. По двигателю есть только это (во вложении). Глушитель на двигателе условный, скорее это пламягаситель.

Вот что намерил по винту:

0.2R
хорда лопасти 47мм

0.3R
хорда 51мм

0.4R
хорда 54мм

0.5R
хорда 56.5мм

0.6R
хорда 55.5мм

0.7R
хорда 51.5мм

0.8R
хорда 44мм

0.9R
хорда 33.5мм

Фотографии сейчас делаю...

 

[msp430]

Фотографии. Качество не очень. Могу завтра переснять в других ракурсах...

 

[msp430]

Еще...

 

[msp430]

Еще...

 

[msp430]

И еще...

 

[msp430]

Угол наклона лопасти не постоянный и меняется по длине. Шаг винта 0.254 метра.

 

[msp430]

А так для вашей мощности и n=6500 для "идеального" винта выдает тягу на V=0 ~ 40 кгс, на V=80км/ч ~26 кгс. (реально для вашего мотора при 6500 мощность будет другой).

У меня по Вашим исходным получилось
n=6500 для "идеального" винта выдает тягу на V=0 ~ 36,43 кгс,на V=80км/ч ~24,98 кгс.
В общем где-то рядом и это радует, т.к. программу писал сам, правда очень давно.

Уважаемый ВМГ!

V=80км/ч ~24,98 кгс - это очень радует глаз. 🙂 Если тенденция действительно такая (уменьшение тяги "всего" на 11.5 кг на скорости 80 км/ч в отличии от тяги статической), то тогда не страшно будет садится в самолет (скороподьемность обеспечивается и больше 0). Если ошибка на порядок в сторону уменьшения, то тоже нет ничего страшного. Максимум что грозит - это покатаюсь без отрыва от земли. 🙂 Вариант - аэросани. А вот если тяга будет примерно равна лобовому сопротивлению самолета, то это уже чревато сваливанием.  :-/

 

[alfa_DOP]

Фотографии. Качество не очень. Могу завтра переснять в других ракурсах... 

Качество годится. только "в фас" я имел ввиду -против полета. А в общем -вполне заурядный винт с лёгкой "интегральностью" передней кромки, за счет которой можно допустить             М к.л.=0,8, визжать только будет оглушительно.

Угол наклона лопасти не постоянный и меняется по длине. Шаг винта 0.254 метра. 

В методе Жуковского-Юрьева нужны  углы установки по каждому сечению. Мне не трудно пересчитать шаг на угол по каждому сечению (архимедов винт и в Африке винт). но, к сожалению, шаг по длине лопасти может быть переменным, а это внесет в расчет доп. погрешность (мне это не надо, а Вам?).

Насчет сечений:
0.2R - можно выбросить, из остальных можно выбросить каждое второе, но хотелось бы иметь "характеристическое" для винтов сечение 0.75R (но если лень перемерять - оставьте  0.7R,  "саппроксимируем").
Однако крайне настаиваю на добавлении сечения по концу лопасти, хорду, думаю, надо померять без учета радиуса скругления, по точке пересечения касательных хорды и передней кромки (остальное, имея "фас " винта, я соображу)
Напоминаю. что угол установки (от плоскости винта) нужен для каждого сечения, толщину профилей (судя по фото профиля все тонкие) можно бы взять от балды, но это также  внесет в расчет доп. погрешность  поэтому тоже - для каждого сечения

По двигателю:

- я так понял- пара "обороты-мощность" на которую надо считать 11.5л.с., обороты 7500;

- нет резонансной трубы - это здорово, с ней внешняя характеристика двигателя
была бы более непредсказуемой.

Уважаемый ВМГ!

V=80км/ч ~24,98 кгс - это очень радует глаз.

Вы пока не радуйтесь, ВМГ и я эти цифири выдали "для "идеального" винта", когда посчитаю- объясню разницу.

Желаю удачи в предновогодних заботах, если получу все необходимые данные в субботу -постараюсь посчитать за выходные, иначе - только в Новом году.

 

[msp430]

Уважаемый alfa_DOP!

В дополнение еще замеры.

Углы установки лопасти:

0.75R - 8 град

0.5R - 12 град

0.3R - 18 град

Относительная толщина профиля на расстоянии 0.75R - 14% (хорда 48 мм, толщина 6.8 мм).

Размеры снимал штангелем и линейкой на коленке, возможны неточности.

И еще фотография. Край лопасти очень тонкий,  практически плоский.

Где-то на форуме встречал информацию, что обороты двигателя с таким винтом в районе 6200.