Подбор винта для ЛА

[zov]

В процессе изготовления винтов выявился такой факт:
Многие начинающие пилоты приобретают ЛА, оснащеные силовой установкой, с трудом обеспечивающие горизонтальный полет  на скорости близкой к скорости отрыва. И дело не только в слабом моторе, но и в неподходящей редукции и, как следствие, неподходящем винте.
Хотел бы дать несколько рекомендаций по подбору СУ для безопасного использования.
1. Не используйте мотор менее 25л.с. в одноместном варианте и 35 л.с. в двухместном варианте.(конечно, можно летать и на 15л.с. Но толко в штиль и только опытному пилоту)
2. Подбирайте СУ так, чтобы Диаметр винта был не менее 1.5м.в одноместном варианте и 1.7м в 2-х местном варианте.
Если ЛА не укомплектоаан винтом - подсчитайте приблизительный диаметр сами по формуле: D=V/3.14n
где - D- диаметр винта(м)
      - V окружная скорость кончика лопасти м\с. (обычно 200-220 м/с)
      -n - 95-98% оборотов на выходе редуктора на взлетном режиме (об/с!, не мин!)
Если после подсчета диаметр окажется менее 1.5-1.7 м. - увеличивай редукцию.
Это самый приближенный подсчет для безопасного полета. Если  есть вопросы - обращайтесь.

 

[Ильич]

        Спасибо.   Для начинающих хороший совет.

 

[zov]

Вопросов не поступает. Наверно у нас все пилоты опытные. Вообще то это радует!

 

[maket]

Вопросов не поступает. 

Просто все прочли и приняли к сведению!! 🙂
но вопросы есть! если двигатель на пилоне перед крылом - на каком расстоянии от передней кромки должен быть расположен винт? оказывает ли вообще заметное влияние - ближе, дальше от передней кромки?

 

[zov]

Вообще, любое препятствие находящееся в потоке от винта, уменьшает тягу. И чем ближе это препятствие к винту, тем заметнее его влияние. С другой стороны, крыло - тело удобообтекаемое, и может дать эффект спрямляющего аппарата. То есть будет препятствовать вращению потока за винтом. Это положительный момент так как вращение потока - это потери. Каких либо методик расчета по этому поводу я в умных книгах не встречал.
Может кто нибудь на форуме поможет разобраться с этим вопросом?

 

[Ильич]

           Где-то в умных книжках за 30е годы встречал оптемальное положение оси винта относительно хорды крыла и расстояние от плоскости винта до передней кромки крыла.

 

[KAA]

Расстояние от плоскости ВВ до пк крыла-чем больше,тем лучше! В общем,это общий для многих опытов результат.

 

[zov]

Вот и солидная публика подтянулась к разговору!

Уважаемый КАА, а нет ли у вас каких либо данных по оптимальному расстоянию ВВ от ПК. Ну скажем, связанному с диаметром винта, или хордой, или с толщиной профиля, или со всеми этими параметрами?

 

[Айрат]

   Вопрос к тем кто пользовался РДК от Сиб НИА. На стр 176 по винту СДВ-1 очень большое расхождение по относительной ширине лопасти. В графике одни данные (видимо правильные), а на рисунке внизу страницы не понятно откуда взятые, или это не относительные величины (похоже что это данные для винта диаметром примерно 1,7м)?
   Ещё вопрос по модификации винта СДВ-1. Поскольку кончик лопасти очень тонкий и узкий, сохранность в эксплуатации низкая, интересует увеличение толщины и ширины, - на сколько? При этом на сколько изменятся характеристики: упадёт кпд, увеличится потребная мощность? Или по другому на сколько надо уменьшать диаметр или шаг, чтобы в расчётах ориентироваться  на эквивалентный не изменённый из серии СДВ-1 при той же мощности и оборотах?
   Если конкретней, имеет ли смысл модифицировать таким образом винт, если материал - ясень, а окружная скорость около 200м/с (РМЗ-500 с редуктором 2.67 винт диаметром не больше 1,6м )?
   Насколько ухудшатся характеристики винта, если переднюю кромку сделать прямой(для упрощения оковки), а кончик примерно 0.98 радиуса обрезать прямо? Или всё же лучше "повыделываться" с оковкой?
   Вопросов на самом деле очень много; чем глубже пытаешься влезть в тему, тем больше. Поскольку некоторые участники форума прошли в этом направлении довольно большой путь, надеюсь получить ответы на некоторые из них.
   Ещё интересно можно ли оценить какая будет статическая тяга с выбранным винтом, и какие при этом будут обороты(на известных и стабильных моторах)? И конечно самый для меня актуальный вопрос - оценка волновых потерь; М332, обороты 2850, мощность при этом примерно150, - нужен винт с максимально возможным кпд на скорости 90-100. При диаметре 2м, скорость концов лопастей уже 300м\с. Подозреваю, что надо уменьшать диаметр до 1.9, или даже меньше. Актуально улучшение взлётных характеристик с-та даже в ущерб крейсерским.
                       С уважением, Айрат.

 

[Рябиков]

для меня актуальный вопрос - оценка волновых потерь; М332, обороты 2850, мощность при этом примерно150, - нужен винт с максимально возможным кпд на скорости 90-100. При диаметре 2м, скорость концов лопастей уже 300м\с. 

Лучше не насиловать двигатель. При скорости концов более 240 м/с значительная доля мощности двигателя уходит на сотрясение окружающей среды. Лучше поступить следующим образом: задаемся максимально допустимой скоростью законцовки винта, например 220 м/с; задаемся рядом максимальных оборотов двигателя, например 2300, 2350, 2400 ... 2850; по внешней характеристике двигателя определяем мощность при каждых оборотах; определяем диаметр винта для каждых оборотов; на расчетной скорости определяем КПД винта по исходным параметрам; перемножив мощность при заданных оборотах на КПД, получаем реализуемую мощность при данных условиях; выбираем наибольшее значение, а отсюда диаметр винта и обороты двигателя.

 

[qwertyasasa]

Скажите, а если двигатель выдает мощность 20 лс при 7500 об/мин, а для винта максимальные обороты 3000 об/мин, то нужно уменьшать обороты через редуктор в 2.5 раза, то и мощность возрастет в 2.5 раза (50 лс)?

 

[Егор69]

Скажите, а если двигатель выдает мощность 20 лс при 7500 об/мин, а для винта максимальные обороты 3000 об/мин, то нужно уменьшать обороты через редуктор в 2.5 раза, то и мощность возрастет в 2.5 раза (50 лс)? 

Нет. Для каждого двигателя указывается максимальная мощность,достигаемая на определенных оборотах, при меньших и больших оборотах мощность меньше.
P.S. при использовании редуктора увеличивается только тяговитость двигателя.

 

[mdp-shnik]

   Мы летаем на VW-1835 с прямым приводом. Наши максимальные обороты 3600 1/м. Поэтому наш винт - только СДВ-1 диаметром 1,5 м. Поначалу винты нам делал харьковчанин С.Пархоменко. потом он свернул своё производство, и нам пришлось делать их самим.
   Решающее значение имеет законцовка лопасти. Если её делать по чертежу (см. книгу А.С.Кравец Характеристики воздушных винтов. Скачивается с интернета. В РДК на картинке внизу изображена заготовка какого-то конкретного винта. Она никому не понадобится.), то рассчётный шаг соответствует действительности. С.Пархоменко поначалу увеличил толщину конца и немного его ширину. В результате при отн. шаге 0,6  винт раскрутился всего до 3000 1/м. Тем не менее в полёте он давал неплохую тягу. Жарким летом обороты были чуть побольше и приличная тяга в полёте. Зимой этот винт дал расход бензина с одним пилотом 5,2 л/час, т.к. крейсерские обороты мотора были всего 2150 1/м, а обычно мы летаем на 2650 1/м.
   Следующий винт имел отн. шаг 0,47, более широкий конец (примерно 20 мм), но чуть потоньше. Этот винт раскрутился зимой до 3400 1/м. С пол. весом 340 кг дал скороподъёмность 4 м/с. Это высокий результат.

   Сейчас мы раскручиваем изготовление винтов на станке с ЧПУ. На аппарате стоит винт 1,5 м, с шагом 0,6. Законцовка строго по чертежу. Передняя кромка усилена дополнительным слоем стеклоткани и оклеена прочным автомобильным скотчем. Как покажет себя винт в полёте узнаем через пару недель. Однако, пока он был не оклеен и неокрашен лаком, мы сделали на нём несколько полётов и измерений. Сравнили его с последним винтом, сделанным для нас С.Пархоменко. Этот винт при шаге 0,48 давал малую скороподъёмность (2,5 м/с с одним пилотом). С двумя пилотами, начиная с высоты примерно 500 м тяга существенно падала. Думаем, что главной порчей винта является крайне неаккуратная оковка, которая серьёзно портит их обтекание. Наш винт с шагом 0,6 раскрутился на месте на 100 1/м меньше. Дал точно такую же тягу на месте 137 кГ, но в полёте показал 3,5 м/с. До высоты 1 км и более скороподъёмность сохранялась так, что это было видно по высотомеру.

   Винты СДВ-1 терпят скорость концов лопасти до 290 м/с. Понятно, что концы должны быть скруглены на эллипс, и иметь достаточно малую толщину. Следующий винт мы собираемся сделать с диаметром закругления конца в 15 мм. Это - эксперимент. Особенность нашего аппарата - высоко расположенный винт. Поэтому он не боится камней и травы. Неоклеенный и неокованный винт после нескольких полётов получил зазубрины концов, как на ножовке по металлу. Это - от пыли и песка. Мы летаем с асфальта (а/х).

   Айрат, постарайтесь забыть о статтяге. Если не получится, попейте таблетки. Как только Вы сформулируете ответ для участника qwertyasasa, Вы поймёте, что с ростом тяги на месте упадёт тяга на скорости, т.е в полёте. Для меня, который уже много лет знает эту подноготную, строгое равенство статтяги для совершенно разных по к.п.д. винтов (один еле дышит, у другого эрекция, как у тинейджера) всё равно оказалось удивительным. Нет в ней смысла.

    Как только мы уменьшаем скорость концов до 200 м/с, мы получаем право делать концы винта обрезанными. На их острых углах местная скорость уже будет заметно меньше скорости звука, и их сопротивление не будет таким большим.

 

[Рябиков]

Скажите, а если двигатель выдает мощность 20 лс при 7500 об/мин, а для винта максимальные обороты 3000 об/мин, то нужно уменьшать обороты через редуктор в 2.5 раза, то и мощность возрастет в 2.5 раза (50 лс)? 

Нет. Для каждого двигателя указывается максимальная мощность,достигаемая на определенных оборотах, при меньших и больших оборотах мощность меньше.
P.S. при использовании редуктора увеличивается только тяговитость двигателя.

Мощность=крутящий момент*обороты.
Ставим редуктор с передаточным отношением 2, например. Обороты у нас уменьшаются в два раза, крутящий момент возрастает в два раза. 1/2*2/1=1, т.е. мощность не изменяется (может уменьшаться только за счет потерь на трение в передаче).
Понятие "тяговитость двигателя" относится к автомобилям и обозначает несколько другое явление.

 

[qwertyasasa]

Нет. Для каждого двигателя указывается максимальная мощность,достигаемая на определенных оборотах, при меньших и больших оборотах мощность меньше.
P.S. при использовании редуктора увеличивается только тяговитость двигателя.

Ну так если редуктор крутит в два раза медленней, то сила же должна бтыть больше.

Как на ручном подъемнике автомобилей, там же тоже редуктор силу увеличивает во много раз, путем уменьшения оборотов, человек бы машину не поднял.

Я имею ввиду не мощьностть двигателя, а мощность прилагаемую на винт, уже от редуктора.

 

[mdp-shnik]

   Но если винт медленно крутится, то это значит, что он может развить большой момент. Помноженный на малую частоту вращения, этот момент даст ту же мощность. Здесь работает закон сохранения энергии, а мощность - это энергия, затрачиваемая в единицу времени (в секунду).

 

[zov]

Не путайте мощность с крутящим моментом.

мощность - это энергия, затрачиваемая в единицу времени (в секунду). 

Если слово энергия заменить словом работа - абсолютно верно.

Мощность, которую развивает мотор на определенных оборотах ни чем не увеличить. Редуктор лишь позволяет наиболее эффективно использовать мощность в конкретных определенных условиях

Как на ручном подъемнике автомобилей, там же тоже редуктор силу увеличивает во много раз, путем уменьшения оборотов, человек бы машину не поднял.

Я имею ввиду не мощьностть двигателя, а мощность прилагаемую на винт, уже от редуктора. 

Не МОЩНОСТЬ, а усилие!
"Ни один простой механизм выигрыша в работе не дает"
        Золотое правило механики.

 

[zov]

При диаметре 2м, скорость концов лопастей уже 300м\с. Подозреваю, что надо уменьшать диаметр до 1.9, или даже меньше. Актуально улучшение взлётных характеристик с-та даже в ущерб крейсерским.

Рекомендую диаметр 1.55м, шаг 1.2м. максимальная ширина лопасти 12%. А лучше 4-х лопастный с теми же параметрами, но с шириной - 8%

 

[mdp-shnik]

   В гимназии золотое правило озвучивали так: выигрываем в силе - проигрываем в расстоянии. Для мощности - выигрываем в силе (моменте) - проигрываем в скорости (частоте вращения).
   Именно так и есть - мощность это работа, произведенная в единицу времени. Просто, работа происходит за счёт затрат энергии, которая просто так ниоткуда не возникает. Это - для лучшего понимания.

 

[Айрат]

   Зачем так спешить "давить клаву", не очень вникнув в суть вопроса?

задаемся максимально допустимой скоростью законцовки винта, например 220 м/с; задаемся рядом максимальных оборотов двигателя, например 2300, 2350, 2400 ... 2850

    Уважаемый Рябиков, я начал считать именно так, как Вы предлагаете, и если бы окружная скорость не выходила бы за 280-285м\с, я бы не заморачивался, а просто тупо выбрал  бы винт диаметром на 30-40мм меньше расчётного, потому что волновые потери(вернее потери за счёт сжимаемости) ну никак не больше 5-6%. А вот при скоростях больше 290 эти потери растут уж очень стремительно, особенно если по сравнению с родной конфигурацией СДВ-1, кончик утолщён и шире; там не просто влияние сжимаемости, там скачки уплотнения "сидят". ИМХО.Мне ещё в прошлом году Алексей Козлов (мудрый КАА) прислал геометрию модифицированного винта для М332 диаметром 1.96м, винта проверенного и отработанного, с утолщённым и уширенным кончиком. Но с этим винтом двигатель в наборе раскрутится еле еле2400- 2500, а это всего 115-120сил; винт расчитан на максимальный кпд где-то для скоростей 200-230.
    Я понимаю, что двигатель лучше не насиловать... Но из опыта общения с людьми, которые активно эксплуатировали эти двигатели(М332) в аэроклубе в 70х, а я работал с ними в начале 80х техником, этот двиг безболезненно переносит перекручивание до 3000-3100. А на оборотах 2850 он может выдать уже гарантированные 150сил(и безо всякого задавливания по степени сжатия), а с этой мощностью при нормально подобранном винте с-т сможет нормально взлетать и набирать высоту (а не за счёт кривизны земли). Ресурс уменьшится, но по любому мне его не вЫлетать.
   Короче, НУЖНА МЕТОДИКА РАСЧЁТА ВИНТА С УЧЁТОМ СЖИМАЕМОСТИ!

Винты СДВ-1 терпят скорость концов лопасти до 290 м/с.

  Ссылочку не дадите на источник? Буду очень признателен.

Айрат, постарайтесь забыть о статтяге. Если не получится, попейте таблетки. Как только Вы сформулируете ответ для участника qwertyasasa, Вы поймёте, что с ростом тяги на месте упадёт тяга на скорости, т.е в полёте. Для меня, который уже много лет знает эту подноготную, строгое равенство статтяги для совершенно разных по к.п.д. винтов (один еле дышит, у другого эрекция, как у тинейджера) всё равно оказалось удивительным. Нет в ней смысла. 

    Наверное нет смысла призывать Вас к корректности(а может и есть?) Но если судить о Ваших познаниях по аэродинамике вот по этому перлу, цитирую:"Как только мы уменьшаем скорость концов до 200 м/с, мы получаем право делать концы винта обрезанными. На их острых углах местная скорость уже будет заметно меньше скорости звука, и их сопротивление не будет таким большим",то выводы для Вас неутешительные. Но я полагаю что это просто мысль сама об себя споткнулась...
Тем не менее про статическую тягу не стоит заявлять так безапеляционно. Конечно нет смысла сравнивать винты по статической тяге(не всегда), но сравнить полученную статическую тягу с расчётной, а особенно если винт расчитывается на максимальный кпд на достаточно маленьких скоростях имеет смысл, тем более до лётных испытаний. Так что не те таблетки пьёте!
                           С уважением, Айрат.