Подбор винта для ЛА

[Shuvalov]

Формула Жуковского для тяги винта на месте справедлива для любого винта независимо, где он стоит и является ли он слабо- или сильнонагруженным. Все нюансы сидят в значении относительного к.п.д.

Относительная тяга идеального пропеллера на 100 км/ч = 2,5 кг/л.с.

Видите, мы говорим про статическую тягу, а Вы на  уже на скорости 100 км/ч.
А на скорости 200 км/ч она составит 1,25 кг/л.с....

 

[Lex978]

Всем здравствуйте!  Можно еще один (возможно глупый) вопрос?    На моторы Volkswagen в безредукторном варианте все советуют ставить винт размером 1,5м .  Почему нельзя поставить винт 1,6м?  Это связано с тем что мотор не раскрутит винт до нужных оборотов? или какие то  другие причины?

 

[mdp-shnik]

    Lex978, причина в линейной скорости концов винта. Она равна:

V=3.14Dn.

При D=1,5 м и n=60 об/с = 3600 об/мин получим V=283 м/с. Ещё немного и догоним звук. Любой винт с толстыми, или широкими, или угловатыми концами будет иметь в определённых точках сверхзвуковое обтекание. А это самый сильный тормоз.

 

[Lex978]

Ну так если мотору хватает мощности раскрутить винт большего диаметра до нужных оборотов и даже больше ,почему нельзя ограничить обороты двигателя оптимальные для используемого винта. Чтобы не перекручивать его?

 

[mdp-shnik]

  Получается сильное уменьшение максимальной мощности мотора. Попробуйте нарисовать внешнюю характеристику мотора и на неё наложить винтовую кривую, которая пропорциональна кубу оборотов. Если винт тормозит концами, то винтовая кривая на макс. оборотах идёт вверх ещё круче, чем куб. парабола. Если ограничить мотор в оборотах, из графика виден сильный падёж мощности.

 

[Lex978]

Так, еще раз (для неуча)  .  Мотору хватает мощности раскрутить винт до нужных оборотов на стопе.   Я так понимаю что при разгоне летательного аппарата мотору понадобится больше мощности чтобы раскрутить этот винт до тех же оборотов так? :🙂

 

[KAA]

Наоборот,мощности потребуется меньше.

 

[Shuvalov]

Мотору хватает мощности раскрутить винт до нужных оборотов на стопе.   Я так понимаю что при разгоне летательного аппарата мотору понадобится больше мощности чтобы раскрутить этот винт до тех же оборотов так?

Нет. Все с точностью до "наоборот".
Если на месте винт раскручивается до оборотов максимальной мощности двигателя (легкий винт), то с ростом скорости его надо крутить еще сильнее, а дальше некуда.

Если оставить обороты прежними, винт (если это не винт изменяемого шага) с ростом скорости тут же потеряет тягу (местные углы атаки на лопастях приблизятся к нулевым)...

Все это похоже на езду в автомобиле, у которого только одна первая передача - трогаемся легко, а дальше не разгонишься.

 

[KAA]

В случае @ Lex978 ситуация несколько иная,насколько я понял.
У него двигатель VW и винт раскручивается до 3600 об/мин.
С ростом скорости,он будет раскручиваться дальше, поскольку двигатель это позволяет. Но лишь до тех пор,пока резко возросшее сопротивление концов лопастей не уравняет мощность винта и двигателя.

 

[Айрат]

Но лишь до тех пор,пока резко возросшее сопротивление концов лопастей не уравняет мощность винта и двигателя.

Не совсем так. Я раньше тоже думал, что с ростом скорости концов лопасти и с приближением к скорости звука резко возрастёт потребная мощность и упадёт кпд. И так и не так. С приближением к скорости звука от усиления эффекта от сжимаемости  на тех же углах обтекания (атаки) Су растёт быстрей чем Сх и кпд винта почти не падает даже при появлении скачков уплотнения.
По методикам (номограммам) расчёта  (по Вейнигу, по Халезову-Остославскому и другим методикам) поправочный коэффициент для учёта влияния сжимаемости при числе Маха 0,95 ( в расчёте кпд) от 0.985 до 1 (для СДВ, угол атаки около 2-3 градусов).
При числе Маха 1.1 на конце лопасти, потери кпд около 5-6 % (то же СДВ, углы атаки 2-3 градуса).
Для винтов английской серии потери больше (на конце лопасти более толстые профиля) но не намного.
На самом деле большие диаметры винтов, у которых на конце лопасти "садятся" скачки уплотнения создают почти невыносимые условия для окружающих и самих эксплуатирующих - ну очень шумят винты!
  С уважением, Айрат.

 

[KAA]

Рост мощности винта будет не только за счёт волнового кризиса, но и за счёт оборотов (кубическая зависимость).

 

[Айрат]

Алексей, я имел в виду, когда скажем вместо расчётного винта диаметром 1.5 м на безредукторном Фольксе использовать расчётный винт 1.6, и скорость на конце лопастей, при тех же оборотах/мощности на валу, будет околозвуковая. Так вот при этом потери от сжимаемости будут совсем небольшими (если вообще будут), а шума очень прибавится.

 

[KAA]

Это так. У И-16 тип24 например,винт работал с околзвуковыми скоростями концов лопастей на месте,и гарантированный сверхзвук на макс. скоростях. И это было сделано явно сознательно! 😱

 

[PFELIX]

Видите, мы говорим про статическую тягу, а Вы на  уже на скорости 100 км/ч.
А на скорости 200 км/ч она составит 1,25 кг/л.с...

Понимаю, поэтому здесь  и не сравниваю с чем либо.
на скорости 0, та же кривая проходит под значением 5 (т.е. ниже), а для P/N=40кгс/лс -- чуть более 3.
Еще несколько корежит некоторые (как мне кажется) несогласования.
1. на приведенном скане страницы следует, что речь идет о несущем винте.
2. Относительный  КПД введен дабы учесть различие между идеальным и реальным винтами. Не согласен, что сжатие струи не учитывает идеальный винт, т.е. в Вашем утверждении, что для теории Жуковского достаточно поправок сидящих в относительном КПД.
3. Приходим опять к тому, что все в аэродинамике учитываем полуэмпирическими поправками.
4. Поставленный в посту 520 вопрос остался открытым. Попробую его перефразировать. Может ли тяга винта быть БОЛЬШЕ ТЯГИ ИДЕАЛЬНОГО ПРОПЕЛЛЕРА (читай, определяемой из закона сохранения имрульса)?

 

[Shuvalov]

Еще несколько корежит некоторые (как мне кажется) несогласования.
1. на приведенном скане страницы следует, что речь идет о несущем винте.
2. Относительный  КПД введен дабы учесть различие между идеальным и реальным винтами. Не согласен, что сжатие струи не учитывает идеальный винт, т.е. в Вашем утверждении, что для теории Жуковского достаточно поправок сидящих в относительном КПД.
3. Приходим опять к тому, что все в аэродинамике учитываем полуэмпирическими поправками.

На уровне импульсной теории нет разницы между несущим и самолетным винтом. Природе все равно, на что мы поставили инструмент для создания тяги путем отбрасывания воздуха.

По другим вопросам в полемику не полезу - мало драгоценного времени.

Может ли тяга винта быть БОЛЬШЕ ТЯГИ ИДЕАЛЬНОГО ПРОПЕЛЛЕРА 

Может.
Но только в случае с толкающим винтом!
Но это тема параллельной ветки...

 

[mdp-shnik]

   Всё нужно понимать проще. Допустим макс. мощ. мотора 70 л.с. Если винт не тормозит концами, то он с учётом своего к.п.д. переведёт 70 сил в тягу. Если винт тормозит, то на работу тормозов уйдёт какая-то мощность. Пусть это будет 5 л.с. В результате на создание тяги пойдёт меньше - 65 л.с., а 5 л.с. уйдут в виде звука в окружающее пространство.

 

[Shuvalov]

Пусть это будет 5 л.с. В результате на создание тяги пойдёт меньше - 65 л.с., а 5 л.с. уйдут в виде звука в окружающее пространство.

Увы, не 5 л.с., а, может, и  все 35. Из оставшихся 35, половина может уйти на создание индуктивной скорости, за счет которой и создается тяга, а полезная мощность - та, которая непосредственно идет на создание тяги, составит четверть от имеющейся.... :'(   

 

[PFELIX]

Природе все равно, на что мы поставили инструмент для создания тяги путем отбрасывания воздуха.

Мне этого достаточно (до йоты разобраться хотя бы с одним этим тезисом).
Однако, знать физику теоретически, знать как работают ее законы и представлять целостную физическую картину процессов с проекцией на эти законы -- это три совершенно различных уровня понимания ПРИРОДЫ.
В том то вся и штука, что есть мнение, что крыло создает ПС не "путем  отбрасывания воздуха" (далеко не только путем ...).
Я же пытаюсь Вам намекнуть, что есть еще силы связанные ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО с вязкостью, которые идут плюсом к силам импульсной природы (в данном случае импульсом понимается, собственно не импульс, а количество движения).
Винт всилу создания значительной индуктивной скорости создает условия обтекания лопасти, в значительной степени отличные от обтекания потоком крыла.

Только в случае с толкающим винтом!
Но это тема параллельной ветки...

Разговор у нас как слепого с глухим.
Как я понял, бОльшая часть народа (как буд-то) владеющая вопросом, в параллельной ветке утверждает, что КПД тянущего выше, что лично моей натуре и опыту -- крайне противно.

 

[Shuvalov]

есть еще силы связанные ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО с вязкостью, которые идут плюсом к силам импульсной природы 

Вполне может быть.
Предполагаю также, что это тема достаточно серьезного исследования...

бОльшая часть народа (как буд-то) владеющая вопросом, в параллельной ветке утверждает, что КПД тянущего выше

Аргументация простая - тянущий винт "работает с невозмущенным" потоком. Только не учитываются некоторые другие факторы...

 

[PFELIX]

Вполне может быть.
Предполагаю также, что это тема достаточно серьезного исследования...

Суть в том, что изначально теория Жуковского (вихревая) должна учитывать именно это самое. ОДНАКО:
Навье-Стокса выбросили и все делается от уравнения Эйлера (т.е. идеальная жидкость с притягиванием за уши граничных условий, назначением гипотез, допущений).
Вот и получили непонятные уравнения, не известно, что в какой мере учитывающие. А поскольку в определенных пределах и те и другие силы значительно коррелируют (по углу атаки, скорости и т.д.), то можно с помощью поправочных коэффициентов получить близкие значения к экспериментальным. Собственно, сами коэффициенты  и есть результат экспериментов.

тянущий винт "работает с невозмущенным" потоком

Разумеется, однако, возмущение и  турбулизация от винта не сравнима с теми,что от планера ЛА. А если учесть режим работы лопасти (близкие к скорости звука скорости), то и о влиянии (возмущения) на поток планера говорить -- лично мне смешно.