Помогите рассчитать подъёмную силу винта

[JohnDoe]

=такое название вводит сильно в заблуждение=мол воздух неподвижен,
давит на манометр силой своей тяжести (как столб песка...)

=а какое давление создаст кубический сантиметр атмосферного воздуха,если его отгородить жёсткими стенками?

(=отвечу=ТОЖЕ 1 атмосферу, 1 кГ/кв.сантиметр !


=и это тоже влияние СТАТИЧЕСКОГО давления ???)

Нормальный, устоявшийся термин.
В системе СИ ед.давления Паскаль -Н/м2, т.е. Сила воздействующая на площадь. Какова природа происхождения этой сиды поиг абсолютно. кг/см2 и прочие мм.ртутного столба производные которые просто удобнее в каких-то применениях.
ИМХУ

 

[henryk]

природа происхождения этой сиды поиг абсолютно.

=её уяснение позволяет понять и более сложные аэродинамические процессы,силы...

=песня,не самолёт ...

 

[Anatoliy.]

Бернулли этого не утверждает, не выдумывайте. В движущейся струйке воздуха ПОЛНОЕ давление больше давления окр.среды, а СТАТИЧЕСКОЕ равно давлению окр.среды.

Что то у Вас ничего не сходится.
Только что Вы написали, что если струйка воздуха движется хоть с какой либо скоростью, то ПОЛНОЕ давление будет больше окружающего давления. Я правильно понял начало Вашего спича?
И далее вы расписали это ПОЛНОЕ давление на составляющие.
То бишь статическое давление равно внешнему давлению.
Следовательно, динамическое давление будет больше ибо сумма давлений, как Вы написали ВСЕГДА больше при наличии движения струйки воздуха относительно окружающей обстановки.
Я ничего не перепутал?
Но тогда объясните почему над крылом появляется туман?
Там что , повышенное давление образовалось?

И вот еще Ваше высказывание:

Ещё раз: в общем случае статическое давление в струе равно ст.давлению окружающей среды.

Но если давление в движущейся струе равно "ст.давлению окружающей среды", то как же работает пульвиризатор по законам Бернулли?
Это Ваши слова?

В пульверизаторе Бернулли прекрасно работает в совершенно открытом пространстве

А эти слова разве не Ваши?

Вы плохо осведомлены. Статическое давление падает не столько в скоростном потоке, а в потоке присоединенного воздуха/потоке с меньшей энергией/скоростью (приосевых).

По вашему если в струю воздуха добавить дополнительные порции воздуха, то статическое давление упадет ниже окружающего давления?
Тогда объясните нам как при таких законах появляется пониженное давление на верхней поверхности крыла?

 

[JohnDoe]

Что то у Вас ничего не сходится.
Только что Вы написали, что если струйка воздуха движется хоть с какой либо скоростью, то ПОЛНОЕ давление будет больше окружающего давления. Я правильно понял начало Вашего спича?
И далее вы расписали это ПОЛНОЕ давление на составляющие.
То бишь статическое давление равно внешнему давлению.
Следовательно, динамическое давление будет больше ибо сумма давлений, как Вы написали ВСЕГДА больше при наличии движения струйки воздуха относительно окружающей обстановки.
Я ничего не перепутал?
Но тогда объясните почему над крылом появляется туман?
Там что , повышенное давление образовалось?

И вот еще Ваше высказывание:

Но если давление в движущейся струе равно "ст.давлению окружающей среды", то как же работает пульвиризатор по законам Бернулли?
Это Ваши слова?

А эти слова разве не Ваши?

По вашему если в струю воздуха добавить дополнительные порции воздуха, то статическое давление упадет ниже окружающего давления?
Тогда объясните нам как при таких законах появляется пониженное давление на верхней поверхности крыла?

Внимательно перечитайте мною ранее написанное, откройте Вики посмотрите/освежите ур-ие Бернулли:
Рп = Рс + ро*V^2 / 2, где Рп -полное давление потока, Па(константа), Рс - статическое давление потока, Па, ро - уд.плотность среды кг/м^3, V - скорость потока, м/сек. Правый член уравнения и есть динамический напор. Подставьте, например, туда 1,2 кг/м3 и 1 м/сек. Получите прибавку к статическому давлению в 0,6 Па. Где Вы видите превышения динамического давления над статикой?🙄
Над крылом, в зоне где образуется туман, имеет место вероятно резкое падение давления, это вызывает резкое падение температуры на этом участка потока (см.адиабатическое расшииение) что ведет к конденсации содержащейся в потоке влаги. Но это нужно рассматривать каждый случай конкретно.
Я вам уже много раз обьяснял, как работает пульверизатор(полоски и пр.) Вот буквально чуть раньше тут еще раз. Ну, хорошо, еще раз "про море":
Струя воздуха выходящая из сопла пульверизатора имеет ст.давьение окр.среды и какую-то скорость. Эта струя захватывает/присоединяет/эжектирует воздух встреченный ей на ее пути, в том числе воздух над трубкой с краской. Захваченный воздух имеет ст.давление, но не имеет динамической составляющей и тут она у него появляется(ее сообщает струя из сопла) т.к. ПОЛНОЕ давление воздуха над трубкой величина постоянная(см.ур-ие Бернулли), статическое давление В ВОЗДУХЕ НАД ТРУБКОЙ ПАДАЕТ. И давление окружающей среды выдавливает краску в поток. Далее на некотором расстоянии потоки смешиваются и скорости и давления становятся одинаковыми, образуется единый поток, большей массы, сечения, но меньшей, чем у изначальной струи, скорости. Вот и все.
ИМХУ

 

[Anatoliy.]

Подставьте, например, туда 1,2 кг/м3 и 1 м/сек. Получите прибавку к статическому давлению в 0,6 Па.

А можно мне подставить не 1 м/с, а 100 м/с как летают самолеты.
Это всего 360 км/час.

Возводим это в квадрат и получаем 10000 чего то.
Потом делим это на 2 и получаем 5000 того же.
И умножаем всё на плотность воздуха 1,2.
В результате получим 6000 Паскаль
А что такое Паскаль?
Это один Ньютон давящий на один квадратный метр.
В расчетном примере получаем силу давления 612 кг на каждый квадратный метр.
И что имеем из этого?
На фиг какие то углы атаки для крыла.
Достаточно хорошенько подуть над одним квадратным метром и получим подъемную силу в 612 килограмм.
Причем исходя из этих формул совершенно не важно какой толщины будет та дуемая струя над тем квадратным метром.
Можно зафигачить струю толщиной в 1 метр, а можно и толщиной в один сантиметр.
Заметьте, в формулах Бернулли про толщину той воздушной струи нет ни слова, ни упоминания.
Не находите ли Вы в этом прелестной халявы для создания подъемной силы?
Теперь Вы поняли почему Ваш эксперимент на балконе не принес желаемых (расчетных по Бернулли) результатов?

 

[Anatoliy.]

т.к. ПОЛНОЕ давление воздуха над трубкой величина постоянная(см.ур-ие Бернулли), статическое давление

Опять какие то непонятки.
Вы только что писали чуток выше в этом же сообщении, что Полное давление равно сумме двух давлений и оно всегда больше окружающего при наличии движения в струе воздуха.
А тут Вы пишете, что Полное давление над трубкой постоянное.
Вы уж как то определитесь в какую сторону Вам отойти.
В сторону красивых или в сторону умных (из анекдота).
И с обтеканием крыла так же непонятно почему это давление вдруг оказалось ниже окружающего давления.
Понимаете, вначале падает давление, а вслед за ним падает температура.
Это для крыла.
Но можно и наоборот.
Вначале охладить воздух, а потом вслед за понижением температуры воздух "съежится".
Но тогда надо возить на самолетах холодильные установки.

 

[JohnDoe]

А можно мне подставить не 1 м/с, а 100 м/с как летают самолеты.
Это всего 360 км/час.

Возводим это в квадрат и получаем 10000 чего то.
Потом делим это на 2 и получаем 5000 того же.
И умножаем всё на плотность воздуха 1,2.
В результате получим 6000 Паскаль
А что такое Паскаль?
Это один Ньютон давящий на один квадратный метр.
В расчетном примере получаем силу давления 612 кг на каждый квадратный метр.
И что имеем из этого?
На фиг какие то углы атаки для крыла.
Достаточно хорошенько подуть над одним квадратным метром и получим подъемную силу в 612 килограмм.
Причем исходя из этих формул совершенно не важно какой толщины будет та дуемая струя над тем квадратным метром.
Можно зафигачить струю толщиной в 1 метр, а можно и толщиной в один сантиметр.
Заметьте, в формулах Бернулли про толщину той воздушной струи нет ни слова, ни упоминания.
Не находите ли Вы в этом прелестной халявы для создания подъемной силы?
Теперь вы поняли почему Ваш эксперимент на балконе не принес желаемых (расчетных по Бернулли) результатов?

Все было бы прекрасно, если бы все зависело только от Бернулли, но этот дяденька вынужден жЫть в нашем несовершенном мире, где нсть и другие суровые дядьки. И тётьки. Например, Ваши (и мною) безмерно уважаемые Паскаль, Шарль, Ньютон и многие другие. И все они вынуждены ютится в одной области пространства. По ому неверно брать один параметр и пытаться из него вывести некую универсальную формулу, теорию или методику расчета. Не получится.
Про толщину струи прекрасно упоминается в законе постоянства расхода, котрый идет с Бернулли рука об руку. Это тоже один из вариантов записи закона сохранения(вообще их вагон) в данном случае массы:
Gv = po*S*V = const, где Gv - массовый расход, кг/сек , po - плотность среды, кг/м3 , S - площадь сечения струйки, м2 , V - скорость потока, м/сек. Из формулы видно, что при увеличении площади струи её скорость падает и наоборот. Это ровно то, что я раньше Вам говорил. Потому и Ваш тезис о "невсжности" толщины струи неверен. "Худосочная" струя быстро замедляется из-за взаимодействия с окр.средой, "толстая" не успевает полностью завершить энергообмен. В каждом конкретном случае нужно жонглировать параметрами, чтобы получить максимум отдачи.
"Халявой" этой занимался ещё Анри, наш, Коэнда. Где-то тут я недавно вновь постил ссылку на статью о его "забытом эффекте". Где с цифрами было показано, что при выдуве струи поверх лобика ПС возрастала. Устройство ступеньки на спинке профиля приводило к падению ПС, но повышало тягу(читай, снижало лобовое сопротивление). Установка щитка над верхней поверхностью профиля улучшало все параметры, но зависимость примерно сохранялась. Для коэндалета, столь часто Вами пинаемого, настильная струя(Коэнда-классик) маловыгодна. Нужно создать максимальную площадь контакта инициирующей струи с эжектируемой массой. Это отражено в лит-ре по эжекторам, но применительно именно к ним. Я, например уже давненько сказал, что могу значительно улучшить ветилятор Дайсона, основываясь именно на этих моих умозаключениях. Но никто не заинтересовался.
И именно мои балконные эксперименты это полностью подтвердили. С подачи покойного дяди Юры(Жоржа), Царствие ему небесное. Именно тогда, когда я между соплом и пластиной устроил зазор(просто поднял сопло над пластиной) подьемная сила резко возрасла, пластина просто " подпрыгивала. Но раньше я был наивен и хотел на этом заработать денег, а теперь я понял, что мне не светит. По меньшей мере у нас. И стал потихоньку делиться мыслями и идеями. А то, вдруг загнусь внезапно, обидно будет, если пропадут. Хотя, возможно, многие из них никогда не выйдут из разряда "бреднЕй"😁

 

[henryk]

холодильные установки.

=криогенные вакуумные насосы...

 

[JohnDoe]

Опять какие то непонятки.
Вы только что писали чуток выше в этом же сообщении, что Полное давление равно сумме двух давлений и оно всегда больше окружающего при наличии движения в струе воздуха.
А тут Вы пишете, что Полное давление над трубкой постоянное.
Вы уж как то определитесь в какую сторону Вам отойти.
В сторону красивых или в сторону умных (из анекдота).
И с обтеканием крыла так же непонятно почему это давление вдруг оказалось ниже окружающего давления.
Понимаете, вначале падает давление, а вслед за ним падает температура.
Это для крыла.
Но можно и наоборот.
Вначале охладить воздух, а потом вслед за понижением температуры воздух "съежится".
Но тогда надо возить на самолетах холодильные установки.

Полное давление ВСЕГДА постоянное, пока нет внешних сил. Появляется внешнее воздействие и полное давление начинает учеличиваться(в систему плеснули добавочную энергию), но перераспределяется эта энергия по всему объёму, массе не мгновенно(как вы постоянно пытаетесь представить), а с некоторой задержкой из-за инерции, ограниченной скорости распространения возмущений, теплопередачи и хз еще кских нюансов. В результате есть некоторая область, время, площадь где имеет место быть МЕСТНОЕ, т.е. очень ограниченное по времени и пространству падение давления, температуры, скорости и т.д. Это только в школьном уебнике говорят, что в цилиндре ДВС, например, происходит "взрыв" и давлене обномоментно прыгаетв макисмум.в иеальности на сгорание топлива, требуется время. И вместо красивого "квадратного" графика циклс Карно получается "кракозябра" реального цикла. И так везде.
Вы, помниться, осень не любите поправочные коэффициенты, страстно и мнтго лет пытаеесь от них избавиться, но они появились не из-за желания всяких Вибе увековечиться в истории, а по необходимости. Пытайтесь и далее изобретать "Теорию Всего", мочему бы и нет. Вот только не нужно это строить на охаивании достижений других, благодаря которым мы можем летать по небу. Пусть и не вооруженные идеальной теорией. Тем паче, что многие уже сами заступиться за себя не могут, а мне попою лень. Да и "иксперд" из меня вполне себе диванный.😁
ИМХУ

 

[henryk]

из-за инерции, ограниченной скорости распространения возмущений,

=тепловая скорость молекул воздуха порядка 500 м/с...
=она играет "первую скрипку" в аэродинамическом оркестре.

-если кто-то пукнет в метре от нас,через какое времья почуем ?
(разве инерция =1,3 кг/кубм.) в состоянии так замедлить поток "выхлопных газов "?

 

[JohnDoe]

=тепловая скорость молекул воздуха порядка 500 м/с...
=она играет "первую скрипку" в аэродинамическом оркестре.

-если кто-то пукнет в метре от нас,через какое времья почуем ?
(разве инерция =1,3 кг/кубм.) в состоянии так замедлить поток "выхлопных газов "?

Вся прелесть высоких скоростей молекул разбивается об распределение Максвелла (или Больцмана, или еще кого, не помню). Т.е. молекулы хотя и летают быстро, но крайне не организованно, хаотично. В результате средняя скорость гораздо ниже. Так что мгновенного удушения от приятеля, не сдержавшего "внутренний дух", можно вполне избежать. Многие так и делают, отходя в сторону со скоростями сильно ниже М.😉
ИМХУ

 

[henryk]

но крайне не организованно, хаотично.

=молекулы воздуха перемещаются по прямым траекториям (они же "плавают" в вакууме...)

=давным давно,по молодости=у меня в руках была кандидатская "Молекулярная аэродинамика"...сам не смог разобраться,дал Профессору ,
немолодому а Он её затерял !

=можно было рассчитать поведение в воздухе любой формы !

 

[JohnDoe]

=молекулы воздуха перемещаются по прямым траекториям (они же "плавают" в вакууме...)

=давным давно,по молодости=у меня в руках была кандидатская "Молекулярная аэродинамика"...сам не смог разобраться,дал Профессору ,
немолодому а Он её затерял !

=можно было рассчитать поведение в воздухе любой формы !

Вот, разбирайтесь(многабукафф и цЫферр)
Распределение Максвелла — Википедия

 

[Anatoliy.]

Вот только не нужно это строить на охаивании достижений других, благодаря которым мы можем летать по небу.

Я же ранее писал, что все верующие и неверующие в эти три теории возникновения подъемной силы пользуются одной и той же формулой которая была выведена не на основании тех теорий, а чисто практически с вставленным коэффициентом Су который ведет себя в каждом случае по разному.
Для каждого профиля, для каждой относительной величины, для каждой шероховатости поверхности, для каждого числа Re и всех прочих чисел, для каждого удлинения и многих других факторов.

Кстати, те практические исследователи первоначально записали формулу подъемной силы без дебильной двойки в знаменателе, и у них коэффициент Су был в два раза меньше чем это принято сейчас.
А потом пришли шибко умные теоретики и вкорячили двойку в знаменатель считая, что они таким образом увековечили память о Бернулли.

Но еще раз повторяю, ТЕОРИЯ это не ЗАКОН, а только временное объяснение весьма ограниченных свойств явления на существующем уровне познания этого явления.
Вот законы Ньютона это ЗАКОНЫ, и закон Паскаля это ЗАКОН.
Так что летаем мы не по Бернулли и не по Жуковскому, а по Ньютону, хотите Вы этого или нет, верите ли Вы в это или нет.
Закон - это ЗАКОН.
А теории пришли и уйдут как ушла плоская Земля в небытие, хотя это представление о плоской Земле позволяла крестьянам ходить по земле и пахать ту плоскую землю.
Да и многого чего было отвергнуто в ходе развития человечества.
Вот уже трещит по всем швам теория относительности Энштейна.
Так что нам теперь делать, застрелиться?

 

[Dmitry1917]

Я немного вклинюсь в ваше обсуждение.
А можете мне пожалуйста пояснить, какой винт более эффективен, обычный самолетный (которые стоят на квадрокоптерах), или вертолетный? (я понимаю что не первый это спрашиваю). Или с точки зрения массы поднимаемого груза и мощности двигателя - все равно?
Просто я в программе eCalc - xcopterCalc - the most reliable Multicopter Calculator on the Web считаю квадрокоптер, и он мне показывает что висение 5 кГ квадрика почти не расходует энергию, а когда считаю то-же самое для вертолета, то на висение нужна гораздо большая мощность.
В общем, самолетный винт или вертолетный? Что лучше? И почему?
Спасибо.

 

[Anatoliy.]

В общем, самолетный винт или вертолетный? Что лучше? И почему?

Так Вы сами ответили на свой вопрос.
Самолетный воздушный винт лучше для самолета, потому то его и называют самолетным.
Для вертолета лучшим будет вертолетный винт, который называют несущим винтом.
Недаром же самый лучший несущий винт называют несущим винтом вертолета (вертолетный винт).

 

[Dmitry1917]

Анатолий, скажем так, что более эффективно с точки зрения создаваемой подъемной силы?
Вот есть квадрокоптер, и мощность двигателя которая передается на винты (там самолетные винты), и есть вертолет, мощностью двигателя передается на винты ( пусть будет соосная схема как наиболее эффективная). КПД 100%, т.е. нет потерь в трансмиссии и т.д.
Что более эффективно с точки зрения поднимаемой нагрузки? Берём только висение, и максимальную грузоподъёмность при одинаковой тяге.
И ещё, правильно ли я понимаю, что тяга основного винта понял пропорциональна углу отклонения лопастей?
Спасибо. )

 

[Anatoliy.]

Берём только висение, и максимальную грузоподъёмность при одинаковой тяге.

Какая то корявая фраза у Вас получилась.
Если аппарат висит, то тяга винта равна весу этого аппарата.
Термин "грузоподъемность" обычно применяют для обозначения возможности поднять дополнительную нагрузку кроме веса самого летательного аппарата вместе с необходимым экипажеми требуемым для конкретного полета запасом топлива..
Скажем. подходите к вертолету как пассажир с чемоданом. Вот тут и возникает вопрос о грузоподъемности, сможет ли вертолет подняться в воздух только с Вами или он может захватить с собой еще и Ваш чемодан, а может только один чемодан.

Вот есть квадрокоптер, и мощность двигателя которая передается на винты

Естественно для висения самый лучший вариант это несущий винт вертолета.
Но дальше висения начинается горизонтальный полет.
У несущих винтов вертолета в результате косой обдувки несущего винта с ростом скорости увеличивается секундная масса воздуха проходящая через плоскость вращения винта и это приводит к уменьшению потребной мощности. Это снижение потребной мощности наблюдается примерно до скорости 80 - 90 км/час, а сама потребная мощность падает примерно до 80 % от взлетной.
Потом по мере роста скорости начинает превалировать силы сопротивления и потребная мощность начинает увеличиваться до максимальной для данного вертолета. Когда мощность на несущем винте достигнет максимальной мощности двигателя, то достигнутую скорость называют максимальной для данного вертолета.
Что касается всевозможных мульти винтовых аппаратов у которых сильно разнесены винты, то это не есть хорошее решение.
Следует обратить внимание на мировую практику.
Много ли летательных аппаратов поперечной и продольной схемы.
Как говорят в буквальном смысле это раз, два и обчелся.
Но соосные вертолеты и синхрокоптеры выпадают из этого "раз, два и обчелся", у них несущие винты или на одной оси, или практически на одной оси.
Квадрокоптеры, как игрушки, сильно пудрят мозги мечтателям.
Не имея никаких преимуществ перед вертолетами они крайне опасны и энергомалоэффективны.

 

[Dmitry1917]

Тогда получается, что квадрокоптер с вертолетными винтами будет более эффективным по сравнению с самолетными?
Т.е. если я делаю квадрокоптер у которого будут вертолетные винты и подьемную силу на каждом я буду менять за счет угла атаки (именно угол отклонения обоих лопастей, как на заднем винте вертолета, а не полноценный автомат перекоса), то такой аппарат будет более эффективен чем квадрокоптер?

 

[Anatoliy.]

Тогда получается, что квадрокоптер с вертолетными винтами будет более эффективным по сравнению с самолетными?
Т.е. если я делаю квадрокоптер у которого будут вертолетные винты и подьемную силу на каждом я буду менять за счет угла атаки (именно угол отклонения обоих лопастей, как на заднем винте вертолета, а не полноценный автомат перекоса), то такой аппарат будет более эффективен чем квадрокоптер?

К идее тупо скопировать игрушечный квадрокоптер и увеличить его в размерах опять таки приводят игрушечные квадрокоптеры.
Для игрушек которые летают как черепахи и легче тех черепах конструктивно проще менять тягу за счет оборотов тех винтиков.
При больших взлетных весах управлять тягой винтов за счет изменения скорости вращения становится проблематично изх за возросшей инерционности винтов.
Поэтому намного резвее управлять силой тяги за счет изменения углов установки лопастей.
Но подумайте с холодным рассудком над этой проблемой управляемости квадрокоптера.
Пусть в Вашем квадрокоптере 4 винта (на то он и называется квадро...)
Вы хотите установить управление общим шагом на каждый из четырех винтов вместо одного автомата перекоса, который будет отличатьсч от простого устройства управления общим шагом только одной тарелкой в автомате перекоса.
Вдорая беда всяких мультикоптеров это заметно меньшая суммарная ометаемая площадь всеми мультивинтами.
Это приводит к увеличению скорости отбрасывания воздушных масс винтом.
Далее это приводит к увеличению индуктивного сопротивления лопастей, и это индуктивное сопротивление во много раз больше профильного сопротивления и сопротивления трения лопостей о воздух.
Увеличенная скорость отбрасывания увеличивает потребную мощность для таких летательных аппаратов.
И в заключении, скорость авторотации будет всегда больше этой скорости отбрасывания.
Если у вертолета скорость отбрасывания будет 8 м/с, то скорость авторотации при вертикальном спуске будет порядка 11 м/с
У малых винтов с большой удельной тягой на ометаемую площадь скорость отбрасывания будет порядка 15 - 20 м/с, а скорость авторотации порядка 20 -30 м/с или даже больше.
Таким образом Вы задумали построить летательный аппарат который требует большей мощности, сложен в конструкции, малонадежен с точки зрения увеличения числа деталей и узлов и как приговор - не способный к авторотации вообще.
А если предположить отказ одного из четырех винтов, то это вообще не летательный аппарат для людей.
Есть еще одна неприятность у всевозможных мультикоптеров.
Это идиотский комфорт при управлении.
Если вертолет сохраняет свое пространственное положение а несущий винт вертив в пространстве вектором тяги, то квадрокоптер вертится вместе с суммарным вектором тяги воздушных винтов.