Помогите рассчитать подъёмную силу винта

[Nininet]

Как будут влиять друг на друга 2 винта в одной плоскости, но противоположного вращения? Расстояние между окружностями 10см., диаметр винта 1,5м.

 

[niksann]

Ну а теперь об этих моих 40% на рулевом винте вертолета при авторотации.

Беру конкретный пример. Вертолет полетной массой 450 кг.
В крейсере энергопотребление хвостового винта примерно 6,5 кВт.
Секундный расход воздуха через РВ - 27,5 кг. Скорость прохождения воздуха через сечение винта при работе на месте - 22 м/с. Это по импульсной теории.

При увеличении скорости полета вертолета, вертикальная составляющая скорости прохождения воздуха через винт уменьшается. И при скорости полета вертолета 120 км/ч, эта скорость составит 0,6 м/с.
Если эту скорость сопоставить со скоростью, например, участка лопасти на 0,75 радиуса (135 м/с), то получим угол отклонения потока примерно 0,1 градуса.  Т.е. практически направление набегающего потока совпадет с направлением движения лопасти РВ. А значит и проекция вектора полной аэродинамической силы лопасти практически совпадет с вектором  лобового сопротивления этой лопасти.

Дальше. Убираем полностью тягу винта и в лобовом сопротивлении лопасти остается только одна его составляющая - это профильное сопротивление. Индуктивное сопротивление появляется тогда, когда появляется подъемная сила.
Следуя табличным данным, профильное сопротивление не такое уж и маленькое.

Кроме того. Поскольку РВ оказывает сопротивление вращению даже с нулевой тягой, вертолету приходиться его крутить, а значит появляется крутящий момент на самом вертолете, который нужно компенсировать рулевому винту. То есть рулевому винту приходиться обслуживать самого себя. Таким образом, этот винт уже не работает при нулевой тяге, и сопротивление его еще больше возрастет.
А сопротивление редукторов - это детская шалость по сравнению с аэродинамическими механизмами сопротивления РВ на авторотации.

Если я по прежнему не прав. Значит не прав!

 

[viache]

@ Anatoliy. В #`136. Там разве тяга с одного винта не 31,5 кг с 63л.с.?

 

[gimcrack]

Кроме того. Поскольку РВ оказывает сопротивление вращению даже с нулевой тягой, вертолету приходиться его крутить, а значит, появляется крутящий момент на самом вертолете, который нужно компенсировать рулевому винту. То есть рулевому винту приходиться обслуживать самого себя. Таким образом, этот винт уже не работает при нулевой тяге, и сопротивление его еще больше возрастет.
А сопротивление редукторов - это детская шалость по сравнению с аэродинамическими механизмами сопротивления РВ на авторотации. 

Конечно, не правы, Николай Алексеевич…
РВ с нулевой тягой будет:
1. оказывать аэродинамическое сопротивление, и при отсутствующих компенсирующих поверхностей будет лишь разворачивать на некий угол, зависящий
лишь от количества сопротивления – площади эквивалентной вредной пластинки.
2.отбирать у НВ часть кинетической энергии для преодоления  РВ профильного сопротивления.
3. И всё! Никакого крутящего момента.…

При отключении РВ при авторотации, за что Вы ратуете, у Вас не будет возможности выбора посадочной площадки, вертолёт будет снижаться боком, задом и т.д., что при поступательной скорости приведёт к непоправимым последствиям…

 

[slav]

То есть рулевому винту приходиться обслуживать самого себя. Таким образом, этот винт уже не работает при нулевой тяге, и сопротивление его еще больше возрастет.

Это не совсем так ,если РВ при поступательной скорости вертолёта обтекается как авторотирующий ,то картина меняется - до наоборот ! : То есть опытный пилот знает каким боком(слегка) снижаться на авторотации ............

 

[niksann]

Это не совсем так ,если РВ при поступательной скорости вертолёта обтекается как авторотирующий ,то картина меняется - до наоборот ! 

Да, я в курсе этих явлений, и прорабатывал их. Но это всего лишь "шило на мыло". Если заставить РВ авторотировать, то он будет оказывать сопротивление другого рода - тянуть вертолет назад как плуг у трактора.
Кстати, авторотация РВ возможна только при наличии у него тяги, а зачем ему тяга на авторотации, если ему нечего компенсировать. Вы разберитесь сначала сами во всех тонкостях.
Еще раз говорю, я не навязываю своих взглядов. Я просчитал и понял, что так лучше со всех сторон. А то что там говорит

вертолёт будет снижаться боком, задом и т.д., что при поступательной скорости приведёт к непоправимым последствиям… 

Это всего лишь его субъективное мнение. А оно у него может быть каким угодно. Поэтому если уж и опираться на субъективное мнение, в совсем крайнем случае, то уж лучше на свое.
Тема раскрыта полностью, каждый для себя выберет свою позицию, или останется на том что имел. Я больше в бессмысленном споре не участвую.

 

[Anatoliy.]

@ Anatoliy. В #`136. Там разве тяга с одного винта не 31,5 кг с 63л.с.?

Да это был не совсем удачный для воздушного винта симметричный профиль NACA 0012.
Там тяга была 28 кг.
А дальше я просто ошибся в подсчете аэродинамического качества.
Ошибку в том посту удалил.
А   картинку ту я просто привел их своих давних запасов.

Вот я сейчас повозился с различными профилями, и вытянул тягу в 38,8 кг при 63 л.с.


При суммарной тяги двух маршевых винтов 77,6 кг и весе конвертоплана 540 кг аэродинамическое качество всей конструкции будет

540 / 77,6 = 6,96

 

[gimcrack]

Это всего лишь его субъективное мнение. А оно у него может быть каким угодно. Поэтому если уж и опираться на субъективное мнение, в совсем крайнем случае, то уж лучше на свое.
Тема раскрыта полностью, каждый для себя выберет свою позицию, или останется на том что имел. Я больше в бессмысленном споре не участвую. 

Опять "слился"...
Я давеча разместил книгу (хотя она и раньше была) по теории вертолёта.
Кто нибудь может похвастаться тем, что прочитал её хотя бы один раз?
http://twistairclub.narod.ru/johnson/index.htm

 

[niksann]

Опять "слился"..

Не имею корыстного интереса в сих спорах. Появилась мысль, высказал. А биться до потери сознания  отстаивая ее - не-а, больше не буду.
Сегодня делал прогон систем автожира, все нормально. В прошлый раз деревянный двухлопастной моноблочный винт стабильно на 2000 об. (самого винта) входил во флаттер. Обклеил 3-мя слоями тонкой стеклоткани, и проблемы как не бывало. Это я к тому, что жесткость лопасти на кручение имеет значение. Для тех, кто клеит  деревянные лопасти.

 

[Anatoliy.]

Ну а теперь об этих моих 40% на рулевом винте вертолета при авторотации.

Беру конкретный пример. Вертолет полетной массой 450 кг.
В крейсере энергопотребление хвостового винта примерно 6,5 кВт.
Секундный расход воздуха через РВ - 27,5 кг. Скорость прохождения воздуха через сечение винта при работе на месте - 22 м/с. Это по импульсной теории.

При увеличении скорости полета вертолета, вертикальная составляющая скорости прохождения воздуха через винт уменьшается. И при скорости полета вертолета 120 км/ч, эта скорость составит 0,6 м/с. 

Начинаем исправлять ошибки.

Как гласит импульсная теория, тяга воздушного винта вычисляется путем умножения секундной отбрасываемой массы воздуха на приращение скорости приданное этой массе воздуха.

Возьмем ту упомянутую скорость горизонтального полета 120 км/час или 33,3 м/с.
Определим величину того приращения скорости отбрасывания воздуха.
Допустим (конечно я прикинул кое какие цифры заранее) это приращение скорости отбрасывания будет равно 13 м/с, а не 0,6 м/с как Вы посчитали непонятно как.
Тогда складывая вектор скорости горизонтального полета 33,3 м/с  и вектор скорости приращения скорости воздуха поперек плоскости вращения 13 м/с получим скорость воздуха через  воздушный винт (не вдоль оси вращения, а наискосок) равный 35,75 м/с, что больше скорости воздуха через воздушный винт при нулевой скорости полета вертолета в 1,625 раз.
Во столько возрастет и секундная масса воздуха проходящая через воздушный винт. Отсюда следует, что приращение скорости отбрасывания вдоль оси вращения должно быть уменьшено также в 1,625 раз или     22 / 1,625 = 13,54 м/с.
Это почти та "прикидочная" скорость принятая в начале рассуждения равная 13 м/с.
Можно бы было и точнее порикидывать, но уже это говорит о Вашей грубейшей ошибке в расчетах и о представлении физики создания тяги воздушного винта.
Согласитесь, что Ваши 0,6 м/с и близко не стояли с реальной скоростью 13 м/с.
Ошибка в почти в 22 раза.

А дальше Вам можно и не верить с таким подходом к расчетам.
Теорию Вы не знаете. Увы.

Это касается и следующего Вашего изречения.

Если эту скорость сопоставить со скоростью, например, участка лопасти на 0,75 радиуса (135 м/с), то получим угол отклонения потока примерно 0,1 градуса. Т.е. практически направление набегающего потока совпадет с направлением движения лопасти РВ. А значит и проекция вектора полной аэродинамической силы лопасти практически совпадет с вектором лобового сопротивления этой лопасти. 

Что касается Ваших попыток весь дальнейший расчет воздушного винта ограничить добавкой только индуктивного сопротивления, то и тут Вы не правы и даже во много раз.

Поясню.
Для того, чтоб лопасть обладала требуемой тягой при такой косой обдувке угол атаки лопасти надо отсчитывать не от плоскости вращения, а учитывать вектор скорости воздуха проходящего параллельно оси вращения воздушного винта.
Так вот воздух будет дуть на лопасть в районе 0,75 радиуса под углом примерно 5,5 градуса, а не 0,1 градус как Вы это непонятно как посчитали. То есть ошиблись в 55 раз.

Та несчастная добавка индуктивного сопротивления практически не повлияет на силы сопротивления вращения воздушного винта.

А вот отклоненный назад вектор полной аэродинамической силы на 5,5 градуса создаст силу сопротивления вращения равную СИНУСУ угла 5,5 градуса умноженного на эту полную аэродинамическую силу.
Другими словами к сопротивления вращения добавляется примерно 9,6 % от самой тяги воздушного винта.

Что касается режима вращения воздушного винта с околонулевой тягой, то лопасти будут обдуваться потоком воздуха проходящим параллельно плоскости вращения и та, околонулевая сила тяги не отклонится на угол 5,5 градуса и не создаст силу сопротивления порядка 9,6 % от околонулевой силы тяги.
Обращаю внимание, сила то ОКОЛОНУЛЕВАЯ, а не сила тяги необходимая для компенсации реактивного момента несущего винта.
Согласитесь, Ваши ошибки в расчетах так велики, что  эти Ваши предварительные подсчеты лишены всякого физического смысла  и вредны, и в первую очередь, именно для Вас.

Вот такие пироги.
А Вы подумали, что всё учли прибавив индуктивное сопротивление.
Глядя на Ваши же графики, Вы учли индуктивное сопротивление порядка 0,5 %. В реалии сила сопротивления только за счет отклонения вектора полной аэродинамической силы составляет около 9,6 %.
Ошибка почти в 20 раз.
И это Вы называете расчетом воздушного винта?

Вывод.
То, о чем Вы подумали про вредноностность вращения рулевого винта в режиме авторотации крайне безответственно и не соответствует истине.

Мой совет.
Пока Вы не поняли и не освоили правильную методику расчета воздушных винтов поверьте на слово, что рулевой винт не следует отключать в режиме авторотации.

 

[И]

Я давеча разместил книгу (хотя она и раньше была) по теории вертолёта.
Кто нибудь может похвастаться тем, что прочитал её хотя бы один раз?
http://twistairclub.narod.ru/johnson/index.htm

Это только лентяи-теоретики читают там всякие глупые книжки. Настоящие же парни, без всяких там теорий, берут в руки пилу, болгарку, сварку, гаечный ключ и т.д., быстренько ваяют летадло и на нем, как Икар, рвутся в небо. Де, геройству храбрых поем мы песню. Так-то вот!

 

[gimcrack]

Это только лентяи-теоретики читают там всякие глупые книжки. Настоящие же парни, без всяких там теорий, берут в руки пилу, болгарку, сварку, гаечный ключ и т.д., быстренько ваяют летадло и на нем, как Икар, рвутся в небо. Де, геройству храбрых поем мы песню. Так-то вот! 

 

[niksann]

Мой совет.
Пока Вы не поняли и не освоили правильную методику расчета воздушных винтов поверьте на слово, что рулевой винт не следует отключать в режиме авторотации.

Не высоко ль себя вознесли? Давая такие советы! Вы еще автожирщикам порекомендуйте прилепить этот винт. Возможно в прикидочных расчетах я и в прямь допустил глупые промашки. Разберусь. А желающие отключить РВ здесь были и до меня. А те кто его не желал отключить, никогда и не отключат, кто бы здесь что ни говорил.

 

[gimcrack]

Не высоко ль себя вознесли? Давая такие советы! Вы еще автожирщикам порекомендуйте прилепить этот винт. Возможно в прикидочных расчетах я и в прямь допустил глупые промашки. Разберусь. А желающие отключить РВ здесь были и до меня. А те кто его не желал отключить, никогда и не отключат, кто бы здесь что ни говорил. 

Николай Алексеевич, к сожалению АВТОЖИР не летает со скоростями близкими к 0. Например 20 - 50 км/ч.
Т.к. он (автожир) як акула, живёть пока движется....
Он (автожир) движется только благодаря поступательной скорости, и чем она выше, тем больше подъёмная сила винта автожира.
Короче, сравнение не коректное.
Из желающих отключить РВ на авторотации, был только Артемчук.
Это было очень  спорно, но сверхминивертолёт существует только в одном экземпляре и летает ОЧЕНЬ не высоко.

 

[gimcrack]

Это только лентяи-теоретики читают там всякие глупые книжки. Настоящие же парни, без всяких там теорий, берут в руки пилу, болгарку, сварку, гаечный ключ и т.д., быстренько ваяют летадло и на нем, как Икар, рвутся в небо. Де, геройству храбрых поем мы песню. Так-то вот! 

Да... Это точно, но получается как то вот так...
"Не валяй дурака…" 1997г.
В роли Вани Таратайкина - Валерий Золотухин.
https://www.youtube.com/watch?v=pFWu0TbOkEY&feature=player_detailpage

 

[niksann]

к сожалению АВТОЖИР не летает со скоростями близкими к 0. Например 20 - 50 км/ч.

Вообще-то они даже взлетать могут на такой скорости, не то что садится. А вот вертолет уж точно не авторотирует без поступательной скорости. Смертельно опасно. Воронка образуется.

 

[Anatoliy.]

Возможно в прикидочных расчетах я и в прямь [highlight]допустил глупые промашки[/highlight].

Вы не просто [highlight]допустили глупые промашки[/highlight].
Вы просто не знаете как образуется тяга воздушного винта.
Вы не представляете что такое индуктивное сопротивление и почему оно зависит от удлинения лопасти.
Вы не владеете векторной алгеброй.
Вы не представляете как влияет скорость (квадрат скорости) на величину возникающих аэродинамических сил.
Вы даже рисуя несимметричный профиль с околонулевым значением коэффициента Су умудряетесь изобразить его с нулевым углом атаки.

И с этим багажом "знаний" Вы собирались создавать программу расчета тяги несущего винта в режиме косой обдувки?

А когда Вам стараются подсказать правильное решение или заранее уберечь от фатальных ошибок Вы проявляете никчемный гонор.

Не высоко ль себя вознесли? Давая такие советы!

И опять Вам совет.

Изучайте аэродинамику.
Для Вас это, ой как необходимо.

 

[Anatoliy.]

Смертельно опасно. Воронка образуется. 

А что это за смертельная воронка  на авторотации?
Может Вы имели ввиду режим вихревого кольца?
Но вихревое кольцо возникает при неправильном выборе параметров моторного спуска. Уточняю, при работающем двигателе, а не в режиме авторотации когда отказал двигатель.
Так надо знать при каких условиях это вихревое кольцо образуется и как из этого режима выходить, коль в него попал.

 

[Anatoliy.]

Вообще-то они даже взлетать могут на такой скорости, не то что садится.

А не подскажете ли Вы нам тут всем что делает воздушный винт автожира при почти отвесной траектории штатной посадки или при почти вертикальном взлете?

Может Вы попытаетесь приладить к конкретным точкам автожира вектор тяги того воздушного винта и вектор полной аэродинамической силы вертикальной части хвостового оперения?
И заодно проясните нам тут всем свойства аэродинамических плоскостей с отклоняемыми задними частями которые находятся в воздушном потоке от штатно вращающегося воздушного винта.

 

[gimcrack]

Вообще-то они даже взлетать могут на такой скорости, не то что садится. А вот вертолет уж точно не авторотирует без поступательной скорости. Смертельно опасно. Воронка образуется. 

Всё! Я сдаюсь! Не желаю ничего доказывать, дело пусто и неблагодарное.
Это всё равно, что доказывать сумасшедшему, что он сумасшедший.
Аут! :exclamation