Re: Voron - самолет для самодела

[Lapshin]

Мое предполжение только подтвердилось.
Все винты, которые Вы пробовали нужно отправить в ...пку.

В этом,конечно,доля истины есть - после хреновой работы первого Данилюкоского винта,подобранного из имеющейся номенклатуры и последующего заказа нового винта,не давшего улучшения,все отношения с Данилюком мною были прерваны навсегда.Французский винт оказался получше.

Описанное поведение всех этих винтов при затяжелении шага явно свидетельствует от том, что они имеют:
Недостаточную крутку и недостаточно толстый профиль в комле лопасти;
Избыточно широкие концы лопастей;
Избыточное покрытие.

- Недостаточная крутка - возможно,не уверен,впрочем;
- Недостаточно толстый профиль в комле - под сомнением;
- Избыточно широкие концы лопастей - для Данилюковских винтов так и есть,но сделать простой СДВ он отказался,т.к.полностью бросил деревяшечную технологию в пользу более повторяемой и дешевой; композитной.Французский винт - сужающийся с трети радиуса,но ширина концов лопастей - миллиметров 40 и не выглядит чрезмерной;
- Избыточное заполнение - непохоже;Данилюковские винты наоборот,имеют визуально более узкие лопасти,чем хотелось бы.Французский - как будто в самый раз.
   Я-то и сам склонен был полагать,что распределение ширин лопастей по диаметру,а,как следствие и распределение крутки,для данного самолета далеко от оптимальности,но перебирать множество винтов (тем более,как предлагается - фиксированного шага) я не имел ни возможности,ни желания и рассчитывал,использовав результаты как исходные данные для подбора,попробовать пару-тройку обещанных подходящих винтов и остановиться на лучшем.

 

[hasan]

Владимир Павлович, Наиль казанский делал винты для жабиры, на Птенец2 , это ж тоже безредукторный движок. Свяжитесь с ним. Это было год назад, но он на месте не стоит.

 

[Lapshin]

Владимир Павлович, Наиль казанский делал винты для жабиры, на Птенец2 , это ж тоже безредукторный движок. Свяжитесь с ним.

Проект стоит,Наиль - это сейчас неактуально.
Но сейчас занимаюсь другим проектом - ключевые слова:LSA,пилотаж...Уверен - колеса как и ранее,окажутся в воздухе во вполне обозримом будущем.
Не знаю,правда - под чьим знаменем.

 

[Denis]

Мое предполжение только подтвердилось.
Все винты, которые Вы пробовали нужно отправить в ...пку.

В этом,конечно,доля истины есть - после хреновой работы первого Данилюкоского винта,подобранного из имеющейся номенклатуры и последующего заказа нового винта,не давшего улучшения,все отношения с Данилюком мною были прерваны навсегда.Французский винт оказался получше.

Описанное поведение всех этих винтов при затяжелении шага явно свидетельствует от том, что они имеют:
Недостаточную крутку и недостаточно толстый профиль в комле лопасти;
Избыточно широкие концы лопастей;
Избыточное покрытие.

- Недостаточная крутка - возможно,не уверен,впрочем;
- Недостаточно толстый профиль в комле - под сомнением;
- Избыточно широкие концы лопастей - для Данилюковских винтов так и есть,но сделать простой СДВ он отказался,т.к.полностью бросил деревяшечную технологию в пользу более повторяемой и дешевой; композитной.Французский винт - сужающийся с трети радиуса,но ширина концов лопастей - миллиметров 40 и не выглядит чрезмерной;
- Избыточное заполнение - непохоже;Данилюковские винты наоборот,имеют визуально более узкие лопасти,чем хотелось бы.Французский - как будто в самый раз.
   Я-то и сам склонен был полагать,что распределение ширин лопастей по диаметру,а,как следствие и распределение крутки,для данного самолета далеко от оптимальности,но перебирать множество винтов (тем более,как предлагается - фиксированного шага) я не имел ни возможности,ни желания и рассчитывал,использовав результаты как исходные данные для подбора,попробовать пару-тройку обещанных подходящих винтов и остановиться на лучшем.

Стоило самостоятельно изготовить винт по серии СДВ-1.
Что касаемо концевой хорды 40мм, то приведу такое сравнения.
У винта СДВ-1 диаметром 1500мм (как у нас на Жуке), хорда в начале концевого закругления примерно 18мм. А толщина лопасти вблизи комля (Там где уже начинается сформированный профиль), порядка 60мм. Винты серии СДВ-1 идеально подходят для значений коэффициента мощности и относительной поступи, которые получаются у таких моторов как Жук, Джабиру и ULpower. Винты с несколько расширенными против СДВ-1 концами эффективно работают в области значительно больших значений V/nD. Бльшая и существенно нелинейная крутка в любом случае принципиально необходима. Винты, которые выпускают дилетантские производители для Ротаксов как правило не обеспечивают такую же эффективность во всем диапазоне скоростей. На легких самолетах с Ротаксами, которые имеют действительно высокие ЛТХ, также стоят исключительно деревянные классические винты, чаще всего  MT-Propeller или Sensenich.

 

[Lapshin]

Стоило самостоятельно изготовить винт по серии СДВ-1.

Твоими устами,Денис,мед бы пить - только вряд ли удалось бы совершенно корректно учесть взаимодействие струи с фюзеляжем и крылом и выстрогать винт именно с нужными параметрами;а делать линейку винтов с их вариациями не было ни времени,ни желания,ни воли руководства - было обещано,что он будет привозить разные винты,взятые на пробу и выберем лучший из них.Предложение поговорить с Михаэлем Мюльбауером (MT-Propeller - я уверен,он задачу понял бы и предложил наиболее правильные винты),не было принято и собирались брать винты по связям шефа.
С Ротаксом же, (хотя сам по себе ULpower мне и нравится куда больше) приемлемый результат гарантировать мог я сам.

 

[Denis]

Классические винты, к коим относится и СДВ-1 к взаимодействию с фюзеляжем малоразборчивы.

 

[Lapshin]

Классические винты, к коим относится и СДВ-1 к взаимодействию с фюзеляжем малоразборчивы.

Ну это вряд ли касается миделей,примерно равных по площади ометаемой площади винта...ну да Бог с ними.
Вот,скажи лучше - одним из планируемых мероприятий у меня была установка может быть даже переразмеренного кока воздушного винта (миллиметров 400),дабы исключить из сопротивления бесполезные корневые части,засчет чего загрузить более перерферийные части лопастей увеличением угла их установки.Полагаю,что эффект оказался бы заметным.

 

[Denis]

Мидель здесь вообще ни при чем.  Дин Уилсон взял целиком силовую установку от Сессны 185 с винтом диаметром 82 дюйма  и поставил ее на свой уникальный самолет Private Explorer, фюзеляж которого имеет сечение 80 на 80 дюймов (2.03м на 2.03м). Мидель фюзеляжа превосходит площадь диска винта на 20%, тогда как у С-185, наоборот, диск винта по площади в 2.4 раза больше миделя фюзеляжа. Взлетный вес помстроенных и хорошо летающих самолетов Private Explorer на 15-30% больше, чем у той Сессны, скорость отрыва сопоставима.  Если бы КПД винта не сохранился на том же уровне, чтоу Сессны, Эксплорер вобще врядли смог взлететь.


Напомню, что это за хрюшка:

http://cdn-www.airliners.net/aviation-photos/photos/5/6/4/1479465.jpg

Еще один, более близкий пример. Самолеты KR-2, Jodel D-18, Quickie Q2 успешно летают на конверсиях Жука с маленькими деревянными винтами диаметром до 1.35м. Площадь диска такого винта  равна или немного (на 15-20%) превосходит мидель фюзеляжа этих самолетов. Для обеспечения доказанных испытаниями ЛТХ требуется крейсерский кПД не менее 0.8, а в наборе высоты не менее 0.6. Без сомнения эти значения обеспечены.

http://cdn-www.airliners.net/aviation-photos/photos/7/9/4/0932497.jpg

http://cdn-www.airliners.net/aviation-photos/photos/5/5/2/1133255.jpg

Для того, чтобы толстый фюзеляж не мешал маленькому винту, необходимо выполнить только одно условие.
На всем протяжении от плоскости винта до максимального сечения фюзеляж должен плавно расширяться, так чтобы поток разгонялся, а нормаль к поверхности в каждой точке была направлена вперед. То же самое условие должно быть выполнено на лобовом стекле фонаря кабины и контуре сопряжения его с капотом (здесь кроется вероятная причина корявости Лешего и Як-112). У МАИ-223 и Ворона в первом приближении нос с этой точки зрения удовлетворительный. если было бы иначе и на передней, конфузорной части фюзеляжа были бы значительный участи торможения потока, или, хуже того, локальные отрывы, то тяга винта одновременно упала бы во всем диапазоне скоростей, начиная с нуля. Тогда Ворон прежде всего бы вяло взлетал.
Большой кок действительно экранирует корневые сечения лопастей и дает небольшое (единицы процентов) повышение КПД винта. Однако, если на носу имеется плоский срез, занимающий до 15% площади диска винта (пятачок  капота оппозитного мотора для этого дела так же эффективен, как и круглый срез капота радиального ), то выигрыш еще больше.

Примеры:

http://cdn-www.airliners.net/aviation-photos/photos/5/1/8/1554815.jpg

http://cdn-www.airliners.net/aviation-photos/photos/4/4/4/1266444.jpg

Этот капот значительно совершеннее более округленного и зауженного, который применили впоследствии при установке Ротакса 912.   

Кок винта, работающего перед таким пятачком, не дает ничего и только весит лишнее, если, например, не является нужным для закрытия втулки ВИШ.


Если есть терпение и понимание, могу объяснить, как эту вкусную кашу можно испортить плохим винтом.      

 

[Lapshin]

Мидель здесь вообще ни при чем.Дин Уилсон взял целиком силовую установку от Сессны 185 с винтом диаметром 82 дюймаи поставил ее на свой уникальный самолет Private Explorer, фюзеляж которого имеет сечение 80 на 80 дюймов (2.03м на 2.03м). Мидель фюзеляжа превосходит площадь диска винта на 20%, тогда как у С-185, наоборот, диск винта по площади в 2.4 раза больше миделя фюзеляжа. Взлетный вес помстроенных и хорошо летающих самолетов Private Explorer на 15-30% больше, чем у той Сессны, скорость отрыва сопоставима.Если бы КПД винта не сохранился на том же уровне, чтоу Сессны, Эксплорер вобще врядли смог взлететь.

Об этом мне,слава Богу,известно,известен даже дирижабль с тянущим винтом,- речь о другом.При такой компоновке (для простоты можно рассуждать как раз об этом дирижабле) параметры винта для обеспечения равного к.п.д. при равном диаметре винта на равной скорости,на тех же оборотах и мощности явно будут отличаться от параметров изолированного винта - а как раз на этих отличиях моя компетенция и обрывается:насчет глубины собственных познаний в нетривиальных вопросах аэродинамики у меня нет иллюзий,а практики,увы,набраться не успел - стоп-кран сработал раньше.
Замечу также,что приведенные рассуждения не объясняют достаточности тяговых характеристик винтов на скоростях до взлетной (взлет,повторяю,очень энергичный для перетяжеленного из-за расчетов,выполненных после постройки  по прикидкам,самолета),да и притуплять носок капота сверх уже сделанного на Вороне может только мазохист.

 

[Denis]

Кроме небольшой коррекции шага винта (в сторону уменьшения), винт, работающий перед толстым фюзеляжем ничем не отличается от такого же изолированного. Навскидку можно уменьшить шаг на 10% против расчетного для изолированного винта и с этого начать. Полетит нормально, по результатм первых полетов можно будет уточнить шаг (есть понадобится) и второй винт уже точно попадет в точку.   
Пятачок у Ворона совершенно нормальный, лучше, например, вот этого:

http://cdn-www.airliners.net/aviation-photos/photos/0/6/6/1073660.jpg

Если крейсерская скорость действительно сильно  занижена против расчетной, при описанной Вами реакции на затяжеление шага, однозначный виновник - винт. Точнее, все испытанные винты обладали одной родовой травмой, в большей или меньшей степени.

Иначе, повторю, не было бы энергичного взлета.

Любой винт отличается от идеального по импульсной теории тем, что принципиально не может создать одинаковую индуктивную скорость по всему диску.  В центре диска винта имеется "мертвая зона", в которой при работе на месте происходит обратное перетекание, а при наличии поступательной скорости - сначала подторамаживание потока. а потом отрицательная тяга.
Наиболее существенное изменение характера обтекания внутренних отсеков лопастей поисходит для легконагруженных (как в нашем случае) винтов в диапазоне скоростей от 0 до примерно 10м/с, т.е. до половины скорости отрыва.
Класические самолетные винты в статических условиях допускают срывное обтекание на радиусах до 40%, имея большой угол установки этих сечений за счет крутки. Из-за этого их статическая тяга меньше на 20-40% по сравнению с максимально возможной для такого диаметра и подводимой мощности. Однако, при разгоне скорости местные углы атаки этих сечений очень быстро уменьшаются, и срывная зона быстро сокращается к втулке (полностью она не исчезает никогда). Для того, чтобы снизить сопртивление прикорневых сечений, обтекаемых в таком режиме, их  делают максимально толстыми. 
Далее, плоский носовой срез экранирует эту срывную зону и снижает потери мощности в ней. Сочетание этого экранирования с тягой капота, а при разгоне скорости - также с торможением потока толстым телом, устраняет потери тяги и компенсирует повышенное сопротивление обдувемого фюзеляжа и/или части крыла. Так ведет себя правильный самолетный винт.

Винты, ориентированные на максимальную статическую тягу, ведут себя иначе. У них прикорневые сечения установлены под меньшим углом атаки по сравнению с расчетным (75%), а профиль у них заметно тоньше (особенно у композитных). Срывная зона при работе на месте у них значительно меньше. Однако, при разгоне скорости, местные углы атаки быстро становятся сильно отрицательными, что вызывает возникновение в этой зоне отрицательной тяги. В результате, КПД винта резко падает, не обязательно совместно с раскруткой оборотов. Увеличение статической тяги при удалении винта от носового среза является четким признаком именно такого обтекания.  Повышенная тяга в диапазоне от 0 до 10-15м/с не помогает  существеннос ократить взлет, поскольку в этом диапазоне скоростей аэродинамическео сопротивление самолета еще невелико. наибольшее значение для динамики разбега и начального набора высоты имеет располагаемая тяга начиная от 60-70% скорости отрыва. Вэтом диапазоне класссический самолетный винт начинает и выигрывает.

       

 

[Lapshin]

Пятачок у Ворона совершенно нормальный, лучше, например, вот этого:

Да - капот делался согласно правильным установкам и критику его затупленности я воспринимал спокойно - кстати,наши с тобой бодания на разные темы,капотов не касались.

Навскидку можно уменьшить шаг на 10% против расчетного для изолированного винта и с этого начать. Полетит нормально, по результатм первых полетов можно будет уточнить шаг (есть понадобится) и второй винт уже точно попадет в точку.

Принимая во внимание тот факт,что выявилась проблема уже на стадии испытаний,да еще на фоне других болячек,особенно с интергрированным в конструкцию мотора генератором,а также тем,что испытания и так были прерваны гораздо ранее ожидаемого,реальных шансов на изготовление даже одного оригинального винта (а мысли такие были) не представлялось.
Однако физики процесса,когда винт перестает давать расчетную тягу с увеличением скорости я из вышесказанного не понял.Ладно,пускай виной всему корневые части лопастей:тогда накрыв более четверти радиуса коком,я перестану ими гонять воздух,сдавая нагрузку на периферию и перекрывая путь для обратного обтекания - но обратное-то обтекание более характерно как раз для малых скоростей...В общем,привести все к палечному объяснению как-то не удается.

 

[Denis]

Из-за отрицательной тяги в центре, концевые сечения уже перегружены. Это явление вызывает рос профильного сопротивления концевых отсеков лопастей и вновь - потери. Плоский пятак экранирует центр винта лучше чем кок, или как кок еще большего диаметра. Однако, обтекание  внешних по отношению к нему сечений практически не изменится, они будут перегружены.  Ситуация усугубляется слишком широкими концами лопастей, для того, чтобы винт работал эффективнее на большой скорости, нужно при прочих равных заузить концы и, соответственно, затяжелить шаг, чтобы восстановить обороты. Насколько винт раскручивался в полете на максимальной скорости по отношению к статическим оборотоам и какова была максимальная скорость и скорость набора высоты?

 

[Denis]

У винта диаметром 1500мм, описанные мной события развиваются в диапазоне диаметров до 600-700мм, а у винта большего диаметра, сооветственно, еше дальше от центра.   Кок в 400мм мало на что повлияет.

 

[Lapshin]

Из-за отрицательной тяги в центре, концевые сечения уже перегружены. Это явление вызывает рос профильного сопротивления концевых отсеков лопастей и вновь - потери.

Так они перегружены в бОльшей степени как раз на малых скоростях - а на них вопросов особых и не возникает;на большой скорости по-любому нагрузка на них снизится:именно это и неясно.

Насколько винт раскручивался в полете на максимальной скорости по отношению к статическим оборотоам и какова была максимальная скорость и скорость набора высоты?

Мы устанавливали на земле шаг,соответствующий 3000 об/мин - тогда в ГП мотор крутил до максимальных 3400;при облегчении до 3100 об/мин в полете срабатывал ограничительоборотов,приводящий к циклическому сокращению подачи топлива на впрыск,из-за чего приходилось прибирать газ.Скорость в наборе варьировали 100...110 км/ч;максимальная скорость была получена около 155 км/ч при Vmax по расчету - 185 км/ч.На МАИ-223 со сходной сводкой сопротивлений по расчету получалось 187 км/ч,в то время как получилось в натуре 195 км/ч,а после изменения хвостовой части на композиционную - превысила 200.Методика расчетов была одинаковой и выполнялась теми же людьми.

 

[Denis]

Подозрения про непригодный винт только усилились. Подробнее отвечу позже. Обороты 3400 были на 155км/ч? Каков диаметр этого винта? 

 

[Миг-17ф]

Каков диаметр этого винта? 

1.5 м

 

[CINN]

1.5 м 

Вы сегодня за Лапшина?  😉

 

[Denis]

Правильный полутораметровый винт в диапазоне 110-185км/ч должен был раскручиватьмя от 3200 до 3400об/мин, от 0 до 110км/ч, соотвественно, 3100-3200.

Выводы:
Налицо признаки явного раннего вырождения с большой областью отрицательной тяги. Причина - недостаточная крутка лопастей  впределах первых 50-60% диаметра и, вероятно, слишком широкие концы, потребовавшие чрезмерно малого шага. Примененный винт негоден для такого сочетания относительной поступи и коэффициента мощности.

 

 

[mdp-shnik]

    Кстати, недостаточная крутка современных СЛА-шных винтов уже даёт себя знать и на МДП с мощными моторами в 130 л.с. Установка лопастей на нормальные обороты двигателя даёт недостаточную тягу в полёте. Увеличение шага приводит к падежу оборотов и падежу тяги.
    Винты типа СДВ и английских с профилями RAF исследованы вдоль и поперёк. Ничто не мешает сравнить графики их крутки с круткой винтов, например, изготавливаемых Данилюком. Затраты на их изготовление - ничто по сравнению с разработкой и изготовлением самолёта. Кролик и удав! Игра стоит свеч. Пора обратиться к классике.

 

[макряк]

Как и планировалось,Ворон был перевезен в Егорьевск,где были проведены наземные отработки самолета в сборе,гонки двигателя на всех режимах,комплексная проверка всех систем;затем летчик-мспытатель,Герой Советского Союза произвел рулежки по полосе,пробежки с отрывом передней ноги,серию подлетов,а затем - первый вылет,включавший в себя взлет,полет по кругу с проходом над полосой;затем еще круг с пролетом над полосой уже на малой высоте,третий круг и после этого посадку по высшему классу.Во время полета закрылки не выпускались,максимальные режимы не достигались (всему свое время),но была проверена устойчивость,управляемость и эффективность рулей;законцовки типа "акулий плавник"также не были установлены.Проведен разбор полета,где отмечено удобство и комфортность в кабине,уникальный обзор,а также летучесть самолета и эффективность управления.Были,безусловно,и замечания,об устранении которых мною обещано отчитаться по каждому пункту уже к следующему полету.
После этого Ворон погрузили и перевезли во Владимир на слет,где его и могли лицезреть многие из присутствующих здесь.Интерес к конструкции самолета был немалым и в кабине побывали по меньшей мере человек двести,основательно подвергнув испытаниям надежность органов управления и механизма закрытия фонаря,накачавего наверное тысячу циклов.
Сегодня Ворон вернулся в Москву и после выполнения доводочных работ летные испытания будут продолжены.

Повезло же птицам-28 дней,мама с папой покормили,на клыло поставили и в небо.А,тут столько творчества! 😉