Помогите рассчитать подъёмную силу винта

[Иван98065]

Пожалуйста,помогите . Выложите кто-нибудь подробную схему или формулу расчёта подъёмной силы винта.Заранее спасибо.

 

[Anatoliy.]

Пожалуйста,помогите . Выложите кто-нибудь подробную схему или формулу расчёта подъёмной силы винта.Заранее спасибо.

Есть очень простая и очень точная формула для расчета подъемной силы лопасти несущего винта:

F[sub]y[/sub] = c[sub]y[/sub]*g*S*V[sup]2[/sup]/2

Для этого надо то всего разбить лопасть по длине на несколько участков (достаточно 10 участков) и для каждого посчитать подъемную силу.
Затем сложить подъемные силы всех участочков лопасти и умножить на количество лопастей.
И будет Вам счастье.

[highlight]Только вот надо будет учесть: [/highlight]
1. Диаметр несущего винта
2. Радиус корня лопасти.
3. Хорду каждого участка лопасти.
4. Относительную толщину каждого участка лопасти.
5. Крутку лопасти (углы для каждого участка лопасти)
6. Углы установки каждого участка лопасти.
7. Углы обдува каждого участка лопасти.
8. Профиль лопасти.
9. Шероховатость поверхности лопасти.
10. Толщину задней кромки профиля для каждого участка лопасти.
11. Скорость вращения несущего винта.
12. Число Re  для каждого участка лопасти.
13. Значение коэффициента Су для каждого участка лопасти.
14. Учесть индуктивное сопротивление каждого участка лопасти.
15. Плотность воздуха в зависимости от высоты полета и температуры окружающего воздуха.

Но одной такой формулой не обойтись.
Вам же захочется определить потребную мощность, а вслед за этим величину  реактивного момента несущего винта и далее расчет рулевого винта.

Могу поделиться собственной программой расчета несущего винта при осевой обдувке.
Можно посчитать режим висения вне зоны влияния земли, вертикальный подъем и примерно режим авторотации.
Но программа имеет объем порядка 6 Мб.
Надо пересылать по электронной почте.
Если Вы согласны освоить эту программу, то сообщите мне на ЛС.

 

[gimcrack]

Всё что касается НВ, и даже его подъёмной силы, пишите сюда:
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1393695138

 

[Alexey SPb]

Анатолий, интересная программка у вас получилась🙂, можно и мне на почту её отправить?
с ув. Алексей

 

[yvs]

Уважаемый Анатолий!
Если можно, отправьте и мне на почту wind.jvs@mail.ru Вашу программу.

 

[KAA]

@ Anatoliy.
Помницца, была у вас диаграмма определения тяги винта,в зависимости от диаметра и оборотов. Думаю,что она может дать Ивану ответ на его вопрос. 😉
(из личного опыта общения с фантазёрами)

 

[Anatoliy.]

KAA писал(а) Сегодня :: 06:18:10:
@
Anatoliy.
Помницца, была у вас диаграмма определения тяги винта,в зависимости от диаметра и оборотов. Думаю,что она может дать Ивану ответ на его вопрос. Подмигивание
(из личного опыта общения с фантазёрами)


Эта номограмма находится в книге у Юрьева.
В книге она в плохом состоянии была. Я только её перечертил в "Ворде" и расширил в сторону меньших мощностей и диаметров несущего винта.
Но эта номограмма дает только прикидочное соотношение мощности, тяги к диаметру несущего винта.
Рассчитать сам несущий винт не получится.
Как то Жорж выкладывал на форуме свою монографию касающуюся расчета импеллера.
Так это почти идентично с упомянутой выше номограммой по ценности расчета.
Букв много формул вроде бы хватает, а практической пользы мизер.
Что интересует нас при расчете?
Нам нужно изготовить конкретную лопасть с конкретной тягой.
А для этого надо вычислить геометрические параметры для конкретных условий работы лопасти (те, что я перечислил в своем посту выше).
Еще раз выложу ту номограмму, чтоб не разыскивать её на просторах форума.
А ниже номограмма как она выглядела в книге у Юрьева.
Наверх      

 

[Anatoliy.]

Анатолий, интересная программка у вас получилась🙂, можно и мне на почту её отправить?
с ув. Алексей

Можно, только на какой адрес?

 

[Anatoliy.]

Уважаемый Анатолий!
Если можно, отправьте и мне на почту wind.jvs@mail.ru Вашу программу. 

Отправил Вам программу на Ваш почтовый адрес.

 

[yvs]

Анатолий!
Программу получил.
Большое спасибо.

 

[KAA]

Что интересует нас при расчете?
Нам нужно изготовить конкретную лопасть с конкретной тягой.

Не всегда. Чаще, человеку достаточно убедиться,что расчёты не позволяют взлететь с двигателем от бензопилы  (как тому зэку) и наступает успокоение ...до следующей весны. ;D

 

[Anatoliy.]

Что интересует нас при расчете?
Нам нужно изготовить конкретную лопасть с конкретной тягой.

Не всегда. Чаще, человеку достаточно убедиться,что расчёты не позволяют взлететь с двигателем от бензопилы  (как тому зэку) и наступает успокоение ...до следующей весны. ;D

И для этого в моей программе есть та номограмма Юрьева для предварительного определения необходимой мощности.
Но!
А вдруг у будущего изобретателя в гараже уже стоит  двигатель, который как раз выдает потребную мощность?
Вот тогда и наступит момент необходимости расчета КОНКРЕТНЫХ геометрических размеров лопасти и их количества.
То ли самому изготавливать лопасти, то ли прикупить чужие, то ли возникнет вопрос как обрезать лопасти уже готовые или как применить те экструдированные заготовки лопастей.

 

[Alexey SPb]

Анатолий, Спасибо!!!, немного потыкался- классная програмулина 😀
Дай бог здоровья и ясного неба нам мужики 🙂

 

[Anatoliy.]

Внимание!!!

Я начинаю обучающий семинар по использованию программы расчета несущего винта.

Поскольку эту тему читают много форумчан, но не спешат задавать вопросы, я прошу пока воздержаться от опубликования своих постов до окончания этого краткого курса.
Все вопросы задавайте мне на ЛС и я обязательно Вам отвечу и отражу эти вопросы в обучающем курсе.

Эта просьба поможет всем остальным читателем компактно ознакомиться с методикой расчета несущего винта без отвлекающих постов.

Надеюсь на понимание во имя всеобщей пользы.

 

[Anatoliy.]

Итак, начнем.

Основная сложность расчета несущего винта состоит в том, что с изменением тяги несущего винта изменяется скорость воздуха перпендикулярная плоскости вращения винта и это влечет за собой изменение углов атаки по всей длине лопасти.

Вполне естественно, что данная программа содержит некоторые допущения и условности.

Первая условность это равномерное распределение скорости воздуха перпендикулярно плоскости винта.
В действительности скорость у оси несущего винта будет несколько меньше чем вблизи периферии ометаемой площади.
Но ошибка обусловленная этим допущением мала из за уменьшения подъемной силы по квадратичному закону на участках лопасти при приближении к оси вращения.

Второе допущение это не принятие во внимание концевых потерь на лопасти в силу большого удлинения лопасти и малой доли ошибки в сторону уменьшения общей подъемной силы всего несущего винта.

Третье допущение это не принятие потерь на комле лопасти ввиду малости доли ошибки так же в сторону уменьшения общей тяги.

В качестве примера рассмотрим несущий винт который интересует нашего коллегу " Пашу"
с ветки "Вопросы теории вертолетов(спорим, рассуждаем, объясняем...)"

Что есть для расчета?

Мощность двигателя 100л.с.
Взлетный вес  400 - 450 кг
Диаметр несущего винта 6,4 метра
Хорда лопасти 150 мм.
Число лопастей 2 или 3.
Профили лопасти какой нибудь из NACA вских.

Начнем расчет.

Первый шаг это понять, достаточна ли мощность 100 л.с для поднятия вертолета указанного веса придиаметре несущего винта 6,4 метра.

Для этого нажимаем на кнопку "Описание" и далее нажимаем на кнопку "Пояснение", а затем нажимаем 4 раза на кнопку "Далее" и открываем номограмму предварительной оценки мощности требуемой для создания необходимой подъемной силы.

По номограмме определяем, что требуется около 87 л.с. при тяге 450 кг.

Следовательно можно приступать к расчету параметров несущего винта.

 

[Anatoliy.]

Теперь нажимаем на кнопку "Форма" и переходим в новое окно, где можно увидеть форму лопасти.
Я набрался смелости и установил параметры лопасти такие:
Радиус конца лопасти равный 3200 мм.
Радиус комля лопасти равный 400 мм.
Хорду лопасти равную 150 мм.
Относительную толщину на всей длине лопасти равную 12 %
Частоту вращения равную 550 об/мин. и число лопастей равное 2.

В этом случае скорость конца лопасти составит 184 м/с, что приемлемо для несущего винта.

Если возникает какое то непонимание величины в поле ввода параметроа, то достаточно навести курсор на ячейку с наименованием вводимого параметра и всплывает подсказка об этой величине.

Это показано на нижнем кадре при наведении курсора на обозначение "Vокр"
Появился текст "Окружная скорость конца лопасти Vокр"

 

[Anatoliy.]

Теперь выбираем условия эксплуатации несущего винта.

Высота взлетной площадки 300 метров.
Температура окружающего воздуха +20 градусов Цельсия.
Выбираем с помощью переключения счетчика тип профиля.
Я предварительно выбрал профиль NACA 23012

 

[Anatoliy.]

Дальше начинается самое интересное и мало кому понятные операции.

С помощью счетчика (правого) предварительно устанавливается скорость воздуха перпендикулярная плоскости вращения несущего винта.
С помощью другого счетчика (левого) подбирают установочный угол лопасти.

И далее изменяя значения этими обоими счетчиками приводят параметры к нужным значениям.
Что к чему приводят?
1. Требуемая тяга несущего винта.
    В данном случае получилось 450,0203 кг.
1. Потребную мощность.
    В данном случае получилось 109,1014 л.с.
2. Скорость движения несущего винта относительно неподвижного воздуха.
    В данном расчетном случае эта скорость равна 3,087 м/с. Эта вертикальная скорость подъема вертолета.

 

[Anatoliy.]

В чем дел?
Почему потребная мощность получается больше чем по номограмме?

Вот теперь есть возможность проанализировать ситуацию.

Начнем с простого.
Нажимаем на кнопку "Су" и открываем окно где можно увидеть как распределяется этот коэффициент подъемной силы вдоль лопасти.
Для лучшего восприятия рекомендуется нажать далее на кнопку "Подробнее" и посмотреть на график зависимости коэффициента "Су" вдоль лопасти.
Эта зависимость изображена белой линией.
На последнем кадре видно, что три сегмента лопасти имеют отрицательное значение коэффициента "Су".
А максимальное значение этого коэффициента на конечном сегменте равно 0,86.
Максимальное значение этого коэффициента для выбранного профиля равно 1,38

Но тупо увеличив общий шаг ситуацию только усугубит.
Очевидно надо вводить крутку лопасти.
До этого лопасть бралась в расчет без крутки.

 

[Anatoliy.]

Для более детального анализа можно нажимая на кнопки "Углы", "Сх", "Су", "Ка", "Профиль", "m0,25",
"Fx", "Fy", "N" разобраться что там "Так" и "Не так".

Дополнительно расчет показывает несколько важных величин.
Это "Удельная мощность" и "Момент на валу".

Ну, вот это краткое пояснение как работать с программой.

Теперь можно задавать вопросы.