Помогите рассчитать подъёмную силу винта

[Dmitry1917]

Вот берем китайский квадрокоптер который поднимает 17.4 кГ
Вот характеристики:

https://ae01.alicdn.com/kf/He87855fa22b24417821d5927a1dd73b21.png

Работает 8.5 минут при полной загрузке (взлетная масса 17.4 кГ). Т.е. 42.3 вольта на 8 Ач, получаем что мощность двигателя ~ 3.2 л.с. (2.4 кВт/ч).
т.е. получается что мы имеем минимум 17.4/2.4 = 7.25 грамм/ватт.
Или я ошибаюсь, или для вертолетов это просто запредельное число. В основном там получается около 3 г/вт.

Меня пока интересует только эффективность винтов. Т.е. необходимая мощность двигателя для поднятия N кГ груза. И я вижу что тут 2 кВт двигатель поднимает что-то запредельное. Можем взять какую-нибудь модель T-rex 700 или Goblin 700, с винтом 1.5 м в диаметре и бензиновым двигателем 2.8 л.с. Так вот там взлетная масса примерно 5-7 кГ. И я думаю что 15 кГ он не поднимит в принципе на 2.8 л.с. Я видел видео где два таких вертолета на электрических двигателях по 10 кВт поднимали девушку 48 кГ. Т.е. тут дело не в том что конструкция не выдержит, а именно в мощности движка.

По поводу автомата перекоса.
Автомат перекоса состоит из 3-х сервомашинок. Их трудно настраивать и там достаточно точная механика нужна. И еще одна сервомашинка на управляющий винт. А на соосниках вообще 6 сервамашинок нужно. А вот для квадрика там 4 независимые сервомашинки которые вообще можно настраивать на глазок. Ну и управляемость и маневренность квадрика сопоставима с соосным вертолетом. Но это отдельная тема.

Если интересно, то вот ссылка на китайский дрон:

https://aliexpress.ru/item/4001040055666.html?spm=a2g0o.detail.1000013.6.1b33d5b94WIzML&gps-id=pcDetailBottomMoreThisSeller&scm=1007.13339.169870.0&scm_id=1007.13339.169870.0&scm-url=1007.13339.169870.0&pvid=37106d2f-9e02-4d66-bdfa-5ec5ccc8400d&_t=gps-id:pcDetailBottomMoreThisSeller,scm-url:1007.13339.169870.0,pvid:37106d2f-9e02-4d66-bdfa-5ec5ccc8400d,tpp_buckets:668%230%23131923%2378_668%23808%234094%23579_668%23888%233325%2317_668%232846%238112%23557_668%232717%237558%23180_668%231000022185%231000066058%230_668%233468%2315607%232&_ga=2.103711936.1580412917.1598345324-2040183158.1582178194

Кстати, вот видео где один верт 1.6 диаметра поднимает 30 кГ

 

[Jbiplane]

Вот характеристики:

Там 4 штуки 6215 моторчика до 2680Вт - вот характеристики подробно (но они могут быть разной намотки kv)
https://aliexpress.ru/item/32958982...earchweb0_0,searchweb201602_,searchweb201603_
На этом аппарате работают на ~60% и да получается близко к 7

 

[Anatoliy.]

Меня пока интересует только эффективность винтов.

Настало время уточнить что же вы собрались построить.
Если Ваш квадрокоптер это очередная игрушка, то Вы попали не по адресу.
Есть форумы авиамоделистов.
Если Вы собрались построить квадрокоптер с пилотом на борту, то тогда простое копирование авиамодельных решений не подходит для тяжелых летательных аппаратов.
Но чувствуется, что вы заблудились раз уж в вашем сообщении упоминается про сервомашинки.

Теперь о сервомашинках.

А на соосниках вообще 6 сервамашинок нужно.

А с чего это вдруг в сооснике появились лишние две сервомашинки?
1. Крен
2. Тангаж
3. Разворот
4. Шаг - газ

5. ???
6. ???

 

[Anatoliy.]

т.е. получается что мы имеем минимум 17.4/2.4 = 7.25 грамм/ватт.

Взрослые пацаны делят килограммы на лошадиные силы.
17,4 / 3,2 = 5,4 кг/л.с.
Вполне вертолетные удельные характеристики.

Эта удельная тяга напрямую зависит от нагрузки на ометаемую площадь без всяких чудес.

 

[niksann]

Очередной раунд "Бернулли не работает!", "аэродинамика все врет!" и т.д. 🤣 🤣 🤣

Фильмец попался в тему. Там у них... тоже есть кто косо поглядывает на Бернулли. 😏
Смотрел с субтитрами в переводе, не очень все понятно. Точнее почему не Бернулли понятно, а почему Ньютон не совсем понял. Промелькнула фраза "центробежная сила" над которой тоже раньше думал. Но!....... не додумал.
Anatoliy. там и про давление над крылом есть. Посмотри пожалуйста. 🙄

 

[Anatoliy.]

@Anatoliy. там и про давление над крылом есть. Посмотри пожалуйста.

К сожалению я не владею английским языком и всё, что там было в титрах для меня осталось непонятным.
Но по картинкам ясно, что проблема не решена.
Что касается Бернулли с его законами.
Эти законы прекрасно работают в трубах со сплошными стенками, плохо работают с щелями в стенках труб, отвратительно работают между двух пластин и совершенно не работают в открытом пространстве где все пытаются всеми правдами и неправдами притянуть за уши Бернулли в дела создания аэродинамической подъемной силы.
Вот когда будет объяснено почему скос потока воздуха за крылом создает подъемную силу равную проинтегрированной силе давления по поверхности обтекаемого тела, но эти две причины никак не хотят создавать удвоенную силу (хотя направлены в одну сторону), вот тогда проблема с подъемной силой будет решена.
А пока только существуют лишь теории, которые не претендуют на закон.

 

[niksann]

К сожалению я не владею английским языком и всё, что там было в титрах для меня осталось непонятным.

Да там португальский язык в субтитрах. Можно сделать автоматический перевод. Внизу справа нажать шестеренку (настройка) - субтитры - перевод и выбрать из списка русский.
Правда, это моло что даст.
Меня одно время интриговала мысль, что потоки воздуха двигаясь по верхней поверхности крыла, двигаются по криволинейной траектории, следовательно имеют центростремительное ускорение. Проще говоря центробежные силы. Вот эти силы и "предохраняют" крыло от верхнего давления атмосферы. При этом чем больше угол атаки, тем сильнее эти силы, потому что потоки двигаются по более крутой траектории.
Но это не объясняет падение температуры над крылом. Ну и другие есть вопросы, пока не понятные.
Что касается Бернулли, то все было бы ничего, но нет четкого описания - какие силы заставляют струйки воздуха ускоряться, причем в строго заданном направлении. Для этого обязательно нужен градиент давлений. Но кто его создает??? Догадки есть конечно... но не четкие. 😕

 

[Вячеслав Атнагулов]

Вот когда будет объяснено почему скос потока воздуха за крылом создает подъемную силу равную проинтегрированной силе давления по поверхности обтекаемого тела, но эти две причины никак не хотят создавать удвоенную силу (хотя направлены в одну сторону),

Как бэ вам объяснить по доходчивей. Разряжение сверху крыла и повышенное давление снизу результат инерционности частиц составляющих поток. Давление воздействует на слои потока отклоняя его. То есть крыло цепляется за поток стремясь подняться, а поток отклоняется вниз. Про какую такую удвоенную силу вы пишете. И ещё если вы знакомы с основами физики за 8 класс, то знаете работа = сила х перемещение. Если на поверхности крыла есть давление в среднем направленное близко к вертикали, а крыло движется горизонтально, то работа давления равна нулю, так нет перемещения направленного вдоль вектора давления.

А пока только существуют лишь теории, которые не претендуют на закон.

Шедевр.🤣😆🙄😱😍😢

 

[JohnDoe]

По "чисто ньютоновской" теории из параметров влияющих на подъёмную силу напрочь исчезает площадь крыла.
Почему-то Анатолий, примеряя противодавление внешних слоев, якобы обнуляющих действие Бернулли не применяет тот же подход к своей теории. А я уже об этом говорил несколько лет назад: чтобы "скатиться" с задней кромки и создать реактивным моментом подъёмную силу(по Ньютону), воздух сначала должен "вскарабкаться" на "горб" профиля от передней кромки и на этом участке подьемная сила будет отрицательной согласно того же Ньютона.
Посчитайте, каков должен быть скос потока для аппарата полетной массой, скажем, 215 кг, скоростью полета 50 м/сек(180 км/ч), размахом крыльев 10м. Скажем, если принять угол скоса равным углу атаки("угол падения равен углу отражения"), то ПС у меня получилась равной 329 Ньютон. Маловато, не?😉

 

[niksann]

Разряжение сверху крыла и повышенное давление снизу результат инерционности частиц составляющих поток.

чтобы "скатиться" с задней кромки и создать реактивным моментом подъёмную силу(по Ньютону), воздух сначала должен "вскарабкаться" на "горб" профиля

Разряжение в результате инерции частиц - это самое первое что приходит в голову. Но тогда бы наибольшее разряжение должно было быть во второй половине крыла, где имеет место наибольшее расширение. Но увы, падение давления начинается еще на вскарабкивании, как выразился JohnDoe на лобик крыла, и наибольшей степени достигает на горбе.
По Бернулли - поток сначала ускоряется в узком месте, и в результате в нем падает стат. давление. В реальности такого не бывает. Сначала разряжение (или повышение давления относительно другой области) и только потом ускорение. Т.е. сначала причина, и только потом следствие. Так вот где эта причина на лобике крыла. Вот в чем вопрос?

Зы: Да вы наверное еще в теме "подъемная сила- есть или нет" наговорились по этому поводу до отрыжки. 😀 А я тут опять демагогию развожу. 😳
В общем фильм показался интересным, поэтому поделился. И ничего больше.

 

[Вячеслав Атнагулов]

По Бернулли - поток сначала ускоряется в узком месте, и в результате в нем падает стат. давление. В реальности такого не бывает. Сначала разряжение (или повышение давления относительно другой области) и только потом ускорение. Т.е. сначала причина, и только потом следствие. Так вот где эта причина на лобике крыла. Вот в чем вопрос?

Закон Бернулли очень прост. Сначала то, что все знают, но вспоминать не хотят. Поток это газ. Молекулы газа движутся хаотически сталкиваясь с друг другом. Молекулы имеют некоторую скорость и эта скорость определена температурой газа. Их столкновение к примеру со стенками сосуда или какой то поверхностью создаёт давление.
Теперь о Бернулли. Когда поток натекает на лобик крыла он начинает двигаться по более длинному пути. В силу принципа неразрывности потока та часть потока которая обтекает лобик должна ускориться, но для этого нужна дополнительная энергия, а её нет. Теперь сходите на кухню возьмите металлическую мочалку и внимательно её рассмотрите. Представьте, что каждая проволочка это траектория молекулы. В обычном состоянии состоянии проволочки завиты равномерно во все стороны, но если мочалку растянуть, то сразу то направление в котором растянута мочалка получает больше длин проекций проволочек. Так и поток, при обтекании лобика происходит перераспределение скоростей молекул. В результате в направлении растягивания потока скорости молекул увеличиваются, а стало быть поперёк потока уменьшаются отсюда и уменьшение давления при ускорении потока которое заметил Бернулли.
Если и сейчас кому не понятно берите мочалку, идите на аэродром и моделируйте мочалкой часть потока огибая лобик крыла. Главное соблюдать при неразрывности потока, то есть проекция мочалки на горизонтальную ось должна быть всегда одинакова.😉

 

[JohnDoe]

Энергию на изменение скорости "мочалка" берёт из своей "кубышки" - температуры. При падении статического давления растет скорость потока, а его температура снижается. Сумма всех энергий остается постоянной, т.к. уравнение Бернулли это запись частного случая Закона сохранения энергии. Для крыла самолета полная энергия потока на задней кромке крыла ВЫШЕ полной энергии потока на передней кромке, т.к. крыло ПЕРЕДАЕТ энергию потоку и именно эта энергия тратится на создание ПС.
ИМХУ

 

[niksann]

Хорошо вам! Вам все понятно. А меня вот это

должна ускориться

не устраивает.
Возьмем баллон с откаченным воздухом, проделаем в нем дырку. Через эту дырку воздух устремиться в баллон. В нем, в этом воздухе, все и будет происходить, и понижение давления и переход тепловой энергии в кинетическую, т.е. падение температуры, все в точности по Бернулли. Только этот закон там совсем не при делах как бы.
Ньютон рулит, а закон Бернулли как-то косвенно примазался. Ну нет в нем четкой и ясной аргументации.
Закон Бернулли - это скорее название явления в трубах, но не название физических принципов, которые это явление продуцируют.
В крыле, скорее всего, работает целый комплекс явлений. Короче фиг его знает. ((

 

[Вячеслав Атнагулов]

Энергию на изменение скорости "мочалка" берёт из своей "кубышки" - температуры. При падении статического давления растет скорость потока, а его температура снижается. Сумма всех энергий остается постоянной, т.к. уравнение Бернулли это запись частного случая Закона сохранения энергии.

Я считаю наоборот температура повысится, хотя и на очень мизерную величину за счёт дельты скоростей. А вот над крылом там где поток загибается вниз и притормаживает, там температура падает. Японцы когда проектировали свой Хондаджет использовали это явление для определения места срыва на крыле. Насколько же чувствительное оборудование!

Для крыла самолета полная энергия потока на задней кромке крыла ВЫШЕ полной энергии потока на передней кромке,

Вечный двигатель первого рода.

Возьмем баллон с откаченным воздухом, проделаем в нем дырку. Через эту дырку воздух устремиться в баллон. В нем, в этом воздухе, все и будет происходить, и понижение давления и переход тепловой энергии в кинетическую, т.е. падение температуры, все в точности по Бернулли. Только этот закон там совсем не при делах как бы.
Ньютон рулит, а закон Бернулли как-то косвенно примазался. Ну нет в нем четкой и ясной аргументации.

Причём здесь Ньютон?

 

[niksann]

Причём здесь Ньютон?

В контексте подъемной силы. Да и так, Ньютон во всех взаимодействиях просвечивается (макромира имеется в виду).
А в баллоне да, в принципе не причем.

 

[Anatoliy.]

Про какую такую удвоенную силу вы пишете

А вот про какую:
По одной теории подъемная сила равна проинтегрированной силе давления на поверхность обтекаемого тела и не учитывает скоса потока образовавшегося за крылом.
По другой теории подъемная сила вычисляется с учетом скоса потока за крылом и совершенно не учитывает силы давления на поверхности.
По обеим теориям эти подъемные силы равны и направлены в одну сторону.
Невозможно отрицать наличие сил давления так же как и отрицать явного скоса потока за крылом.
Если эти два явления присутствуют одновременно и в одном и том же месте, то их действия складываются.
Вот про это удвоение идет речь.

 

[niksann]

уравнение Бернулли это запись частного случая Закона сохранения энергии.

Да, это по красивее звучит. 👍

А вот над крылом там где поток загибается вниз и притормаживает, там температура падает

Так вот как раз таки и наоборот обгоняет потоки под крылом.

 

[Anatoliy.]

А я уже об этом говорил несколько лет назад: чтобы "скатиться" с задней кромки и создать реактивным моментом подъёмную силу(по Ньютону), воздух сначала должен "вскарабкаться" на "горб" профиля от передней кромки и на этом участке подьемная сила будет отрицательной согласно того же Ньютона.

Силы "вкатывание" на горб меньше сил "скатывания". Поэтому и возникает отрицательный момент на профиле, стремящийся задрать заднюю кромку профиля.
А разность этих сил и будет результирующей подъемной силой.

 

[Вячеслав Атнагулов]

А вот про какую:
По одной теории подъемная сила равна проинтегрированной силе давления на поверхность обтекаемого тела и не учитывает скоса потока образовавшегося за крылом.
По другой теории подъемная сила вычисляется с учетом скоса потока за крылом и совершенно не учитывает силы давления на поверхности.
По обеим теориям эти подъемные силы равны и направлены в одну сторону.
Невозможно отрицать наличие сил давления так же как и отрицать явного скоса потока за крылом.
Если эти два явления присутствуют одновременно и в одном и том же месте, то их действия складываются.
Вот про это удвоение идет речь.

Анатолий не читатель, Анатолий писатель.🙂🙂

 

[JohnDoe]

Вечный двигатель первого рода.

С чего? К потоку ИЗВНЕ подводится энергия с помощью крыла/лопасти и эта подведенная энергия тратится на создание ПС с определенным КПД, т.к. КПД любого реального процесса не равен единице, то часть подведенной энергии будет потрачена на увеличение внутренней энергии газа, т.е. его температуру а затем рассеяна в окр.среде. Никаким ВД здесь и близко не пахнет.