Помогите рассчитать подъёмную силу винта

[gimcrack]

Никаких вопросов Толя! Только один. Если всё это exel, то это...
впрочем это оставлю за кадром.

 

[Anatoliy.]

Никаких вопросов Толя! Только один. Если всё это exel, то это...
впрочем это оставлю за кадром.

Это "Еxel", и сам расчет по общепринятой методике расчета воздушного винта.
В моей программе характеристики профилей взяты с заведомо худшим качеством поверхности.

По результатам расчета получается несколько превышенная потребная мощность.
Но это только дает положительный запас по подъемной силе несущего винта.

А для себя лично я ещё ввожу параметры профиля с тупой задней кромкой такой, которая получается при изготовлении реальной лопасти.

Согласитесь, что когда раскрутится несущий винт на построенном вертолете, то "неожиданно" появившаяся дополнительная тяга будет приятным и весьма полезным подарком.
А вот если при расчетах по какой либо другой программе тяги будет не хватать, скажем, в пределах инженерной погрешности, то это сильно огорчит конструктора и повлечет много головных болей по облегчению конструкции, по уменьшению количества горючего и по поискам более мощного двигателя. 
Программа дает возможность "вылизать" геометрические параметры лопасти и наконец то ответить чем двухлопастный несущий винт отличается от многолопастного.
Можно даже посчитать режим авторотации при вертикальном снижении.
Простым тыканьем пальчика можно сравнить по параметрам различные профили лопасти на рассчитываемом несущем винте.
А еще программа дает диапазон регулировок установочных углов для лопастей по всем режимам полета и при различных внешних условиях окружающей атмосферы.

Кстати, эта программа также позволяет рассчитать и рулевой винт, и простой воздушный винт и ВИШ не только в статике, но и при полете с заданной скоростью.

 

[Паша]

Спасибо за старания. Читаю , разбираюсь  🙂 Эта тема будет полезна   многим.

 

[iae]

простой воздушный винт и ВИШ не только в статике, но и при полете с заданной скоростью.

Это интересно. Не расскажете?

 

[Anatoliy.]

простой воздушный винт и ВИШ не только в статике, но и при полете с заданной скоростью.

Это интересно. Не расскажете?

Поскольку данная программа подразумевает расчет винта (он же несущий и он же воздушный) в режиме осевой обдувки, то для расчета абсолютно безразлично какой диаметр воздушного винта и все его остальные параметры.
Чем отличается несущий винт на режиме вертикального полета от воздушного винта в горизонтальном полете?
Чем отличается лопасть несущего винта с круткой от лопасти воздушного винта с круткой?
Ничем.
А по сему все формулы одинаково применимы и для несущего винта, и для воздушного винта.

В этой программе нет ни единого коэффициента формы лопасти в плане, ни единого коэффициента приближения к аналогам, ни других коэффициентом так или иначе служащих для подгонки результата к реальным значениям.

Вот некоторые дополнительные возможности программы.
1.  Можно вложить в расчет форму лопасти в плане как прямоугольную, так и трапецеидальную, как состоящую из двух или трех участков (прямоугольных и трапецеидальных), так и более сложную, составленную из 20 участков.
   Для этого надо нажать на кнопку "20 секций" и активировать кнопочку в правой части панели задания параметров.
   Это указано на втором кадре.

Перейдя в новое окно можно изменить форму лопасти в плане либо внеся цифровые значения в таблицу, либо просто захватив точку на графике перетащить её вертикально вниз или вверх.

 

[Anatoliy.]

Продолжение.

2. Можно задать произвольный закон крутки лопасти. Хоть совсем без крутки, хоть линейный, хоть нелинейный, хоть ступенчатый, хоть идиотский. Для этого надо перейти в окно задачи углов крутки.

Для этого надо нажать на кнопку "Углы", а затем на кнопку "Крутка"

В новом открывшемся окне углы крутки можно задать либо в виде цифровых значений занеся их в таблицу, либо путем захвата и перемещения точек на графике.
   

 

[Anatoliy.]

Есть ещё дополнительная возможность в данной программе.
Это расчет центробежной силы воздействующей на корень лопасти и вычисление угла конусности вращения лопастей несущего винта.
Для этого следует нажать на кнопку "Силы ЦБ" а затем на кнопку "Пояснение" .
В новом окне вставить в таблицу значения весов отдельных сегментов лопасти.
Потом нажав на кнопку "Назад" вернутся в окно с результатами воздействия центробежных сил на лопасть.
В этом окне можно считывать интересующие данные.

 

[Anatoliy.]

А вот еще дополнительная возможность программы.
Если из любого окна программы нажать кнопку "Профиль", а затем нажать на кнопку "Поляра", то открывается окно в котором можно узнать многое о выбранном профиле.

 

[Anatoliy.]

В этом окне нажав на кнопку "Размеры" открывается окно с эскизом профиля и таблица координат профиля.
Нажав на кнопку в поле "Кнопки просмотра поляры профиля" открывается поляра выбранного профиля при требуемой относительной толщине профиля.

При всех манипуляциях во всех окнах очень просто возвращаться к предыдущему окну нажимая кнопку "Назад" или непосредственно переходя к любому окну нажимая кнопки  в верху в поле задания значений.

 

[Anatoliy.]

Резервный лист для того, чтобы поместить еще пояснения на первый лист темы.

Задавайте вопросы по работе с программой.
Я обязательно отвечу.

 

[niksann]

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.

Анатолий, вот здесь я немножко не понял - этой операцией устанавливается именно вертикальное движение вертолета, или скорость подсасывания воздуха при висении?

А еще программа дает диапазон регулировок установочных углов для лопастей [highlight]по всем режимам полета[/highlight] и при различных внешних условиях окружающей атмосферы.

Если программа считает только осевое обтекание, как она может просчитать все режимы полета?

И еще вопрос если не секрет. Где Вы взяли круговую обдувку для разных профилей и для больших чисел Re?
Я например, по круговой обдувке нашел только вот эти очень грубые данные. Сделаны они для скоростей обтекания соответствующим, буквально, комлевым участкам лопасти. Поэтому пришлось до первых 15 градусов применять другие более точные данные.

 

[niksann]

А! Пардон, Толя. У Вас же только осевое обтекание, поэтому круговая не нужна.  :-[

 

[Anatoliy.]

Anatoliy. писал(а) Вчера :: 21:27:50:
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.

Анатолий, вот здесь я немножко не понял - этой операцией устанавливается именно вертикальное движение вертолета, или скорость подсасывания воздуха при висении?

Счетчиком ввода (правым) устанавливается скорость воздуха пересекающего плоскость вращения несущего (воздушного) винта. На приведенном ниже кадре эта скорость равна 16,000 м/с.
Для создания тяги (в данном примере 434,8246 кг) приращение скорости отбрасываемого воздуха созданное винтом равно 10,72704 м/с. Следовательно скорость невозмущенного воздуха вдали винта равна 5,273 м/с или 18,98264 км/час.
Смотрите на приведенный ниже кадр. Там указаны ячейки с этими данными.

Если программа считает только осевое обтекание, как она может просчитать все режимы полета?

Естественно пока программа рассчитывает только режимы осевого обтекания.

И еще вопрос если не секрет. Где Вы взяли круговую обдувку для разных профилей и для больших чисел Re?

Для этой программы, которая вычисляет параметры только при осевой обдувке не требуется пользоваться данными при круговой обдувке профиля.
Но это можно сделать очень просто в программе "Java Foil", только с некоторыми ухищрениями.
Если очень надо, могу поделиться такой технологией.

 

[niksann]

Если очень надо, могу поделиться такой технологией.

Спасибо! Как засяду за свою прогу, свяжусь с Вами. Кое об чем хотелось бы поспрашивать. Например, я так понимаю вы используете импульсную теорию и аэродинамическую в связке. Импульсную я еще не применял, только поглядываю пока в ее сторону.  🙂

 

[Anatoliy.]

Например, я так понимаю вы используете импульсную теорию и аэродинамическую в связке.

Точно так. Импульсная на первом месте.
Это позволяет намного проще представить все процессы при обтекании различных тел.
Сейчас я переписываю программу и для косой обдувки.
Дополнительно ввожу возможность использования одновременно двух профилей для лопасти.
Подобие аэродинамической крутки.
Вот там и потребуются параметры при круговой обдувки профиля.

 

[Anatoliy.]

Как засяду за свою прогу, свяжусь с Вами.

Черкните о своих задумках про программу.
Если это не для всеобщего обсуждения, то напишите мне в ЛС.

 

[niksann]

Если это не для всеобщего обсуждения, то напишите мне в ЛС.

Секретов никаких нет, просто далеко не многим это все интересно. Сейчас маловато времени, как освобожусь  черкану.

 

[slavka33bis]

Анатолий, есть прозьба (и нет времени осваивать твою программу).

Нужно сделать два расчета потребной мощности для двухлопастного  НВ.

Лопасть:

-  длинна..........3,5 метра;
-  хорда ............0,25 метра;
-  профиль........NACA-23012;
-  количество лопастей ....2 штучки;
- качество поверхности лопасти близко к идиальному.

НВ:

- диаметр.........8 метров;
- обороты.........430 об/мин;
.  потребная тяга..450 кг.


Необходимо вычислить минимальную потребную мощность на НВ для режима висения вне зоны влияния воздушной подушки для НВ с лопастими двух типов:
И при каких углах общего шага на этих двух НВ это чудо происходит.

1) без геометрической крутки;

2)  с самой оптимальной для висения геомертической круткой. Сколько там этих градусов надо сам выбери.

Толь, подсчитаешь???

 

[Anatoliy.]

Пример расчета.
Сам расчет трех вариантов (один, промежуточный не публикую) занял 4 минуты.

Предупреждаю.

1. В программу введены параметры профилей с наихудшим допустимым  качеством поверхности.
    Это приводит к завышению потребляемой мощности.

2. В программе принято допущение о равномерности потока воздуха через ометаемую поверхность, не учтены концевые и корневые потери.
    Это так же ведет к завышению потребной мощности.

Поэтому данные расчета мощности выше, чем по номограмме примерно на 20%.
Лично для меня этот расчет подходит, так как я всегда буду иметь запас мощности как по подъемной силе, так и по горизонтальной тяге маршевых винтов.

В своем расчете ЭВЕРЕСТА даже без этого запаса получаются все заложенные величины согласно задуманных параметров.

С помощью этой программы я смог оптимизировать свои лопасти и довел расхождение с номограммой менее 5%.

На втором кадре изображен результат расчета лопасти без крутки.
На третьем кадре изображен результат расчета лопасти с круткой.

В следующем посте я постараюсь проанализировать результаты расчета.

 

[Anatoliy.]

Анализ результатов.

В примененной лопасти хорда оказалась завышенной. Я в расчет ввел хорду 200 мм.
С хордой 250 мм будет еще хуже.
Это привело к тому, что на корневых участках лопасти коэффициент подъемной силы Су не превышает 0,4 при значении Су для профиля равное 1,2 (почти линейная часть характеристики) и 1,35 (максимальное значение).

Это привело к использованию лопасти в области не особо больших значениях аэродинамического качества равном  25.
Само значение аэродинамического качества равно 38 (при разумных углах атаки) и  максимальное значение достигает 42.

На первом кадре изображено распределение коэффициента Су вдоль лопасти.
На втором кадре изображена зависимость коэффициента Су для профиля.
На третьем кадре изображено распределение подъемной силы вдоль лопасти.

Общее примечание.

На графиках конкретный расчетный случай изображается белой линией.