Скорость конца лопасти винта.

[яков алексеевич 1974]

Привет всем грамотным людям.
Давно занимаюсь роторными движителями(не путать с двигателями) и меня интересует Ваше мнение по вопросу-
Может ли воздушное судно двигаться со скоростью большей,чем
скорость конца лопасти  винта?Например скорость конца
лопасти вертолета 200 м/c.Может ли вертолет двигаться поступательно со скоростью 201м/c?

 

[artemey]

.Может ли вертолет двигаться поступательно со скоростью 201м/c? 

Это со скоростью -723,6 км/ч ? 😀

 

[Anatoliy.]

Может ли воздушное судно двигаться со скоростью большей, чем
скорость конца лопасти винта? Например скорость конца
лопасти вертолета 200 м/c. Может ли вертолет двигаться поступательно со скоростью 201м/c? 

Теоретически может.
Практически надо решить вопрос с прочностью лопасти так как в каждый оборот значительная часть каждой лопасти будет переходить звуковой барьер и обратно снижать скорость переходя звуковой барьер в обратную сторону.

Сможете решить эту проблему - Вам Нобелевскую премию отвалят.

 

[MiG17_RUS]

@ яков алексеевич 1974

Может  в МАИ пишут докторскую на эту тему    правда я уже давно не интересовался когда финиш

 

[aerobaika]

не сможете --лопасть не может быть бесконечно прочной--плюс нагрев об воздух--плюс огромный расход мощности на создание ударной волны--грохот набегающей лопасти такой-что все развалиться :IMHO

 

[Flymax]

Teoreticheski, Da, ne rassmatrivaem okolo ili sverhzvukovye skorosti.

 

[И]

Может ли воздушное судно двигаться со скоростью большей,чем
скорость конца лопасти  винта?

Не может, потому что скорость конца лопасти есть векторная сумма вектора горизонтального полета и вектора окружной линейной скорости конца лопасти. Постройте треугольник скоростей конца лопасти и все станет просто и ясно.

 

[ri...]

воздушное судно

может.

вертолет

не может.
ПЛА (преобразуемый летательный аппарат)
Может.

 

[mdp-shnik]

@ яков алексеевич 1974

Нет, не может. Чем выше скорость ЛА, тем меньше угол атаки в сечениях винта. Мы можем оценить соотношение скоростей, при которх винт перестанет тянуть. Посмотрите на фрагмент графиков характеристик винтов. По оси абсцисс отложена поступь L винта

L=V/nD

Пусть D = 1,8 м, n = 40 об/с, относительный шаг винта 0,6. Из графиков видно, что L = 0,7. Получаем скорость полёта 50 м/с.

Скорость концов винта равна:

V[sub]1[/sub] = 3,14*n*D = 226 м/с.

Таким образом в нашем случае при скорости полёта в 4,5 раз меньше скорости концов винта винт уже не тянет.

 

[Anatoliy.]

Таким образом в нашем случае при скорости полёта в [highlight]4,5[/highlight] раз меньше скорости концов винта винт уже не тянет.

Наверное Вы спутали воздушный (тянущий) винт с несущим винтом вертолета.

Если взять скорость конца лопасти 200 м/с и разделить на Ваш коэффициент [highlight]4,5[/highlight], то получим ту скорость, на которой по Вашему разумению винт уже не тянет, и получим скорость 44,44 м/с или 160 км/час.
Наверное это справедливо для деревянного воздушного винта неизменяемого шага рассчитанного для полета тряпколета.

Однако вертолеты летают уже более 320 км/час.
Исходя их Ваших же заявлений для этого надо иметь окружную скорость конца лопасти под 400 м/с.

Сложив окружную скорость конца лопасти (по Вашему 400 м/с) с поступательной скоростью вертолета 90 м/с получим 490 м/с для набегающего воздуха на конец наступающей лопасти.

Что то сильно не стыкуется с реальными вертолетами.

 

[_Бывалый_]

Может ли воздушное судно двигаться со скоростью большей,чем
скорость конца лопастивинта?

Самолет и ПЛА - могут.
Вертолет - нет (практически половина ометаемой площади НВ, где лопасть движется по потоку, не будет создавать тягу).

не сможете

Не может,

Нет, не может.

А они летают :exclamation

 

[Вячеслав Атнагулов]

не сможете --лопасть не может быть бесконечно прочной--плюс нагрев об воздух--плюс огромный расход мощности на создание ударной волны--грохот набегающей лопасти такой-что все развалиться 

GE90-115B При диаметре 3,25 м. и оборотах 2550 об/мин окружная скорость = [sup]3,25*3,14*2550[/sup]/60 = 438 м/с

 

[яков алексеевич 1974]

Огромное спасибо за ответы!
Я полностью согласен,что на самом деле не летит и не полетит,если движителем является только винт.Более того приведу пример-если паровоз тянет один вагон со скоростью 100м/c,он сможет потянуть и три и десять вагонов но никогда не превысит 100км/ч.  То есть если пустой вертолет весит 6 тонн и имеет максимальный взлетный вес 10 тонн ,то загрузившись 1 тонной он будет быстрее набирать скорость  ,чем если бы был загружен 5-тью,но никогда скорость его движения не превысит скорости движения конца лопасти.
Изучая на практике тягу различных роторных движителей(винтов) я пришел к выводу,что тяга винта есть следствие закона сохранения импульса силы.То есть ,чтобы вертолету весом 100кг.  зависнуть, например, на высоте 10 метров и более(ниже экранный эффект),необходимо отбросить 10кг. воздуха в секунду(СИ) со скоростью 100м/c. вертикально вниз или же 100 кг.воздуха  со скоростью 10 м/c что соответствует силе ,действующей на вертолет 1000Н а это и есть сила необходимая для зависания аппарата весом 100кг .Что не менее необходимо -это направление отброса воздуха при зависании обратно направлению действия силы тяжести, которая в данном случае составляет также  1000Н.
Далее выложу даром- по русски свой собственный метод расчета  тяги винтов любых диаметров и что не менее важно- мощность необходимую для ее создания при наличии некоторых данных.Это упростит конструкторам задачу подбора двигателя к винту и наоборот.
Например:
Имеем винт диаметром 0.7 метра.
1)Замеряем обороты тахометром получаем например 2780об.мин.
2)При данных оборотах измеряем тягу безменом или на весах- она равна 5,02 кг.
3)находим по формулам длину окружности описываемой точкой наиболее удаленной от центра вращения L=П *D и кол-во оборотов в секунду-равно 46,33. Скорость конца лопасти при данных оборотах равна 97.293м/c.
4)За 1 секунду ротор делает 46,33 оборота и отбрасывает перпендикулярно плоскости вращения  массу воздуха
5)Зная ,что сила - тяга равна массе отбрасываемого воздуха умноженную на скорость конца лопасти ,а ротор вращается 46,33 оборота за 1 секунду ,находим массу воздуха отбрасываемую за один оборот винта F(Н)=m(кг)*n(об/c)*v(м/c)
F=50.2(H)
n=46.33(об/c)
v=97.293(м/c)
Подставляя в формулу значения тяги, скорости и количества оборотов в секунду находим массу воздуха отбрасываемую за один оборот винта.
Ура! теперь мы на коне.И без всяких степеней двутретих.
Теперь без прокрутки ротора с замерами,которая зачастую опасна для здоровья разрушением ротора, можем рассчитать тягу  на любых оборотах двигателя,а зная ,что мощность это сила умноженная на путь и с расчетом мощности никаких проблем.
Хотелось бы услышать мнение специалистов по поводу отличия статического и динамического потолка вертолета-Почему?

 

[mdp-shnik]

@ Anatoliy.

Вы правы. Однако я не спутал толкающий винт с несущим. Я имею ввиду только толкающе-тянущий винт.

Что касается вертолётного несущего винта, то следует иметь ввиду, что лопасть пол-оборота движется по ходу движения вертолёта и пол-оборота против. Если скорость её концов меньше скорости вертолёта, то мы получим что-то весьма неприятное.

 

[mdp-shnik]

@ яков алексеевич 1974

Ваш метод подсчёта тяги в своё время предложил И.Ньютон. Однако оказалось, что он даёт слишком большую погрешность и поэтому не пригоден для расчётов. Если помните, формула для подъёмной силы включает в себя поправочный к-ент Су:

F = Cy*ro*S*V[sup]2[/sup]/2

Если убрать Су, то получим Ваш метод.

Всё гораздо сложнее.

 

[яков алексеевич 1974]

Ваш метод подсчёта тяги в своё время предложил И.Ньютон

Ньютон предложил ударную теорию сопротивления а никак не метод подсчета тяги винта или профиля крыла.
Теоретическая модель (ударная теория Ньютона) предполагала, что на пластинку, площадью S давит поток жидкости объемом SVn, где Vn - его скорость. Тогда по формуле Ньютона F=ma, при условии, что Vo=0, a t= 1, следовало, что


     F=kSVn^2d/g

где: F - сила сопротивления, к - поправочный коэффициент, d - объемный вес жидкости, g - ускорение свободного падения.
Если меня правильно учили в школе,то Ньютон вообще считал невозможными полеты аппаратов тяжелее воздуха.

F = Cy*ro*S*V2/2

Если убрать Су, то получим Ваш метод.

Я не вижу в этой формуле ни количества оборотов в секунду, ни массы воздуха ,отбрасываемой ротором в секунду ,а Су вообще необходимо определять продувкой в аэродинамической трубе то есть измерять.О подсчете необходимой мощности для вращения ротора по формуле которая "гораздо сложнее" я вообще молчу.
Я считаю,что винт самолета или вертолета создает подъемную силу  сиречь тягу вследствие отброса массы воздуха и являются по сути реактивными устройствами.
Предложенный мной метод проверен на практике и не имеет колеблющихся коэффициентов.

А все-таки почему динамический потолок вертолета больше статического?

 

[И]

а зная ,что мощность это сила умноженная на путь и с расчетом мощности никаких проблем.

Не уверен.
Вы не знаете что такое мощность, за что Вам оценка два.
Задание на дом: выучить определение мощности.

 

[яков алексеевич 1974]

а зная ,что мощность это сила умноженная на путь и с расчетом мощности никаких проблем.

Не уверен.
Вы не знаете что такое мощность, за что Вам оценка два.
Задание на дом: выучить определение мощности.

Сила умноженная на ПУТЬ есть работа!
Работа в единицу времени есть мощность!
А скорость это и есть ПУТЬ или расстояние в секунду.
Чтобы быть в чем-то уверенным это что-то надо понимать а не заучивать бездумно формулы.

 

[Anatoliy.]

меем винт диаметром 0.7 метра.
1)Замеряем обороты тахометром получаем например 2780об.мин.
2)При данных оборотах измеряем тягу безменом или на весах- она равна 5,02 кг.
3)находим по формулам длину окружности описываемой точкой наиболее удаленной от центра вращения L=П *D и кол-во оборотов в секунду-равно 46,33. Скорость конца лопасти при данных оборотах равна 97.293м/c.
4)За 1 секунду ротор делает 46,33 оборота и отбрасывает перпендикулярно плоскости вращения массу воздуха
5)Зная ,что сила - тяга равна массе отбрасываемого воздуха умноженную на скорость конца лопасти ,а ротор вращается 46,33 оборота за 1 секунду ,находим массу воздуха отбрасываемую за один оборот винта F(Н)=m(кг)*n(об/c)*v(м/c)
F=50.2(H)
n=46.33(об/c)
v=97.293(м/c)
Подставляя в формулу значения тяги, скорости и количества оборотов в секунду находим массу воздуха отбрасываемую за один оборот винта.

Вы не пробовали поучиться по учебникам,

Чтобы быть в чем-то уверенным это что-то надо понимать а не заучивать бездумно формулы. 

Рассмотрим Ваш ход рассуждений.

Пункт 1.
Для импульсной теории тяги воздушного винта не используют скорость вращения лопастей ВООБЩЕ.
Пункт 2.
Обычно при расчете хотят заранее узнать силу тяги, а не измерять её у уже изготовленного воздушного винта по чёрти какой методике.
Пункт 3.
Скорость конца лопасти относительно окружающего воздуха интересуют расчетчиков с точки зрения не превышения скорости звука с некоторым запасом.
Обычно не более 300 м/с.
Пункт 4.
Ротор при вращении действительно отбрасывает воздух с некоторой скоростью, величина которой и рядом не лежала с Вашими расчетами.
Пункт 5.
Естественно, после такого набора грубейших ошибок ни о каком "новом" методе расчета тяги и тем более мощности не может идти речи.

Настоятельно рекомендую Вам всё же углубиться в изучение учебников в части воздушных винтов.

 

[aerobaika]

есть три теории тяги пропульсивных систем--реактивная ньютоновская хорошо описывает ракетные движки и импеллеры--аэродинамическая бернулиевская отлично описывает вертолетные движители--термодинамическая машущую работу крыльев  :~)