Высотный вертолёт. Выбор двигателя, общие вопросы.

[Heliman]

Приветствую всех.
Поставили нам очередную интересную задачу: спроектировать и изготовить беспилотный вертолёт для того, чтобы закидывать полезную нагрузку 150кг. на высоту 5 000 м., а в идеале -до 8 000 м.
Сейчас занимаемся составлением технического образа.
В проектировании ротора под такую задачу возникает много сложностей, пока ничего критичного.

Но опыта в выборе и в эксплуатации моторов таких мощностей у нас нет.
Максимальный взлётный вес по предварительным прикидкам 400-450кг.
Время полёта -в идеале 3-4 ч. (80-100 литров топлива)
Мощность мотора видится порядка 120-150 л.с.

Собственно, требования следующие:

1. Охлаждение: наверху холодно, поэтому желательно жидкостное
2. Топливо: инжектор, или впрыск.
3. Система смазки: сухой картер.
4. Ресурс: более 500 ч.

На какой двигатель лучше ориентироваться: Хирт, Ротакс, Лакоминг, Конти ?
Стоимость -непринципиально.

Вопросы:
1. Наддув/турбина: пока не вижу принципиальной невозможности установить и настроить турбину/компрессор так, чтобы во впускном коллекторе всегда была 1 атм. Но подозреваю, что могут быть какие-либо сложности.
2. Расположение: нет желания утяжелять конструкцию угловым редуктором.
Какие нюансы могут возникнуть если установить двигатель вертикально ?
-Можно ли ограничится только переделкой масляного бака-маслозаборника, или у таких моторов есть какие-то конструктивные особенности, не позволяющие располагать их вертикально ?
3. Долговременные отрицательные перегрузки -1 и более: вопросы такие же, как и в п.2.

На данном этапе пока всё.
Буду благодарен за любые подсказки и мысли.

 

[Shturman_billy]

Задача лететь на 5000 метров или висеть там? В любом случае скорее всего без наддува не обойтись.

 

[Shturman_billy]

У фирмы "Горизонт" (Украина) есть опыт по установке Лайкоминга вертикально. Можете задать вопрос по этой теме участнику форума под ником Dzhogan. У нас на сегодня опыт не слишком большой в этой области. И мы до сих пор ещё не на все  грабли наступили. А их там много.

 

[vert]

Была попытка новозеландцев создать высотный беспилотник  в 2007 году...
http://www.membrana.ru/particle/11129
http://russianclimb.com/russian/unmanned_heli.html

 

[Heliman]

Спасибо.
Постараюсь связаться с тов. Dzhogan
Изучу историю Alpine Wasp

Задача -висеть.
С наддувом решим, -здесь я неразрешимых проблем не вижу.

 

[Shturman_billy]

Тогда Вам потребуется те самые 120...130 л.с. но только на той высоте, а это значит, что двигатель должен на уровне земли выдавать около 160...180 л.с.

 

[Dzhogan]

https://www.youtube.com/watch?v=v8D2LXGYYOg&t=3s

Лайкоминг глубокой модификации с водяным охлаждением на моторном стенде

 

[Dzhogan]

https://www.facebook.com/SCOUTFFF/

ссылка на страницу вертолета Scout и двигателей для него

 

[Heliman]

Тогда Вам потребуется те самые 120...130 л.с. но только на той высоте, а это значит, что двигатель должен на уровне земли выдавать около 160...180 л.с. 

Возможно.
Есть ещё один вариант:
Не мудрствуя лукаво,
в качестве опытного образца купить что-то типа Schweizer 300C
(сервоприводы и автопилот должны хорошо работать на его втулке), -и установить на него компрессор.

Пока у меня нет чёткой ясности того, как организовать работу компрессора так, чтобы во впусконом коллекторе всегда была 1 атм.
-Т. е. так, чтобы на малых высотах (когда наддув не нужен) работающий вхолостую компрессор не отжирал мощность.

Есть какие-либо варианты решений ?

 

[Shturman_billy]

Это где же вы найдете такие мощные сервоприводы, чтобы таскать управление швайцера??? На нашем пути пока такого не встречалось из тех, что в открытом доступе.... А то, что нашли удовлетворительного, то не у нас и является товаром двойного назначения....

 

[Shturman_billy]

Компрессор включить - не проблема. Начиная от простых механических решений и заканчивая электромагнитными муфтами.

 

[Макsим]

"Самая длительная авторотация в истории была выполнена Жаном Буле (фр. Jean Boulet) в 1972 году, когда он достиг рекордной высоты 12'440 м на вертолёте A[ch233]rospatiale[ch8197]Lama. Из-за низкой температуры ([ch8722]63 °C) на этой высоте двигатель заглох и больше не завелся. Используя авторотацию, пилот смог безопасно посадить вертолёт на землю..."
Какая нечистая сила подняла его так высоко?

 

[Heliman]

У Лайкоминга были вертикальные версии для вертолётов, если не ошибаюсь, на Белл-47 устанавливались, Лайкоминг-540. И наддув штатный туда можно установить. Думаю, Вам надо копать в направлении Лайкоминга, темРотакс и Хирт Вас вряд ли чем то порадуют для этой задачи, и у Контика я не припомню вертикальных наддувных версий.

Лепить самим вертикалку и грамотный наддув - задача сложная и долгая, причём каждая из них.

P.S. Опять же, кто поставил такую задачу? Если вояки, то Лайкоминг их вряд ли устроит - нужно лепить мотор из отечественных заготовок...

Согласен.
Нет, не вояки.
Геологогоразведка, -какой то сканер тимберлитовых трубок.

Отечество пока не готово предоставить надёжный мотор.
В прошлом году у нас был опыт работы с одними товарищами.
Не буду рассказывать, -дабы не подрывать их и так расшатанный авторитет )))
Построив  и отработав опытный экземпляр, мы сможем оплатить НИОКР на необходимый двигатель.

 

[летавший, как то раз)))...]

Странно,  @ Helicam, я Вам показывал все возможности стендовой прокрутки того, что имеет реальнный шанс на то чтобы быть по Вашим запросам - Вам это показалось "фантастикой". Что ж, насильно мил не будешь! :🙂

 

[Shturman_billy]

Если двигло не критично по происхождению, то берите только отработанный вариант и не ведитесь, а уж тем более не затевайте доработку двигателя. Если никаких противоречий нет в морально-этическом плане, то рекомендую работать с киевлянами.

 

[Heliman]

1. Необходимые нам сервоприводы уже есть в отечестве.
Пока не буду называть производителей.
2. «Включить компрессор» -проблема.
Ибо вкл/выкл его в дискретном режиме -очень странный и непредсказуемый метод.
3. Нечистая сила -турбовальный мотор.
Слишком хлопотная вещь для беспилотника, -если учесть то, что эксплуатантами будут не специалисты.
4. Прокрутки мне ничего не показали.
5. В морально-этическом плане всё хорошо.
Надо крепко подумать и изучить Скаута. Обращусь к производителям напрямую.

Спасибо.

 

[Dzhogan]

Упаси Вас бог думать о высотности ПД в 8000 метров. Нет, теоретически достигнуть это возможно. Был даже такой проект высотного разведчика Perseus-B на основе Rotax 912 с доработанной системой трухступенчатого наддува. А перед ним был Perseus-А с запасом кислорода на борту. Почитайте о них, может немного Вас охладит.
Запас топлива явно маловат. Оцените критично все параметры и общую техническую сложность. Не стоит путать модельную размерность вертолетной техники и серьезную технику класса  Хьюз-269 или даже R-44.

 

[Фланкер]

Пока у меня нет чёткой ясности того, как организовать работу компрессора так, чтобы во впусконом коллекторе всегда была 1 атм.

Не нужно к 1 атм привязываться. Буст наддува определяется многими параметрами, от степени сжатия до текущих атмосферных. Может Вам и 0.5 бара хватит, а может до 2 придётся давить. Начинать нужно с выбора железа по задаче (параметрам), и архитектуры его управления (датчики, ЭБУ).

Вертикальное расположение - не только сухой картер с грамотной циркуляцией масла для конкретного случая, но правильный подбор упорных полуколец КВ и прочие тонкости...
И конечно, несмотря на все трудности и затраты, всегда лучше иметь свой мотор и не от кого не зависеть.  :IMHO

 

[Dzhogan]

Еще могу дать один совет. Он базируется не только на рациональном учете технических рисков, но и реальной практикой одного проекта создания беспилотного вертолета. Не разрабатывайте вертолет под свой беспилотный проект. Берите готовый кит-набор или другое готовое решение и старайтесь по минимуму вмешиваться в конструкцию. Если влезете в глубокую переделку - не выкопаетесь, засосет лавина технических проблем. Поэтому не стоит зацикливаться на вертикальной установке двигателя, это не панацея. Своих проблем хватает и в вертикальной установке.

 

[Shturman_billy]

Ну не хотите дискретно, тогда крутите через вариатор. Тоже не есть проблема.