что лучше импеллер или пропеллер
Воздушные винты-ликбез
воздушные винты——автор Книжников ВВ
воздушный винт открытого типа называется пропеллер
Равномерная крутка лопасти обеспечивает постоянный геометрический шаг винта для прямого набегающего потока! В первую очередь они делятся на так называемые тяговые и скоростные——принято считать, что если шаг винта H меньше диаметра D или соотношение шага к диаметру меньше единицы К=H/D, где ещё не начался полный срыв потока с лопастей из-за угла атаки менее 12 градусов, то это тяговый пропеллер с относительно большой стендовой удельной тягой!
для мультикоптеров К=0.25 или 1/4 называют условно четвертной——
К=0.33 или 1/3 треугольный—-
К=0.5 или 1/2 половинный—-
и для самолетов К=0.62 или золотого сечения по тяге—-
для медленных водоотталкивающих судов гребные винты К=0.9-1.1——
Авиамодельных винты условно принято называть коптерными для относительного шага 0.3-0.5 с вогнутовыпуклым профилем лопастей с кривизной 5-8% и самолётными при H/D= 0.6-1.1с плосковыпуклым профилем толщиной 10-16%!
Соотношение геометрического шага Н к диаметру D воздушного винта определят кпд как соотношение приращенной мощности потока к механической мощности на валу мотора в разных режимах полёта—
1)для висючек типа мультироторных платформ Н/D=0.24 получается максимальная удельная тяга для тяжелых аппаратов!
4)Н/D =1 или квадратный винт хорош для скоростного боевого пилотажа и высокого крейсера
5)Н/D=1.62 для пиковых максимальных скоростей типа гонки, для гребных винтов и низкоскоростных импеллеров,
6)Н/D=2.6 уже для больших скоростей у вв на высоте и импеллеров средней скорости,
7)Н/D=4.2 для импеллеров околозвуковых скоростей
форма и удлинение лопастей авиамодельных винтов
1) исторически эллипсоидная форма лопасти называется русским винтом при Куд=5-6 обычно слоуфлаеры из термопластика,
2) прямоугольная при Куд=7-8 обычно для двс из реактопластика с толстой комлей лопастей,
3) трапецивидная с сужением 2.5-3 и Куд=9-10 типа диджиай стиль и т-моторс,
4) типа китового плавника сложной современной формы Куд=6-8 типа граупнер и аэронавт стиль,
5) оригинальной гибридной формы с сужением 2-2.5 и Куд=7-10 типа апс стиль,
6) усеченный овал с Куд=6-7 скоростные высокооборотные деревянные или пластмассовые,
7) оригинальный винт Книжникова ВВ сложной формы с удлинением лопастей 6-7.
кпд винта от габаритов
КПД пропульсивной системы полёта в целом(внешний кпд)— это соотношение поглащенной мощности планером к мех. мощности на валу!
На практике начальный кпд или Кво воздушных винтов в большой авиации 0.99 или 99% обусловлен огромными габаритами диаметром 6-8 метров,много лопастностью 4-8штук, узкими с большим удлинением лопастями и большим числом Рейнольдса более двух миллионов, низким профильным сопротивлением, малой шероховатостью и низкой частотой вращения 660-780 об/мин и большим относительным шагом, как соотношение шага к диаметру 2.5-3 раза и в полёте имеет полный кпд около 95% при горизонтальной скорости полёта 700-900 км в час!
В средней авиации кпд в полёте около 90% при РЕ=1000 000, так как меньше габариты диаметром 4-5 и больше частота вращения 900-1000 при скоростях 500-600 км в час!
в малой реальный кпд=85% не более при оборотах 1500-1800, диаметр 2-3 метра при скорости 300-400 км вчас!
на бпла и ультролайтах кпд =75% при винтах 1-1.3 метра и частотой 3600-4200 150-180 км в час!
летающие игрушки кпд=50% при д=0.1-0.13м—-13 000-16 000 при 40-45 км/ч
так как число РЕ для лопастей не более 40 000—- вязкое, липкое обтекание!
то есть летать на низком крейсере на моторе невыгодно,проще выключить вмг и перейти на планирование в динаме или парение в термиках
частота вращения винта ограничена окружной скоростью кончиков лопастей и не должна превышать скорость звука из-за волнового кризиса, но на практике не более 270 м/с для ла!
относительное скольжение винта и угол атаки
Приведенный угол атаки лопасти условно считается на сечении 0.75 радиуса—-но на самом деле угол атаки минимален на кончике и максимален в комле, но это компенсируется изменением формы профиля и ширины лопасти для более равномерного распределения силы тяги и момента аэродинамического сопротивления по длине лопасти!
Разница между геометрическим шагом Н и поступью h задаёт скольжение! Так как угол атаки лопасти к набегающему потоку в горизонтальном полёте зависит только от относительного скольжения Кскол=(Н-h)/Н=1-Купор, а само скольжение зависит от режима полёта или потребной тяги то получается, что для квадратного винта
При пикировании в 30гр винт полностью разгружен и скольжение равно нулю и угол атаки нулевой и нет тяги—вырождение при полном газе
1) при пологом снижениив 5-10гр скольжение минимально 0.05-0.07 и угол атаки всего 1-1.5 гр,
2) на максим скорости горизонтального полета скольжение уже 0.1 и угол атаки 2 градусов!
3) при полёте в пологую горку 20-30 гр возвышения или мягком вираже скольжение 0.2-0.25 и угол атаки 4-5 гр пол-тяги от стопа,
4) при полёте в 40-50 гр возвышения или среднем вираже скольжение 0.3-0.35 и угол атаки 6-7гр,
5) при крутой горке в 60 гр или крутом вираже скольжение 0.4 и угол атаки 8 гр,
6) при вертикальном полёте вверх скольжение 0.45 и угол атаки 10 гр,
все самолётные винты сильно разружают мотор на полном газу по моменту сопротивления при прямолинейном горизонтальном полёте ла в 1.1-1.7 раз относительно режима на стопе и соответственно пропорционально падает потребляемая мощность и ток для эму—-и как следствие падает текущая сила тяги от винта в полёте на максимальной горизонтальной воздушной скорости до запирания силой общего аэродинамического сопротивления планера бпла.
Вв является адаптивным движителем в зоне рабочих углов атаки лопасти в набегающем потоке в диапозоне 1-12гр—-то есть при выполнении силовых фигур типа вираж, петля, где образуется перегрузка или горка с повышением тяги, пропеллер сам нагружает мотор мощностью с ростом от относительного скольжения и падения скорости полёта при полном газу! Это хорошо слышно по изменению частота вращения винта и тону воя от режима полета во время высшего пилотажа.
режим полета и эффективность пропеллера
Так как тяга винта для самолётов не играет существенной роли от стопа до скорости сваливания, то шаг подбираеться так, чтобы срыв потока на лопастях пропадал именно на границе сваливания ла, называется подхват—-то есть на стопе мотор немного перегружен по моменту сопротивления при винте фиксированного шага или вфш, чем выше нагрузка на крыло тем больше скорость сваливания и крейсер!
И поэтому для каждого режима полета есть оптимальный относительный шаг, когда эффективность винта максимальна
1) Пик тяги рассчитанный на скорость планирования с АКмах или 1.2-1.3 скорости сваливания даёт максимальную скороподъёмность типичное соотношение шага к диаметру 0.6—0.7 при КПДв=60%-63% соответственно—режим пилотажа
2) Высокий крейсер или 1.6-2.0 скорости сваливания дает пик кпд на винте H/D = 0.8-0.9 при КПДв=65%-67%—для бпла
3) Пик скорости на гонках 1.0-1.1 шага к диаметру винта при КПДв=69%-71%—правда долго разбегаться будет при винте фиксированного шага—гонка
оптимальный диаметр винта от миделя ла
Шаг винта Ш определяет желаемую скорость полёта—— при постоянной частоте вращения! Чем меньше шаг, а значит и меньше скорость, тем больше ометаемая площадь,а значит больше тяга при той же мощности! Фактически диаметр винта (ометаемая площадь) отвечает за тягу в горку и шаг винта за скорость полёта, а произведение диаметра на шаг (геометрическая тяжесть движителя) за поглащённую мощность потока—чем больше это произведение, тем больше потребная мощность двигателя. эмпирика для авиамодельных винтов постоянная для конкретной вмг H1+D1=H2+D2 например в дюймах 8+8=7+9=6+10
оптимальный диаметр двухлопастного пропеллера для крылатого ла на двух скоростях планирования или 2.5 скоростей сваливания—-
Все производители моторов рекомендуют диаметр и шаг допустимых винтов, тогда достаточно замерить тягу безменом и частоту вращения винта тахометром прямо на модели на стопе——например винт слоуфлаер 10/4 или D=254мм и H=102мм! Проблема в том, что разные производители пропеллеров указывают разный параметр шага винта (второе значения в дюймах,первое это диаметр—-некоторые пишут максимальный шаг нулевой тяги, другие геометрический шаг,третьи поступь винта на стенде! Поэтому только практические замеры тяги и оборотов на стопе дадут истиную картину хар-ки винта.
Сила тяги авиамодельного винта на стопе на уровне моря Fст=0.9(Dhf)2,
где поступь эмпирически для двухлопастного винта с плосковыпуклым профилем лопасти типа ДВС или ЕР h=0.45D(H/D)0.5—-
с вогнутовыпуклым профилем типа слоуфлаер h=0.5D(H/D)0.5
упрощённо для двухлопастого винта Fст=0.25D3 Н f2
Полезная мощность движителя на стопе равна произведению тяги на приращенную скорость потока в плоскости винта! Pполез=Fv=Fhf
I = Fст Н Kхх— удобно для тяговых винтов коптеров ш/д=0.3—0.4
тогда сразу подбирается мотор с потребляемым током не менее 10а и соответствующий регулятор хода
Потребляемая мощность электро-вмг на стопе ( ватт) приближенно равна произведению силы тяги ( ньютон) на максимальную теоритическую скорость потока от винта ( метры в секунду) (шаг(метр) х частоту вращения под нагрузкой (обор/сек)!
1) тяга F=(UаккуIпотр)/(Нfнаг)=(10а х12в)/ (0.12м х 200гц)=120вт/24м/с=5н=500г силы
2) сила тока Iпотр= (FНfнаг)/Uакку=(10н х 0.1м х120гц)/15в=120вт/15в=8а
3) частота fнаг=(UаккуIпотр)/(FН)=(24в х15а)/(12н х 0.15м)=360вт/1.8нм=200обор/сек
4) шаг Н=(UаккуIпотр)/(fнагF)= (50в х100а)/(125гц х160н)=5000вт/20000нгц=0.25м
Для бпла типа мотопланер актуально применение в режиме планирования в термичке винтов со складывающимися по потоку лопастями состоящего из хаба, кока и лопастей!
например промышленные хабы и лопасти отлитые из термопластика—-
1) винт диаметром 305мм и шагом 230мм имеет гарантированный предел в 7000 оборотов в мин——
2) винт диаметром 280мм и шагом 205мм имеет предел в 8000 оборотов в мин——
3) винт д255мм ш180мм при 9000—
4) винт д230мм ш160мм 10 000—-
5) д200мм ш150мм 11 000—
6) д190мм ш140мм 12 000—
7) д180мм ш130мм 13 000—-
8) д170мм ш120мм 14 000—-
9) д160мм ш110мм 15 000—
10) д150мм ш100мм 16 000—
физический анализ упругости винтов Есть несколько граничных частот работы винта!
2) крутильная резонансовая частота отвечает за флаттер лопастей характеризуется воем!
3) частота вращения определяется прочностью комли лопасти на разрыв от ценробежных сил!
1) типичный относительный шаг многолопастного винта 3-4 диаметра в больших турбовинтиляторных двигателях и 1.5-2 у авиамодельных импеллерах——чем больше относительный шаг, тем больше кол-во лопастей по тождеству n=(3-5)(H/D)!
4) соотношение входной площади губы к площади среза сопла не более 2 единиц или коэффициент сужения потока 1.4- 2——а диаметр входного патрубка больше диаметра крыльчатки в 1.1-1.2 раза!
5) соотношение входного сечения импеллера к полному миделю самолёта 0.2-0.25 для реактивных полукопий!
расчёт тяги и мощи импеллеров
Для большинства импелеров с относительным шагом 1.5-2, где поступь примерно равна диаметру крыльчатки на Сулопасти( h=CyD), есть простой расчёт силы тяги (ньютон) на уровне моря равной——
например для семилопастной крыльчатки от компьютерного куллера(0.9х(0.075м)2 х 280Гц х1.6)2=5.14Н=520 грамм силы!
потребляемая электрическая мощность (ватт)——
например 5.14н х 0.075м х 280гц х 1.6= 173 вт!—-удельная тяга 520г/173вт=3г/вт.
например 5.14н х 0.075мм х 24гц/в x(1.6)0.5=11.5а!—-Uakky=Pпот/Iст=173вт/11.5а=15в
Особенности применения импеллеров для реалистического полёта—-
1)тяговооруженность на старте при полном газу не более 0.7
2)сумма площадей воздуховода (входных отверстий и щелей) не менее двух площадей сопла
3)профиль лопастей крыльчатки желательно вогнуто выпуклый
4)масса липо акку в граммах эмпирически равна мощности потребления в ваттах на стопе
5)размашистый пилотаж—-большие радиусы поворотов, петли с пикирования, угол подъёма в горку не более 30 градусов
7)коэф. перекрытия лопастей не менее 0.6
На практике тяга винта в горизонтальном полёте на полном газу меньше в 2-3 раза от тяги на стопе—-
1) падение тяги примерно в два раза у гоночных винтов (квадратные) и у импеллеров на максимальной горизонтальной скорости
2 )падение в два с половиной раза у скоростных винтов с относительным шагом Ш/Д=0.6—0.8
3) падение в три раз у тяговых винтов с Ш/Д=0.4—0.5
Импеллер или винт в кольце?
Опции темы
Импеллер или винт в кольце?
Здравствуйте!
У меня возник вопрос:
Что же дает большую тягу: импеллер или винт в кольце?
На мой взгляд, импеллер дает большую тягу.
Заранее спасибо за ответ!
теоретически винт дает эффективнее чем импеллер, но это работает до определенной мощности(предела живучести винта), импеллер может переварить существенно большую мощность, так что все надо считать согласно применению. вообще уже обсуждали Импеллер больших размеров
5 лет назад, ответ на данный вопрос был очевиден.
А вы знаете, что учение древнего Тибета говорит, что если что-то не получается, значит ты того не хочеш. А практически, любой самый засратый винт, при одинаковой мощности дает больше тяги. Про скорость можно не раскатывать, в одинаковых мощностных категориях, ее достаточно для соответствующего класса самолета.
если нет других ограничений
Которые в продаже импеллеры (с губой) дают тягу до 2гр/вт. Винтами в кольце можно снять больше (для вертикального полета). Для скоростного только импеллеры. Кордовые модели, у них под 30.000 оборотов винты, но по калькулятору почему-то хуже чем у импеллера.
Если полет нужен на 2 минуты, то несомненно выбирай импеллеры. +Компактность, вес (импеллеров), цена.
Винт самолета. Лопасти самолета. Пропеллер.
Лопастной винт самолета, он же пропеллер или лопаточная машина, которая приводится во вращение с помощью работы двигателя. С помощью винта происходит преобразование крутящего момента от двигателя в тягу.
Воздушный винт выступает движителем в таких летательных аппаратах, как самолеты, цикложиры, автожиры, аэросани, аппараты на воздушной подушке, экранопланы, а также вертолеты с турбовинтовыми и поршневыми двигателями. Для каждой из этих машин винт может выполнять разные функции. В самолетах он используется в качестве несущего винта, который создает тягу, а в вертолетах обеспечивает подъем и руление.
Все винты летательных аппаратов делятся на два основных вида: винты с изменяемым и фиксированным шагом вращения. В зависимости от конструкции самолета винты могут обеспечивать толкающую или тянущую тягу.
При вращении лопасти винта захватывают воздух и производят его отброс в противоположном направлении полета. В передней части винта создается пониженное давление, а позади – зона с высоким давлением. Отбрасываемый воздух приобретает радиальное и окружное направление, за счет этого теряется часть энергии, которая подводится к винту. Сама закрутка воздушного потока снижает обтекаемость аппарата. Сельскохозяйственные самолеты, проводя обработку полей, имеют плохую равномерность рассеивание химикатов из-за потока от пропеллера. Подобная проблема решена в аппаратах, которые имеют соосную схему расположения винтов, в данном случае происходит компенсация с помощью работы заднего винта, который вращается в противоположную сторону. Подобные винты установлены на таких самолетах, как Ан-22, Ту-142 и Ту-95.
Технические параметры лопастных винтов
Наиболее весомые характеристики винтов, от которых зависит сила тяги и сам полет, конечно же, шаг винта и его диаметр. Шаг – это расстояние, на которое может переместиться винт за счет ввинчивания в воздух за один полный оборот. До 30-х годов прошлого века использовались винты с постоянным шагом вращения. Только в конце 1930-х годов практически все самолеты оснащались пропеллерами со сменным шагом вращения
Параметры винтов:
Диаметр окружности винта – это размер, который описывают законцовки лопастей при вращении.
Поступь винта – реальное расстояние, проходящее винтом за один оборот. Данная характеристика зависит от скорости движения и оборотов.
Геометрический шаг пропеллера – это расстояние, которое мог бы пройти винт в твердой среде за один оборот. От поступи винта в воздухе отличается скольжением лопастей в воздухе.
Угол расположения и установки лопастей винта – наклон сечения лопасти к реальной плоскости вращения. За счет наличия крутки лопастей угол поворота замеряется по сечению, в большинстве случаев это 2/3 всей длины лопасти.
Лопасти пропеллера имеют переднюю – режущую – и заднюю кромки. Сечение лопастей имеет профиль крыльевого типа. В профиле лопастей имеется хорда, которая имеет относительную кривизну и толщину. Для повышения прочности лопастей винта используют хорду, которая имеет утолщение к корню пропеллера. Хорды сечения находятся в разных плоскостях, поскольку лопасть изготовлена закрученной.
Шаг винта является основной характеристикой гребного винта, он в первую очередь зависит от угла установки лопастей. Шаг измеряется в единицах пройденного расстояния за один оборот. Чем больший шаг делает винт за один оборот, тем больший объем отбрасывается лопастью. В свою очередь увеличение шага ведет за собой дополнительные нагрузки на силовую установку, соответственно, количество оборотов снижается. Современные летательные аппараты имеют возможность изменять наклон лопастей без остановки двигателя.
Преимущества и недостатки воздушных винтов
Коэффициент полезного действия винтов на современных самолетах достигает показателя в 86%, это делает их востребованными авиастроением. Также нужно отметить, что турбовинтовые аппараты значительно экономнее, чем реактивные самолеты. Все же винты имеют некоторые ограничения как в эксплуатации, так и в конструктивном плане.
Одним из таких ограничений выступает «эффект запирания», который возникает при увеличении диаметра винта или же при добавлении количества оборотов, а тяга в свою очередь остается на том же уровне. Это объясняется тем, что на лопастях пропеллера возникают участки со сверхзвуковыми или околозвуковыми потоками воздуха. Именно этот эффект не позволяет летательным аппаратам с винтами развить скорость выше чем 700 км/час. На данный момент самой быстрой машиной с винтами является отечественная модель дальнего бомбардировщика Ту-95, который может развить скорость в 920 км/час.
Еще одним недостатком винтов выступает высокая шумность, которая регламентируется мировыми нормами ICAO. Шум от винтов не вписывается в стандарты шумности.
Современные разработки и будущее винтов самолета
Технологии и опыт работы позволяют конструкторам преодолеть некоторые проблемы с шумностью и повысить тягу, миновав ограничения.
Таким образом удалось миновать эффект запирания за счет применения мощного турбовинтового двигателя типа НК-12, который передает мощность на два соосные винта. Их вращение в разные стороны позволило миновать запирание и повысить тягу.
Также используются на винтах тонкие саблевидные лопасти, которые имеют возможность затягивания кризиса. Это позволяет достичь более высоких показателей скорости. Такой тип винтов установлен на самолете типа Ан-70.
На данный момент ведутся разработки по созданию сверхзвуковых винтов. Несмотря на то что проектирование ведется очень долго при немалых денежных вливаниях, достичь положительного результата так и не удалось. Они имеют очень сложную и точную форму, что значительно затрудняет расчеты конструкторов. Некоторые готовые винты сверхзвукового типа показали, что они очень шумные.
Заключение винта в кольцо – импеллер – является перспективным направлением развития, поскольку снижает концевое обтекание лопастей и уровень шума. Также это позволило повысить безопасность. Существуют некоторые самолеты с вентиляторами, которые имеют ту же конструкцию, что и импеллер, но дополнительно оснащаются аппаратом направления воздушного потока. Это значительно повышает эффективность работы винта и двигателя.
гидроциклы, водные мотоциклы, каталог гидроциклов, запасные части, опыт, тюнинг, документация, фотоальбом, совместный отдых, ремонт
Меню
Реклама
Активные участники
Часы
