Редактирование: Механика-ликбез
Внимание. Вы не представились системе.
Ваш IP-адрес будет записан в историю изменений этой страницы.Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
Текущая версия | Ваш текст | ||
Строка 2: | Строка 2: | ||
Механика дронов-----автор Книжников ВВ | Механика дронов-----автор Книжников ВВ | ||
− | |||
− | Максимальная мощность на валу | + | Максимальная механическая мощность на валу---это произведение желаемой тяги на стопе на желаемую скорость полёта! |
− | если тягу выразить через тяговооруженности Тст на стопе умноженную на силу тяжести,а скорость потока через коэф.запаса скоростей ла (Кск-- скорость макси горизонтальную делить на скорость сваливания) умноженную на скорость сваливания-----то произведение тяговооруженности на коэф. запаса скорости ла есть безразмерный коэффициент | + | если тягу выразить через тяговооруженности Тст на стопе умноженную на силу тяжести,а скорость потока через коэф.запаса скоростей ла (Кск-- скорость макси горизонтальную делить на скорость сваливания) умноженную на скорость сваливания-----то произведение тяговооруженности на коэф. запаса скорости ла есть безразмерный коэффициент энерговооружённости Кэв! |
− | Этим Кэв очень удобно оперировать для определения необходимой удельной стартовой мощности ла, как соотношение максимальной механической мощности на валу к стартовой массе или заряженность---- например Кэв=1 эквивалентен | + | Этим Кэв очень удобно оперировать для определения необходимой удельной стартовой мощности ла, как соотношение максимальной механической мощности на валу к стартовой массе или заряженность---- например Кэв=1 эквивалентен 100 вт/кг! |
например для полноразмерных ла на полном газу вмг----условно называется | например для полноразмерных ла на полном газу вмг----условно называется | ||
Строка 26: | Строка 25: | ||
Так как минимальная тяговооруженность Тмин это обратная функция от аэродинамического качества, то минимальный коэф мощности при скорости планирования 1.25 сваливания Кэв=1.25Тмин=1.25/ АКмах очень маленький 0.1-0.2 для авиамоделей и 0.05-0.03 для пилотируемой авиации. | Так как минимальная тяговооруженность Тмин это обратная функция от аэродинамического качества, то минимальный коэф мощности при скорости планирования 1.25 сваливания Кэв=1.25Тмин=1.25/ АКмах очень маленький 0.1-0.2 для авиамоделей и 0.05-0.03 для пилотируемой авиации. | ||
− | В режиме | + | В режиме баражирования на минимальном крейсере при АКмах крылатых электро-бпла класса минидрон удельная мощность падает в 4- 5 раз и обычно около 25- 30 вт/кг или Кэв= 0.25- 0.3 с учетом КПДвмг=50%! |
Строка 38: | Строка 37: | ||
а у полноразмерной авиации Кск=3 и запас по тяге Ктяги =5 | а у полноразмерной авиации Кск=3 и запас по тяге Ктяги =5 | ||
+ | |||
у разных типов беспилотников он сильно отличается----например | у разных типов беспилотников он сильно отличается----например | ||
− | *1) у самолетных типа классика это | + | *1) у самолетных типа классика это 15 |
− | *2) у авиамоделей лк | + | *2) у авиамоделей лк 12 |
− | *3) у конвертопланов | + | *3) у конвертопланов 6 |
− | *4) у вертолетных и мультироторных 3 | + | *4) у вертолетных и мультироторных 3 |
+ | *5) у вездехода 10 | ||
+ | *6) у лодки 20 | ||
Запас мощности показывает на возможный прирост горизонтальной скорости в среде или возможный угла подъёма в горку. | Запас мощности показывает на возможный прирост горизонтальной скорости в среде или возможный угла подъёма в горку. | ||
− | |||
+ | |||
+ | Аэродинамическое качество планера | ||
+ | |||
+ | АК максимальное на прямую зависит от удлинения крыла, как соотношение несущей площади к квадрату САХ или размаха к ширине прямоугольного крыла! | ||
+ | эмпирически для классических самолётов с прямым крылом АКмах=Как Куд, где поправочный коэф. | ||
+ | |||
+ | Как=1-1.5 для авиамоделей, Как=1.5-2 для малой авиации, Как=2-2.5 для большой! | ||
+ | |||
+ | Где первые цифры для самолётов с не убираемым шасси и грузовым подвесом, вторые для зализанных планеров! | ||
+ | |||
+ | Поперечную перегрузку на самолёт в вираже на полном газе удобно рассчитать как произведение тяговооруженности на максимальное АК ----- | ||
+ | |||
+ | Кперегруз=Тст АКмах=Ктяги-----он же запас тяги, например 0.7х10=7 единиц же!!! | ||
+ | |||
+ | У крылатых бпла показательна характеристика как произведение полного кпд движителя на текущее Аэродинамическое Качество | ||
+ | |||
+ | Ка= КПДвинта АК ---- эта функция напрямую связана с ЭТС ла ! | ||
+ | |||
+ | например---- у модели самолета кпд винта около 60% или 0.6 и текущее АК= АКмах/(Кск)X, где АКмах приближенно равна удлинению крыла и коэф. скорости равен 2 -----тогда Ка=0.6х6/2 =1.8! | ||
+ | для сравнения у полноразмерного максидрона кпд винта 0.8 и АКмах=25 и тогда получаем Ка=20 при минимальной крейсерской скорости и Ка=10 при максимальной скорости! | ||
+ | Если этот Ка разделить на ускорение свободного падения примерно 10 м/сек2 ,то получим этс ла----- | ||
+ | 1.8/10 =0.18 для модели самолёта и 10/10 =1.0 для дрона----то есть полноразмерный максидрон почти в 5.55 раз совершенней авиамодели бпла на моторном режиме при высоком крейсере! | ||
+ | |||
+ | смотри статью "ЭТС-ликбез" | ||
Правило площадей | Правило площадей | ||
Строка 63: | Строка 88: | ||
*8) коптер----1-2 | *8) коптер----1-2 | ||
− | например---- у ру модели экстра 300 размахом 1100 мм -----мидель крыльев 2х1.5дм2=3дм2, а сечение фюзеля с фонарём 1.2 дм2 плюс хвостовое оперение 0.3 дм2 и колесного шасси 0.1дм2 ---итого общий мидель 4.6дм2! при площади крыльев 2х11.5 дм2= 23дм2 соотношение Кмн=4.6дм2/23дм2=0.2-----тогда при удлинении крыла в 5 единиц получаем для модели АКмах=1. | + | например---- у ру модели экстра 300 размахом 1100 мм -----мидель крыльев 2х1.5дм2=3дм2, а сечение фюзеля с фонарём 1.2 дм2 плюс хвостовое оперение 0.3 дм2 и колесного шасси 0.1дм2 ---итого общий мидель 4.6дм2! при площади крыльев 2х11.5 дм2= 23дм2 соотношение Кмн=4.6дм2/23дм2=0.2-----тогда при удлинении крыла в 5 единиц получаем для модели АКмах=1.1х5=5.5 гарантированно! |
для модели биплана аэробайк при размахе 1600мм общий мидель 13дм2 и несущая 65дм2 ----тогда Кмн= 0.2 и АК=7.5! | для модели биплана аэробайк при размахе 1600мм общий мидель 13дм2 и несущая 65дм2 ----тогда Кмн= 0.2 и АК=7.5! | ||
для пилотажного мотопланера при размахе 2000 мм мидель крыла равен 4 дм2 и остального 0.55+0.25=0.8дм2 -----итого 4.8дм2 при несущей 40дм2 получаем Кмн=0.12 ---- тогда при удлинении крыла в 10 раз, АКмах=14 гарантированно! | для пилотажного мотопланера при размахе 2000 мм мидель крыла равен 4 дм2 и остального 0.55+0.25=0.8дм2 -----итого 4.8дм2 при несущей 40дм2 получаем Кмн=0.12 ---- тогда при удлинении крыла в 10 раз, АКмах=14 гарантированно! | ||
также это соотношение называют аэродинамической пузатостью при соотношении более 0.2!!! | также это соотношение называют аэродинамической пузатостью при соотношении более 0.2!!! | ||
− | к знаменитым пузатеньким самолётам относятся советский ишачок или И-16 , большинство самолётов первой мировой, гидроавиация, американский | + | к знаменитым пузатеньким самолётам относятся советский ишачок или И-16 , большинство самолётов первой мировой, гидроавиация, американский беременный гуппи, космические челноки буран и шатл,а также крылатые ракеты и другие ла!!! |
кстати все коптеры одновинтовые и многороторные имеют чрезмерного большую пузатость и поэтому низкий этс! | кстати все коптеры одновинтовые и многороторные имеют чрезмерного большую пузатость и поэтому низкий этс! | ||
Строка 73: | Строка 98: | ||
Лобовое сопротивление | Лобовое сопротивление | ||
− | 1) У водоизмещающих надводных и подводных транспортных средств,а также у дирижаблей и ракет сила сопротивления движению пропорциональна квадрату скорости ,а поглощенная мощность в третьей степени от скорости плавания во всём диапазоне практических скоростей! | + | *1) У водоизмещающих надводных и подводных транспортных средств,а также у дирижаблей и ракет сила сопротивления движению пропорциональна квадрату скорости ,а поглощенная мощность в третьей степени от скорости плавания во всём диапазоне практических скоростей! |
− | 2) У крылатых летательных аппаратов типа гонка с симметричном профилем крыла в диапазоне от скорости сваливания и до | + | *2) У крылатых летательных аппаратов типа гонка с симметричном профилем крыла в диапазоне от скорости сваливания и до 4-5 этих скоростей сила общего сопротивления растёт пропорционально скорости полёта, а мощность во второй степени ! |
Максимальная воздушная скорость горизонтального полёта Vгор=0.72Vо=0.9H Kхх Uакку, где скорость потока холостого хода нулевой тяги Vо=Hо fхх=1.25 Hгеом fхх !!! | Максимальная воздушная скорость горизонтального полёта Vгор=0.72Vо=0.9H Kхх Uакку, где скорость потока холостого хода нулевой тяги Vо=Hо fхх=1.25 Hгеом fхх !!! | ||
Строка 81: | Строка 106: | ||
Такая же закономерность у глиссирующих судов с переходного режима и до максимальной скорости плавания! | Такая же закономерность у глиссирующих судов с переходного режима и до максимальной скорости плавания! | ||
− | + | У крылатых ла с несущим профилем крыла типа плосковыпуклого сила общего сопротивления растёт в степени полтора от скорости полёта и Vгор=0.64Vо !!! | |
− | + | ||
− | + | ||
− | + | У ла с вогнутовыпуклым профилем типа птичьего лобовое сопротивление растёт в квадрате от скорости полёта | |
+ | и Vгор=0.51Vо!!! | ||
+ | |||
+ | *3) У катающихся на колёсах сухопутных транспортных средствах типа вездехода аэродинамическое сопротивление очень мало при их практичных скоростях и сила сопротивления равна силе трения качения колес плюс трение в трансмиссии можно сказать постоянна ,а мощность пропорциональна скорости! | ||
Силовые установки | Силовые установки | ||
− | Все СУ разных энергетических типов и конструкции при дросселировании имеют более низкий кпд или эффективность,чем на полном газу -----примерно в 1.2 раза на половине газа у двс, но при этом ресурс су многократно увеличивается!! | + | Все СУ разных энергетических типов и конструкции при дросселировании имеют более низкий кпд или эффективность,чем на полном газу -----примерно в 1.2 раза на половине газа |
− | + | у двс, но при этом ресурс су многократно увеличивается!!! | |
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
Строка 109: | Строка 126: | ||
Например у калильного 2.5 см3 объёма моща на валу при полном газе около 250 вт ---- масса современного мотора 125 грамм! | Например у калильного 2.5 см3 объёма моща на валу при полном газе около 250 вт ---- масса современного мотора 125 грамм! | ||
У бензинового двухтактника 20 см3 типичная мощность 1 квт при массе около одного килограмма! | У бензинового двухтактника 20 см3 типичная мощность 1 квт при массе около одного килограмма! | ||
− | При форсировании мощности за счет настроенной | + | При форсировании мощности за счет настроенной резонансовой выхлопной трубы литровую мощность можно поднять в два-три раза, но ресурс сразу падает в десятки раз от номинала, поэтому на дроны ставят наоборот дефорсированные поршневые двс желательно четырёхтактные и используют не более пол-газа на крейсере для гарантийного увеличения ресурса! |
Особенность атмосферных карбюраторов модельных двигателей ---это фонтан-облако маленьких капель топлива над входным патрубком воздухозаборника,часть которых просто сдувается потоком от винта----чтобы поднять экономичность надо закрепить на входе диффузора сеточку с ячейками 0.5х0.5 мм из синтетики или медной проволки---она же защитный фильтр от крупного загрязнения!!! | Особенность атмосферных карбюраторов модельных двигателей ---это фонтан-облако маленьких капель топлива над входным патрубком воздухозаборника,часть которых просто сдувается потоком от винта----чтобы поднять экономичность надо закрепить на входе диффузора сеточку с ячейками 0.5х0.5 мм из синтетики или медной проволки---она же защитный фильтр от крупного загрязнения!!! | ||
Строка 118: | Строка 135: | ||
ГТРД | ГТРД | ||
− | Турбина---это разновидность ДВС непрерывного ламинарного горения с полностью симметричной балансировкой относительно оси вращения и поэтому там нет паразитных вибраций----при не правильном запуске возможно получить | + | Турбина---это разновидность ДВС непрерывного ламинарного горения с полностью симметричной балансировкой относительно оси вращения и поэтому там нет паразитных вибраций----при не правильном запуске возможно получить обратное горение-помпаж с разрушением лопаток компрессора!!! |
Использование газотурбинных реактивных двигателей в бпла оправдано лишь при больших скоростях полёта ----более 0.6 маха или 200 метров в секунду и мощностях в 1000 квт и более и актуальна лишь для максидронов из за больших габаритов и высокой степени сжатия многоступенчатого осевого компрессора----тогда кпд турбины доходит до 25%! | Использование газотурбинных реактивных двигателей в бпла оправдано лишь при больших скоростях полёта ----более 0.6 маха или 200 метров в секунду и мощностях в 1000 квт и более и актуальна лишь для максидронов из за больших габаритов и высокой степени сжатия многоступенчатого осевого компрессора----тогда кпд турбины доходит до 25%! | ||
В модельных размерах наблюдается огромная прожорливость ----например авиамодельная турбина на одноступенчатом центробежном компрессоре при тяге всего в 200 ньютон (20 кг силы) кушает почти 600 мл жидкого топлива в минуту или 10 мл в сек ! | В модельных размерах наблюдается огромная прожорливость ----например авиамодельная турбина на одноступенчатом центробежном компрессоре при тяге всего в 200 ньютон (20 кг силы) кушает почти 600 мл жидкого топлива в минуту или 10 мл в сек ! | ||
Строка 125: | Строка 142: | ||
КПД модельных турбин не превышает 10%!!! | КПД модельных турбин не превышает 10%!!! | ||
− | |||
+ | Органические топлива | ||
− | + | У всех типов двс есть простая закономерность полного сгорания углеводородов в кислороде воздуха, как соотношение массы воздуха к массе топлива 15 единиц норма ----при 14 считается смесь богатая или сладкая---при 16 смесь бедная или кислая! | |
+ | Удельная теплотворность бензина и керосина 42 000 000 дж/кг или 42 кдж/г-----тогда для воздушно-топливной смеси на уровне моря справедлива теплотворность 3 400 000 дж/м3 или 3.4 кдж/л! | ||
+ | |||
+ | Рабочий объём цилиндров пд умноженный на частоту вращения для двухтактников это секундный расход в литрах---- | ||
− | + | например 0.17л х 112 об/с=19.1л/с, тогда тепловая мощность 19.1л/с х 3.4кдж/л =65 квт и на валу 17 лошадок или 12,6 квт и КПД=12.6квт/65квт=0.19=19%! | |
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | Эд | |
− | + | Максимальная потребляемая удельная мощность бесколлекторных электро-двигателей типа аутрайнер при нормальной долгой эксплуатации и хорошем охлаждении обычно 3-4 вт/г или 3-4 квт/кг ! При форсаже эд напряжением в 1.5-2 раза от номинала рекомендуемым производителем можно повысить пиковую удельную мощность до 6-8 вт/г при броске мощности на 2-3 секунды, но велика вероятность спалить мотор ,так как выделяется много тепловой энергии омических потерь! | |
+ | Удельная тепловая мощность рассеивания мотора эквивалентна приращённой температуре Тпр(0.2вт/г=20грС-----0.5вт/г=50грС----1вт/г=100грС-----2вт/г =200грС) ----температура мотора это сумма температур воздуха и теплового приращения Тм=Тв+Тпр при среднем обдуве 15-20м/с---- | ||
− | + | Омическое сопротивление мотора при тепловых потерях 1вт/г увеличивается примерно в два раза при температуре обмоток +120грС!!! | |
− | + | На практике при полезной загрузке удельной мощности в 1вт/г эд работает на дросселированном КПД=75-80% при модельной размерности и мощностью тепловых потерь всего 0.2вт/г----типичный крейсер на дронах при 95% времени автожизни или щадящий режим эксплуатации электро-эму типа связки мотора, регулятора хода и аккумулятора и максимальном ресурсе. | |
− | + | более подробно смотри статью "предел электро ЭМУ" | |
− | |||
Расчёт ттх рм | Расчёт ттх рм | ||
Строка 161: | Строка 173: | ||
Принято считать центр давления пластины как 40% сах элерона или 0.4 ширины от оси вращения --- | Принято считать центр давления пластины как 40% сах элерона или 0.4 ширины от оси вращения --- | ||
обычно относительная ширина элерона одна четверть-одна пятая сах крыла ----тогда при сах крыла в 20 см или 0.2 м ширина получается 5 см или 0.05м ----а момент сопротивления 13н х 0.4 х 0.05м=0.26н м или 2.6 кг см! | обычно относительная ширина элерона одна четверть-одна пятая сах крыла ----тогда при сах крыла в 20 см или 0.2 м ширина получается 5 см или 0.05м ----а момент сопротивления 13н х 0.4 х 0.05м=0.26н м или 2.6 кг см! | ||
− | внимание с учётом соотношения плеч качалок относительно осей вращения как один к трём например у машинки 10 мм и у руля 30 мм получаем ,что на входе серво будет всего 0.86 кг см------с учетом | + | внимание с учётом соотношения плеч качалок относительно осей вращения как один к трём например у машинки 10 мм и у руля 30 мм получаем ,что на входе серво будет всего 0.86 кг см------с учетом полутократного запаса по моменту хватит 1.4 кг см типа 9 граммовой сервы ! |
− | На практике длина штанги | + | На практике длина штанги от рулевой машинки до руля не более 100 мм -----так как этот элемент работает не только на растяжение, но и на сжатие и может потерять устойчивость! |
Обычно диаметр отверстия на качалке изначально рассчитан на данную силу толкания -----например 1мм это 1 кг силы----1.5мм уже 5 кг силы----2мм уже 10кг для стальной проволки типа велосипедной спицы! | Обычно диаметр отверстия на качалке изначально рассчитан на данную силу толкания -----например 1мм это 1 кг силы----1.5мм уже 5 кг силы----2мм уже 10кг для стальной проволки типа велосипедной спицы! | ||
Строка 189: | Строка 201: | ||
*7) одна пятидесятая поршневого двс в грамм на среднем газу ---350г/50 это 7ч | *7) одна пятидесятая поршневого двс в грамм на среднем газу ---350г/50 это 7ч | ||
Усталостный ресурс конструкции самого носителя класса минидрона от знакопеременных нагрузок 100-150ч! | Усталостный ресурс конструкции самого носителя класса минидрона от знакопеременных нагрузок 100-150ч! | ||
− | Кол-во двух | + | Кол-во двух часовых миссий всего 50 штук или один сезон работ! Реальная стоимость амортизации 2-3 тыс. руб/ч |
Рекорды | Рекорды | ||
− | рекорды нужны для подстёгивания научно-технической мысли! | + | рекорды нужны для подстёгивания научно-технической мысли!!! |
все рекорды беспилотников по скорости, дальности, высоте или глубине основываются на пределе сопромата конструкций ---например | все рекорды беспилотников по скорости, дальности, высоте или глубине основываются на пределе сопромата конструкций ---например | ||
− | горный кинетический планер может развить скорость в вертикальном затяжном пикировании в 750 км/ч--- при выходе из пике перегрузка достигает 25же! | + | горный кинетический планер может развить скорость в вертикальном затяжном пикировании в 750 км/ч--- при выходе из пике перегрузка достигает 25же!!! |
− | скорость на моторе в горизонте для электро-гонок 450 км/ч! | + | скорость на моторе в горизонте для электро-гонок 450 км/ч!!! |
− | непрерывный полёт модели планера на ру трое суток! | + | непрерывный полёт модели планера на ру трое суток!!! |
высота подъёма у квадрокоптера 10км! | высота подъёма у квадрокоптера 10км! | ||
Строка 213: | Строка 225: | ||
дальность прямой видео картинки с борта на землю 150 км! | дальность прямой видео картинки с борта на землю 150 км! | ||
+ | но при практическом каждодневном использовании дрона реальные характеристики на порядок меньше по причине ресурсности---потому что все рекорды дронов на грани износа и сразу списываются!!! | ||
− | + | смотри статью "ЭТС" |