Редактирование: Теория пропульсивных систем-ликбез

1)Начальный КПДво=(0.8--0.98)=(80%-98%)!!!---это потери на профильное сопротивление лопаток(лопастей) и силу трения от шероховатости поверхности,а также сопротивление нерабочей части винта (ступица и кок),

2)Внутренний КПДвнут=Pпоток/Рмех=(0.4--0.95)=(40%-95%)!!!---это потери на создание кинетической мощности осевого потока,как потери энергии на закручивание потока,срыв потока и вихри на кончиках лопастей(режим статики---например висение коптера или эффективность по тяге на стопе),   

3)Внешний КПДвнеш=Fтяги Vпол/Pмех=Кво Кпроп=(0%-90%)!!! или полный коэф.пропульсивной системы---это приведённая эффективность всей пропульсивной системы к движению транспорта относительно среды(режим динамики---например полёт самолёта или эффективность по скорости движения в вязкой среде).

 

 

 

 

Поступь винта h

Поступь это истинный шаг винта h относительно воздуха----винт всегда работает только относительно среды и он не знает, двигается ли он относительно земли , а  проскальзывание винта задаёт угол атаки лопастей ,

  поступь на стопе прямо пропорционально зависит от кол-ва лопастей (n) и коэф.подъёмной силы (Сулоп) --- h=0.33(H D )^0.5 (п)^0.33 (Сулоп)^0.5

Поступь практическая на стопе для широких двухлопастных  винтов с вогнутовыпуклым профилем типа слоуфлаер для мультикоптера----hкоп=0.6(H D)^0.5  

Поступь практическая на стопе для узких двухлопастных  винтов с плосковыпуклым профилем для самолёта---- hсам=0.5(H D)^0.5  

Произведение поступи на частоту вращения и есть осевая скорость потока в сечении плоскости  винта----  Vв(м/с)=h(м) f(1/с)

Соотношение текущей поступи к шагу от стопа до максимальной горизонтальной скорости---- это коэффициент упора! Купор=h/Hо=(0.3--0.9)

 

 

Соотношение длины проскальзывания к шагу называется коэффициентом скольжения или Кскол и он определяет угол атаки лопасти! Кскол=(Но-h)/Hо=(0.7--0.1)

фундамент. тождества Купор+Кскол=1

 

 

 

Реактивная тяга

  Математически сила тяги в ньютонах---это произведение массового расхода рабочего тела (килограмм  в секунду) на приращение скорости отбрасывания этого тела (метров в секунду)!----Fтяг=(dm/dt)delta V

Массовый расход рабочего тела (кг/с)----это произведение плотности (кг/м3) на объёмный расход (м3/с) или плотность (кг/м3) на сечение ометаемой поверхности круга винтом (м2) на входную скорость потока (м/с)! dm/dt=pо S Vвх, где Vвх=(Vпот+Vпол)/2

Начальный коэф. реального винта КПДво зависит от конструктива и расположения ---- в длинном импеллере 0.8  в коротком импеллере 0.83, в носу тупого фюзеляжа 0.85 , в носу тонкой мотогондолы 0.9, в хвосте ла  0.95.

Плотность воздуха на уровне моря принять за константу pо=1.25 кг/м3, то справедливы формулы расчёта на стопе

На стопе считается, что  скорость полёта  равна нулю и скорость потока за винтом Vпот=Vв(2)^0.5-----воронкообразное течение!

Fст=0.5КПДво pо Sомет Vпот^2=КПДво pо(0.78D^2) Vв^2=(0.85тян--0.9тол) (D h f)^2----------формула Книжникова для пропеллера на стопе на уровне моря

 

2)Хар-ка винта по тяговой тяжести=0.7 ро D^2 h^2 (Н/Гц^2) и квадрату частоты вращения-----сила тяги на стопе Fст(Н)=(0.1ро Сулоп D^3 Н п^0.67) f^2

 

 

 

  мощность(вт) потока от винта это произведение тяги на скорость потока в плоскости винта Pпот=Fст h f  

 

  эмпирически эффективность на стопе КПДвнут=0.32(Сумах n D/H)^0.5, где  n-кол-во лопастей

электрическая мощность в полёте для авиамоделей типа "парк-флай" c учетом полного кпд вмг 40%-50% это произведение текущей тяги равной силе общего сопротивления на текущую воздушную скорость ла

   I U =Fx Vпол/КПДвмг=(2-2.5)Fx Vпол=Fст Vмах, где  Vпол=Купор Но f=0.8 х (1.25Н)f=Нf----в м/с

 

квадрат соотношения скоростей полёта ла к  потоку от движителя называется пропульсивным коэф. Кпроп=(Vпол/Vпот)2

 

  Кпроп= 0.9-0.8 на пике скорости и на крейсере----КПДвнеш=80%-60%

  Кпроп= 0.85-0.75 на вираже ----КПДвнеш=70%-50%

  Кпроп= 0.8-0.7 на максимальной скороподъёмности при наборе высоты ----КПДвнеш=60%-45%

Турбовинтовые и турбо-вентиляторные востребованы в большой авиации на около звуковых скоростях!

Ометаемая площадь винтом или так называемый волшебный диск и полный мидель планера имеют оптимальную зависимость от режима полёта и класса ла ----

Мидель всего планера определяет полное аэродинамическое сопротивление полёту, а ометаемая площадь винтом определяет тягу на установившейся скорости в горизонте ---- или как эффективно протащить тушку самолёта сквозь плотность воздуха Fпол=Fсопр!

Fпол=0.5pо Sомет (Vпот^2-Vпол^2)-----Fсопр=0.5pо Vпол^2 ( Cxмид Sмид)

Sомет (Vпот^2-Vпол^2)=Vпол^2 Cуопт Sкр / АКтек, где Vпот^2/Vпол^2=1.3^2=(Сулоп/Сумах)^2=1/Купор^2----коэф. обратный пропульсивному КПДв

0.78 КПДво D^2 (1/(Купор)^2-1)= (0.62 Cумах) Sкр (0.8 Кск^Х/ АКмах)

 

 

 

 

 

 

Поэтому в импеллерах, где шаг изначально большой и составляет 3-4 диаметра крыльчатки получаем большое кол-во лопастей ---доходит до 40 штук у турбо-вентиляторных вмг размером до 3-4 метров в диаметре, а коэффициент перекрытия достигает единицы!

 

 

Аэродинамическое качество винта

У винта как движителя есть понятие приведенного аэродинамического качества к радиусу----АКВ=3.14 D/H---- это характеризует относительный момент сопротивления вращению или реактивный момент от винта , который скручивает планер по продольной оси в противоположную сторону направления вращения . например АКВ квадратного винта = 3.14 -----то есть сила сопротивления вращению в 3.14 раза меньше силе тяги----но и скорость осевого потока также в 3.14 меньше чем  окружная скорость кончиков лопастей в полёте!