Динамика полёта крылатого ла-ликбез

Материал из Multicopter Wiki
(Различия между версиями)
Перейти к: навигация, поиск
 
(не показаны 292 промежуточные версии, сделанные более чем 100 участниками)
Строка 1: Строка 1:
динамика полёта крылатого ла
+
динамика полёта крылатого ла-----автор Книжников ВВ
  
Общее уравнение полёзной мощности полёта(ватт) как произведение силы тяги вмг(ньютон) на скорость полёта ла(метр/сек)
+
динамика полёта крылатого ла---это летные хар-ки ла от скорости сваливания Vo до максимальной воздушной скорости в пологом пикировании Vпик,
  
Pпол=Fтяги Vпол=(2пиMKв/h)(hf)=MwKв=PмехKв --- для поршневых ДВС,где Кв=КПДвинта=Кнач(h/Н)2=(0.95Кпроп)2
+
где соотношение этих скоростей называется коэф запаса скорости по сваливанию Кvзап=Vпик/Vсвал=Vмакси/Vмин=2.5 оптимально для самолёта !
 
+
для электро вмг -----Fтяги =IпотKупор/НKхх-----V=hf=KпропVтеор=Kпроп(HKэдfxx)=KпропHKэд(KxxU), тогда для
+
Диапазон от скорости сваливания и до скорости планирования на максимальном аэрокачестве называется аварийный режим----взлёт, посадка, парение!!!
  
средних моделей---- Pпол=0.9(IпотKпроп/НKхх)х(KпропKэдHKxxU)=0.9KэдUI(Kпроп)2=0.9х0.81UIКв=0.5Рэл !!!
+
скорость сваливания ла на уровне моря при ро=1.25кг/м3----Vo=4(m /Sкр Cymax)^0.5
  
  
методика хорошо описывает самолётные винты с относительным шагом ш/д=0.6-1.1
+
Диапазон от скорости планирования и до скорости максимальной называется основной режим----крейсер, вираж, гонка!!!
  
Существуют пять основных режима работы электро вмг в зависимости от режимов полёта ла,где текущая поступь винта увеличивается с разгрузкой вмг по моменту сопротивления----например
+
  скорость планирования на максимальном АК ла----Vпл=5(m /Sкр Cymax)^0.5,
  
длина текущей поступи меняется как(hстоп=h1)<h2<h3<h4<(h5=Hо),
 
  
и длина скольжение Lтек=H-hтек
+
режим долёта против ветра авиамодели без мотора под углом пикирования к горизонту----глиссада
 
   
 
   
h1) самый высоконагруженный режим это момент трогания при разбеге на полном газу или  режим стопа характеризуется пиком  момента сопротивления  наведённый тягой винта M=FH/2ПИ на максимальных углах атаки лопастей , то есть максимальное скольжение винта относительно среды и пик мощности мотора ------кратковременная пиковая сила тока через электромотор на максимальной удельной мощности 4-6 вт/г ограниченна удельной тепловой мощностью рассеивания не более 1вт/г при среднем обдуве 15-20 м/с с приращением температуры 100 градусов С плюс температура воздуха!!!
+
  воздушная скорость пикирования ---Vпике=10(m/Sкр Сумах)^0.5
 
+
для электро-вмг
+
 
+
зависимость пиковой силы тока от массы мотора и омического сопротивления ---- 
+
 
+
Iпик=(Pтеп/R)0.5=(m(г)/R)0.5!!!
+
 
+
сила тока вмг от геометрии винта, электромехан. константы и напряжения----
+
 
    
 
    
Iст=0.08Кр(DKxx)3 (HUакку)2
+
в -30---25 гр для самолёта с шасси и подвесом
  
где коэф . мощности винта Кр=0.6-1.6 зависит от удлинения и профиля лопасти и кол- ва лопастей ( 1-4штуки)
+
в -20---15 гр для чистых бпла
  
сила тяги на стопе от геометрии винта,эл-мех.константы и напряжения ----
+
в -10---5 гр для планера [https://www.youtube.com/watch?v=0Q_iWBnNUXU]
  
Fст=0.1КрHD(DUаккуKxx)2
+
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 +
для безмоторного планера, где эквивалент тяги это проекция в горизонт суммы векторов всех сил при угле глиссады в режиме планирования а(гр)=arctg(1/АКмах), где  Cyопт=0.62Cymax зависит от типа профиля крыла для авиамодельной размерности!!!----
  
мощность потребления вмг на стопе от тяги и теоритической скорости потока ----
+
Vплан=(2mg /pо Sкр Cyопт)^0.5=1.6(mg/Куд Сумах))^0.5/CAXкр
  
Pпот=UаккуIст=FстVтеор=FстHfст
+
видно важную особенность----чтобы быстро планировать против ветра надо разгибать профиль крыла в симметричный и изначально иметь узкое крыло и большую массу ла----типичный кинетический хотлайнер или кроссовый планер!!!
 +
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  
подбор диаметра и шага воздушного винта от диаметра и длины статора бесколлектор. мотора (H+D)мм=10(d+l)мм
+
академическая формула скорости для всех типов крылатых ла с винтовым движителем--------Vмах=Vо Кск=(2mg /pо Sкр Cyмах)^0.5 (Тст АКмах)^1/Z
  
h2) чуть менее тяжелый режим это набор высоты под углом к горизонту в набегающем потоке или в крутом вираже----разгрузка винта по моменту сопротивления и падение силы тока и мощности потребления в 1.1 раза от режима стопа!!!
+
для самолётов с ДВС с двояковыпуклым несимметричным профилем крыла 12%------ Vгор=(2Fст Кв Сул AKmax/ро Cyмах Sкр)^0.5=1.25(Fст AKmax/Sкр)^0.5
  
коэф. относительного запаса тяги Кт или перегрузка ла в вираже зависит от произведения тяговооруженности Tст на максимальное аэродинамическое качество AKмах ------  
+
для пилотажных авиамоделей самолётов с э-ВМГ------ Vгор=(1.0коп--1.2пил--1.4сам--1.6гон)(Fст Как/Сумах)^0.5/САХкр
 
+
Kперегрузка=Кт=Fст/Fxmin=Tст х AKмах=1.1(Kv)2
+
 
+
тяга при подъёме в горку это сумма векторов силы тяжести и аэродинамической нормали крыла и минимального лобового сопротивления ла в полёте или тяговооруженность в горке это сумма синуса угла подъёма а и обратной 1/АКмах=Сх/Су----
+
 
+
сила тяги Fобщ=Fрезульт+Fх=mg(sin a+1/AKmax)=0.71Iст/HKxx-----
+
 
+
тяговооруженность вмг Т=F/mg=(sin a+1/AKmax) -----
+
 
+
вертикальный набор высоты при большой энерговооруженности ла более 300вт/кг полётной массы,----
+
тогда максимальная тяга в полёте Fобщ=mg+Fх=1.1mg
+
 
+
сила тока от массы ла, геометрии винта и эл-мех.константы----
+
 
+
I=1.4mgHKxx=14mНКхх
+
 
+
h3) режим вмг в горизонтальном полёте на максимальной воздушной скорости ла на полном газе при реактивной тяге запертой лобовым сопротивлением с разгрузкой момента винта в 1.3 раза от стенда
+
 
+
коэф . относительного запаса скорости полёта----
+
 
+
Kv=Vпол/Vпл=(0.81Тст х АКмах)0.5=0.9(Fст/Fxmin)0.5=0.9(Kт)0.5
+
 
+
макси. скорость гориз. полёта
+
 
+
Vпол=0.9Vпл(Kт)0.5=0.9(mgКпл/Sкр)0.5(Тст х АКмах)0.5=0.9(КплFст x АКмах/Sкр)0.5
+
 
+
Кпл=1.5 для вогнутовыпуклого----Кпл=2.0  плосковыпуклого---- Кпл=2.5 двояковыпуклого----Кпл=3.0 симметричного
+
 
   
 
   
зависимость силы лобового сопротивления  от запаса скорости полёта ла----
+
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 +
сила лоб. сопротивления Fлоб.соп.=mg(Kск)^X/АКмах
  
Fx=mg/AKтек=10m(Kv)Х /AKмax,
+
максимальное аэрокачество  ла  эмпирически пропорционально  удлинению крыла ---
  
  где степень Х=1 для симметричного профиля крыла, Х=5/4 для несимметричного двояковыпуклого,
+
  АКмах=Как Куд, где Куд=Sкр/CAX^2
Х=4/3 для змееобразных, Х=3/2 для плосковыпуклого, Х=2 для вогнутовыпуклого!!!
+
  
сила тока в горизонте I=Ixx+FhKu/Kв=1.1FhKu/Kв=FhKхх/(0.9(Kупор)2)=1.1FНКхх/Kупор=(1.2--1.5)FНКхх=1.33FНКхх
+
для авиамоделей на двух-кратной скорости планирования или 2.5Vсвал
  
для авиамоделей полное КПДвмг+акку=Kнач.винта Kмотор Какку=(85--95%)х(80--90%)х(90--98%)=(61--84%)=0.72---
 
где первые значения для паркфлаеров и вторые значения для больших бпла и гигантских авиамоделей
 
  
усреднённая поглащённая мощность ла в полёте -----
+
самолёт с шасси и грузовым подвесом Как=1----------- Fлоб.сопр = 0.5mg
  
Pпол=FVпол=KПДвмг (Кпроп)2 UI=0.72 (Кпроп)2 UI
+
пилотажка-бойцовка Как=1.2--------------------------- Fлоб.сопр = 0.45mg
  
реактивная тяга по массовому расходу воздуха и приращению скорости потока ----
+
короткое лк  Как=2------------------------------------Fлоб.сопр = 0.4mg
Fреак=pSVтеор(Vтеор-Vполёт)Кв=0.86 (D Vтеор Kупор)2 (1-Kупор),
+
  
где Kупор=hтек/H=Кпроп=Vполёт/Vпоток  и Квинта в полёте=Кначальный(Купор)2=0.9(Кпроп)2----
+
птицелёт Как=1.3--------------------------------------Fлоб.сопр = 0.35mg
  
теорит. скорость потока через винт в полёте через просадку частоты вращения Vтеор=Hf=0.81 H Uакку Kxx----
+
аэрочистый бпла-классика Как=1.4--------------------- Fлоб.сопр = 0.3mg------[https://www.youtube.com/watch?v=bMdGB-q63eo]
  
пропульсивного коэф. в зависимости от режима полёта при условии Sомет/Sмид больше 1,
+
утка с ПГО Как=1.6--------------------------------Fлоб.сопр = 0.25mg
  
Кпроп==h/H=(0.7-0.75 горка)=(0.8-0.85 горизонт)=(0.9-0.95 крейсер) ----(где первые значения для моделей вторые для большой авиации)
+
гонка-классика Как=1.8--------------------------------Fлоб.сопр = 0.2mg
+
связь эффективности  пропульсивной системы ---
+
  
КПДсистем=КПДнач.винта х(Кпроп)2=(0.75--0.95)х(Vполёт/Vпоток)2
+
хотлайнер Как=1.5-------------------------------------Fлоб.сопр = 0.15mg
  
h4) разгруженный режим вмг в полгаза---это крейсерская скорость горизонтального полёта  на максимальном АК  или скорость планирования при оптимальном угле атаки крыла ----
+
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  
I=mgHKxx/AKmax
+
Оптимизация размеров винта для конкретного типа ла
  
h5) максимально разгруженный режим вмг это пикирование на полном газу под углом в 30гр, когда винт полностью вырождается в нулевую тягу----максимальная воздушная скорость Vмах=Hfхх= Ho Uакку Kxx----Iпик=Iхх
+
эмпирически параметры двухлопастного воздушного винта на пик мощности вмг---диаметр Dмах=1.1Сумах САХкр-----------шаг Н=0.9САХкр
  
 +
для мотопланера-парителя при Кв=0.5----- D=1.8САХ
  
 +
для самолёта с шасси и внешним грузом при Кв=0.65------D=1.4САХ
  
академический вывод формулы динамики полёта через закон реактивной тяги как условие равновесия силы тяги и аэродинамического сопротивления ла----- =
+
для пилотажки-бойцовки при Кв=0.7---------- D=1.3САХ
  
Fтяги=(dm/dt)deltaV=p Sв Vпоток (Vпоток-Vполёт) = p 0.78D2 (Vпот)2 (1-Kпроп)----
+
для птицелёта при Кв=0.75---------- D=1.2САХ
  
Fсопрот=0.5p (Vпол)2 Sмид Kcx = 0.5p (Кпроп Vпот)2 Sкр Cx (Kv)X----
+
для чистого БПЛА классика при Кв=0.8---- D=1.1САХ
  
0.78D2 (1-Kпроп)=0.5(Kпроп)2 Sкр Cx (Kv)X= 0.5 (Kпроп)2 Sкр Cу (Kv)X / АКмах----
+
для гонки-классики при Кв=0.9------------D=1.0САХ
  
(Kv)X = 1.56D2 ((1-Kпроп) / (Kпроп)2) (1.5 АКмах / Cумах Sкр )=1.6 D2 Kp (1 / Sла) ,
+
для гоночного хотлайнера при Кв=1-------  D=0.9САХ
  
где Кр=(1-Kпроп) / (Kпроп)2 ---- это функция тяги винта,
+
для короткокрылого лк-бесхвостка при Кв=0.9---------D=0.75САХ----Н=0.67САХлк потому что эффективное САХ змееобразного профиля (0.75-0.8)САХлк
  
Sла= Cумах Sкр / 1.5 АКмах -----это аэродинамический мидель ла!!!
+
-пересчёт диаметра многолопастного винта от двухлопастного ------ Dтрёхлоп=0.9 D ---- Dчетырёхлоп=0.84 D
  
 +
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  
коэф. миделя ла Kмид=Sомет/Sла=0.78D2/(Sмид Ксх) желательно >1----
+
  для э-ВМГ потребляемая мощность в полёте на полном газу----Рэл(вт)=Fст Vмах---- круиз в пол-газа Ркрейс=Рэл/3
  
эквивалент аэродин. миделя крылатого ла Sла= Сумах Sкр/ 1.5 АКмах,
+
  на стопе для электро авиамодели ----- Рэл(вт)=1.7(Fст)^1.5/D
где АКмах=Как Удлинение=Как Sкр/САХ2  или  Sла= Сумах САХ2 / 1.5 Как,
+
  
для самолёта  Сумах=1.2, Как=1 и Sсам=1.2САХ2 /1.5х1=0.8САХ2
+
на стопе для ДВС авиамодели------ Рмех(вт)=1.3(Fст)^1.5/D
  
для бпла  Сумах=1, Как=1.2 и Sбпла=1САХ2 /1.5х1.2=0.55САХ2
 
  
для лк  Сумах=0.9,  Как=2 и Sлк=0.9САХ2 /1.5х2 =0.3САХ2
+
сравнительные ТТХ э-ВМГ крейсерского режима самолёта
 
+
для планера  Сумах=1.6, Как=1.5 и Sпл=1.6САХ2 /1.5х1.5=0.71САХ2
+
  
для гонок  Сумах=0.8,  Как=1.3 и Sгон=0.8САХ2/1.5х1.3=0.4САХ2
+
ГАЗ------МОЩНОСТЬ-------СКОРОСТЬ-------ПРОБЕГ----------АВТОЖИЗНЬ
+
  
 +
100%-------1----------------1-------------1--------------1
  
эффективность винта самолёта в полёте эмпирически
+
66%--------1/2---------1/1.34------------1.5-------------2
КПДв=Кво(H/D)0.5(Кмид)0.5=(0.7-0.9)(HD/Sмид)0.5----
+
  
пропульсивный коэф. винта в полёте Кпроп=hпол/Hгеом=(КПДв)0.5---  
+
50%---------1/3--------1/1.5--------------2-------------3
  
шаг винта нулевой тяги Но=Нгеом(Сумах)0.5----где Сумах профиля лопасти
+
40%---------1/4--------1/1.7------------2.4-------------4
  
тяга в полёте Fст=0.78p(Dhтекfпол)2(1-Kпроп)=0.9(Dв Hв fст Kпроп)2Kскол
+
33%---------1/6--------1/2---------------3--------------6
  
тяговооруженность в полёте  Tпол=КПДв Fст/mg =0.5Тст(H/D)0.5--
 
  
коэф. запаса скорости Kv=Кскор=Vпол/Vплан.самолёт=Vпол/Vвис.коптера----
+
смотри статью "типы ла-ликбез"
  
скорость планирования  ла
+
воздушный бой---[https://www.youtube.com/watch?v=EQP4x1G7SmE]
Vплан=(3mg/pCyмах Sкр)0.5=(2.5mg/Cyмах Sкр)0.5----
+
  
скорость потока висения коптера
 
Vвис=(mg/p Кво Sомет)0.5=(mg/n)0.5/D,
 
где n- количество пропеллеров----
 
 
 
сила тока в полёте  Iпол= Ixx+Fтек hпол Ku / КПДв =Fтек Нгеом Kxx / Кпроп-----
 
 
 
 
общее уравнение динамики ла в горизонтальном полёте---- это сила текущей тяги уравновешенна наведённой силой лобового аэродинамического сопротивления---- тогда тяга в горизонтальном полёте Fтек.тяги =Fлоб.сопр
 
 
Fтек.тяги = Fст КПДв / (Кскор)Y ---- функция падения тяги винта
 
 
Fлоб.сопр = mg (Кскор)X / AKмах---- функция наростания аэросопротивления
 
 
главная формула авиации----дозвуковая скорость полёта ла в вязкой среде
 
 
(Kскор)Z=Кво Tст AKмах (H/D Kмид)0.5 ,где Z=Х+Y
 
 
Х=1.25(Сумах)0.5 ----степень наростания лобового сопротивления от коэф. запаса скорости полёта ла зависит от формы профиля крыла и
 
Y=0-1 степень падения тяги  от коэф. запаса скорости полёта ла зависит от типа
 
движителя (открытый винт или пропеллер, импеллер,трд(турбина),прд)
 
Кво---начальное кпд винта =0.9 для Re>200 000, 0.8 для Re>100 000, 0.7 для Re<80 000
 
 
Чтобы пересчитать реальную скорость полёта надо коэф.запаса скорости умножить на скорость планирования для самолёта или на скорость потока от винта при висении  у коптера!!!
 
 
 
 
1) для реактивных снарядов (ракеты) и дирижаблей---- (Kv)2=Tст
 
 
2) для турбореактивной  авиации----(Kv)1.5=Tст AKмах=Кт
 
 
для импеллеров ----(Kv)2=Tст AKмах=Кт=Fст/Fмин---коэф.запаса тяги
 
 
3) для гоночной авиации----(Kv)1.5= 0.8Tст AKмах (HD/Sмид)0.5
 
 
4) для авиамоделей ----(Kv)2=0.7 Tст AKмах (HD/Sмид)0.5
 
  
5) для мультикоптеров и вертолётов----(Kv)2=Tст (Kмид (H/D))0.5
+
[[Файл:микропланер.jpg]]

Текущая версия на 12:22, 17 ноября 2024

динамика полёта крылатого ла-----автор Книжников ВВ

динамика полёта крылатого ла---это летные хар-ки ла от скорости сваливания Vo до максимальной воздушной скорости в пологом пикировании Vпик,

где соотношение этих скоростей называется коэф запаса скорости по сваливанию Кvзап=Vпик/Vсвал=Vмакси/Vмин=2.5 оптимально для самолёта !

Диапазон от скорости сваливания и до скорости планирования на максимальном аэрокачестве называется аварийный режим----взлёт, посадка, парение!!!

скорость сваливания ла на уровне моря при ро=1.25кг/м3----Vo=4(m /Sкр Cymax)^0.5


Диапазон от скорости планирования и до скорости максимальной называется основной режим----крейсер, вираж, гонка!!!

скорость планирования на максимальном АК ла----Vпл=5(m /Sкр Cymax)^0.5, 


режим долёта против ветра авиамодели без мотора под углом пикирования к горизонту----глиссада

воздушная скорость пикирования ---Vпике=10(m/Sкр Сумах)^0.5
 

в -30---25 гр для самолёта с шасси и подвесом

в -20---15 гр для чистых бпла

в -10---5 гр для планера [1]


для безмоторного планера, где эквивалент тяги это проекция в горизонт суммы векторов всех сил при угле глиссады в режиме планирования а(гр)=arctg(1/АКмах), где Cyопт=0.62Cymax зависит от типа профиля крыла для авиамодельной размерности!!!----

Vплан=(2mg /pо Sкр Cyопт)^0.5=1.6(mg/Куд Сумах))^0.5/CAXкр

видно важную особенность----чтобы быстро планировать против ветра надо разгибать профиль крыла в симметричный и изначально иметь узкое крыло и большую массу ла----типичный кинетический хотлайнер или кроссовый планер!!!


академическая формула скорости для всех типов крылатых ла с винтовым движителем--------Vмах=Vо Кск=(2mg /pо Sкр Cyмах)^0.5 (Тст АКмах)^1/Z

для самолётов с ДВС с двояковыпуклым несимметричным профилем крыла 12%------ Vгор=(2Fст Кв Сул AKmax/ро Cyмах Sкр)^0.5=1.25(Fст AKmax/Sкр)^0.5

для пилотажных авиамоделей самолётов с э-ВМГ------ Vгор=(1.0коп--1.2пил--1.4сам--1.6гон)(Fст Как/Сумах)^0.5/САХкр


сила лоб. сопротивления Fлоб.соп.=mg(Kск)^X/АКмах

максимальное аэрокачество ла эмпирически пропорционально удлинению крыла ---

АКмах=Как Куд, где Куд=Sкр/CAX^2

для авиамоделей на двух-кратной скорости планирования или 2.5Vсвал


самолёт с шасси и грузовым подвесом Как=1----------- Fлоб.сопр = 0.5mg

пилотажка-бойцовка Как=1.2--------------------------- Fлоб.сопр = 0.45mg

короткое лк Как=2------------------------------------Fлоб.сопр = 0.4mg

птицелёт Как=1.3--------------------------------------Fлоб.сопр = 0.35mg

аэрочистый бпла-классика Как=1.4--------------------- Fлоб.сопр = 0.3mg------[2]

утка с ПГО Как=1.6--------------------------------Fлоб.сопр = 0.25mg

гонка-классика Как=1.8--------------------------------Fлоб.сопр = 0.2mg

хотлайнер Как=1.5-------------------------------------Fлоб.сопр = 0.15mg


Оптимизация размеров винта для конкретного типа ла

эмпирически параметры двухлопастного воздушного винта на пик мощности вмг---диаметр Dмах=1.1Сумах САХкр-----------шаг Н=0.9САХкр

для мотопланера-парителя при Кв=0.5----- D=1.8САХ

для самолёта с шасси и внешним грузом при Кв=0.65------D=1.4САХ

для пилотажки-бойцовки при Кв=0.7---------- D=1.3САХ

для птицелёта при Кв=0.75---------- D=1.2САХ

для чистого БПЛА классика при Кв=0.8---- D=1.1САХ

для гонки-классики при Кв=0.9------------D=1.0САХ

для гоночного хотлайнера при Кв=1------- D=0.9САХ

для короткокрылого лк-бесхвостка при Кв=0.9---------D=0.75САХ----Н=0.67САХлк потому что эффективное САХ змееобразного профиля (0.75-0.8)САХлк

-пересчёт диаметра многолопастного винта от двухлопастного ------ Dтрёхлоп=0.9 D ---- Dчетырёхлоп=0.84 D


для э-ВМГ потребляемая мощность в полёте на полном газу----Рэл(вт)=Fст Vмах---- круиз в пол-газа Ркрейс=Рэл/3 
на стопе для электро авиамодели ----- Рэл(вт)=1.7(Fст)^1.5/D
на стопе для ДВС авиамодели------ Рмех(вт)=1.3(Fст)^1.5/D


сравнительные ТТХ э-ВМГ крейсерского режима самолёта

ГАЗ------МОЩНОСТЬ-------СКОРОСТЬ-------ПРОБЕГ----------АВТОЖИЗНЬ

100%-------1----------------1-------------1--------------1

66%--------1/2---------1/1.34------------1.5-------------2

50%---------1/3--------1/1.5--------------2-------------3

40%---------1/4--------1/1.7------------2.4-------------4

33%---------1/6--------1/2---------------3--------------6


смотри статью "типы ла-ликбез"

воздушный бой---[3]


Микропланер.jpg

Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Инструменты
Группа ВКонтакте