Динамика полёта крылатого ла-ликбез

Материал из Multicopter Wiki

(Различия между версиями)

Текущая версия на 15:15, 23 июня 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----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

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

гонка-классика Как=1.8--------------------------------Fлоб.сопр = 0.25mg

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

смотри статью "типы ла-ликбез"

Динамика полёта крылатого ла-ликбез

Текущая версия на 15:15, 23 июня 2024

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Инструменты

@@ 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 !
+Диапазон от скорости сваливания и до скорости планирования на максимальном аэрокачестве называется аварийный режим----взлёт, посадка, парение!!!
-для электро вмг -----Fтяги =IпотKупор/НKхх-----V=hf=KпропVтеор=Kпроп(HKэдfxx)=KпропHKэд(KxxU), тогда для
+ скорость сваливания ла----Vo=4(m /Sкр Cymax)^0.5
-средних моделей---- Pпол=0.9(IпотKпроп/НKхх)х(KпропKэдHKxxU)=0.9KэдUI(Kпроп)2=0.9х0.81UIКв=0.5Рэл !!!
+Диапазон от скорости планирования и до скорости максимальной называется основной режим----крейсер, вираж, гонка!!!
-методика хорошо описывает самолётные винты с относительным шагом ш/д=0.6-1.1
+ скорость планирования на максимальном АК ла----Vпл=5(m /Sкр Cymax)^0.5,
-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
-длина текущей поступи меняется как(hстоп=h1)<h2<h3<h4<(h5=Hо),
+режим долёта против ветра авиамодели без мотора под углом пикирования к горизонту----глиссада
-и длина скольжение Lтек=H-hтек
-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
-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
-пропульсивного коэф. в зависимости от режима полёта при условии Sомет/Sмид больше 1,
+гонка-классика Как=1.8--------------------------------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)
+хотлайнер Как=1.5-------------------------------------Fлоб.сопр = 0.15mg
-связь эффективности  пропульсивной системы ---
-КПДсистем=КПДнач.винта х(Кпроп)2=(0.75--0.95)х(Vполёт/Vпоток)2
+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-h4) разгруженный режим вмг в полгаза---это крейсерская скорость горизонтального полёта  на максимальном АК  или скорость планирования при оптимальном угле атаки крыла ----
+Оптимизация размеров винта для конкретного типа ла
-  I=mgHKxx/AKmax
+  эмпирически параметры двухлопастного воздушного винта на пик мощности вмг---диаметр Dмах=1.1Сумах САХкр-----------шаг Н=0.9САХкр
-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
+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
-академический вывод формулы динамики полёта через закон реактивной тяги как условие равновесия силы тяги и аэродинамического сопротивления ла----- Fт=Fх
+для птицелёта при Кв=0.75---------- D=1.2САХ
-Fтяги=(dm/dt)deltaV= p Sв Vвход(Vвыход-Vполёт) = p 0.78D2 (Vпот)2
+для чистого БПЛА классика при Кв=0.8---- D=1.1САХ
- (1.2-Kпроп)----
-Fсопрот=0.5p (Vпол)2 Sмид Сxмид = 0.5p (Кпроп Vпот)2 Sкр Cxтек----
+для гонки-классики при Кв=0.9------------D=1.0САХ
-.78D2 (1.2-Kпроп)=0.5(Kпроп)2 Sкр Cxтек = 0.5 (Kпроп)2 Sкр Cуопт (Kv)X / АКмах----
+для гоночного хотлайнера при Кв=1-------  D=0.9САХ
-(Kv)X = 1.56D2 ((1.2-Kпроп) / (Kпроп)2) (1.5 АКмах / Cумах Sкр )=1.56 D2 Kp / Sла ,
+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
-где Кр=(1.2-Kпроп) / (Kпроп)2 ---- это функция тяги винта,
+-пересчёт диаметра многолопастного винта от двухлопастного ------ Dтрёхлоп=0.9 D ---- Dчетырёхлоп=0.84 D
-Sмла= Cумах Sкр / 1.5 АКмах -----это аэродинамический эквивалент миделя ла!!!
+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-коэф. миделя ла  Kмид=Sомет/Sла=0.78D2/(Sмид Ксх)  желательно >1----
-эквивалент аэродин. миделя крылатого ла  Sла= Сумах Sкр/ 1.5 АКмах,
-где АКмах=Как Удлинение=Как Sкр/САХ2  или  Sла= Сумах САХ2 / 1.5 Как,
-для самолёта  Сумах(плосковыпук)=1.2, Как=1 и Sсам=1.2САХ2 /1.5х1=0.8САХ2
-для бпла  Сумах(двояковыпук)=1, Как=1.2 и Sбпла=1САХ2 /1.5х1.2=0.55САХ2
-для лк  Сумах(змеевид)=0.9,  Как=2 и Sлк=0.9САХ2 /1.5х2 =0.3САХ2
-для планера  Сумах(вогнутовыпук)=1.6, Как=1.5 и Sпл=1.6САХ2 /1.5х1.5=0.7САХ2
-для гонок  Сумах(симметричный)=0.8,  Как=1.3 и Sгон=0.8САХ2/1.5х1.3=0.4САХ2
-эффективность винта самолёта в полёте эмпирически
-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---
-шаг винта нулевой тяги Но=Нгеом(Сумах)Ч----где Сумах профиля лопасти,степень Ч=0.5D/H
-тяга в полёте Fст=0.78p(Dhтекfпол)2(1-Kпроп)=0.9(Dв Hв fст Kпроп)2Kскол
-тяговооруженность в полёте  Tпол= Fпол/mg =0.5Тст(H/D)0.5--
-коэф. запаса скорости Kv=Кскор=Vпол/Vплан.самолёт=Vпол/Vвис.коптера----
-скорость планирования  ла
-Vплан=(3mg/pCyмах Sкр)0.5=(2.5mg/Cyмах Sкр)0.5----
-скорость потока висения коптера
-Vвис=(mg/p Кво Sомет)0.5=1.1(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 (Kмид H/D)0.5 ,где Z=Х+Y
-Х=1.25Сумах ----степень наростания лобового сопротивления от скорости полёта ла зависит от формы профиля крыла
-Y=0--1 степень падения тяги  от скорости полёта ла зависит от типа
-движителя (открытый винт или пропеллер 0.5, импеллер 1.0, трд(турбина) 0, пульсирующий реактивный  двигатель 0, жидкостный ракетный двигатель 0)
-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!!!
-) для реактивных снарядов (ракеты) и дирижаблей---- (Kv)2=Tст
-) для турбореактивной  авиации----(Kv)1.5=Tст AKмах=Кт
-для импеллеров ----(Kv)2=Tст AKмах=Кт=Fст/Fмин---коэф.запаса тяги
-) для гоночной авиации----(Kv)1.5= 0.8Tст AKмах (HD/Sмид)0.5
-) для авиамоделей ----(Kv)2=0.7 Tст AKмах (HD/Sмид)0.5
-) для мультикоптеров и вертолётов----(Kv)2=Tст (Kмид (H/D))0.5
+ для э-ВМГ потребляемая мощность в полёте на полном газу----Рэл(вт)=Fст Vмах---- круиз в пол-газа Ркрейс=Рэл/3
-этс
+  на стопе для электро авиамодели ----- Рэл(вт)=1.7(Fст)^1.5/D
-  В физике движения транспортных средств в вязкой среде  применяется понятие эффективности транспортной системы (ЭТС) как соотношение поглащенного импульса к потребляемой мощности----масса(кг) х скорость перемещения относительно вязкой среды (м/с) и делить на входную мощность (вт)-----физический смысл это функция обратная ускорению торможения 1/(м в с2), чем ниже торможение тем выше этс!
-Pвх=Рпогщ/КПДвмг=FтекVпол/КПДвмг=(mgTст/(Кv)Y) ((Kv)ХVплан)/КПДвмг=(Kр)(mgVплан)/КПДвмг(Кv)Y,
+ на стопе для ДВС авиамодели------ Рмех(вт)=1.3(Fст)^1.5/D
-где Kр=(Кv)X Tст= Рстоп/Рмин--коэф.запаса мощности
+смотри статью "типы ла-ликбез"
-ЭТС=mVпол/Pвх=КПДвмг (Кv)Y / Tg=КПДвмг (Кv)Y АКмах/gКт =0.1КПДвмг (Кv)Y АКмах / (Кv)Z=
-=0.1КПДвмг АКмах/(Кv)X
-вывод-----эффективность самолёта прямо пропорциональна КПДвмг, максимальному аэродинамическому качеству  и обратна запасу скорости и ускорению свободного падения !!!
+[[Файл:микропланер.jpg]]