Динамика-ликбез

Версия 09:42, 7 января 2023

теория о движении-"динамики" тел в вязкой среде-----автор Книжников ВВ

в конечном расчёте нас всегда интересует максимальная скорость прямолинейного горизонтального передвижения носителя от мощности,запаса энергии или тяги

для судов и авто Vмах=Рмех/Fсопр-----формула Джоуля-Ватта

для космических ракет с переменной массой Vмах=Vо ln (mстарт/mспут)----формула Циолковского

для ствольной артиллерии Vмах=(2Езаряда/mснаряд)0.5=(2Fтолчок lствол/mснаряд)0.5----формула Ньютона 

общее уравнение динамики ла в горизонтальном полёте---- это рост скорости полёта от силы текущей тяги запираемой наведённой силой лобового аэродинамического сопротивления---- тогда тяга в горизонтальном полёте уравновешенна общим сопротивлением Fтек.тяги =Fлоб.сопр,

Fтек.тяги = Fст / (Кск)Y ---- функция падения тяги винта в набегающем потоке

Fлоб.сопр = mg (Кск)X / AKмах---- функция нарастания аэро-сопротивления от скорости движения

коэф.запаса скорости ---Кск=Vмах/Vо,где Vо минимальная скорость потока поддержания веса ла

главная формула авиации----дозвуковая скорость движения ла в вязкой среде

(Kск)Z= Tст AKмах=Кт ,где Z=Х+Y-----формула Книжникова ------ Vмах=Vо(Тст АКмах)1/Z=Vо(Кт)1/Z

Х=1.25Сумах ----степень нарастания 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 (тяговый пропеллер и импеллер 1.0,квадратный винт 0.7, скоростной винт 0.5, трд(турбина) 0, пульсирующий реактивный двигатель 0, жидкостный ракетный двигатель 0)

Тст=Fст/mg--- тяговооружённость на стопe смотри статью "расчёт самолёта"

Кт=Fст/Fхмин---коэф.запаса тяги---он же максимальная поперечная перегрузка ла при вираже с минимальным радиусом поворота!

примеры для полноразмерной авиации

для турбоджетов----Kск = Tст AKмах = 7-8

для винтовых гонок----(Kск)1.5= Tст AKмах = 6-7 

для винтовых лк и самолетов ----(Kск)2= Tст AKмах = 5-6 

для мотопарителей-----------(Kск)3= Tст АКмах = 4-5

для мультикоптеров и вертолётов----(Kск)2= Tст = 3-4

академическая формула для всех типов крылатых ла -------Vгор=(2Fст AKmax /pо Cyоп Sкр (Kск)^(Z-2))0.5

воздушная скорость горизонтального полёта от тяги на стопе для всех типов авиамоделей при тяговооруженности 1----то есть тяга равна весу Fст=mg!!!

Vгор=1.4(Fст Как)0.5/САХ Cyмах------смотри статью "Аэродинамика"

упрощенно  Vпол(м/с)=Кла( Fст(н) )0.5/CAX(м), где Кла---динамический параметр конкретного типа летательного аппарата

для вертолётов с шасси (крыло-несущий винт) -------Vпол=1.4( Fст )0.5/D, где диаметр винта и есть эквивалент САХ крыла!!!

для дисколётов (автожир) -------Vпол=2.8( Fст )0.5/D, где диаметр несущего винта эквивалент САХ крыла!!!

для мотопарителей с вогнутовыпуклым профилем -------Vпол=( Fст )0.5/CAX,

для самолётов с плосковыпуклым, подвесом и шасси -------Vпол=1.1( Fст )0.5/CAX,

пилотажка-бойцовка с плосковыпуклым -------- Vпол=1.2( Fст )0.5/CAX,

для аэрочистых бпла с двояковыпуклым -------Vпол=1.4( Fст )0.5/CAX,

для коротких лк со змееобразным -------Vпол=2( Fст )0.5/CAX,

для гонок с тонким симметричным -------Vпол=2( Fст )0.5/CAX,

для турбоджетов с симметричным -------Vпол=3( Fст )0.5/CAX,

смотри статью "типы ла"

оптимизация размеров винта для конкретного типа ла

Так как ла полетит на винте любого размера и на маленьком скоростном и на большом медленном --- лишь бы тяги хватило!!! Но всегда существует "золотой винт" с оптимальными параметрами в зависимости от аэродинамики и размеров конкретного ла, который обеспечит максимальную эффективность (КПДвнеш)в заданном режиме полёта!

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 (Sмид Cxмид)

тогда для одновинтовой схемы двухлопастного пропеллера------------

Кнап (0.78D2) (Vпол)2((1/Kуп)2-1)=(Vпол)2 (Sкр Cxтек)

0.7D2 (1/Kуп)2-1)= Sкр (Cy/AKтек)

D2=1.4( Sкр Cyопт/(AKмах /(Kск)Х)) / (1/0.7)2-1)=1.4 ((Kск)Х (Kуд CAX2) (Cyмах2 /2)/(Как Куд )

Суопт=Сумах/Копт=0.5Сумах2 и Копт=2/Сумах зависит от типа профиля крыла для авиамодельной размерности!!!

D=CAXкр Cyмах (0.7 (Kск)Х  / (Как))0.5!!! -----для всех типов крылатых авиамоделей

для мотопланера-парителя ----- D=1.74САХ!

для самолёта с шасси и внешним грузом ------D=1.3САХ!

для чистого БПЛА классика ---- D=1.1САХ!

для пилотажки-бойцовки ---------- D=1.0САХ!

для гоночного хотлайнера ------- D=0.9САХ!

для короткокрылого лк-бесхвостка ---------D=0.77САХ!

эмпирически параметры винта на пик мощности вмг--- Dмах=1.1Сумах САХкр!!!-----------Н=0.9САХкр!!!

для экономичного полёта типа круиз для многовинтовой справедливо тождество----(n Sомет)=Sмид! , где n=кол-во ВМГ---- 

Dкруиз=(1.3 Sмид / n)0.5!!!

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

тяга двухлопастного винта на уровне моря в статике-------

для ДВС Fст = 0.2 H D (D fст)2

для электро  Fст = 0.12 H D (D Kxх Uакку)2

Тяга винта в динамике для самолётов -----  Fпол= 0.5Fст (Кв/Тст)0.5  или эмпирически  Fпол= 0.5Fст!!!

для э-ВМГ потребляемая мощность в полёте на полном газу----Рэл(вт)=0.5Кла Fст(mg (H/D))0.5 /CAXкр КПДвмг---- круиз в пол-газа Ркр=Рст/3!!! 

на стопе электро----- Рэл(вт)=1.8(Fст)1.5/D

на стопе ДВС------ Рмех(вт)=1.35(Fст)1.5/D

более подробно смотри статью "динамика полёта крылатого ла"