YaBB - Yet another Bulletin Board
   YaBB - Yet another Bulletin Board  



Добро пожаловать, Гость. Пожалуйста, выберите Вход или Регистрация
 

  ГлавнаяСправкаПоискВходРегистрация Закладки  
 
Страниц: [1] 2 
Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта (Прочитано 20389 раз)
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
29.01.15 :: 21:23:11
 
Задачка для вертолётчиков.
Собственно, вопрос возник в связи с сообщением НАСА о разработке дрона для обеспечения прокладки маршрутов движения марсоходам.
Вроде бы да, логичное решение проблемы повышения КПД марсохода.
Но, с другой стороны, вроде бы как понты - при такой разряженной атмосфере (давление составляет сотую часть от земного) для создания необходимой тяги нужно сверхзвуковое обтекание, что вкупе с проскальзыванием предопределяет очень низкий КПД винта и, соответственно, необходимость в источнике мощности в несколько раз превышающей необходимую в земных условиях.
А с третьей стороны - вроде бы реальность полета вертолёта в атмосфере и с характеристиками марсианских условий просчитывали гораздо раньше, чем НАСА: «Техника-молодежи» 1963 №11, обл., с.31. КОСМИЧЕСКИЙ ДИПЛОМ СТУДЕНТА: http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/tm/1963/11/vert-nad-mars.html

Итак, в ниже приведенном сообщении вроде как заложены практически все необходимые вводные по которым можно прикинуть, блеф это или технически реализуемая задача:

Марс будут изучать с вертолета: http://www.newsfiber.com/p/s/h?v=EORFgJYsjzsI%3D+zVhOxx1%2FaRE%3D
Цитата:
В лаборатории ракетных двигателей НАСА в Пасадене был разработан проект беспилотного вертолета, который будет обеспечивать прокладку трасс марсоходов. Об этом было сообщено в пресс-релизе НАСА.
Перед учеными стояла задача разработать такую машину, которая способна работать в более разряженной атмосфере, в условиях более слабой гравитации, чем на Земле.
Такой аппарат должен быть очень легким, а скорость вращения его лопастей должна быть намного выше, чем в земных условиях.
На нынешнем этапе мини-вертолёт для Марса представляет из себя устройство весом около килограмма. Это небольшая коробка с приборами и видеокамерами, снабжённая винтами около метра в диаметре, сообщает NASA.
Вес этого устройства — 1 килограмм. Сверху будет находиться ротор, размах лопастей — 1,1 метра.
Аппарат будет иметь кубический корпус на ножках-опорах. В корпус будет вмонтирована солнечная батарея.
Легкий вертолет с быстро вращающимися лопастями сможет ежедневно совершать 2-3-минутные полеты на расстояние до 500 метров, после чего в течение дня будет заряжаться от бортовой солнечной батареи.
Так как марсоходы за день проделывают короткий путь, то небольшому дрону не нужно будет много заряда батареи, что позволит сделать его более компактным.


Справочный данные:

Цитата:
На Марсе гравитация 38% от земной.
Атмосферное давление у поверхности Марса составляет от 0,7 до 1,155 кПа (что соответствует земному на высотах от 30 до 50 километров).


История вертолетных рекордов: http://www.nnre.ru/transport_i_aviacija/aviacija_i_kosmonavtika_2008_03/p3.php
Цитата:
12 июня 1972 года лётчик Жан Буле достиг высоты 12442 м на максимально облегченном легком многоцелевом вертолете «Лама».
Винтокрылый аппарат являлся развитием вертолета «Алуэтт II» и предназначался для эксплуатации на больших высотах. Вертолет «Лама» имел более мощный ГТД «Артуст ШВ» (735 л.с.) и усовершенствованный несущий винт с улучшенными несущими свойствами.
Разработку «Ламы» вели по заказу правительства Индии, с обязательным условием, что вертолет должен садиться с полезной нагрузкой 200 кг на площадку, расположенную на высоте 6000 м.
В рекордном полете из-за низкой температуры окружающего воздуха (-63 °С) у вертолета заглох двигатель. Все попытки запустить его оказались безуспешными.
Жану Буле пришлось совершить самое длительное по времени снижение на режиме самовращения несущего винта.
Рекордная высота полета 12442 м в последующие годы не была превзойдена и остается до сих пор абсолютным мировым рекордом высоты для вертолета.


Рекорды высоты в горизонтальном полете на турбореактивных самолётах: http://www.testpilot.ru/usa/lockheed/sr/71/sr71_rec.htm 
Цитата:
28.07.1976 на SR-71A, принадлежащим 9-му SRW капитан Роберт Хилт и майор Ларри Эллиот забрались на 25 929,031 м, установив тем самым абсолютный рекорд высоты горизонтального попета.


...

...

...

Наверх
 
 
IP записан
 
levadelta
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!<br>

Сообщений: 1314
Башкирия
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #1 - 29.01.15 :: 22:08:19
 
О других типах СУ надо наверное подумать...


Наверх
 
 
IP записан
 
vovatuner
Senior Member
****
Вне Форума



Сообщений: 365
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #2 - 29.01.15 :: 22:51:59
 
А причем тут рекорд высоты для самолетов?
Кстати, МИГ-25 "забирался" на 37 км.
Наверх
 

EASA CPL HS125 SETPA46 SEP/MEP IR
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #3 - 30.01.15 :: 05:19:22
 
vovatuner писал(а) 29.01.15 :: 22:51:59:
А причем тут рекорд высоты для самолетов?
Кстати, МИГ-25 "забирался" на 37 км. 

Причем тут рекорд высоты для самолетов? - Ну, показывает принципиальную возможность горизонтального полета на такой высоте воздушного судна с турбореактивным двигателем.
Динамический потолок я в зачёт не брал. Вот SpaceShipOne прыгнул до 112000 м на много переплюнув  North American X-15 и в разы выше МиГ-25 (Е-266), но ведь они были с ракетными двигателями в отличие от турбореактивных у МиГ-25. Но все это динамический, выстрелом верх, достигнутый потолок.
Наверх
 
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #4 - 30.01.15 :: 05:25:00
 
levadelta писал(а) 29.01.15 :: 22:08:19:
О других типах СУ надо наверное подумать...

А чего думать - сказано же, что у аппарата двигатель электрический, выдаёт потребную мощность в течение 2-3 минут, что бы таскать аппарат общим весом 1 кг (только не понятно, с марсианским или земным) на эквивалентной земной высоте в 30-50 км...
Наверх
 
 
IP записан
 
candid
Старейший участник
*****
Вне Форума


Люблю самолёты!<br>

Сообщений: 2476
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #5 - 30.01.15 :: 06:03:11
 
XM Eger писал(а) 30.01.15 :: 05:25:00:
весом 1 кг (только не понятно, с марсианским или земным) 


Это масса, вес будет определяться произведением массы на ускорение свободного падения. Проект же вполне реализуем, мне кажется.
Наверх
 

<div style=
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #6 - 31.01.15 :: 21:08:42
 
vovatuner писал(а) 29.01.15 :: 22:51:59:
А причем тут рекорд высоты для самолетов? 


Что б показать, что ни одно воздушное судно с созданием подъёмной силы от набегающего потока воздуха на Земле, на таких высотах (в 30-50 км) летать не может, не смотря ни на какой прогресс и достижения науки и техники.

А вот на Марсе, вопреки законам физики, где давление атмосферы соответствует земному на высоте 30-50 км - по заявлению НАСА должно летать. И причём от электромоторчика в пол-лошадиной силы и парой пропеллеров в метр диаметром.
Наверх
 
 
IP записан
 
candid
Старейший участник
*****
Вне Форума


Люблю самолёты!<br>

Сообщений: 2476
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #7 - 01.02.15 :: 06:03:39
 
А то, что сила тяготения на Марсе тоже меньше земного, не учитываете?
Наверх
 

<div style=
 
IP записан
 
mErLin
Экс-Участник


Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #8 - 01.02.15 :: 06:47:48
 
Почему все говорят про давление? Необходимо учитывать плотность. Она меньше земной "всего" в 60 раз, а не в 100-120.
Наверх
 
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #9 - 01.02.15 :: 07:18:57
 
candid писал(а) 01.02.15 :: 06:03:39:
А то, что сила тяготения на Марсе тоже меньше земного, не учитываете?

А Вы посмотрите первый пост.
Наверх
 
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #10 - 01.02.15 :: 08:03:33
 
Цитата:
Почему все говорят про давление? Необходимо учитывать плотность. Она меньше земной "всего" в 60 раз, а не в 100-120.


Очень интересное сообщение. Действительно, элементный состав атмосферы Марса "тяжелее" земной. Дайте, пожалуйста, ссылку откуда Вы взяли эти данные.
Дело в том, что по опубликованным данным плотность атмосферы Марса всего на 10% больше плотности атмосферы Земли на высоте, соответствующей 30000 м.

Будьте добры, покажите ссылку, подтверждающие ваши данные.
Наверх
 
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #11 - 01.02.15 :: 21:45:03
 
candid писал(а) 01.02.15 :: 06:03:39:
А то, что сила тяготения на Марсе тоже меньше земного, не учитываете?

Вообще то, кроме уже сказанного, в том числе и о силе тяготения, при расчёте воздушного винта, способного тянуть массу в 1 кг в атмосфере Марса ещё много чего надо учитывать.
Например, скорость звука, какова она там?

Есть разные сведения:
Марсианский парашют и ракетные сани. Именно так NASA испытывает огромные «сверхзвуковые» парашюты, один из которых будет использован на посадке на Марс: http://www.popmech.ru/technologies/15435-marsianskiy-parashyut-i-raketnye-sani/
Цитата:
Данные, полученные исследователями во время подобных испытаний, позволяют им улучшить конструкцию парашюта, который однажды должен будет раскрыться над поверхностью Марса и затормозить корабль до 80 м/с со скорости около 490 м/с (что вдвое превышает скорость звука в марсианской атмосфере).

Т.е., скорость звука в марсианской атмосфере составляет около 245 м/сек, что примерно соответствует скорости звука в земной атмосфере на высоте 30 км - 292 м/сек.

Но есть другие мнения:
Небо Марса: http://galaxy-science.ru/o-sajte/item/53-nebo-marsa.html
Цитата:
По последним данным, ученные пришли к выводу, что скорость звука на Марсе очень низкая, по некоторым данным в 8(!) раз ниже земной, означает это что даже при порывах ветра в 80м/с, такая атмосфера не обладает, достаточной несущей силой и плотностью чтобы переносит большие частички и массы грунта.


Марсианская акустика: "планета глухих"?: http://zoom.cnews.ru/rnd/news/line/marsianskaya_akustika_planeta_gluhih_
Цитата:
При том, что на Марсе физические свойства звука остаются неизменными, как и на Земле, результаты исследования показывают, что звук на Марсе воспринимается более низким и распространяется на очень короткую дистанцию.
По мнению исследователей, более низкий тон объясняется различиями в скорости звука. Это вызвано особенностями атмосферы Красной планеты, состоящей из углекислого газа с небольшой долей азота и аргона и следами паров воды и кислорода.


Марс: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%80%D1%81
Цитата:
Плотность атмосферы у поверхности ~0,020 кг/м3, общая масса атмосферы Марса ~2,5·1016 кг.


Таблица - давление кПа, плотность кг/м3 , температура °C - земной атмосферы (воздуха) в зависимоcти от высоты над уровнем моря по версии ICAO. От -250 м до 30 000 м: http://www.dpva.info/Guide/GuideMedias/GuideAir/ICAOairupto30000m/
Цитата:
Высота над уровнем моря, м: 30 000, Давление, кПа - 1.2, Плотность, кг/м3 - 0.018, Температура, °C - -46


Из этих данных следует, что при любом раскладе, что бы создать достаточную подъёмную силу окружная скорость воздушного винта должна будет превышать скорость звука на Марсе от двух до 10 раз.
Разве это технически возможно?

При этом следует сказать, что здесь берётся самое высокое атмосферное давление, существующее на Марсе и соответствующее атмосферному давлению на Земле на высоте 29-30 км и только летом. Давление же на среднем радиусе Марса примерно соответствует земному на высоте ближе к 50 км. Т.е., условия для полетов еще более невозможные - на Земле на такую высоту (53 км) смог забраться только метеозонд, запущенный JAXA 25 мая 2002 года из префектуры Ивате, Япония: https://ru.wikipedia.org/wiki/%CC%E5%F2%E5%EE%E7%EE%ED%E4
И немноо не дотянул до этой высоты пилотируемый аэростат: Рекорд высоты на аэростате - 2012 14 октября      39068 м  Феликс Баумгартнер газовый стратостат «Red Bull Stratos» рекорд не признан ФАИ

Атмосферное давление Марса: http://volamar.ru/subject/04sirius/view_post.php?cat=2&id=8
Цитата:
По данным НАСА на 2004 год, давление атмосферы на среднем радиусе составляет 6,36 мб. Плотность у поверхности ~0,020 кг/м3, общая масса атмосферы ~2,5·1016 кг.
В отличие от Земли, масса марсианской атмосферы сильно изменяется в течение года в связи с таянием и намерзанием полярных шапок, содержащих углекислый газ. Во время зимы 20-30 процентов всей атмосферы намораживается на полярной шапке, состоящей из углекислоты[21]. Сезонные перепады давления, по разным источникам, составляют следующие значения:
По данным НАСА (2004): от 4.0 до 8.7 мбар на среднем радиусе;
По данным Encarta (2000): от 6 до 10 мбар;
По данным Zubrin и Wagner (1996): от 7 до 10 мбар;
По данным посадочного аппарата Викинг-1: от 6,9 до 9 мбар;
По данным посадочного аппарата Mars Pathfinder: от 6,7 мбар.
Ударная впадина Эллада (Hellas Impact Basin) — самое глубокое место, где можно обнаружить самое высокое атмосферное давление на Марсе
Область Эллада (Марс) настолько глубока, что атмосферное давление достигает примерно 12,4 миллибара, что выше тройной точки воды (~6,1 мб) и ниже точки кипения. При достаточно высокой температуре вода могла бы существовать там в жидком состоянии; при таком давлении, однако, вода закипает и превращается в пар уже при +10 °C.


Так что очень мало оптимизма насчёт возможности полетов в атмосфере Марса аэродинамических летательных аппаратах.
Об этом же говорится и здесь:
"Инопланентная" авиация, для исследования атмосфер: http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum11/topic99/

Наверх
 
 
IP записан
 
1983
Экс-Участник


Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #12 - 02.02.15 :: 07:20:57
 
сделают огромный винт и делов . хоть 200 метров. там это технически практически проще эксплуатировать , чем в земных условиях. и сопротивление вращению меньше, в итоге то на то. и выйдет. Да и сам аппарат в абсолютном отношении будет легче чем вертолеты земные.
Наверх
 
 
IP записан
 
mErLin
Экс-Участник


Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #13 - 02.02.15 :: 10:56:21
 
XM Eger писал(а) 01.02.15 :: 08:03:33:
Будьте добры, покажите ссылку, подтверждающие ваши данные. 

http://wiki.marstefo.ru/atmosfera

XM Eger писал(а) 01.02.15 :: 21:45:03:
скорость звука на Марсе очень низкая, по некоторым данным в 8(!) раз ниже земной

Ну это вряд-ли (по крайней мере,  если не брать те слои, где расстояние между молекулами сравнимо со свободным пробегом). Скорость звука в газах - sqrt(γkT/m)

k - постоянная больцмана
γ - показатель адиабаты (7/5 для 2-атомных газов)
T - абсолютная температура отличается не сильно (пусть будет 250 и 290)
m - молекулярная масса (на Марсе - 28.8, Земля - 45.3)

Откуда 8 раз? Реально, где-то 200м/c с копейками.
Наверх
 
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #14 - 02.02.15 :: 12:52:14
 
Цитата:
Ну это вряд-ли (по крайней мере,если не брать те слои, где расстояние между молекулами сравнимо со свободным пробегом). Скорость звука в газах - sqrt(γkT/m)
Откуда 8 раз? Реально, где-то 200 м/c с копейками. 


Спасибо за обоснованный ответ, там выше есть ссылка. указывающая на скорость звука в атмосфере Марса в 245 м/сек - согласуется с Вашей выкладкой.

Ну, а это как, есть обоснование?
Цитата:
Почему все говорят про давление? Необходимо учитывать плотность. Она меньше земной "всего" в 60 раз, а не в 100-120.

Выше показано со ссылкой, что плотность марсианской атмосферы больше земной на аналогичной высоте всего лишь на 10%. И то, только летом, зимой становится меньше из-за конденсации углекислоты в шапках на полюсах Марса.

Наверх
 
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #15 - 02.02.15 :: 13:01:28
 
Цитата:
Сделают огромный винт и делов, хоть в 200 метров.
Там это технически практически проще эксплуатировать, чем в земных условиях.
И сопротивление вращению меньше, в итоге то на то и выйдет.
Да и сам аппарат в абсолютном отношении будет легче. чем вертолеты земные.


Всё Вы правильно говорите, но как такой аппарат доставить на Марс для трекирования марсоходов?
Поэтому НАСА и создало прототип дрона для Марса с соосными винтами диаметром 1,1 м и массой аппарата в 1 кг, с электродвигателем, аккумалятор которого заряжается от солнечных бортовых батарей.
Повторяю это сообщение:

XM Eger писал(а) 29.01.15 :: 21:23:11:
Марс будут изучать с вертолета: http://www.newsfiber.com/p/s/h?v=EORFgJYsjzsI%3D+zVhOxx1%2FaRE%3D
Цитата:
В лаборатории ракетных двигателей НАСА в Пасадене был разработан проект беспилотного вертолета, который будет обеспечивать прокладку трасс марсоходов. Об этом было сообщено в пресс-релизе НАСА.
Перед учеными стояла задача разработать такую машину, которая способна работать в более разряженной атмосфере, в условиях более слабой гравитации, чем на Земле.
Такой аппарат должен быть очень легким, а скорость вращения его лопастей должна быть намного выше, чем в земных условиях.
На нынешнем этапе мини-вертолёт для Марса представляет из себя устройство весом около килограмма. Это небольшая коробка с приборами и видеокамерами, снабжённая винтами около метра в диаметре, сообщает NASA.
Вес этого устройства — 1 килограмм. Сверху будет находиться ротор, размах лопастей — 1,1 метра.
Аппарат будет иметь кубический корпус на ножках-опорах. В корпус будет вмонтирована солнечная батарея.
Легкий вертолет с быстро вращающимися лопастями сможет ежедневно совершать 2-3-минутные полеты на расстояние до 500 метров, после чего в течение дня будет заряжаться от бортовой солнечной батареи.
Так как марсоходы за день проделывают короткий путь, то небольшому дрону не нужно будет много заряда батареи, что позволит сделать его более компактным. 


...

...


Похоже на первоапрельский розыгрыш.
Наверх
 
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #16 - 19.02.15 :: 20:14:47
 
XM Eger писал(а) 31.01.15 :: 21:08:42:
Что б показать, что ни одно воздушное судно с созданием подъёмной силы от набегающего потока воздуха на Земле, на таких высотах (в 30-50 км) летать не может, не смотря ни на какой прогресс и достижения науки и техники.

...

Всё-таки был аппарат Lockheed A-12 "Blackbird" у которого практический потолок 28500 метров и который мог бы пролететь над ударной впадиной Эллада на Марсе (был бы там ещё и кислород), где самое высокое давление атмосферы, но только летом и очень низенько со скоростью 3500 км/час, затрачивая десятки тысяч л.с., колеблясь по высоте плюс-минус двести метров из-за низкой эффективности на такой высоте аэродинамических рулей и очень непродолжительное время.
А вертолёт есть такой?
Наверх
« Крайняя редакция: 22.02.15 :: 21:44:27 от XM Eger »  
 
IP записан
 
JohnDoe
Старейший участник
*****
Вне Форума


Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))

Сообщений: 4610
где-то в России....
Пол: male
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #17 - 20.02.15 :: 06:39:57
 
Вот блин, оказывается у "пендосов" тоже сплошной распил и откат! Надо киселёвым/соловьёвым продать(задорого) инфу из этой ветки, то-то радости будет! Смех
А если серьёзно, то ту же задачу можно решить менее затратно, тем паче у америкосов уже всё для этого есть. Как можно связаться с НАСА? Деньгой поделюсь. Подмигивание
Наверх
 

CK! 73!
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #18 - 21.02.15 :: 07:10:20
 
JohnDoe писал(а) 20.02.15 :: 06:39:57:
Вот блин, оказывается у "пендосов" тоже сплошной распил и откат!
Надо киселёвым/соловьёвым продать (задорого) инфу из этой ветки, то-то радости будет! Смех

Если бы в этом блефе это было  всё - сама возможность полёта вертолёта в столь разреженной атмосфере Марса!
А то ведь заявляют, что аккумулятор дрона в сумеречной атмосфере Марса за световой день зарядится от бортовой солнечной батареи диаметром 20 см (на картинке синий надвтулочный диск), что бы на следующий день полетать 3-4 минуты. Это ж что за микроэлектродвигатель такой, которому на это хватит такого мизера электроэнергии?
А потом какой аккумулятор может работать при средней температуре -60 - -80 градусов Цельсия? При этом какой вес будут системы термоизоляции и терморегуляции, сколько она будет весить и потреблять электроэнергии?
...
Наверх
« Крайняя редакция: 23.02.15 :: 14:18:05 от XM Eger »  
 
IP записан
 
uxus
Full Member
****
Вне Форума


Крылья, ноги... Главное - хвост!

Сообщений: 195
Россия, МО
Пол: male
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #19 - 21.02.15 :: 14:36:27
 
Я смотрю, все сошлись во мнении, что этого не может быть, потому что не может быть никогда Улыбка Естественно земные ЛА не смогут летать на Марсе, потому что на это не рассчитаны.
Но если подумать:
Средняя плотность атмосферы Марса 0.020 кг/м3, что в 61.25 раз меньше земных 1.225 кг/м3. Значит ометаемая винтом площадь должна быть в 61.25 раз больше, чем на Земле, для создания такой же тяги при прочих равных. Еще надо вспомнить, что марсианский килограмм равен 376 земных грамм. То есть земной эквивалент марсианского метрового винта должен иметь диаметр 13 см и создавать тягу 376г. Китайский авиамодельный винт ценой $5 за мешок такую тягу создает при потребляемой мощности около 100 Вт. Здесь ничего принципиально невозможного.
Теперь по солнечным батареям. Освещенность Марса примерно 45% от земной. Гугл подсказывает мне, что с учетом ночи и пасмурных дней доступные солнечные батареи на Земле могут вырабатывать порядка 30 Вт/м2. Значит на Марсе подобная батарея в форме диска диаметром 20 см сможет вырабатывать 10 Вт*ч в сутки. Этого хватит минут на 6 полета. Т.е. примерно то же, что написано в статье.
Наверх
 

All I want is a warm bed and a kind word and unlimited power.
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #20 - 22.02.15 :: 20:47:08
 
У Вас хорошо получается, расчётные выкладки очень убедительные, с ними трудно поспорить.
Кроме одного утверждения, не сходящегося с практикой:
uxus писал(а) 21.02.15 :: 14:36:27:
Естественно, земные ЛА не смогут летать на Марсе, потому что на это не рассчитаны.


Цитата:
12 июня 1972 года лётчик Жан Буле достиг высоты 12442 м на максимально облегченном легком многоцелевом вертолете «Лама». Подкласс легких вертолетов: Е-1 с – взлетной массой от 1000 до 1750 кг; масса, кг в рекордном полете взлётная 1450 кг.
Винтокрылый аппарат являлся развитием вертолета «Алуэтт II» и предназначался для эксплуатации на больших высотах. Вертолет «Лама» имел более мощный ГТД «Артуст ШВ» (640 кВт) и усовершенствованный несущий винт с улучшенными несущими свойствами.
Рекордная высота полета 12442 м в последующие годы не была превзойдена и остается до сих пор абсолютным мировым рекордом высоты для вертолета.

Из ваших эквивалентных расчётов следует, что винт при подводимой мощности 640 кВт должен создать тягу в 2406 кг. У электродвигателя, понятно, мощность не зависит от высоты полёта.
Но уж можно быть уверенным, что  настройка высотно-скоростного корректора насоса-регулятора ГТД Ламы  на рекордный полет обеспечивала эффективную мощность до расчетной высоты рекорда примерно постоянной.
Кроме того, подъёмная сила на рекордной высоте обеспечивалась поступательным движением вертолёта, статическая подъёмная сила вряд ли обеспечила бы взлёт по-вертолётному на высоте 12.5 км. Да и соотношение массы на киловат мощности у Ламы получше, чем у марсианского дрона. А дрон на Марсе должен влетать и садиться только по вертолётному!
Т.е., выходит, Лама с располагаемой мощностью спокойно могла бы лететь и на высоте 20 км (хотя, кто его знает, из соображений объективности следует сказать, что при установке этого рекорда, из-за низкой температуры (−63 °C), на высоте, двигатель Ламы  заглох и больше не завелся. Не ясно только на каком этапе полёта заглох двигатель - вроде бы на этапе начала спуска). Но не летела, значит уменьшение плотности атмосферы не линейным образом влияет на тяговые характеристики воздушного винта. Кроме того, не учитывается КПД винта, работающего со сверхзвуковой скоростью (скорость звука на Марсе 245 м/сек), а он наверняка в разы будет меньше от КПД винта, работающего в нормальных условиях.
Так, что, думаю, параметры несущего винта марсианского дрона должны быть минимум раза в 3 повыше, чем Вы представили. И технически это, наверное, будет реализовано при тех размерениях ВВ, весовых и мощностных (100 вт по вашему) характеристиках дрона, но не думаю, что сейчас.

Рекордсмен высоты полета SA.315B "Лама"
...

...

Таблица - давление кПа, плотность кг/м3 , температура °C - земной атмосферы (воздуха) в зависимости от высоты над уровнем моря по версии ICAO. От -250 м до 30 000 м: http://www.dpva.info/Guide/GuideMedias/GuideAir/ICAOairupto30000m/
Цитата:
Высота над уровнем моря, м: 28 000, Давление, кПа - 1.6, Плотность, кг/м3 - 0.025, Температура, °C - -48
Наверх
« Крайняя редакция: 22.02.15 :: 21:50:48 от XM Eger »  
 
IP записан
 
uxus
Full Member
****
Вне Форума


Крылья, ноги... Главное - хвост!

Сообщений: 195
Россия, МО
Пол: male
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #21 - 23.02.15 :: 00:28:51
 
@
XM Eger
Все просто - у "Ламы" нагрузка на ометаемую площадь в 30 раз больше чем у марсианского апарата (15.2 против 0.48 кг/м2, в земных килограммах). Это как если бы пытаться снять на Земле те 376 г. тяги с винта диаметром 2.3 см вместо 13 см. Наверное возможно, но понадобится явно не 100 ватт.

XM Eger писал(а) 22.02.15 :: 20:47:08:
Кроме того, не учитывается КПД винта, работающего со сверхзвуковой скоростью
А сверхзвук-то с какой стати и зачем?
Наверх
 

All I want is a warm bed and a kind word and unlimited power.
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #22 - 23.02.15 :: 11:05:00
 
uxus писал(а) 23.02.15 :: 00:28:51:
XM Eger писал(а) Сегодня :: 00:47:08:
Кроме того, не учитывается КПД винта, работающего со сверхзвуковой скоростью
А сверхзвук-то с какой стати и зачем?


Ну, как же, вот же создатели марсианского дрона пишут:
Марс будут изучать с вертолета: http://www.newsfiber.com/p/s/h?v=EORFgJYsjzsI%3D+zVhOxx1%2FaRE%3D
Цитата:
Перед учеными стояла задача разработать такую машину, которая способна работать в более разряженной атмосфере, в условиях более слабой гравитации, чем на Земле.
Такой аппарат должен быть очень легким, а
скорость вращения его лопастей должна быть намного выше, чем в земных условиях
.


То есть, однозначно следует понимать, что винты дрона будут работать на сверхзвуковых режимах, тем более что скорость звука на Марсе гораздо меньше земной и составляет всего 245 м/сек.
Но что такое сверхзвуковая окружная скорость для воздушного винта?
Это же классика:

Цитата:
Превышение окружной скорости сверх рекомендуемой вызывает волновое сопротивление из-за сжимаемости воздуха, резко снижающее КПД винта и существенно уменьшающее запас прочности вследствие возрастающих центробежных сил.


Цитата:
Коэффициент полезного действия воздушного винта
При больших дозвуковых скоростях полёта, когда на лопасти образуются области со сверхзвуковым течением, замыкаемые скачками уплотнений, существенным становится волновое сопротивление (волновые потери).
Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.


"Число Мю": http://warcyb.org.ru/news/samyj_bystryj_vertolet/2010-08-14-101
Цитата:
Но есть у числа "мю" и оборотная сторона - если на "отступающей" лопасти при Мю=1 скорость относительно воздуха падает до нуля, то у "набегающей" лопасти она оказывается в этот момент равна УДВОЕННОЙ скорости движения вертолета. То есть в момент, когда набегающая лопасть переходит звуковой барьер - вертолет летит всего лишь вдвое медленнее скорости звука.
Поэтому, как только вертолет достигает 1/2 скорости звука, лопасти его несущего винта то переходит звуковой барьер (когда движутся вперед), то вываливаются назад в дозвуковой режим обтекания. Это вызывает огромные по амплитуде толчки и вибрации несущего винта.
Да что там - еще недавно считалось, что при скорости лопасти выше скорости звука винт вообще неработоспособен.
Именно поэтому авиация в свое время пошла по реактивному пути - винты уткнулись в звуковой барьер.
Сейчас, конечно, благодаря успехам компьютерного моделирования удалось создать винты, имеющие хорошую тягу и КПД на сверхзвуковых скоростях лопастей - однако геометрия таких винтов специфична, и пока на их основе не удалось реализовать несущие винты для вертолетов.


Но ради объективности, есть и такое:

Цитата:
Способ реализации режима сверхзвукового обтекания на лопасти воздушного несущего винта и авиационно-космическая система с основанным на этом способе соосным несущим винтом изменяемого диаметра со сверхзвуковым обтеканием лопастей: http://bankpatentov.ru/node/34872
Известны экспериментальные работы ЦАГИ «Исследование характеристик винтовых профилей при около- и сверхзвуковых скоростях». Труды ЦАГИ, 1947, Келдыш М.В., Майкапар Г.И.
Основные выводы исследований
:
1. Значения коэффициента подъемной силы могут в 4 раза превосходить соответствующие значения для невращающегося крыла вследствие действия центробежных сил.
2. Максимальное качество симметричного профиля при М=1.0...1.1 достигает величины Кmax=8.
Сверхзвуковой несущий винт исследовался также фирмой Уэстеленд (Великобритания) в 1974 году (экспресс-информация ВИНИТИ «Авиастроение» №13, 1978). Окружная скорость концевой части лопасти в испытаниях составила r=1,8...2 М.
Основные выводы
:
1. Взлетная масса вертолета со сверхзвуковым винтом будет в 3 раза больше, чем с дозвуковым (при равных диаметрах обоих винтов).
2. Несущая способность винта сохраняется до высот полета самолетов с турбореактивными двигателями.
3. Необходимо увеличение мощности, передаваемой трансмиссией, однако крутящий момент в сравнении с эквивалентным дозвуковым винтом возрастает ненамного ввиду большой скорости вращения, меньшего диаметра и меньшей относительной массы.
В качестве прототипа конструкции АКС взят летательный аппарат вертикального взлета и посадки, патент США №2437789, кл. 244-7, 1942.
Особенностью конструкции этого аппарата является система соосных несущих винтов изменяемого диаметра и фюзеляж, состоящий из двух частей, подвижно связанных друг с другом.
В патентах «Несущий винт Привалова» № 94003494 и «Система управления Привалова циклическим шагом НВ комбинированного ЛА» №94003494 представлены варианты упрощения конструкции НВ с целью наибольшего приближения конструкторских решений к практической реализации НВ изменяемого диаметра.
Основанием существования НВ изменяемого диаметра являются закономерности работы лопасти традиционного НВ вертолета:


uxus писал(а) 21.02.15 :: 14:36:27:
Я смотрю, все сошлись во мнении, что этого не может быть, потому что не может быть никогда Улыбка
Но если подумать:
Здесь ничего принципиально невозможного.


Насчёт принципиальной возможности этого было высказывание в самом первом посту:
XM Eger писал(а) 29.01.15 :: 21:23:11:
Вроде бы да, логичное решение проблемы повышения КПД марсохода.
А с третьей стороны - вроде бы реальность полета вертолёта в атмосфере и с характеристиками марсианских условий просчитывали гораздо раньше, чем НАСА: «Техника-молодежи» 1963 №11, обл., с.31. КОСМИЧЕСКИЙ ДИПЛОМ СТУДЕНТА: http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/tm/1963/11/vert-nad-mars.html


Если сходить по ссылкам, то можно узнать, что студент А. Баньковский - это Лев Владимирович Баньковский, студент  факультета "Двигатели летательных аппаратов" Московского Авиационного института им. С. Орджоникидзе (МАИ, 1957 год), в студенческом конструкторском бюро СКБ-2 «Вертолёт» сотрудничал с Николаем Ильичом Камовым, дипломный проект Лев Баньковский посвятил разработке силовой установки экспедиционного марсианского вертолёта, получил положительный отзыв Сергея Павловича Королёва.

Если вникнуть, то работа на уровне дипломного проекта, тем более, получившего положительный отзыв самого Королёва, не может быть ограничена тезисными выкладками в журнале "Техника молодёжи", а иметь под собой строгие математические расчёты и обоснования создания необходимой несущей способности ВВ для полёта вертолёта в разряженной атмосфере Марса.
Наверх
 
 
IP записан
 
uxus
Full Member
****
Вне Форума


Крылья, ноги... Главное - хвост!

Сообщений: 195
Россия, МО
Пол: male
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #23 - 23.02.15 :: 12:05:09
 
XM Eger писал(а) 23.02.15 :: 11:05:00:
скорость вращения его лопастей должна быть намного выше, чем в земных условиях
Я не знаю откуда взялась эта фраза, сами разработчики говорят о цифре 2400 об/мин, что соответствует окружной скорости 125 м/с. Макет уже летает в вакуумной камере: https://www.youtube.com/watch?v=dnDu2_aWISg#t=112
Наверх
 

All I want is a warm bed and a kind word and unlimited power.
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #24 - 23.02.15 :: 13:07:55
 
uxus писал(а) 23.02.15 :: 12:05:09:
Я не знаю откуда взялась эта фраза, сами разработчики говорят о цифре 2400 об/мин, что соответствует окружной скорости 125 м/с. Макет уже летает в вакуумной камере: https://www.youtube.com/watch?v=dnDu2_aWISg#t=112


Эта фраза взята вот отсюда:
Марсианский вертолет: http://gizmod.ru/2015/01/28/marsianskij-vertolet/
Цитата:
Перед учеными стоит задача разработать такую машину, которая способна работать в более разряженной атмосфере. Такой аппарат должен быть очень легким, а скорость вращения его лопастей должна быть намного выше, чем в земных условиях.
В данный момент проект находится на начальной стадии.

При этом ссылка в сообщении идёт на тот же видеоролик, что представили и Вы.
Отсюда можно предположить, что строка в видеоролике "... они должны крутиться около 2400 об / мин, чтобы обеспечить подъем..." либо связана с какой-то другой моделью, либо вышеприведённая фраза о намного превышающих оборотах звучит в устной речи в каком-то другом контексте, дословного перевода того, что сказано в ролике, я не нашёл.
Но в любом случае - эти две выкладки - явное противоречие, которое необходимо прояснить для дальнейшего понимания.
Но мне кажется, подставь эти данные, включая диаметр, обороты и плотность атмосферы в любую программу по расчёту воздушных винтов, вряд ли получится тяга в 400 грамм. Но это минимально необходимая тяга, а для уверенного маневрирования она должна быть побольше, наверное раза в 1,5 - 2.
Наверх
 
 
IP записан
 
uxus
Full Member
****
Вне Форума


Крылья, ноги... Главное - хвост!

Сообщений: 195
Россия, МО
Пол: male
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #25 - 23.02.15 :: 13:10:58
 
XM Eger писал(а) 23.02.15 :: 13:07:55:
Эта фраза взята вот отсюда:
Я имею в виду была эта фраза сказана самими разработчиками, или это журналистская отсебятина. Я склоняюсь ко второму варианту.
Наверх
 

All I want is a warm bed and a kind word and unlimited power.
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #26 - 23.02.15 :: 13:14:55
 
uxus писал(а) 23.02.15 :: 13:10:58:
Я имею в виду была эта фраза сказана самими разработчиками, или это журналистская отсебятина. Я склоняюсь ко второму варианту.


Я же вот как это для себя объяснил:
XM Eger писал(а) 23.02.15 :: 13:07:55:
При этом ссылка в сообщении идёт на тот же видеоролик, что представили и Вы.
Отсюда можно предположить, что строка в видеоролике "... они должны крутиться около 2400 об / мин, чтобы обеспечить подъем..." либо связана с какой-то другой моделью, либо вышеприведённая фраза о намного превышающих оборотах звучит в устной речи в каком-то другом контексте, дословного перевода того, что сказано в ролике, я не нашёл. 


Нужно знающему английский прослушать весь видеоролик и если фразы о скорости вращения намного превышающей земную в ролике нет, то уж только тогда можно делать вывод, что это журналистская отсебятина.
Да и не факт, что других интервью разработчиков, кроме этого видеоролика нет.
Наверх
 
 
IP записан
 
uxus
Full Member
****
Вне Форума


Крылья, ноги... Главное - хвост!

Сообщений: 195
Россия, МО
Пол: male
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #27 - 23.02.15 :: 13:27:46
 
XM Eger писал(а) 23.02.15 :: 13:14:55:
Нужно знающему английский прослушать весь видеоролик и если фразы о скорости вращения намного превышающей земную в ролике нет, то уж только тогда можно делать вывод, что это журналистская отсебятина. 
В ролике на 0:50 звучит фраза, что "раз плотность атмосферы стала меньше, нужно либо быстрее крутить винты, либо увеличивать лопасти, либо уменьшать вес. И далее мы спросим у эксперта, как решить эту проблему". В общем, типичный случай корявого перевода.
Наверх
 

All I want is a warm bed and a kind word and unlimited power.
 
IP записан
 
sokil7
Старейший участник
*****
Вне Форума


По земле мы только ковыляем

Сообщений: 566
Москва
Пол: male
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #28 - 23.02.15 :: 13:44:55
 
А с каких пор потребная тяга винта стала зависеть от высоты полёта?

С уважением.
Наверх
 
 
IP записан
 
XM Eger
Старейший участник
*****
Вне Форума


Я люблю строить самолеты!

Сообщений: 1172
Re: Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта
Ответ #29 - 23.02.15 :: 13:55:12
 
uxus писал(а) 23.02.15 :: 13:27:46:
В ролике на 0:50 звучит фраза, что "раз плотность атмосферы стала меньше, нужно либо быстрее крутить винты, либо увеличивать лопасти, либо уменьшать вес. И далее мы спросим у эксперта, как решить эту проблему". В общем, типичный случай корявого перевода. 

Не похоже на корявый перевод, похоже на то, что вы обозначили словом "отсебятина".
Обратите внимание - вы перевели фразу с союзом либо (либо бОльшие обороты, либо бОльший размах лопастей, либо меньший вес), употребляемый при соотнесении однородных членов предложения, указывая на необходимость выбора между ними.
В информационном же сообщении - фраза указывает на комплексное решение (и лёгким, и бОльшие обороты).

Цитата:
Перед учеными стоит задача разработать такую машину, которая способна работать в более разряженной атмосфере. Такой аппарат должен быть очень легким, а скорость вращения его лопастей должна быть намного выше, чем в земных условиях.


Но, как бы там нибыло, уже видно, что чаша склоняется больше в принципиальную возможность такого аппарата.
Наверх
 
 
IP записан
 
Страниц: [1] 2