Оценка максимальной скорости самолёта

[Михаил83]

Дозвуковой горизонтальный полёт.
Изменяемый в полёте шаг винта.
На флаттер и обшивку пока не смотрим.
1. Насколько оправдан подход приравнивания тяги силовой установки к суммарному лобовому сопротивлению для определения максимальной скорости?
2. Как примерно рассчитать тягу винта на скорости? Можно ли мощность двигателя умножать на примерно 2,8 и до какой скорости это будет действовать?
3. С какой примерно точностью можно рассчитать максимальную скорость без облёта?

 

[Барада]

чем больше установленный шаг винта - тем меньше тяга винта.
КПД любого движителя который отталкивается от неподвижной среды
падает с ростом скорости. это выражается в падении тяги при одной той же мощности
приложенной к движителю.

угол установки винта этот тот же самый винтовой редуктор.
тяга в статике - максимальная при минимальном шаге.
с остом шага вы удлиняете передаточное соотношение в винтовом редукторе и тяга будет падать.
именно по этой причине винтовая авиация летает до 550 км/час.
свыше 800 км/час тяга падает уже на 1 порядок и как движитель винт использовать уже
невозможно.

именно поэтому вся авиация использует ТРД.
тяга реактивного двигателя мало падает со скоростью движения.

 

[Михаил83]

именно поэтому вся авиация использует ТРД.
тяга реактивного двигателя мало падает со скоростью движения.

Но ведь вся ком авиация использует турбовентилятор, где большая часть тяги, как я понимаю, идёт именно от импеллера, у которого даже угол лопастей не меняется.
Где-то я недопонимаю всю эту историю, но не могу понять где именно...

 

[KAA]

1. Насколько оправдан подход приравнивания тяги силовой установки к суммарному лобовому сопротивлению для определения максимальной скорости?
2. Как примерно рассчитать тягу винта на скорости? Можно ли мощность двигателя умножать на примерно 2,8 и до какой скорости это будет действовать?
3. С какой примерно точностью можно рассчитать максимальную скорость без облёта?

1. Совершенно оправдан, он лежит в основе аэродинамического расчёта методом потребных и располагаемых тяг.
2. Если винт хорошо расчитан на максимальную скорость, он может иметь на этой скорости КПД=0,8. Отсюда легко вычислить его тягу по формуле P=Nдв*0,8*75/V (где скорость полёта в м/с).
3. В 10% вполне реально уложиться. Смотря какой аппарат.

 

[Барада]

можно попробовать изучить документацию к двигателю с большой двухконтурностью.
скорее всего турбовентилятор установлен на какой-то оптимальный для данного угла атаки
диапазон скоростей 400-600 км/час.
и имеет определенный КПД.
это имеет смысл так как ТРД не разумно использовать на малых скоростях
в чистом виде, так как его расход топлива очень большой.
на малых и средних скоростях большой вентилятор дает большое количество тяги
даже при КПД движителя 20-30 процентов.

у ТРД же максимально возможный теоретический КПД это 50 процентов.
потому что нам нужно сжигая топливо производить давление,
и это давление нужно удерживать внутри Камеры сгорания.
при этом половина давления газа давит в стенку камеры создавая тягу.
а вторая половина давления выбрасывает газ теряя рабочее тело
в сторону сопла. два импульса создается в двух направлениях.
один импульс полезный и создает тягу а второй импульс
бесполезный в противоположную сторону (реактивный принцип движения)
но на оба импульса тратиться реальное топливо.

У вентилятора часть тяги осуществляется за счет давления атмосферы.
так как даже плохое крыло короткое (лопасть вентилятора) имеет аэродинамическое качество больше 1-цы.

Логика.

предположим мы создаем тягу лопастями с качеством 6
то есть имея даже на больших углах атаки сопротивление вращению
вентилятора например 100кГс. тягу вентилятора имеем 600кГс.
на скорости пусть 600 км/час. КПД движителя упал уже примерно раз в 6
по сравнению со статической тягой. и у нас остается 100кГс.
это не так плохо.

теперь смотрит на ТРД. мы сжигаем топливо и получаем давление.
внутри двигателя создаются силы около 700кГс,
но тягу этот двигатель создает 100кГс всего. его КПД не высокий.

расход топлива получается может различаться до 7 раз в этом примере для создания статической тяги!

когда скорость 840 км/час. тогда импеллер тянет очень мало и КПД движителя падает ниже 5-10
и уже нужно использовать реактивную тягу даже с таким низким КПД по топливу.
это уже выгоднее на скоростях свыше 800 км/час.

на скоростях до 600 км/час получается более выгодно
давить газом в турбину привода и вращать вентилятор. как-то так.

не знаю как объяснить эту инженерную логику понятнее...

 

[Михаил83]

винт на максимальную скорость, он может иметь на этой скорости КПД=0,8. его тяга P=Nдв*0,8*75/V

Здесь мощность в кВт или л.с.?
Выходит, на скорости в 100 км/ч ДВС мощностью 100 л.с. даст тягу порядка 16-22 кг?
Это точно похоже на истинные данные винта с переменным шагом?

 

[MrDuch]

РДК СЛА Новосибирск 1989 т.1 стр. 178.

Поможет ли?

 

[MrDuch]

Здесь мощность в кВт или л.с.?
Выходит, на скорости в 100 км/ч ДВС мощностью 100 л.с. даст тягу порядка 16-22 кг?
Это точно похоже на истинные данные винта с переменным шагом?

Так на то он и с переменным шагом. Грести может так, как надо (в рамках допустимого).

 

[Михаил83]

Поможет ли?

Вполне может. Но нужны небольшие прояснения.
D - это диаметр винта?
Число лопастей и их площадь не имеет большого значения?
Это для ламинарного набегающего потока?

 

[cooley]

Есть куча книг где методы потребных тяг рассмотрены. Идея состоит в 3 законе Ньютона - в гор полете тяга двигателя уравновешивается сопротивлением самолета. А если что то осталось из тяги - то ее можно использовать для вертикальной скорости. Но если тягу винта вы еще можете рассчитать - то сопротивление вашего саомлета без продувок вы можете только прикинуть с точностью может 20%. Ну наверное есть программные пакеты которые продувки делают и считают сопротивление но это тоже не точно - много от поверхности зависит и тд. Поэтому люди просто берут и смотрят на стат данные. ну вот есть сессна 172 - сколько она летит? Она летит спокойно 110 миль в час. Может 125 если ее раскрутить до 2700 оборотов. Есть RV-6 - он с такой же ВМГ полетит уже 180 миль. Разница в аэродинамике. Ну и тд. Поэтому вы любого человека который дышит темой возьмите, покажите ему самолет и он сразу без всяких расчетов скажет сколько он полетит. Чудес не бывает - если есть скажем колеся 31 дюйм как у меня - ваша скорость будет 120 миль при 186 сильном моторе. Никакого солидвокса не надо. Поэтому когда люди меряются самолетами, летят рядом - и в рацию говорят - ну у тебя сколько оборотов сейчас - 2500? А у меня 2400. Во какой я крутой.

 

[Михаил83]

РДК СЛА Новосибирск 1989 т.1 стр. 178.
Поможет ли?

По этому графику выходит, что 100 л.с. на скорости 100 км/ч дадут 200 кг тяги, что выглядит более похожим на правду, чем 16-22 кг из формулы выше (возможно, я как-то неправильно её применяю).

 

[MrDuch]

Вполне может. Но нужны небольшие прояснения.
D - это диаметр винта?
Число лопастей и их площадь не имеет большого значения?
Это для ламинарного набегающего потока?

Если очень хотите могу ответить:
Да
Нет
Не важно

В истинность этих утверждений поверите или как-то сами проверите?

 

[MrDuch]

По этому графику выходит, что 100 л.с. на скорости 100 км/ч дадут 200 кг тяги, что выглядит более похожим на правду, чем 16-22 кг из формулы выше (возможно, я как-то неправильно её применяю).

Если Вы утверждаете, что на 100 км/ч винт потребляет 100 л.с., то его тяга будет 15-20 кг (Меньше - можно, больше - навряд ли). От этого никуда не деться.
Но вопрос, сможет ли он потреблять такую мощность на такой скорости?

 

[Михаил83]

Да
Нет
Не важно

Нет - не имеет, или нет - имеет?

Если Вы утверждаете, что на 100 км/ч винт потребляет 100 л.с., то его тяга будет 15-20 кг (Меньше - можно, больше - навряд ли).

То есть вы согласны с тем что 15-20 кг - это реалистичное значение? Однако график на картинке выше даёт 200 кг (для 2-х метрового винта).

Но вопрос, сможет ли он потреблять такую мощность на такой скорости?

А почему он не сможет если мы развернём лопасти почти поперёк вращения?

 

[MrDuch]

А почему он не сможет если мы развернём лопасти почти поперёк вращения?

Т.е. Вы согласны, что разместив лопасти как-нибудь раком можно получить и маленькую тягу? Тогда что вас смущает в тяге 200 кг для "идеального пропеллера"? Разве тут есть противоречие?

Нет - не имеет, или нет - имеет?

Нет - не имеет, хотя лучше считать, что эти ответы носят случайный характер, как в общем-то и большинство советов от анонимов из интернета.

 

[iae]

Вы вообще как посчитали 22 кг тяги? 100 км/ч = 27,8 м/сек. 100 л.с*0,8*0,75/27,8=216 кг.

 

[MrDuch]

Вы вообще как посчитали 22 кг тяги? 100 км/ч = 27,8 м/сек. 100 л.с*0,8*0,75/27,8=216 кг.

216 [Н], а не [кгс], вроде как

 

[Михаил83]

Вы вообще как посчитали 22 кг тяги? 100 км/ч = 27,8 м/сек. 100 л.с*0,8*0,75/27,8=216 кг.

Я думал, что там тяга в Ньютонах и надо ещё на g поделить...
Тогда на 5 км/ч там 4 тонны тяги получается...

 

[Depeche]

половина давления газа давит в стенку камеры создавая тягу.

Ну вы блин даёте!🤦🤦🤦

 

[MrDuch]

Я думал, что там тяга в Ньютонах и надо ещё на g поделить...
Тогда на 5 км/ч там 4 тонны тяги получается...

Разделить или умножить?
И откуда это формула то взялась, да ещё с такими коэффициентами? Там точно нет ошибки)?