Расчет и изготовление винтов для аэроглиссеров, аэросаней
#104
Отправлено 02 ноября 2018 - 22:48
Применение профиля GAW-2 , его тонким загнутым хвостиком, на деревянном винте-смелый шаг.Для производства-АдЪ.
Число Re в характерном сечении,, для небольшиъ винтов будет около 1 млн., что не очень здорово для данного профиля.Он любит побольше.
Согласен. Но давайте посчитаем да порассуждаем. Как нас учит дедушка Рейнольдс, Re=68,5*В*V. Возьмем полутораметровый винт с оборотами 2700 об/мин, самое стандартное, что только бывает. Характерное сечение движется со скоростью Vp = π • D • n• 0,75/ 60=160 м/с, хорду примем 110 мм. Подставляем, получаем Re=68,5*110 мм*160 м/с=1205000, совсем не миллион, а обтекание-то аж почти до середины хорды практически ламинарное. И скоростёнка аж 573 км/ч, самое оно для Гава, кризисные явления там сильно отодвинуты. А отогнутый "закрылок" практически нахаляву добавляет Су. При диаметре 1250 мм, 2800 об/мин и хорде 85 мм Re сильно ниже, в районе 850000. Обтекание на таких Re ламинарное само по себе. Но отодвинуть назад по хорде зону с пузырем отрыва ПС и застойный участок перед ней тоже не помешает. Опять же снижение Су на малых Re вполне компенсируется "закрылком". Как ни странно, сравнительные испытания показали, что именно на "парапланерных" диаметрах до 1350 мм преимущества данного профиля наиболее выражены. Также выявлено, что (в разумных пределах) выгодно увеличивать хорду кончика лопасти с сопутствующим уменьшением удлинения, и при этом снижать установочный угол концевого сечения. Оптимальная хорда кончика 0,05-0,06, угол установки 7-8 градусов.
#105
Отправлено 02 ноября 2018 - 23:02
...Для производства-АдЪ....
По первости действительно боялись сложностей со впуклой нижней поверхностью. Но уменьшили шаг фрезы до 1,2 мм при диаметре фрезы 12 мм, получилась достаточно чистая поверхность, хорошей машинкой выводится без особых напрягов. А максимальное расширение векторов привело к том, что лобик обрабатывается фрезой практически без квадратного участка (кто точил винты на станках с ЧПУ, поймет, про что я...). Контур профиля очень близок к теоретическому, а для ламинаров это очень важно.
#107
Отправлено 20 декабря 2018 - 20:33
Согласен. Но давайте посчитаем да порассуждаем. Как нас учит дедушка Рейнольдс, Re=68,5*В*V. Возьмем полутораметровый винт с оборотами 2700 об/мин, самое стандартное, что только бывает. Характерное сечение движется со скоростью Vp = π • D • n• 0,75/ 60=160 м/с, хорду примем 110 мм. Подставляем, получаем Re=68,5*110 мм*160 м/с=1205000, совсем не миллион, а обтекание-то аж почти до середины хорды практически ламинарное. И скоростёнка аж 573 км/ч, самое оно для Гава, кризисные явления там сильно отодвинуты. А отогнутый "закрылок" практически нахаляву добавляет Су. При диаметре 1250 мм, 2800 об/мин и хорде 85 мм Re сильно ниже, в районе 850000. Обтекание на таких Re ламинарное само по себе. Но отодвинуть назад по хорде зону с пузырем отрыва ПС и застойный участок перед ней тоже не помешает. Опять же снижение Су на малых Re вполне компенсируется "закрылком". Как ни странно, сравнительные испытания показали, что именно на "парапланерных" диаметрах до 1350 мм преимущества данного профиля наиболее выражены. Также выявлено, что (в разумных пределах) выгодно увеличивать хорду кончика лопасти с сопутствующим уменьшением удлинения, и при этом снижать установочный угол концевого сечения. Оптимальная хорда кончика 0,05-0,06, угол установки 7-8 градусов.
Уважаемый, у меня есть сильные сомнения в том, что вы действительно понимаете то, что называете ламинарным обтеканием. Может лучше не пудрить людям мозг и не путать понятия.
#108
Отправлено 21 декабря 2018 - 09:13
Уважаемый, у меня есть сильные сомнения в том, что вы действительно понимаете то, что называете ламинарным обтеканием. Может лучше не пудрить людям мозг и не путать понятия.
Здравствуйте, уважаемый Инженер. Очень хорошо, что Вы сами понимаете, что такое ламинарное обтекание, и предметно напишете, что это и какие именно понятия я напутал. Спасибо заранее за развернутый ответ.
#111
Отправлено 21 декабря 2018 - 17:00
какие именно понятия я напутал.
Коллега SKR потом ответит сам, а я пока внесу свои 5 копеек.
Дело в том, что при внешнем обтекании считается, что переход от ламинарного течения к турбулентному лежит в диапазоне чисел Re 5*105 - 1*106
Эти цифры приведены для плавно текущего (ламинарного) потока. Если в воздухе присутствуют многочисленные мелкие вихри (повышенная турбулентность воздуха), то критическое значение числа Рейнольдса понижается. Для винта источником возмущений является, в частности, вибрация СУ, расположенные перед ней элементы конструкции, природная турбулентность приземного слоя и многое другое. Поэтому переход происходит при меньших числах Re. Каких - в разных случаях разных. Но для ошибки в безопасную сторону лучше считать, что вся лопасть работает в турбулентном потоке. На ней есть небольшой вдоль хорды ламинарный участок. Но его длина настолько несущественна, что выбирать ламинарный профиль для лопасти - неверно.
#112
Отправлено 21 декабря 2018 - 21:29
Коллега SKR потом ответит сам, а я пока внесу свои 5 копеек.
Дело в том, что при внешнем обтекании считается, что переход от ламинарного течения к турбулентному лежит в диапазоне чисел Re 5*105 - 1*106
Эти цифры приведены для плавно текущего (ламинарного) потока. Если в воздухе присутствуют многочисленные мелкие вихри (повышенная турбулентность воздуха), то критическое значение числа Рейнольдса понижается. Для винта источником возмущений является, в частности, вибрация СУ, расположенные перед ней элементы конструкции, природная турбулентность приземного слоя и многое другое. Поэтому переход происходит при меньших числах Re. Каких - в разных случаях разных. Но для ошибки в безопасную сторону лучше считать, что вся лопасть работает в турбулентном потоке. На ней есть небольшой вдоль хорды ламинарный участок. Но его длина настолько несущественна, что выбирать ламинарный профиль для лопасти - неверно.
Начнем с результатов испытаний. Были изготовлены два винта одинаковой конфигурации. Лопасть на радиусе 75% имеет хорду 83 мм, относит. толщина 13%, к концу зауженную до 49 мм, относит. толщина 8%. Характерный шаг 750 мм. Диаметр винтов 1250 мм. Re =4,25*10^5. Один винт имел профиль Clark Y, другой GAW-2. Двигатель Симонони мини 2+ мощностью 26 лс при оборотах 7500 об/мин. Редукция 1:1,41. Установка толкающая, с ограждением и сидением. Винт с профилем Clark Y на полном газу дал двигателю раскрутиться до 7400 об/мин и показал тягу 76 кг, причем стрелка гуляла от 75 до 77 кг с периодом 1-2 сек. Винт с профилем GAW-2 дал обороты на валу 7490 об/мин и тягу чуть более 80 кг, меньше 81, колебаний стрелки не наблюдалось. Эксперимент проводился 2 раза с чередованием винтов, результаты повторялись. Причина колебаний выяснена не была. При небольшом снижении газа тяга падала, колебания прекращались. На слух колебаний оборотов не ощущалось, а инертность цифрового тахометра не позволяла приборно их оценить. Был сделан вывод о целесообразности применения суперкритического ламинаризированного профиля.
Вероятно, приходяший на винт поток всё же имеет ламинарную составляющую, а точка отрыва пограничного слоя в любом случае смещена назад. Как происходит на самом деле, нам неизвестно. Можно только делать предположения. Готовятся винты большего диаметра для сравнительных испытаний для Re больше миллиона.
В данный момент в изготовлении тянущий винт на безредукторную ВМГ с оборотами 3600-3800 об/мин и диаметром 1400 мм. Скорость на кончиках 270 м/с, что составляет 970 км/ч. Re полмиллиона. Для уменьшения кризисных явлений лопастям придана саблевидная форма в плане и суперкритический профиль. о результатах испытаний сразу отпишусь.
1350
Здравствуйте.Такой винт стоит 5500 р
#113
Отправлено 21 декабря 2018 - 21:41
В связи с высокой загрузкой производства для любителей медитативного ручного труда предлагается услуга склейки заготовки, расчета и фрезеровки винта без шлифовки и лакировки. Цена такой заготовки почти в два раза ниже, чем у готового боевого. Качество поверхности высокое. Фрезеровка производится сферической фрезой Ф 12 мм с шагом 1,5 мм. Профиль носка практически полный. Отсутствуют типичные недоработки в области сопряжения ступицы и кромок лопастей.
#114
Отправлено 22 декабря 2018 - 00:34
Начнем с результатов испытаний. Были изготовлены два винта одинаковой конфигурации.
Сомневаться в результатах эксперимента нет оснований. Можно обсуждать только условия его проведения.
Измерения выполнялись на неподвижной СУ в помещении? Или на конкретном аппарате на ходу?
#115
Отправлено 22 декабря 2018 - 09:24
Куликов сказал 02 Ноя 1918г
А отогнутый "закрылок" практически нахаляву добавляет Су.
Почему ? Уменьшит Сх и слегка увеличит К - это верно, а Су увеличивает выпуск закрылка . при этом К страдает . так как Сх растёт интенсивней чем растёт Су..S-образность профиля сдвигает Сd вперёд и что вам это даст в изготовлении лопастей вопрос.. В вашем эксперименте некоторый прирост Т дали бОльшие обороты с профилем GAW-2 , что подтверждает выше сказанное про Сх , но Су здесь ни при чём и нужно будет посмотреть винт с профилем GAW-2 в динамике с ростом скорости , скорее всего он будет вырождаться на меньшей скорости..
#117
Отправлено 22 декабря 2018 - 21:02
Здравствуйте, уважаемый Инженер. Очень хорошо, что Вы сами понимаете, что такое ламинарное обтекание, и предметно напишете, что это и какие именно понятия я напутал. Спасибо заранее за развернутый ответ.
Коллега Бар фактически уже ответил, но я добавлю.
Во-первых, поток не становится ламинарным от того, что вы применили крыльевой суперкритический ламинарный профиль. Просто потому, что в природе ламинарных течений и потоков не существует, они существуют только в теории и ***обсуждение личных качеств собеседника***
Ну взялись вы делать воздушные винты и продавать, так делайте и продавайте, но не пудрите людям мозг, ибо вы сами в этой области слишком многого не знаете.
Квалифицированный авиаинженер никогда не станет приводить в пример и тем более сравнивать два винта, работающих на стенде при нулевой скорости. Это потому, что он изначально знает, что воздушные винты испытываются в условиях и на скоростях, на которые они рассчитывались. Воздушные винты не рассчитываются на нулевые скорости и результаты испытаний в таких условиях во внимание не принимаются. Это удел неграмотных дилетантов сравнивать статическую тягу, профессионалов интересует работа и испытания воздушных винтов на расчётных режимах. Надеюсь понятно объяснил.
Теперь о выборе профиля GA(W)-2. Это крыльевой профиль, он никаким боком не годится для воздушного винта, а тот самый «закрылок» создаёт проблемы в эксплуатации, а если делать выходящую кромку по проекту, то можно руки порезать при прокрутке и слишком тонкая, она начнёт разрушаться даже от вибраций СУ.
Поэтому выходящие кромки винтов делают на много толще, чем это диктуют координаты профиля. Выбор профиля ламнизированной серии с максимальной толщиной 40% и далее вы обосновываете более поздним срывом, только правильно выбранный винтовой профиль позволяет винту работать без попадания в срывные режимы.
Сообщение отредактировал S_smirnov: 22 декабря 2018 - 21:32
#118
Отправлено 23 декабря 2018 - 12:06
Сомневаться в результатах эксперимента нет оснований. Можно обсуждать только условия его проведения.
Измерения выполнялись на неподвижной СУ в помещении? Или на конкретном аппарате на ходу?
Эксперимент проводился на улице в безветренном закутке. Ведутся разговоры о предоставлении аэродинамической трубы, благо СибНИИА в пяти остановках. Пока нет. И нет аппарата для сравнительных скоростных испытаний. Делали сравнительные полеты на мотопараустановках с контролем по вариометру. Тяга на полном газу по крайней мере не хуже винтов Е-пропа и Хеликса. Разумеется, точность оставляет желать лучшего. Кстати, Е-проповцы руководствовались примtрно теми размышлениями, что и я. Профиль там не GAW-2, какой, не знаю, но ощутимо выпуклая нижняя поверхность, хвостик слегка отогнут книзу, а точка максимальной толщины смещена к задней кромке. Материал у них углепластик высочайшего качества, профиль очень тонкий, лопасть узкая, удлинение большое, а Re мал. В статике мой винт и Е-проп показали примерно одинаковую тягу. Но раскручивался Е-проп просто мгновенно, момент инерции почти нулевой. Причем моих винтов было два, один поуже и чуть большего шага, другой пошире на 4 мм. Более широкий показал на пол кило большую тягу, чем Е-проп, а узкий чуть меньшую. За чистоту эксперимента не ручаюсь, поскольку испытывались они на ранцевой установке Мостер 185 на спине у пилота, который рукой упирался в напольные весы, упертые в столб. Простите за скудный экспериментальный материал, времени всего одна жизнь, и то у парапланеристов достаточно короткая)). Плюс всё время отнимает производство.
#119
Отправлено 23 декабря 2018 - 12:30
Квалифицированный авиаинженер никогда не станет приводить в пример и тем более сравнивать два винта, работающих на стенде при нулевой скорости. Это потому, что он изначально знает, что воздушные винты испытываются в условиях и на скоростях, на которые они рассчитывались. Воздушные винты не рассчитываются на нулевые скорости и результаты испытаний в таких условиях во внимание не принимаются. Это удел неграмотных дилетантов сравнивать статическую тягу, профессионалов интересует работа и испытания воздушных винтов на расчётных режимах. Надеюсь понятно объяснил.
Ну во-первых, винт обязан хорошо тянуть в статике. Для аэросаней очень важно легко стронуться с места и внатяг маневрировать по буграм. Для парапланов длина разбега тоже не последняя характеристика. Во-вторых, винты подобной моим формы и распределения шага по диаметру имеют до коэффициента мощности восходящий участок характеристики
То есть при разгоне некоторое время наблюдается не повышение оборотов винта, а иногда даже его снижение, что подтверждено экспериментально. По оси х относительная поступь. Кривые красные линии - относительный шаг. То есть от нуля до скорости в среднем 60 км/час винт показывает стабильные характеристики. Примерно такое же поведение у винтов известной Английской серии, чей график взят за основу и тут приведен. С ростом скорости тяга закономерно падает по известному закону Р=75*N*кпд/V. Тут уж ничего не поделаешь. Закон есть закон))
#120
Отправлено 27 декабря 2018 - 15:50
С ростом скорости тяга закономерно падает по известному закону Р=75*N*кпд/V. Тут уж ничего не поделаешь. Закон есть закон))
Странное утверждение. Угол установки лопастей подбирается исходя из скорости необходимой для преодоления сопротивления для: на самолете - взлета; на глиссере - выхода из ямы на глиссирование, и похоже у экра тоже.
По мере увеличения скорости от 0 до требуемой, кпд растет, но с запасом по дальнейшему росту скорости.
Конечно виш предпочтительней, но при большом диапазоне скоростей и режимов работы двигателя - пример экраноплан.
Сообщение отредактировал павел 67: 27 декабря 2018 - 15:51
#122
Отправлено 27 декабря 2018 - 21:36
Почему странное?
С ростом скорости набегающего потока местный угол атаки лопасти уменьшается. Может и до нулевой тяги.
Это если обороты остаются постоянными ..........а в реальности обороты увеличиваются ,так как потребный крутящий момент уменьшается, а мотор ЕГО продолжает давать тот же ......... Обороты растут , мощность растет , крут.момент там уже не растет , даже падает ............но кто, кого там "главнее" ооочень сложный вопрос
#123
Отправлено 27 декабря 2018 - 21:41
Почему странное?
С ростом скорости набегающего потока местный угол атаки лопасти уменьшается. Может и до нулевой тяги.
БАР, да, и это тоже. Но даже если бы флюгерный угол атаки не уменьшался (например, регулировался автоматикой), то: В физике F- сила в Ньютонах. Мощность(в Ваттах) равна произведению силы на скорость (или, что то же самое, совершенной работе деленой на время) N=F*V. Отсюда F=N/V. Если КПД меньше единицы, то F=N*кпд/V. А теперь осталось вспомнить, что если 1 Вт= 1Н*1м/с, то "одна лошадиная сила" это 75кг*1м/с и что в приведённой мною формуле сила Р меряется в килограммах. Вот и получается Р=75*N*кпд/V И уже к этой неизбежности добавляется скоростное вырождение профиля, из-за чего падает КПД у винтов постоянного шага.
Это если обороты остаются постоянными ..........а в реальности обороты увеличиваются ,так как потребный крутящий момент уменьшается, а мотор ЕГО продолжает давать тот же ......... Обороты растут , мощность растет , крут.момент там уже не растет , даже падает ............но кто, кого там "главнее" ооочень сложный вопрос
Игорь, привет). Очень сложный вопрос. но ответ намного проще. Потребная тяга от скорости растет в квадрате, потребная мощность в кубе.
#124
Отправлено 28 декабря 2018 - 06:02
Странно использовать формулу в которой при V=0 тяга стремиться к бесконечности, так-же странно рассчитывать (устанавливать) винт для того, чтобы оторваться ото льда и совсем забыть, почём он кушает.
Сообщение отредактировал павел 67: 28 декабря 2018 - 06:03
#125
Отправлено 28 декабря 2018 - 11:05
Странно использовать формулу в которой при V=0 тяга стремиться к бесконечности, так-же странно
рассчитывать (устанавливать) винт для того, чтобы оторваться ото льда и совсем забыть, почём он кушает.
Павел, добрый день. Всё верно. Но в жизни не всё так просто. На то она и жизнь, иначе неинтересно бы было. Дело в том, что у винта КПД - очень занятный параметр, я где-то раньше про это писал, не хочу рыться. При снижении скорости и относительной поступи винта он снижается, при отн. поступи в районе 0,3 он примерно равен 0,6, а при дальнейшем снижении даже не уменьшается, а просто теряет всякий смысл как понятие. Т. е. никому не нужен. Разумеется, на швартовах он равен нулю, только портит веревки и гонит волну. Соответственно, формула Р=75*N*кпд/V не гласит, что на месте тяга равна бесконечности. Её нельзя применять, ибо в школе говорили, что на ноль делить нельзя.
Ответить
Количество пользователей, читающих эту тему: 0
0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей