От bedal
К Flanker
Дата 22.07.2020 08:07:02
Рубрики Флот;

не решается. Сама физика не даёт без жёсткой связи синхронизоваться.

пример привести можно легко: V-22/V-280. как ни крутились, без синхровала не обошлись. И даже от разумной схемы Х-22 уехали в дурацкую двухвинтовую именно и только ради снижения числа механических связей.

Показательно взлететь на нескольких несвязанных движках можно. Можно даже Як-38 сделать. Но это всё равно тупик.
От Flanker
К bedal (22.07.2020 08:07:02)
Дата 23.07.2020 09:29:40

Re: не решается....


>Показательно взлететь на нескольких несвязанных движках можно. Можно даже Як-38 сделать. Но это всё равно тупик.
Извините но это ерунда
От tarasv
К bedal (22.07.2020 08:07:02)
Дата 23.07.2020 06:30:19

Re: не решается....

>пример привести можно легко: V-22/V-280. как ни крутились, без синхровала не обошлись. И даже от разумной схемы Х-22 уехали в дурацкую двухвинтовую именно и только ради снижения числа механических связей.

Что там дурацкого? X-22 немного лучше на горизонтальных режимах. XV-15 радикально лучше на вертикальных. У первого с ДУ в 5тыс лс и массе 8тонн потолок висения 1500м. У второго масса почти 7 тонн и с 3тыс лс потолок висения 2.5км. При четырех роторах приходится неизбежно возить гораздо больший вес ДУ не столько из за трансмиссии сколько из за намного большей потребной для вертикальных режимов ее мощности.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От bedal
К tarasv (23.07.2020 06:30:19)
Дата 23.07.2020 07:52:43

нене

синхронизация по всем движкам и всем винтам - это _очень_ большие потери и очень много массы. Так что в механической ипостаси Х-22 был обречён.
Дурацкость схемы XV-15 в том, что
- в горизонте получается хуже
- вертикальный режим как рабочий всё равно не возникает, для этого и такие винты слишком малы
- нет возможности самолётного/укороченного взлёта-посадки. Что, опять же, очень ограничивает полезную нагрузку, переводит аварийную ситуацию в катастрофическую и так далее
- вертолётная дороговизна, так как управление на вертикали требует быстрого и дорогого перекоса.

Единственное достоинство - всего (гхм) один синхровал.
От tarasv
К bedal (23.07.2020 07:52:43)
Дата 23.07.2020 19:00:14

Re: где же нене если да да

>синхронизация по всем движкам и всем винтам - это _очень_ большие потери и очень много массы. Так что в механической ипостаси Х-22 был обречён.

И в электрической тоже, если речь идет об аппаратах взлетной массой в тонны. У квадриков винты стараются сделать максимального диаметра и с минимальными зазорами между ними по горизонтали чтобы получить максимальную эффективность их работы на малой поступательной скорости. На конвертоплане с четырьмя роторам это не получается.

>Дурацкость схемы XV-15 в том, что
>- в горизонте получается хуже
>- вертикальный режим как рабочий всё равно не возникает, для этого и такие винты слишком малы

Главным требованием военных были вертикальный взлет и посадка. Недостатки схемы с четырьмя роторами на вертикальных режимах слишком сильно снижают эффективность такой машины как транспортного средства что и вызвало переход на схему с двумя роторами при всех ее недостатках. И дело там в первую очередь в параметрах винтов, а не в трансмиссии.

>- нет возможности самолётного/укороченного взлёта-посадки.

Укороченные конечно есть, это штатные режимы Оспрея.

>Что, опять же, очень ограничивает полезную нагрузку, переводит аварийную ситуацию в катастрофическую и так далее

С ног на голову. Если возможен самолетный взлет и посадка надо везти самолетом. В этом он кроет любой конвертоплан как бык овцу. А если не возможен, то два ротора лучше четырех и очень заметно.

>- вертолётная дороговизна, так как управление на вертикали требует быстрого и дорогого перекоса.

Пожалуйста не надо тут электроквадракоптерной ереси. Их эффективность как транспортного средства откровенно убогая и применение их оправдано только там где критичной является маневренность и малый размер опасной зоны вокруг ЛА. Ну и да позволяет компенсировать дефицит хороших инженеров механиков за счет более доступных электронщиков.

>Единственное достоинство - всего (гхм) один синхровал.

Ага а в полтора раз меньшая потребная для вертикального взлета мощность это конечно мелочь не стоящая внимания. Конечно и эта мощность избыточна для горизонтального полета но все таки картина получается намного приятней чем с четырьмя роторами.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От bedal
К tarasv (23.07.2020 19:00:14)
Дата 23.07.2020 22:50:45

23 года разработки до принятия (и ещё на 7 лет больше, если от XV-15 считать)

это точно хорошая схема? Причиной отказа от схемы "квадрика", которая очевидно быстрее бы реализовалась, была именно в трансмиссии. Такую довести было вообще нереально.
От bedal
К tarasv (23.07.2020 19:00:14)
Дата 23.07.2020 22:35:10

Re: где же...

> У квадриков винты стараются сделать максимального диаметра и с минимальными зазорами между ними по горизонтали чтобы получить максимальную эффективность их работы на малой поступательной скорости. На конвертоплане с четырьмя роторам это не получается.

почему бы вдруг не получается? Относительные зазоры меньше, да и при достаточно жёстком винте это вообще решаемая проблема. Мягкая "прорубаемая" зона делает зазоры вообще предельно малыми. На Х-22 всё было алюминиевым, отсюда ограничения в конструктиве. И время было другое, работу винтов посчитать, как сейчас, не умели. Так что низкая эффективность - далеко не факт.

>Главным требованием военных были вертикальный взлет и посадка. Недостатки схемы с четырьмя роторами на вертикальных режимах слишком сильно снижают эффективность такой машины как транспортного средства что и вызвало переход на схему с двумя роторами при всех ее недостатках. И дело там в первую очередь в параметрах винтов, а не в трансмиссии.
Не убедительно. Сделали малую ометаемую площадь у тяжелого аппарата (тяжёлого в том числе из-за монстроидальной трансмиссии). Можно было сделать больше - но не имело смысла, так как довести такую трансмиссию было нереально.

>Укороченные конечно есть, это штатные режимы Оспрея.
С углом отклонения от вертикали в 35°? Ну, да, лучше, чем ничего. Вот только сесть в горизонт, случись что, нереально.

>С ног на голову. Если возможен самолетный взлет и посадка надо везти самолетом. В этом он кроет любой конвертоплан как бык овцу. А если не возможен, то два ротора лучше четырех и очень заметно.
Что-то я не верю, что Вам непонятен смысл взлететь с подготовленной площадки по-самолётному, чтобы сэкономить топливо, а сесть там, где тесно, вертикально. Ровно ведь для того сделан упомянутый Вами режим у V-22. Но схема ограничивает получаемую выгоду.

>Пожалуйста не надо тут электроквадракоптерной ереси. Их эффективность как транспортного средства откровенно убогая и применение их оправдано только там где критичной является маневренность и малый размер опасной зоны вокруг ЛА. Ну и да позволяет компенсировать дефицит хороших инженеров механиков за счет более доступных электронщиков.
Ладно, погодим немного, посмотрим, куда всё повернёт. Пока что везде на нынешнем этапе механики, конечно, нужны - но решают проблемы "электронщики".

>два ротора лучше четырех и очень заметно
большая ометаемая площадь лучше для вертикали - это верно. Но нет принципиальной проблемы её увеличить, просто в схемах с керосинодвижками многодвигательность - зло.

>Ага а в полтора раз меньшая потребная для вертикального взлета мощность это конечно мелочь не стоящая внимания. Конечно и эта мощность избыточна для горизонтального полета но все таки картина получается намного приятней чем с четырьмя роторами.
Ага, в том числе потому, что выбросили трансмиссию, оставив один, пусть и составной вал - и переделали на композиты, облегчив на фюзеляж на четверть. Немудрено. Но дорого.
От tarasv
К bedal (23.07.2020 22:35:10)
Дата 24.07.2020 05:43:51

Re: все просто - чем больше винтов тем хуже общий КПД и никак не иначе

>почему бы вдруг не получается? Относительные зазоры меньше, да и при достаточно жёстком винте это вообще решаемая проблема. Мягкая "прорубаемая" зона делает зазоры вообще предельно малыми. На Х-22 всё было алюминиевым, отсюда ограничения в конструктиве. И время было другое, работу винтов посчитать, как сейчас, не умели. Так что низкая эффективность - далеко не факт.

Во первых - или более менее "вертолетные", с высоким КПД на нулевой скорости, винты или чисто самолетный разбег. Берем Оспрей. Диаметр винтов 12м. Для 4х роторов, при условии равной ометаемой, диаметр винтов будет 8.5м. Высота оси винта в горизонтальном положении 3м. А надо 5м. То есть с равной ометаемой при 4х винтах Оспрей все так-же не может взлетать и садиться чисто по самолетному. Во вторых и оптимальный размах крыльев мешает поставить винты с суммарной ометаемой как у двухротороной схемы. Диаметр ротора будет в 1.4 раза меньше, а размах крыла, если я не путаю, стоит уменьшить почти в два раза. Ну а в третьих у 4х винтов равной ометаемой все равно КПД будет ниже.

>Не убедительно. Сделали малую ометаемую площадь у тяжелого аппарата (тяжёлого в том числе из-за монстроидальной трансмиссии). Можно было сделать больше - но не имело смысла, так как довести такую трансмиссию было нереально.

Я совсем про другое, про то что с точки зрения КПД для вертикальных режимов четыре винта проигрывают двум, а два - одному. И чем больше роторов тем больше получается потребная мощность ДУ при равном взлетном весе. Например нормальная энерговооруженность UH-60 0.31кВт/кг, а у DJI Phantom 3 0.54кВт/кг. С максимальным взлетным у UH-60 будет 0.26кВт/кг и он при этом безопасно летает. А если загрузить DJI до такой энерговооруженности то он только подпрыгнуть у земли может и все. При этом нагрузка на площадь у UH-60 35кг/м2 а у DJI, если я не ошибся в расчетах, порядка 11кг/м2. Скороподъемность и потолок при этом у них одинаковые. Это-же видно при сравнении X-22 и XV-15. Такие результаты элементарно следуют из формулы тяги несущего винта который выгодно делать предельно возможного диаметра и уменьшать частоту его вращения. И никакие успехи в CFD тут не помогут, результаты можно применить и на машинах с меньшим числом роторов.

>>Укороченные конечно есть, это штатные режимы Оспрея.
>С углом отклонения от вертикали в 35°? Ну, да, лучше, чем ничего. Вот только сесть в горизонт, случись что, нереально.

Выше, на примере Оспрея, проверили что это не реально и для схемы с четырьмя винтами. А если сделать реальным то сильно пострадает полезная нагрузка при вертикальных режимах или из за меньшей тяги или из за более мощной, а значит и более тяжелой ДУ.

>Что-то я не верю, что Вам непонятен смысл взлететь с подготовленной площадки по-самолётному, чтобы сэкономить топливо, а сесть там, где тесно, вертикально. Ровно ведь для того сделан упомянутый Вами режим у V-22. Но схема ограничивает получаемую выгоду.

Ну переверните его наконец назад на ноги. Проблема не во взлетной массе по самолетному, а в посадочной по вертолетному. Она при 4х роторах будет меньше чем при двух. В чем 4 винта и чисто самолетный взлет скорее всего могут выиграть у 2х это практически перегоночный полет когда вертикально садится пустая или слабо загруженная машина.

>Ладно, погодим немного, посмотрим, куда всё повернёт. Пока что везде на нынешнем этапе механики, конечно, нужны - но решают проблемы "электронщики".

С аэродинамикой, а именно она задает принципиально меньшую весовую и топливную эффективность многороторных схем они поделать ничего не могут.

>Ага, в том числе потому, что выбросили трансмиссию, оставив один, пусть и составной вал - и переделали на композиты, облегчив на фюзеляж на четверть. Немудрено. Но дорого.

Откуда композиты в XV-15? Там обычный дюраль. Разница в массе пустого с X-22 400кг, те меньше 10%. И трансмиссия к тому что в X-22 потребовалось воткнуть двигатели в 5тыс лс, а в XV-15 обошлись 3тыс совершенно не причем. Единственная причина этого - низкий КПД винтов малого диаметра на висении.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От bedal
К tarasv (24.07.2020 05:43:51)
Дата 24.07.2020 08:15:18

спасибо за аргументы. Беру паузу :-) (-)
От ttt2
К bedal (23.07.2020 07:52:43)
Дата 23.07.2020 07:57:51

Re: нене

>синхронизация по всем движкам и всем винтам - это _очень_ большие потери и очень много массы. Так что в механической ипостаси Х-22 был обречён.
>Дурацкость схемы XV-15 в том, что
>- в горизонте получается хуже
>- вертикальный режим как рабочий всё равно не возникает, для этого и такие винты слишком малы
>- нет возможности самолётного/укороченного взлёта-посадки. Что, опять же, очень ограничивает полезную нагрузку, переводит аварийную ситуацию в катастрофическую и так далее
>- вертолётная дороговизна, так как управление на вертикали требует быстрого и дорогого перекоса.
>Единственное достоинство - всего (гхм) один синхровал.

ИМХО большинство недорогих БПЛА сейчас 4 винтовые и нормально летают.

Я к тому что задача сейчас далеко не неразрешимая

С уважением
От bedal
К ttt2 (23.07.2020 07:57:51)
Дата 23.07.2020 11:03:25

опять нене :-)

дело не в числе винтов, а в ометаемой площади. Мелким "недорогим" закон куб-квадрата очень помогает.
У Х-22 нагрузка на ометаемую площадь выше, чем у XV-15/V-22, потому затраты мощности на висении выше. Обечайки, правда, заметно помогают, но не решают всей проблемы.
Зато можно управлять без хитрых вывертов вертолётного типа с разнотягом в конусе, можно тупо менять общую тягу. Но пришлось делать ужасную систему синхронизации - сводить все движки в один редуктор, а от него разводить по всем винтам. Всё это должно учитывать изгибы конструкции под нагрузками, так что дешёвыми жёсткими связями не обойтись, нужны карданы (много). Это и убило идею.

Электромоторы разом решают проблемы - они могут менять тягу с такой скоростью, что управление становится совершенно адекватным. Высочайшая надёжность (особенно за счёт спаренных "блинов" электромоторов на одном валу, например, как в
https://cdn01.zoomit.ir/2020/5/90c17df3-6dd1-4d73-8d56-b3f4de4c32ba.jpg


Так что синхровалы, редукторы и прочая механика становятся не нужны.

Современном состояние электромашин - 6квт/кг (есть уже и с параметрами получше, но это - надёжно достигнутое и цены по авиационным меркам уже вполне). В результате электрогенератор+инвертор+электромотор уже _заметно_ выигрывают в весовом отношении в сравнении, скажем, с установкой вертолёта Ми-8. Проигрыш в КПД есть, но это прямой расчёт, без учёта потерь на надёжность и выгод от двигателя, работающего без переходных режимов.
Если добавить аккумулятор, будет, конечно, заметно тяжелее - но его можно [для начала] сделать очень небольшим, скажем, на минуту работы для покрытия критических режимов.
Скажем, у Теслы S аккумулятор на 100кВт*часов весит 540кг. И это при автомобильном, а не авиационном порядке цен. На десять минут работы двигателей мощностью 3000кВт потребуется аккум массой 2700кг. Много. Но это, во-первых, для полной мощности и, во-вторых, можно ограничиться и меньшем временем и снизить этот неприятный довесок до одной тонны. Потери, на самом деле, будут даже меньше, потому что основной двигатель, не нагруженный требованиями по переходным и максимальному режимам, будет заметно меньше потреблять. На топливе получится экономия.
От tarasv
К bedal (23.07.2020 11:03:25)
Дата 24.07.2020 08:11:04

Re: опять нене...

>Современном состояние электромашин - 6квт/кг (есть уже и с параметрами получше, но это - надёжно достигнутое и цены по авиационным меркам уже вполне). В результате электрогенератор+инвертор+электромотор уже _заметно_ выигрывают в весовом отношении в сравнении, скажем, с установкой вертолёта Ми-8.

У двигателя на фото выше порядка 4квт/кг. За авиационную надежность, как я понимаю, приходится платить весом. Но допустим 6квт/кг. Мощность ДУ Ми-8МТ 2900квт. Это дает генератор + моторы - 970кг. Если взять за основу инвертор с того-же сайта что и двигатель то он добавит еще 200кг. Полную массу трансмиссии Ми-8 я не знаю. Три редуктора заправленные маслом вместе весят в районе 920-950кг. Остается два вала привода хвостового винта, один длинный, второй совсем короткий, вместе ну 200кг от силы. Генератор и мотор, как и главный редуктор, надо принудительно охлаждать поэтому вентилятор охлаждения остается что и был. Что то не вырисовывается тут не то что заметный выигрыш, а и вообще любой. И очень интересный вопрос. А может генератор работать при 15тыс об/мин, а двигатель от 0 до 200 об/мин? Мне кажется что номинальные обороты электродвигателя выше примерно на порядок, а оптимальные для генератора наоборот - намного меньше чем у свободной турбины ГТД.

>можно ограничиться и меньшем временем и снизить этот неприятный довесок до одной тонны. Потери, на самом деле, будут даже меньше, потому что основной двигатель, не нагруженный требованиями по переходным и максимальному режимам, будет заметно меньше потреблять. На топливе получится экономия.

Тонна это 35% от полной заправки Ми-8. Ничего кроме меньшей дальности или большего расхода топлива тут не вырисовывается.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От bedal
К tarasv (24.07.2020 08:11:04)
Дата 24.07.2020 11:21:06

Re: опять нене...

>У двигателя на фото выше порядка 4квт/кг.
это только иллюстрация спаривания. Сами по себе те разработчики берут, что найдут, достаточно далеки от темы. К примеру, не умея сделать мотор с широким диапазоном эффективности, пришли к тому, что ставят 7(!) моторов. То же относится и к остальному оборудованию, включая инверторы.
6кВт/кг - вполне достигнутый результат, есть и выше, но там цены резко растут.

По общему расчёту сравнения с Ми-8 - возможно, я ошибался. Считал несколько месяцев назад, получалось гораздо оптимистичнее. Надо бы повторить.

Что касается выгодных оборотов - современные двигатели и генераторы с векторным управлением и диапазон эффективности имеют широкий, и не следуют классическим "быстрее - лучше".

>За авиационную надежность, как я понимаю, приходится платить весом.
В применении к электромоторам не всё так ужасно, потому что базовая надёжность у них на порядки выше, чем у механических систем.

>>можно ограничиться и меньшем временем и снизить этот неприятный довесок до одной тонны. Потери, на самом деле, будут даже меньше, потому что основной двигатель, не нагруженный требованиями по переходным и максимальному режимам, будет заметно меньше потреблять. На топливе получится экономия.
>Тонна это 35% от полной заправки Ми-8. Ничего кроме меньшей дальности или большего расхода топлива тут не вырисовывается.

Ну, тонна - это у меня перебор в расчёте на полную замену основного двигателя (брал же как раз 3000кВт). Но мы же не говорим пока о том, чтобы взлетать полностью на аккумуляторе? Для выравнивания нагрузки на основной двигатель в переходных режимах и 10% форсировку - уже нужно вдесятеро меньше. Для совершения аварийной, но не катастрофической, посадки требуется 30% скорости вращения винта. Мощность при этом тоже в 9-10 раз ниже.
Принимая похожее, получим необходимость обеспечивать те же 300кВт. В таком случае даже 10-минутный, весьма неплохой, запас, означает аккумулятор весом 270кг. Гораздо оптимистичнее, да? Особенно, если учитывать, что при этом и возможность 10% добавки к мощности на взлёте есть.

В целом прямо сейчас такие "тепловозы", конечно, не могут заменить традиционные конструкции. Но параметры очевидным образом ведь улучшатся. Так что в будущее смотрю с интересом.
От tarasv
К bedal (24.07.2020 11:21:06)
Дата 24.07.2020 19:53:11

Re: опять нене...

>Что касается выгодных оборотов - современные двигатели и генераторы с векторным управлением и диапазон эффективности имеют широкий, и не следуют классическим "быстрее - лучше".

Вопрос был честно говоря риторический. На современном уровне развития техники электромоторы непригодны для непосредственного привода несущего винта вертолета. В ближайшей перспективе - тоже и векторное управление тут никак не поможет, все равно будет нужен редуктор что лишает затею с электрической трансмиссией практического смысла.
Мощность это момент на обороты. Векторное управление позволяет получить максимально возможный момент в широком диапазоне оборотов. Но не более того, мощность на малых оборотах повышается, но остается меньше максимальной. Сам по себе максимальный момент задан физической конструкцией двигателя. Его можно увеличить или увеличив плечо силы на роторе или напряженность приложенного к нему магнитного поля. При прочих равных и то и другое приводит к увеличению веса и габаритов двигателя. Я практически уверен что электромоторы с 6квт/кг имеют обороты максимальной мощности в районе пары тыс об/мин, а для несущего винта нужно пару сотен об/мин. Если перепроектировать ЭД под получение максимальной мощности на таких низких оборотах то про 6квт/кг речь идти не будет - мотор будет большим и тяжелым.
Отсюда идет электроквадракоптерная ересь рисование мультикоптерных схем электро вертолетов, чтобы быстро вращать винт малого диаметра, что оптимально для ЭД. Но там аэродинамика несущего винта дает такого пинка под зад что говорить о них как о экономичном транспортном средстве не приходится. Доставка мелких грузов дронами накоротке, городское воздушное такси - да, многотонный транспортный вертолет - нет и не предвидится.

>В целом прямо сейчас такие "тепловозы", конечно, не могут заменить традиционные конструкции. Но параметры очевидным образом ведь улучшатся. Так что в будущее смотрю с интересом.

С электрической трансмиссией для более менее тяжелых вертолетов все пока очень печально, только рулевой винт в перспективе. Для несущего нужны или постоянные магниты на порядок сильнее нынешних редкоземельных или сверхпроводящие обмотки. Это очень мало вероятно в обозримом будущем. Немного может помочь уход в район 10кВ рабочего напряжения что тот еще подарок.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От bedal
К tarasv (24.07.2020 19:53:11)
Дата 27.07.2020 21:26:28

На высокие напряжения точно нужно уходить. (-)