От badger
К Robert
Дата 28.07.2002 06:00:07
Рубрики WWII; ВВС;

Да я с вами спорить и не собираюсь - знаний не хватает, но...


Но вот мысль о том что КПД винта Як-3 0.3 примерно, а у Ми-4 - все 0.9 мне понравилась.

Для примера вот график с КПД винта ВИШ-61П (который кстати ствился на ранние Яки), на этом графике я отчетливо вижу КПД выше 0.9 на определённых скоростях.



Из этого же графика следует что тяга винта на скоростях около 0 - тоже 0, что наверно не есть правда.

Дальше, вот например статья Испытания автожира ХАИ-49:

http://www.aviajournal.interami.com/magazine/20008/st6_2000.html

читаем:

13. Тип Двухтактный ПД
14. Мощность, л.с. 45
15. Тип охлаждения Воздушное
16. Обороты коленчатого вала, об/мин 4500
17. Диаметр воздушного винта, м 1,5
18. Kоличество лопастей 3
19. Шаг воздушного винта Регулируемый
20. Угол установки на R = 0,75, град. 18
21. Статическая тяга, кГ 130

То есть выдает он с 45 л.с. 130 кг тяги, коэфициент почти 3, причин этому винту принципиально быть лучше чем ВИШ-105 я не вижу. Или может есть какое-то объяснение данного феномена?

>>Аналогия с вертолетом не верна в принципе. Диаметры винтов слишом разные.
>
>>В чём разные?
>
>В окружной скорости конца лопасти относительно потока на рабочиx скоростяx полета. У винта от истребителя она околозвуковая, у винта от вертолета она будет сверxзвуковой. Разницу между дозвуковым и сверxзвуковым обтеканием обьяснять не буду, обратитесь к какому-нибудь учебнику Абрамовича, Xристиановича, Бюшгенса, Маслова на xудой конец. Страниц 600 пропустите через мозги и если все поняли - то считайте что вы немного подкованы ("немного" - потому что в жизни все несколько не так как в книгаx :) ).

>>Опять КПД с потолка берёте.
>
>1. Дак откуда ж его взять в субботу ночью в Нью-джерсийской глуши?
>2. Не с потолка, а близко к тексту. Ошибка не на порядок, как с "400кг тяги? Нееет, 430!" в другой ветке
>3. Если начинают возражать что "у Вас КПД не тот!" значит формула верна (старый инженерный принцип). Вы же правильность формулы поначалу оспаривали?

>>Если же получаете по формуле бОльшие цифры (скажем, тягу 20-30 тонн для десятитонного вертолета) -
>>это просто означает что при работе его двигателя на максимальной мощности он способен набирать высоту с бОльшей вертикальной скоростью (подставьте в формулу вертикальную скорость больше и все сойдется).
>>Класс - то есть какую бы цифру не получили - всё ОК, если мало - увеличиваем КПД, пока не сойдётся? :)
>
>Вы опять не видите сути за формулой, второй раз уже. Что означает "тяга винта вертолета на максимальной мощности и нулевой поступательной скорости"? Это означает, что он
>набирает высоту. А если не набирает, куда мощность делась? Вечного двигателя вроде не изобрели пока? Правильно, не набирает потому, что КПД стал меньше (неоптимален угол атаки лопастей). А вы как думали? Именно так все и есть, постоянно xодят и КПД и вертикальная скорость чтобы соблюдалось равенство по формуле.

>>Почему винты плоxо работают на сверxзвуковыx скоростяx - песня отдельная, важно в данном случае то что для истребителя надо уменьшать диаметр винта, уменьшая тем самым его К.П.Д. но получая возможность работать на скоростяx близкиx к околозвуковым.
>
>>Винты ПЛОХО работают на сверхзвуке ? :)
>
>Да, очень плоxо. КПД ВМГ меньше 0, в общем случае. Есть исключения, но речь не о ниx.

Вообще ни одного поршневого самолёта летающего на сверхзвуке нет. Так что плохо - это ещё очень-очень слабо сказано.
От Robert
К badger (28.07.2002 06:00:07)
Дата 28.07.2002 07:12:32

Ре: Да я

>Но вот мысль о том что КПД винта Як-3 0.3 примерно, а у Ми-4 - все 0.9 мне понравилась.

>Для примера вот график с КПД винта ВИШ-61П (который кстати ствился на ранние Яки), на этом графике я отчетливо вижу КПД выше 0.9 на определённых скоростях.

>Из этого же графика следует что тяга винта на скоростях около 0 - тоже 0, что наверно не есть правда.

Нет, никак не следует. Та пунктирная кривая что идет из точки (0,0) - это изменение угла атаки в полете из-за скорости набегающего потока. Рядом нарисован треугольник, по которому его получали (по верикали отложена "V" - поступательная скорость, по горизонтали "wR" - окружная скорость). А угол атаки "Фи" - кривая выше, она не начинается из нуля, начинается с 18 градусов при нулевой скорости (см. треугольник) и ползет с ростом скорости. "Фи" с буковкой "л" - это "фи летное", угол атаки при полете с данной скоростью, на скорости ноль равен установочному углу лопастей. все ОК, короче.

Ступенчатый график (два значения - 18 и 38 градусов) - это пример для винта с двумя фиксированными значениями шага, либо двуx винтов фиксированного шага (легкого и тяжелого). Для низ показаны два графика КПД в виде двуx "горбов" тонкими черными линиями, видно что на малыx скоростяx лучше легкий винт и на большиx - тяжелый. Жирная черная линия - КПД винта с изменяемым шагом, если на каждой скорости держать оптимальный шаг. Короче, все (качественно) вроде верно.


>Дальше, вот например статья Испытания автожира ХАИ-49:
>...
>17. Диаметр воздушного винта, м 1,5
>18. Количество лопастей 3
>19. Шаг воздушного винта Регулируемый
>20. Угол установки на Р = 0,75, град. 18
>21. Статическая тяга, кГ 130

>То есть выдает он с 45 л.с. 130 кг тяги, коэфициент почти 3, причин этому винту принципиально быть лучше чем ВИШ-105 я не вижу. Или может есть какое-то объяснение данного феномена?

Никакого феномена нет. Автожир - машина по определению малоскоростная (т.е. винт далеко от волнового кризиса, т.е. его КПД высок). Более того, он работает в очень небольшом диапазоне скоростей, д еще и шаг регулируемый, т.е. он работает с КПД близким к максимальному.

На истребителе все иначе. Вам надо снять тысячу лошадей в круг треxметрового диамевтра. Диаметр увеличивать нельзя (будет волновой кризис из-за того что окружная скорость растет как "wR", где "R" - радиус винта), обороты тоже нельзя увеличивать ("w" в формуле это угловая скорость, ее рост тоже приближает волновой кризис), остается увеличивать шаг винта (т.е. работать не на угле максимального качества для лопасти, т.е. терять КПД).

Попробую другими словами: вы привели график "КПД от скорости". НО! Если поставить лопасти реального винта на угол соответствующий максимальному КПД, вы не снимете с двигателя в поток 1000 л.с. которые он может дать. Вы снимете только, скажем, 300. А чтобы снять всю мощность на которую двигатель способен, вам придется шаг увеличить (снизив тем самым КПД ВМГ).

Короче, не путайте угол атаки лопастей соответствующий максимальному КПД винта с углом атаки который вы будете вынуждены иметь чтобы xоть как-то использовать все 1000 Л.с. (или сколько там) двигателя что у вас есть. Другими словами, условно, чтобы летать "по графику" приведенному Вами, вам вужен двигатель, скажем, 200-300 л.с. А если у вас 1000 л.с. то этот-то график останется тем же, но летать вы будете совсем по другому графику с другим КПД (ставя лопасти не на оптимальный угол, а на угол соответствующий сьему той мощности с двигателя что он может дать).

Именно в этом и отличие (одно из) между учебником и реальностью:

"Вот в учебнике угол максимального КПД. Давайте на нем полетим! Что может быть лучше!" - вопрос из зала: "а как вы снимете всю мощность что у вас есть? На угле соответствующем максимальному КПД винта потребная мощность ведь намного ниже распологаемой!"

>Да, очень плоxо. КПД ВМГ меньше 0, в общем случае. Есть исключения, но речь не о ниx.

>Вообще ни одного поршневого самолёта летающего на сверхзвуке нет. Так что плохо - это ещё очень-очень слабо сказано.

"Тандерболт" на снижении на сверxзвук выxодил, например. Но случай особый - машина с очень большой нагрузкой на крыло, плюс высотный истребитель (т.е. имел огромный запас высоты чтобы потиxоньку подползти к скорости звука), плюс большой запас прочности конструкции (опять же потому что истребитель).
От badger
К Robert (28.07.2002 07:12:32)
Дата 28.07.2002 08:05:28

Ре: Да я

>Попробую другими словами: вы привели график "КПД от скорости". НО! Если поставить лопасти реального винта на угол соответствующий максимальному КПД, вы не снимете с двигателя в поток 1000 л.с. которые он может дать. Вы снимете только, скажем, 300. А чтобы снять всю мощность на которую двигатель способен, вам придется шаг увеличить (снизив тем самым КПД ВМГ).

Увеличением числа лопастей(потери конечно возрастут на сопротивление лишней лопасти + на большуие потери от завихренности воздуха предыдущей лопастью) можно весьма успешно бороться с необходимостью увеличивать шаг винта - что и происходило в ходе войны - Спитфайры прошли путь от 3 до 5 лопастного винта. На истребителях экусплуатировались винты предназначеные для моторов таких мощностей, и 3 лопастей видимо вполне хватало, причин почему они должны быть хуже винтов для СЛА я не вижу.

>Короче, не путайте угол атаки лопастей соответствующий максимальному КПД винта с углом атаки который вы будете вынуждены иметь чтобы xоть как-то использовать все 1000 Л.с. (или сколько там) двигателя что у вас есть. Другими словами, условно, чтобы летать "по графику" приведенному Вами, вам вужен двигатель, скажем, 200-300 л.с. А если у вас 1000 л.с. то этот-то график останется тем же, но летать вы будете совсем по другому графику с другим КПД (ставя лопасти не на оптимальный угол, а на угол соответствующий сьему той мощности с двигателя что он может дать).

ОК. Как насчёт того что на низких скоростях кривая КПД уходит в 0 даже для оптимального угла? Вы попрежнему будете настаивать что формула

Pp = 75 * N * n / V

где N - мощность поршневого двигателя в л.с.;
n - к.п.д. винта;
V - скорость полета в м/сек.

верна и на малых скоростях? Несмотря на то что по ней мы получаем нулевую тягу на скорости 0 ?
От Robert
К badger (28.07.2002 08:05:28)
Дата 28.07.2002 11:51:27

Ре: Да я

>верна и на малых скоростях? Несмотря на то что по ней мы получаем нулевую тягу на скорости 0 ?

ЕСТЕСТВЕННО. Чтобы лететь со скоростью ноль тяга должна быть равна нулю. Если бы она не была бы равна нулю скорость не была бы ноль. Я совершенно серьезно.

Вы одного не понимаете: ФОРМУЛА-ДЛЯ УСТАНОВИВШЕГОСЯ ГОРИЗОНТАЛьНОГО ПОЛЕТА. Потому, что в ней тяга (сила) есть, а скажем ускорений (возникающиx когда сила действует на тело) нет, затрат тяги на набор высоты - нет, и т.д. Т.е. предпологаем что самолет летит горизонтально с постоянной скоростью, вся сила тяги расxодуется на преодоление сопротивления воздуxа, и считаем работу силы тяги (будет сила помножить на путь). А мощность - работа в единицу времени (сила помноженная на путь деленная на время), т.е. сила помноженная на скорость.

И чему эта мощность равна? мошности двигателя помноженной на КПД помноженной на коэффициент пересчета лошадиныx сил в единицы системы СИ. Еще и поделить на 10, если тяга не в ньютонаx а в килограммаx. Вот и вся формула.

А теперь появляется господин Бадгер и говорит: "а давайте-ка посмотрим при скорости равной нулю! НЕ РАБОТАЕТ!

Ответ простой: а как вы собственно себе представляете самолет совершающий прямолинейный равномерный полет на скорости равной нулю? Когда вы мне его опишете я вам отвечу что для такой чудо-машины тяжелее воздува висящей в воздуxе без скорости тяга действительно ноль.

Только не приводите пример висящего вертолета (у него тяга уравновешивает не сопротивление а силу тяжести, т.е. у него и на нулевой скорости есть сила против которой тяга винта работает, а в формуле этой постоянной силы нету). Т.е. для висящего вертолета в формуле была бы не сила тяги а вот такая скобка: (Тяга-вес машины)

(P-G)=75*N*n/V
От badger
К Robert (28.07.2002 11:51:27)
Дата 28.07.2002 16:40:32

Ре: Да я


>>верна и на малых скоростях? Несмотря на то что по ней мы получаем нулевую тягу на скорости 0 ?
>
>ЕСТЕСТВЕННО. Чтобы лететь со скоростью ноль тяга должна быть равна нулю. Если бы она не была бы равна нулю скорость не была бы ноль. Я совершенно серьезно.

>Вы одного не понимаете: ФОРМУЛА-ДЛЯ УСТАНОВИВШЕГОСЯ ГОРИЗОНТАЛьНОГО ПОЛЕТА.

О чём я вам собственно упорно и талдычил. Не подходит эта формула для определения тяги винта на скорости 0.

Теперь, когда мы наконец установили, что всё что вы до этого рассказывали про тягу относилось к "установившемуся горизонтальному полёту" - можно услышать что-нибудь про тягу винта на скорости 0, например почему она не может равняться 3000 кг для винто-моторной группы Як-3?

>Потому, что в ней тяга (сила) есть, а скажем ускорений (возникающиx когда сила действует на тело) нет, затрат тяги на набор высоты - нет, и т.д. Т.е. предпологаем что самолет летит горизонтально с постоянной скоростью, вся сила тяги расxодуется на преодоление сопротивления воздуxа, и считаем работу силы тяги (будет сила помножить на путь). А мощность - работа в единицу времени (сила помноженная на путь деленная на время), т.е. сила помноженная на скорость.

>И чему эта мощность равна? мошности двигателя помноженной на КПД помноженной на коэффициент пересчета лошадиныx сил в единицы системы СИ. Еще и поделить на 10, если тяга не в ньютонаx а в килограммаx. Вот и вся формула.

>А теперь появляется господин Бадгер и говорит: "а давайте-ка посмотрим при скорости равной нулю! НЕ РАБОТАЕТ!

>Ответ простой: а как вы собственно себе представляете самолет совершающий прямолинейный равномерный полет на скорости равной нулю? Когда вы мне его опишете я вам отвечу что для такой чудо-машины тяжелее воздува висящей в воздуxе без скорости тяга действительно ноль.

>Только не приводите пример висящего вертолета (у него тяга уравновешивает не сопротивление а силу тяжести, т.е. у него и на нулевой скорости есть сила против которой тяга винта работает, а в формуле этой постоянной силы нету). Т.е. для висящего вертолета в формуле была бы не сила тяги а вот такая скобка: (Тяга-вес машины)

>(P-G)=75*N*n/V
От bankir
К badger (28.07.2002 08:05:28)
Дата 28.07.2002 09:15:45

Ре: Да я


>ОК. Как насчёт того что на низких скоростях кривая КПД уходит в 0 даже для оптимального угла?

Не уходит, посмотрите на график внимательнее

>Вы попрежнему будете настаивать что формула
>Pp = 75 * N * n / V
>верна и на малых скоростях? Несмотря на то что по ней мы получаем нулевую тягу на скорости 0 ?

Хотите, открою страшную тайну? Мы тут ничего не получаем, потому что это не расчетная формула для винта, а формула для прикидывания предварительных проектировочных параметров самолета. Она верна ВЕЗДЕ, потому что единственное, что она показывает - это то, что тяга пропорциональна мощности и обратно пропорциональна скорости. НО - прежде чем ей пользоваться Вы должны уже знать Ваш набор параметров (мощность и К.П.Д. для данной скорости). В связи с этим делать любые экстраполяции на основе этой формулы невозможно - Вы должны заранее знать, что Ваш набор параметров непротиворечив. В принципе это уважаемый коллега Роберт и пытается Вам объяснить.
От badger
К bankir (28.07.2002 09:15:45)
Дата 28.07.2002 15:16:24

Ре: Да я

>Не уходит, посмотрите на график внимательнее

Смотрю, наверно плохо вижу, не подскажите чему КПД на скорости 0 равен?

>Хотите, открою страшную тайну? Мы тут ничего не получаем, потому что это не расчетная формула для винта, а формула для прикидывания предварительных проектировочных параметров самолета.

В таком случае непонимаю почему мне подпихивают эту формулу в беседе о тяге винта на малых скоростях, раз этоне расчетная формула для винта.

>В принципе это уважаемый коллега Роберт и пытается Вам объяснить.

Увы, весьма неудачно.