Как я могу рассчитать соотношение между шагом винта и тягой?

Question

Как я могу рассчитать соотношение между шагом винта и тягой?

подача
толкать
Авиация
пропеллер
самолет-производительность

Велтро

Я пытаюсь спроектировать пропеллер времен Первой мировой войны, поэтому я начал расчеты. Пропеллер поставляется с указанным шагом 1,75 м. Предполагается, что двигатель будет работать со скоростью около 1900 об/мин и мощностью 147 кВт. Это, скорее всего, не максимумы, но я использую эти значения в качестве отправной точки.

Итак, я вычислил скорость винта: 1900/60 * 1,75 * 3,6 = 199,5 км/ч.

Я также нашел в Интернете угол 16,88 градусов, но на сайте упоминается «угол атаки», который я считаю неверным. Однако, если я рассматриваю значение как «эффективный угол шага», я получаю примерно ту же скорость ~ 195,68 км / ч (используя формулу Койовиса для Φ из Как рассчитать параметры винта с переменным шагом? ).

Все выглядит хорошо, я полагаю, что этот винт подходит для использования в конкретном самолете. Скорость, которую я нашел, кажется разумной для этого самолета.

Но здесь возникает проблема, это та часть, которую я не понимаю, и это «тяга»: если винт достигает шага 1,75, это означает, что скорость на выходе - скорость на входе (Ve - V0) равна 0!

Если я правильно понимаю формулы (такие как здесь ) значит туда больше нельзя засунуть. Как же тогда могло случиться, что самолет все еще тянет вперед? Это автоматически означает, что самолет должен снизить скорость. Но я предполагаю, что винт «сконструирован» так, чтобы двигаться с заданной скоростью.

Может кто-нибудь просветить меня, пожалуйста. Почему мой пропеллер должен быть медленнее расчетного?

редактировать (я оставлю свой вопрос выше без изменений). Разъяснение по запросу JZYL:

Пропеллер: AB622 Некоторые из этих пропеллеров все еще можно найти на аукционах и т.п. Они имеют маркировку типа «G 1669 NO 90 DRG AB 662 CRH HISPANO SUIZA, WOLDSLEY VIPER D2400 M/M p 1750 2400 мм».

Шаг 1750мм Диаметр 2400мм

Я смотрю на самолет SE5a времен Первой мировой войны с двигателем Wolseley W.4A Viper. Точные параметры назвать сложно. Существует много «веры» в то, что самолеты того времени могли делать. Некоторые люди говорят, что максимальная скорость самолета будет 138 миль в час (220 км/ч). Однако с таким же успехом это может быть рекорд максимальной скорости для одного самолета в отличных летных условиях. Также некоторые люди утверждают, что двигатель может работать на 2200 об / мин.

Поэтому вместо этого я выбираю некоторые «безопасные» или номинальные значения: скорость = 125 миль в час, об/мин = 1900.

Расчеты, которые я делаю, не складываются. «Скорость шага» (я не знаю, какой это официальный термин), которую я рассчитал для винта, составляет 199,5 км/ч (124,6 мили в час) с этими параметрами.

Но если я должен принять во внимание промах, скажем, 10% (сколько нормально, 5% 10%?). В этом случае я снижаюсь до: 112 миль в час.

112 миль в час намного ниже того, что люди считают максимальной скоростью корабля.

Поэтому я в основном пытаюсь найти разъяснение для этого.

Ответы (1)

Как я могу рассчитать соотношение между шагом винта и тягой?

ДЗИЛ · Answer 1

Геометрический шаг ( $p$ ) — это просто расстояние, на которое точка опоры могла бы переместиться вперед за один оборот, если бы она цеплялась за твердую среду. Вы можете получить скорость тангажа через это геометрическое соотношение, если хотите, но я бы предостерег вас от выводов о характеристиках из этого числа. Вместо этого вам следует полностью проконсультироваться с характеристиками воздушного винта, двигателя и самолета.

Используя предоставленные вами данные, давайте посмотрим, все ли подходит. Мы предполагаем:

Обороты винта 2200
Максимальная крейсерская скорость ( $V$ ) 125 миль в час
Диаметр стойки ( $D$ ) 2,36 м (из Википедии на SE5a )
Шаг опоры ( $p$ ) 1,75 м
Площадь крыла ( $S$ ) 22,7 кв.м (из Википедии на SE5a )

Исходя из этой ссылки , эталонный угол наклона/угол лопасти ( $\theta$ ) обычно измеряется на 3/4 радиуса лопасти и может быть связано с шагом через:

θ "=" {загар}^{- 1} \frac{4}{3} \frac{п}{π Д} \approx 17,5 д е г

$\theta=\tan^{-1}{\frac{4}{3} \frac{p}{\pi D}} \approx 17.5deg$

Коэффициент опережения рассчитывается с $n$ являющаяся собственной скоростью вращения в раундах в секунду :

Дж "=" \frac{В}{н Д} \approx 0,65

$J=\frac{V}{nD} \approx 0.65$

Используя приведенный ниже график в качестве приблизительного эталона, рассчитанного для винта McCauley 7557, можно получить коэффициент тяги ( $C_T$ ) 0,06.

Ссылка: http://webserver.dmt.upm.es/~isidoro/bk3/c17/Propellers.pdf

Теперь коэффициент тяги определяется как:

С_{Т} "=" \frac{Т}{р н^{2} Д^{4}}

$C_T=\frac{T}{\rho n^2 D^4}$

где $rho$ это плотность воздуха и $T$ это тяга винта.

Для горизонтального полета тяга равна сопротивлению, и мы можем вычислить коэффициент сопротивления:

С_{Д} "=" \frac{2 С_{Т} н^{2} Д^{4}}{В^{2} С} \approx 0,07

$C_D=\frac{2C_T n^2 D^4}{V^2S} \approx 0.07$

Это достаточно высоко, чтобы быть в пределах возможного для биплана ( если оно слишком низкое, то это указывает на то, что показатели производительности не совпадают ). Для справки, Cessna 172 имеет общий коэффициент аэродинамического сопротивления 0,032 при 122 узлах на SL. В заключение я бы сказал, что ваши цифры проверяются в чистом виде.

Я не предполагал ничего подобного. Я четко сказал, что: «Это автоматически означает, что самолет должен снизить скорость». Другими словами: «Самолет медленнее». Вот я и пытаюсь найти объяснение. Тогда скорость самолета становится намного меньше, чем написано в книгах.
@Veltro Тогда я неправильно понял твой вопрос. Я предлагаю вам изменить свой ОП, указать, что вы считаете скоростью самолета, всю фактическую информацию и т. Д.
@Veltro Пожалуйста, посмотрите мой измененный ответ.
Ваш CT выглядит немного завышенным (0,06 вместо 0,05). RPM 2200 слишком высока по сравнению с другими источниками, которые я нашел (RPM 2140 абсолютный максимум). В любом случае, я запустил формулу в своем листе Excel. В конце концов я использовал RPM 1945 D 2400 V 125 миль в час (тщательно выбирая значения, чтобы получить Φ ~ 16,88). J становится 0,71. Поиск CP 0,039 CT 0,046. Затем рассчитали CD 0,04578. По сравнению с CD, найденным для самолета от 0,0402 (нулевая подъемная сила) до 0,0440 (максимальная скорость), это значение очень близко, но все же ниже. Так что я предполагаю, что цифры «джайв». Спасибо! Сейчас разберусь как рассчитать тягу и подойдет ли двигатель.
@JZYL Формула V / n в опережающем соотношении - это геометрический шаг или аэродинамический шаг / «эффективный шаг»?
@JZYL 125 миль в час (55,8 м / с) / 2200 об / мин (36,6 об / с) = 1,5 м, ваш геометрический шаг составляет 1,75 м ..... Вы уверены, что это геометрический?
@Сократ То, что вы рассчитали, вовсе не является геометрическим шагом; это связано с коэффициентом аванса.
@JZYL Да, я это знаю, я упоминаю, что V / n переводится на коэффициент опережения ...

Как я могу рассчитать соотношение между шагом винта и тягой?

Велтро

Ответы (1)

ДЗИЛ

Велтро

ДЗИЛ

ДЗИЛ

Велтро

пользователь52248

ДЗИЛ

пользователь52248

ДЗИЛ

пользователь52248

Всегда ли один пропеллер эффективнее двух?

Можно ли приравнять подъемную силу к тому, сколько воздуха перемещается?

Почему Pilatus PC-12 едет быстрее, чем King Air C90?

Уменьшают ли поверхности перед гребными винтами тягу?

Температура гибкости на самом деле не «обманывает» FADEC, верно?

Электрический самолет - двигатели гибридного / двойного типа, как это будет работать?

Почему максимальные скорости у реактивных двигателей выше, чем у пропеллеров?

Как рассчитать требуемую тягу для взлета, зная полную массу и L/D?

Как высота влияет на TAS и тягу самолета с электрическим вентилятором?

Как я могу использовать данные электродвигателя с данными моего винта, чтобы получить кривую зависимости доступной мощности от скорости?