Модификация кривой гребного винта на испытательном стенде

это мой первый вопрос об обмене стеками, поэтому, пожалуйста, потерпите меня, если я пропустил правило: я пытался найти этот вопрос безрезультатно.

У меня есть готовый пропеллер для возможного полета на большой высоте. Я использовал профили аэродинамического профиля, чтобы сделать приблизительные кривые КПД винта/c_thrust/c_torque/c_power в зависимости от коэффициента опережения, а также мощность/тяга/крутящий момент/об/мин в зависимости от воздушной скорости.

У меня такой вопрос: если бы мне пришлось раскрутить этот винт на испытательном стенде на земле, я бы увидел два основных изменения: плотность атмосферного воздуха и тот факт, что скорость полета равна нулю. Как я могу предсказать, как поведет себя пропеллер, когда воздушная скорость будет равна нулю (установка компенсирует создаваемую тягу). Ищите такие вещи, как максимально возможные обороты, крутящий момент и т. д., а также то, как меняется поведение гребного винта.

Большое спасибо, рад предоставить более подробную информацию.

Ответы (1)

К счастью, скорость в плоскости пропеллера не равна нулю, когда пропеллер работает. Он будет всасывать и ускорять воздух впереди себя так же сильно, как выталкивает воздух сзади, ускоряя его еще больше. Это уже было сформулировано Робертом Эдмундом Фрудом и называется гипотезой Фруда . Прочитайте этот ответ для получения дополнительной информации.

Используя уравнения из связанного ответа, вы уже можете рассчитать эффективность вашего пропеллера и скорость потока в плоскости пропеллера, как только вы запустите его на своем испытательном стенде. Скорее всего, ваш гребной винт рассчитан на скорость потока, превышающую достижимую в статических условиях, поэтому это поможет вам откалибровать ваши расчеты только для низких скоростей гребного винта. Но поскольку скорость потока уже есть, все уравнения будут работать.

У вашего пропеллера есть коэффициент опережения, который говорит вам, как быстро он должен вращаться для заданной скорости полета. Чтобы получить больше тяги, винт должен вращаться немного быстрее, чтобы угол атаки лопастей был положительным по всему размаху винта.

В статических условиях вы не добьетесь хорошего угла атаки по всему пролету. Чем быстрее вы вращаете пропеллер, тем больше он будет испытывать слишком большой угол атаки, состояние, которое будет наихудшим у корня, и только кончики будут демонстрировать условия, близкие к надлежащему потоку. Поскольку внутренняя часть гребного винта застопорилась, это создает большое сопротивление при малой тяге. Следовательно, макс. Количество оборотов в минуту и ​​крутящий момент очень трудно предсказать, и измерения в этой точке не будут иметь значения для прогнозирования поведения винта, когда он будет работать с проектным коэффициентом опережения. Плотность воздуха должна быть меньшей проблемой - она ​​будет повышать динамическое давление и, следовательно, мощность, которая необходима для вращения винта на заданной скорости.

Большое спасибо! Я продолжал видеть ваше имя и ответы, когда узнавал о пропеллерах, и вы тоже очень помогли в прошлом! Ваше здоровье
@ Peter Kampf Я перешел по вашей ссылке на другой ваш ответ и расчет в нем. Я столкнулся с проблемой, которую задал здесь как вопрос, и буду признателен за ваши мысли: Aviation.stackexchange.com/questions/55633/…
@dumbpropnerd: Ваш пример имеет воздушную скорость 3 м/с и для работы ему требуется скорость 11 м/с в плоскости опорного диска. При таком мощном ускорении обычные упрощения простой теории пропеллеров не работают (увеличение скорости невелико по сравнению со скоростью полета), поэтому разные уравнения дадут разные результаты. Проверьте свой винт на более высоких скоростях, и разница сократится.
Кампф Спасибо! Я подозревал, что это как-то связано с тем, что это упрощенная теория, так как я провел другой анализ с учетом факторов индукции и т. д. Я также понял, что простая теория пропеллера даже не принимает во внимание характеристики пропеллера, только скорость полета, требуемую тягу и плотность воздуха, прежде чем выполнять расчет эффективности. Как это возможно? Я понимаю, что это идеальный КПД гребного винта, но как это можно использовать без учета геометрии гребного винта?
@ Peter Kampf В качестве упражнения я использовал теорию Simple Prop Theory для расчета этой идеальной эффективности Froude во многих сценариях. Я обнаружил, что для данной известной системы (C_drag, лобовая площадь) воздушная скорость (и, следовательно, необходимая тяга, исходя из расчетов сопротивления) и плотность воздуха не влияют на изменение идеальной эффективности. Этот результат не является интуитивным для меня. Имеет ли это смысл для вас? Вот мои расчеты: ibb.co/kPPqzU
@dumbpropnerd: детали пропеллера скрыты в эффективности пропеллера. При плохом распределении крутки (например, фиксированный винт с неправильной скоростью) это число будет отражать все эффекты, вызванные неидеальным характером винта. И то, что вы описываете, звучит так же, как фиксированный винт на неправильной скорости.
@ Спасибо. В таком случае, какая польза от вычислений? Если вы посмотрите на изображение, которое я разместил, результаты основаны на теории простого винта (пропеллер не выбран, только то, что требуется для полета). Означает ли это, что для данных условий полета винт будет малоэффективен вне зависимости от характеристик крутки и винта?
Модификация кривой гребного винта на испытательном стенде
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v