Связь между подъемной силой и крутящим моментом, создаваемым воздушным винтом для самолетов с вертикальным взлетом и посадкой

На этот вопрос есть много ответов, но ни один из них не является конкретным. Мне нужно найти точное соотношение между подъемной силой винта определенного шага, угла атаки, размеров и материала с крутящим моментом, который должен быть создан в винте при определенной скорости на определенной высоте самолета вертикального взлета и посадки к парить и лететь вперед. Могут ли некоторые специалисты в этой области вывести это соотношение.

Слишком много переменных, чтобы уловить это в одном уравнении, в этом ответе и в этом есть некоторая предыстория.
Кроме того, некоторые эксперты в этой области вывели множество уравнений, описывающих это, в частности, Праути (производительность вертолета, устойчивость и управление) и Лейшман (принципы аэродинамики вертолета). В первых двух главах вы обнаружите, что диаметр ротора, профиль лопасти , поворот лопасти, угол атаки лопасти, скорость движения вперед, высота над уровнем моря и некоторые другие параметры. Другими словами: ваш вопрос очень широк.

Ответы (2)

То, что вы ищете, это теория элемента лезвия :

Таким образом, выражение для крутящего момента всего воздушного винта имеет вид

Вопрос "=" 1 2 р В 2 Б ∫ 0 р Вопрос с г р

  • Q - общий крутящий момент, требуемый винтом
  • p (rho) - плотность атмосферы, в которой работает винт
  • V - скорость набегающего потока (она же скорость самолета относительно воздуха)
  • B - количество лопастей на винте
  • R - радиус винта
  • Qc - крутящий момент, требуемый сегментом лопасти винта при dr
  • dr - малая дельта радиуса

Qc – сила dF (см. рис.2) сечения dr, для которого мы рассчитываем, умноженная на радиус R, на котором расположено сечение.

рис.2

рис.2

Как видно из рисунка, dF — полная аэродинамическая сила (подъемная сила + сопротивление) рассчитываемого нами сечения лопасти винта dr, проецируемая на плоскость винта. Таким образом, df можно рассчитать по уравнению: уравнение dFгде:

  • ф = arcsin(V/(2*pi/n)) - угол хода лопасти по отношению к воздуху
  • V - скорость набегающего потока
  • п - об/мин
  • г (гамма)- угол между составляющей подъемной силы и результирующей аэродинамической силой dR (*примечание - должно быть dD/DL)
  • длdL и dD рассчитываются так же, как и для профиля крыла. (*примечание - обязательно используйте правильные коэффициенты подъемной силы и сопротивления Cl и Cd при альфа = бета - ф)
Можете ли вы объяснить, что означают термины в уравнении и как применять эту формулу?
Уравнение сводится к Q = Q.
@Koyovis, это все равно, что сказать, что F = m * a сводится к F = F ... ну да, но это чрезмерное упрощение.
Какова связь между подъемной силой L и крутящим моментом Q?
@Koyovis Пропеллер - это, по сути, вращающееся крыло. Когда он вращается, каждая секция каждой лопасти создает подъемную силу и сопротивление. Вектор, образованный суммированием L + D сечения лопасти и проецирующийся на плоскость (диск) гребного винта, образует силу, действующую против вращения гребного винта. Сумма этих сил по длине каждой лопасти, умноженная на радиус действия этих сил, представляет собой общий крутящий момент, необходимый для поворота гребного винта.
Извини. Я неправильно понял ваш последний вопрос. Я обновлю ответ немного позже сегодня

Отношение крутящего момента, создаваемого двигателем, и подъемной силы будет сопротивлением несущего винта. Увеличение подъемной силы за счет увеличения оборотов или угла атаки потребует пропорционального увеличения выходной мощности двигателя. Плотность воздуха тоже играет роль.

В обычном вертолете крутящий момент уравновешивается увеличением или уменьшением крутящего момента хвостового винта.

Спасибо за ответ @RobertDiGiovanni, не могли бы вы представить это в формуле, учитывающей все константы пропорциональности и что, если для привода ротора используется электродвигатель?
@Мохаммед Сиддик с использованием электродвигателя - хорошая идея. Начиная с небольшого масштаба, легко измерить потребляемую мощность, подъемную силу и крутящий момент.
Что ж, я разрабатываю двигатель и рассчитал подъемную силу, создаваемую ротором, мне просто нужно выяснить, какой крутящий момент должен создавать мой двигатель для достижения этой подъемной силы. Можете ли вы помочь мне @RobertDiGiovanni.
Не без знания аэродинамического качества аэродинамического профиля, который вы используете для своего ротора. В зависимости от дрона, вы можете «перепроектировать» существующие дроны (в магазине для хобби).
Как отношение подъемной силы/сопротивления зависит от крутящего момента!? Можете ли вы объяснить мне немного больше. @RobertDiGiovanni
Отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению ротора . Это вращающееся крыло.
Ага! Я не знаю, как вам объяснить, но "сколько крутящего момента и скорости должен генерировать мой винт, чтобы получить ожидаемую подъемную силу/сопротивление..." Не могли бы вы изложить ответ на этот вопрос в математической форме!?.. ... Или вы знаете какой-нибудь веб-сайт, чтобы изучить эту конкретную концепцию!... Пожалуйста, дайте мне формулу для этого или, если нет ничего подобного... объясните мне, почему или дайте мне имя веб-сайта, который объяснит мне этот вопрос! @RobertDiGiovanni
@Mohammed Siddique Ну, спасибо, что мы можем продолжать работать над этим. Формула подъемной силы и сопротивления аналогична: все имеют одинаковое ро (плотность воздуха), одинаковую площадь, одинаковую скорость (в квадрате). Подъемная сила = площадь x ро x V. 2 х коэффициент подъемной силы (или сопротивления опоры). Коэффициент - это тип аэродинамического профиля при заданном угле атаки (как и сопротивление). Получив эти значения, вы знаете, какой будет крутящий момент ротора (как в случае с вертолетом). Тогда вы знаете, какой противодействующий момент требуется хвостовому винту. Попробуйте Airfoil Tools для начала в сети.
рассматривайте свой ротор как вращающийся аэродинамический профиль. Среднее сопротивление , выраженное по его длине (помните V 2 !) будет его крутящий момент . Из-за В 2 , «зона наилучшего восприятия» углового момента ротора не находится посередине между каждым концом (но им можно управлять, изменяя угол атаки вдоль лопасти). Посмотрите на ветряную мельницу.
то есть центр силы сопротивления можно контролировать, изменяя угол атаки вдоль лопасти.
Большое спасибо! @РобертДиДжованни. Теперь я могу приступить к своей работе в полном объеме.
Связь между подъемной силой и крутящим моментом, создаваемым воздушным винтом для самолетов с вертикальным взлетом и посадкой
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v