[DASM 0]

Какая минимально потребная мощность? Школьных знаний мало, в институте сразу микроэлектроника была. Вот сколько надо для удержания 1 кг нашего тяготения при 760 мм от ст? Через массу отброшенного потока не получается, формулы все с ускорением, а кто его знает какое оно должно быть. Интуитивно думаю в воде мощность ниже.Но объяснить не могу.Стыдно но интересно. Есть вертолетные формулы, но я их боюсь экстраполировать на сверхмалый аппарат. и куда кроме трения о воздух уходит энергия - ? Ведь энергия тела не меняется

[Tarbal 4]

Какая минимально потребная мощность? Школьных знаний мало, в институте сразу микроэлектроника была. Вот сколько надо для удержания 1 кг нашего тяготения при 760 мм от ст? Через массу отброшенного потока не получается, формулы все с ускорением, а кто его знает какое оно должно быть. Интуитивно думаю в воде мощность ниже.Но объяснить не могу.Стыдно но интересно. Есть вертолетные формулы, но я их боюсь экстраполировать на сверхмалый аппарат. и куда кроме трения о воздух уходит энергия - ? Ведь энергия тела не меняется

 

Я аэродинамику настолько глубоко не изучал, но полагаю, что вертолет держит не столько отбрасываемый вниз поток сколько разница давлений на верхнюю и нижнюю поверхность лопасти. Так же как и у самолета.

Профиль лопасти (крыла) таков, что поток сверху движется быстрее, а значит по уравнению Бернулли давление воздуха сверху будет меньше чем давление снизу. Умножив разницу давления на проекцию площади на горизонтальную плоскость (точнее перпендикулярную оси вращения), получим силу. Равенство этой силы весу и является искомым условием.

 

[_pv 52]

если совсем грубо

mg аппарата уравновешивается давлением воздушного потока Rho * V^2 * S, где V - скорость потока, S - площадь потока (лопастей), ну и некого аэродинамического коэффинта подрядка 1 нехватает.

с другой стороны чтобы разогнать M_в = Rho * V *dt * S килограм воздуха под аппаратом за время dt до скорости V надо затратить M_в * V^2 / 2 / dt Вт.

то есть чтобы висеть в воздухе надо тратить

Rho * S * (mg / S / Rho)^(3/2) * 0.5 Вт.

50Вт для 1кГ аппарата при захватываемой лопастями площади 0.1м2

ну и в несколько раз всё будет хуже если правильно учесть куда имеено лопасти воздух раскидывают.

и да, в воде в 30 раз легче, плюс архимед :).

[DASM 0]

Я аэродинамику настолько глубоко не изучал, но полагаю, что вертолет держит не столько отбрасываемый вниз поток сколько разница давлений на верхнюю и нижнюю поверхность лопасти. Так же как и у самолета.

Профиль лопасти (крыла) таков, что поток сверху движется быстрее, а значит по уравнению Бернулли давление воздуха сверху будет меньше чем давление снизу. Умножив разницу давления на проекцию площади на горизонтальную плоскость (точнее перпендикулярную оси вращения), получим силу. Равенство этой силы весу и является искомым условием.

 

 

если совсем грубо

mg аппарата уравновешивается давлением воздушного потока Rho * V^2 * S, где V - скорость потока, S - площадь потока (лопастей), ну и некого аэродинамического коэффинта подрядка 1 нехватает.

с другой стороны чтобы разогнать M_в = Rho * V *dt * S килограм воздуха под аппаратом за время dt до скорости V надо затратить M_в * V^2 / 2 / dt Вт.

то есть чтобы висеть в воздухе надо тратить

Rho * S * (mg / S / Rho)^(3/2) * 0.5 Вт.

100Вт для 1кГ аппарата при площади лопастей 0.1м2

ну и в несколько раз всё будет хуже если правильно учесть куда имеено лопасти воздух раскидывают.

и да, в воде в 30 раз легче, плюс архимед :).

Вот уже конкретика, спасибо, я прваильно понимаю, что игры с размером лопастей мало что меняют? Ваши выкладки очень оптимиситичны, малые квадрокоптеры кушать любят. Вот и думаю где порок, а главное, где та цифра, выше которой не прыгнуть. Но вы первый, кто сказал что и почему в тех цифрах, которые хотел. Ваша прикидка отличается раза ы два от реалий что уже очень хорошо. А если вы еще объясните, на какой энергии работает просто подвешенное тело и почему рука устает держать груз — с меня коньяк

[alexPec 3]

Ваши выкладки очень оптимиситичны, малые квадрокоптеры кушать любят.

 

Чем меньше диаметр винта, тем быстрее надо его крутить и тем бОльшая часть энергии тратится не на отталкивание от воздуха, а на завихрение этого воздуха. Т.е. для больших оборотов винта мы создаем по большей части турбулентность и меньшая часть - на ламинарный поток, который собственно и влияет на силу подъема. Это так, мое видение процесса...

Где-то читал, чувак создал вентилятор, который 90% (или больше?) энергии, подводимой к нему, тратит на создание именно ламинарного потока. По сравнению с центробежным вентилятором, ЕМНИП, при той же производительности чудо-вентилятор кушал на 80% меньше.

 

[_pv 52]

Вот уже конкретика, спасибо, я прваильно понимаю, что игры с размером лопастей мало что меняют? Ваши выкладки очень оптимиситичны, малые квадрокоптеры кушать любят. Вот и думаю где порок, а главное, где та цифра, выше которой не прыгнуть. Но вы первый, кто сказал что и почему в тех цифрах, которые хотел. Ваша прикидка отличается раза ы два от реалий что уже очень хорошо. А если вы еще объясните, на какой энергии работает просто подвешенное тело и почему рука устает держать груз — с меня коньяк

требуемая мощность обратно пропорциональна корню из площади (то есть размеру лопасти), недавно видео пробегало про чуваков которые приз Сикорского выиграли (создали вертолёт который приводится в движение мышечной силой человека), там надо было взлететь, сколько-то продержаться и сесть обратно, так вот квадрокоптер у них размером с небольшой стадион получился. так что да хорошо быть большим.

в выкладках давления не хватает коэффициента аэродинамического сопротивления, но он там пожалуй немного больше единицы, и еще коэффициента эффективности лопасти (дохрена воздуха радиально разлетается бестолку, да и площадь не все ПИ*R^2 лопасти поток создают, у центра ничего не дует). а эти коэффициенты еще и в степени 3/2 войдут, так что то, что в два раза всего отличается это еще очень хорошо.

 

а рука устаёт потому что мышцам при напряжении можно сказать без разницы совершают они какую-нибудь полезную работу или нет, там же какая-то химическая реакция идёт чтобы клетки мышц сокращались, соответственно устать могут (всё что было запасено - прореагировало) и полезной работы никакой не совершив.

на счёт "энергии подвешенного тела" не понял.

[Егоров 0]

Трудно количественно оценить. Но немного знакомства с аэродинамикой крыла помогают понять качественно.

В аэродинамике крыла и винта большое значение имеют т.н. числа Рейнольдса. Это число учитывает физические размеры обтекаемого тела. дело в том, что если уменьшить лайнер до размеров гуся, то его аэродинамика коренным образом изменится. Пропорциональность подобия тут не сохраняется. Сильно работает в одном случае просто давление, в другом - вязкость воздуха.

Например, если взять стандартный профиль 10-20-метровой ветровой турбины и сделать точно такой же ветряк диаметром метр, то он крутиться при равных скоростях ветра (потока) не будет. На малых размерах эффективным будет не каплеобразный, а желобчатый профиль, как у полотняных "фарманов" первой мировой.

Кроме того, разность давлений сверху и снизу крыла порождает поток вдоль крыла (лопасти). Это т.н. индуктивность крыла. Чем уже и длиннее крыло (лопасть) тем потери от этого ниже, а аэродинамическое качество выше. Но конструктивно удается сделать длину только в 12-15 ширин лопасти, дальше прочность падает.

 

Вообще, авиакрыло - одна из самых гениальных, удачных, конструкций человечества. Его КПД может реально доходить до 0.95-0.97.

Воздушный винт на дозвуковых скоростях обтекания по сути то же крыло, только движется по кругу и поэтому разные его участки обтекаются с разной скоростью. Именно потому лопасти хорошего винта всегда скручены по длине. Разные оптимальные углы атаки и даже профили у разных участков. 25% концевой части лопасти создают 50% тяги.

 

В итоге, что можно сказать о потребной мощности? Только общие соображения. Винт возможно большего диаметра, оптимального профиля и с узкими длинными лопастями.

Число лопастей тоже влияет. КПД наивысший у скоротсногооднолопастного винта, подъемная сила - у тихоходного многолопастного.

Импеллерная оболочка заметно подъемную силу увеличивает. Тем больше, чем больше длина трубы. Уменьшается вихреобразование у концов лопастей. Но на длине больше диаметра эффект уже не очень значителен.

А дальше - эмпирика и расчеты спецов, набивших руку в узкой отрасли.

 

Вертолет же размером с воробья или стрекозу вообще может иметь качественно иную аэродинамику. У бабочки это скорее создание перед собой вакуума, куда ее всасывает. Там вязкость воздуха уже работает во-всю, концевые вихри просто не успевают образоваться.

 

А если вы еще объясните, на какой энергии работает просто подвешенное тело

Просто подвешенное тело не работает. Там нет превращений энергии.

Хорошо это раньше объясняли в пятом классе.

Лодка , неподвижная относительно берега в стоячей воде - то же самое. Работа не совершается.

Лодка же неподвижная относительно берега в речном потоке совершает работу против сил трения, тратит энергию.

 

Уравновесить сторонню силу (силу тяготения в данном случае) можно только через точку опоры или отталкиваясь от части собственной массы, как это делает ракета.

Вертолет - тоже ракета, но рабочее тело у него воздух, а не возимый запас газа в виде топлива и окислителя.

[Corner 0]

Сила: F=r*V*V*S, где r-плотность газа в потоке, V-скорость потока, S-площадь сечения через которое этот поток отбрасывается вниз.

Соответственно, чем больше площадь, тем меньше нужна мощность на висение.

Все ЛА летают исключительно только за счет отбрасывания газа вниз. Крыло самолета отбрасывает поток вниз с бОльшей площади, чем вертолет. Поэтому и мощность требуется меньше.

Разница давлений над/под лопастями/крылом это лишь следствие закона сохранения импульса.

[DASM 0]

Но почему гекса и октокоптеры при этом практически не показывают улучшений?

[Alecsej 0]

Но почему гекса и октокоптеры при этом практически не показывают улучшений?

По формуле Вельнера — Жуковского.

Т = (33,25 ηо DN)2|3

Т - тяга в кгс

ηо - КПД винта,

D - диаметр в метрах

N - прилагаемая мощность в л.с.

Подставив ηо = 1 можно получить теоретический предел отношения подъемной силы к мощности.

типичные значения η0 для несущих винтов составляют 0,7—0,75.

[Егоров 0]

Но почему гекса и октокоптеры при этом практически не показывают улучшений?

Устаноите винт в восемь раз большей площади, а не восемь крохотных винтов и покажет.

В дырки меж малыми винтами поток уходит.

[yes 5]

Устаноите винт в восемь раз большей площади, а не восемь крохотных винтов и покажет.

В дырки меж малыми винтами поток уходит.

 

с гекса-(и прочими мульти-)коптерами решается вопрос управляемости и маневренности

с одним большим винтом его пока раскрутишь :)

а серьезно - на него нужно автомат перекоса, чтобы "управлять вектором"

 

а на мультикоптерах крути посильнее нужный моторчик - вот и все управление, я правильно понимаю?

 

 

[DASM 0]

Ну да. Тем они и хороши - никаких автоматов перекоса - все предельно просто. Видел варианты когда моторы на сервоплощадке, для пущея якобы маневренности, но , думаю, извращение это. С маневренностью у них и так все неплохо

[DASM 0]

А вот говорят однолопастной винт эффективнее. А если отрезать одну лопасть и сбалансировать центр масс — бред? Так то он у меня уже летает, и не низенько, скорее наоборот, баромитрический альтиметр еще не подключил. Штука действительно очень интересная, детям, девушкам нравится. А мне в сурцах полетных контроллеров нравится копать, во многом действительно слабо. Но мне ли судить, они летают огог, я только метров на 30 поднялся, дальше стремно, поле надо

[Егоров 0]

Да, однолопастный эффективнее. Есть вполне успешные попытки сбалансировать такую турбину в ветряках. Как со скоростным винтом - не знаю.

По поводу автомата перекоса в общем верно, но если горизонтальная скорость невелика, то можно обойтись без него. Горизонтальная скорость должна быть поряка 5-7% от скорости кончика лопасти, не более. Несколько возрастут вибрации на валу.