Специальные цены   новые товары
+ Ответить в теме
Показано с 1 по 23 из 23

Подъёмная сила. Статический вариант.

Тема раздела Вертолеты. Общие вопросы в категории Вертолеты; У лопасти вертолёта подъёмная сила создаётся за счёт того, что скорость набегающего потока над ней выше, чем под. Интересно, а ...

  1. #1

    Регистрация
    18.12.2016
    Адрес
    Токмак
    Возраст
    42
    Сообщений
    32

    Подъёмная сила. Статический вариант.

    У лопасти вертолёта подъёмная сила создаётся за счёт того, что скорость набегающего потока над ней выше, чем под. Интересно, а какова будет формула для подъёмной силы, если воздух будет двигаться только "над" и будет иметь нулевую скорость "под". Получается статичный случай типа дующего ветра вдоль плоской крыши дома с данной скоростью. Какова будет подъёмная сила (на единицу площади)? Точнее, каков будет коэффициент пропорциональности k в формуле Жуковского для подъёмной силы k*ro*S*v^2/2 ? (S - площадь, v - скорость). Если не ошибаюсь, у крыльев (ну или, наверно, то же самое - у лопастей вертолётов) этот коэффициент - порядка единицы (если не ошибаюсь - оптимальный вариант). Интересно, на много ли он увеличится в описанном статическом случае?

  2.  
  3. #2

    Регистрация
    21.06.2014
    Адрес
    Санкт-Петербург
    Возраст
    33
    Сообщений
    1,181
    Согласно уравнению Бернулли можно рассчитать, что разница давлений будет больше на v^2/2, где v-скорость потока "под", которая была бы в динамическом случае.
    А дальше по идее нужно брать интеграл...

  4. #3

    Регистрация
    18.12.2016
    Адрес
    Токмак
    Возраст
    42
    Сообщений
    32
    Разность давления будет больше по сравнению с чем? И во фразе - с размерностью что-то не то. Т.к. величина v^2/2 не имеет размерность давления.
    Вы имеете в виду воспользоваться тем, что ro*v^2/2 + p = ro*V^2/2 + P ?
    Где v, p - скорость и давления над крылом, V, P - под крылом. И, поскольку, по исходному предположения, под крылом скорость равна нулю, а давление - атмосферное, то отсюда получается давление над крылом p=P-ro*v^2/2. Ну , соответственно, для подъёмной силы получается (P-p)*s = ro*v^2/2 , где s - площадь.
    Хм ... вроде, просто, банально ... удивляюсь как сам не догадался ... Получается, что коэффициент пропорциональности k-для описанного случая строго равен 1. В Википедии https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F...B8%D0%BB%D0%B0 написано, что, для крыла, он может лежать в пределах 0,5-1,5. Значит, выходит, что он может быть больше 1 за счёт не нулевого угла атаки...

  5. #4

    Регистрация
    21.06.2014
    Адрес
    Санкт-Петербург
    Возраст
    33
    Сообщений
    1,181
    Ну да, именно, просто выразить через закон Бернулли, записав его "над" и "под" крылом.
    А что касается коэффициента.... Субъективно там везде единица... Я конечно все понимаю, формулы, точность, но 1 или 1,005 или 1,0033... разница менее 0,5%...

  6.  
  7. #5

    Регистрация
    18.12.2016
    Адрес
    Токмак
    Возраст
    42
    Сообщений
    32
    А у лопастей вертолётов - тоже около 1? А то там пишут, что может быть и 1,5. Интересно, 1,5 это в каких практических случаях?

  8. #6

    Регистрация
    21.06.2014
    Адрес
    Санкт-Петербург
    Возраст
    33
    Сообщений
    1,181
    Имеет смысл рассматривать данный параметр в зависимости от угла атаки.
    Например вот тут хорошо описано

  9. #7

    Регистрация
    18.12.2016
    Адрес
    Токмак
    Возраст
    42
    Сообщений
    32
    Интересно, существует ли угол атаки, при котором достигается наибольшая эффективность в создании подъёмной силы (имеется в виду до угла срыва)? Под эффективностью имеется в виду подъёмная сила, приходящаяся на единицу мощности. Или эффективность от угла атаки, в некоторых практических пределах (до угла срыва) зависит очень слабо?

  10.  
  11. #8

    Регистрация
    21.06.2014
    Адрес
    Санкт-Петербург
    Возраст
    33
    Сообщений
    1,181
    Цитата Сообщение от lesha74 Посмотреть сообщение
    Под эффективностью имеется в виду подъёмная сила, приходящаяся на единицу мощности
    О как!
    Рекомендую почитать ветку про хвост
    В частности там приводили ссылку на статью наса
    За силу относящуюся к единице мощности не скажу, но сама сила, в интересующем диапазоне, растет практически линейно.

  12. #9

    Регистрация
    18.12.2016
    Адрес
    Токмак
    Возраст
    42
    Сообщений
    32
    Цитата Сообщение от andreypav Посмотреть сообщение
    Имеет смысл рассматривать данный параметр в зависимости от угла атаки.
    Например вот тут хорошо описано
    Ну у вертолётов же коэффициент подъёмной силы, наверно, обычно, очень близок к единице?

  13. #10

    Регистрация
    21.06.2014
    Адрес
    Санкт-Петербург
    Возраст
    33
    Сообщений
    1,181
    Цитата Сообщение от lesha74 Посмотреть сообщение
    Ну у вертолётов же коэффициент подъёмной силы, наверно, обычно, очень близок к единице?
    с вертолетом не все так просто
    коэффициент будет меняться по длине лопасти

  14. #11

    Регистрация
    18.12.2016
    Адрес
    Токмак
    Возраст
    42
    Сообщений
    32
    Ну а если примерно? Пытаюсь хотя бы ориентировочно понять что будет лучше/хуже по эффективности расходования мощности на создания единицы подъёмной силы и на сколько: просто дуть вдоль поверхности (плоского крыла), создавая подъёмную силу или двигать крыло (например, как у вертолёта) вдоль воздуха.

  15. #12

    Регистрация
    21.06.2014
    Адрес
    Санкт-Петербург
    Возраст
    33
    Сообщений
    1,181
    Цитата Сообщение от lesha74 Посмотреть сообщение
    Ну а если примерно?
    примерно не получится.
    в центре (ось вращения) будет ноль
    ближе к концу лопасти (максимальный радиус) будет максимум - опять же условно, так как очень много "если"
    ну а между ними будет какой-то профиль.... и далеко не линейный


    Цитата Сообщение от lesha74 Посмотреть сообщение
    двигать крыло (например, как у вертолёта) вдоль воздуха.
    не совсем корректная модель.
    двигать крыло - это самолет
    а вот вращать лопасть - это вертолет, и это уже совсем другая история.
    вот тут гляньте

    Что касается "расходования мощности" тоже не понятно как сравнивать. Ведь для того чтобы "двигать крыло" и "дуть вдоль поверхности" нужны принципиально разные "мощности".
    И что-то мне подсказывает, что создавать поток воздуха (дуть вентилятором) будет гораздо затратнее, чем просто двигать крыло.

  16. #13

    Регистрация
    18.12.2016
    Адрес
    Токмак
    Возраст
    42
    Сообщений
    32
    Цитата Сообщение от andreypav Посмотреть сообщение
    примерно не получится.
    в центре (ось вращения) будет ноль
    ближе к концу лопасти (максимальный радиус)
    Да ну: что-то не то. Коэффициент пропорциональности между подъёмной силой и квадратом скорости у лопасти, по-моему, нигде не может быть равным нулю. Мне кажется, что Вы говорите о какой-то другой величине. Подъёмная сила при нулевом радиусе будет равна нуля - это да. Но это не значит, что упомянутый коэффициент будет равен нулю. Я же про него спрашивал, а не про удельную (на единицу площади лопасти) подъёмную силу. Ну хорошо: будем речь вести не о суммарной подъёмной силе лопасти вертолёта, а об удельной - на единицу площади. Формула для неё имеет вид: k*ro*v^2/2 . Где v зависит от радиуса. Но k, по идее, нет. Каков порядок этой величины для вертолёта знаете, нет?

    Цитата Сообщение от andreypav Посмотреть сообщение
    Что касается "расходования мощности" тоже не понятно как сравнивать. Ведь для того чтобы "двигать крыло" и "дуть вдоль поверхности" нужны принципиально разные "мощности".
    И что-то мне подсказывает, что создавать поток воздуха (дуть вентилятором) будет гораздо затратнее, чем просто двигать крыло.
    Можно не обязательно дуть вентилятором. Можно, например, качать поршнем.

  17. #14

    Регистрация
    21.06.2014
    Адрес
    Санкт-Петербург
    Возраст
    33
    Сообщений
    1,181
    Цитата Сообщение от lesha74 Посмотреть сообщение
    Каков порядок этой величины для вертолёта знаете, нет?
    у вертолета этот коэффициент также будет меняться по длине из-за продольного изгиба и крутки лопасти
    порядок величины (без учета этих и других явлений) можно взять из стать наса для самолета, ссылку давал выше.


    Цитата Сообщение от lesha74 Посмотреть сообщение
    Можно не обязательно дуть вентилятором. Можно, например, качать поршнем.
    даже если брать двухходовой поршень, то потери на трение у стенки будут выше.

  18. #15

    Регистрация
    18.12.2016
    Адрес
    Токмак
    Возраст
    42
    Сообщений
    32
    Цитата Сообщение от andreypav Посмотреть сообщение
    у вертолета этот коэффициент также будет меняться по длине из-за продольного изгиба и крутки лопасти
    порядок величины (без учета этих и других явлений) можно взять из стать наса для самолета, ссылку давал выше.
    Эта ссылка у меня что-то не открывается.

    Цитата Сообщение от andreypav Посмотреть сообщение
    даже если брать двухходовой поршень, то потери на трение у стенки будут выше.
    Это смотря какой поршень делать. Можно сделать так, что у стенки трения вообще почти не будет. Грубо говоря, что-то вроде этого: http://www.dailytechinfo.org/infotec...ilyatoram.html

  19. #16

    Регистрация
    23.03.2015
    Адрес
    Одесса
    Возраст
    37
    Сообщений
    53
    Lesha 74: "Интересно, а какова будет формула для подъёмной силы, если воздух будет двигаться только "над" и будет иметь нулевую скорость "под". Получается статичный случай типа дующего ветра вдоль плоской крыши дома с данной скоростью."


    А все просто - ничего не будет, в смысле подъемной силы не будет. Будет большее давление сверху, и Ваша лопасть никуда не "улетит". Смысл описывать разность давлений, когда есть разделение одного потока на два, тогда за счет разности скорости отекания сверху снижается давление. А в Вашем случае - это один поток сверху, который давит на поверхность. Профильните деревянную линейку с одной стороны, положите ее на стол и дуйте вентилятором вдоль плоскости стола. Когда линейка взлетит - отчитайтесь в этой теме о величине подъемной силы, полученной экпериментальным путем.

  20. #17

    Регистрация
    18.12.2016
    Адрес
    Токмак
    Возраст
    42
    Сообщений
    32
    Цитата Сообщение от Vitaly_k Посмотреть сообщение
    А все просто - ничего не будет, в смысле подъемной силы не будет. Будет большее давление сверху, и Ваша лопасть никуда не "улетит". Смысл описывать разность давлений, когда есть разделение одного потока на два, тогда за счет разности скорости отекания сверху снижается давление.
    Разность давления возникает не за счёт разделения потока на два, а за счёт того, что они имеют разную скорость. Чем больше скорость - тем меньше давление. Т.к. сверху скорость получается выше (из-за формы крыла или лопасти, то там скорость получается выше, а давление - ниже) Посмотрите закон Бернулли. И, кстати, некоторые расспрыскиватели, в частности смесители в карбюраторах именно на таком "статическом" принципе работают (когда воздух дует только с одной стороны), на сколько понимаю.

  21. #18

    Регистрация
    21.06.2014
    Адрес
    Санкт-Петербург
    Возраст
    33
    Сообщений
    1,181
    Цитата Сообщение от Vitaly_k Посмотреть сообщение
    А все просто - ничего не будет, в смысле подъемной силы не будет. Будет большее давление сверху, и Ваша лопасть никуда не "улетит". Смысл описывать разность давлений, когда есть разделение одного потока на два, тогда за счет разности скорости отекания сверху снижается давление. А в Вашем случае - это один поток сверху, который давит на поверхность. Профильните деревянную линейку с одной стороны, положите ее на стол и дуйте вентилятором вдоль плоскости стола. Когда линейка взлетит - отчитайтесь в этой теме о величине подъемной силы, полученной экпериментальным путем.
    вы ошибаетесь
    просто дуть нужно с другой стороны

    Цитата Сообщение от lesha74 Посмотреть сообщение
    И, кстати, некоторые расспрыскиватели, в частности смесители в карбюраторах именно на таком "статическом" принципе работают (когда воздух дует только с одной стороны), на сколько понимаю.
    например труба Вентури

  22. #19

    Регистрация
    18.12.2016
    Адрес
    Токмак
    Возраст
    42
    Сообщений
    32
    Да.

    Кто-нибудь может сказать какой характерный порядок величин для коэффициента подъёмной силы (будь то для лопасти или крыла) поточнее, нежели, чем это сказано в Википедии?

  23. #20

    Регистрация
    21.06.2014
    Адрес
    Санкт-Петербург
    Возраст
    33
    Сообщений
    1,181
    Цитата Сообщение от lesha74 Посмотреть сообщение
    Эта ссылка у меня что-то не открывается.
    попробуйте тут

  24. #21

    Регистрация
    18.12.2016
    Адрес
    Токмак
    Возраст
    42
    Сообщений
    32
    Спасибо! Но что-то никак не соображу: там зачем-то экспериментировали с симметричными (т.е. каплевидными) крыльями. Мне всегда казалось, что подъёмная сила у крыла (или лопасти) создаётся, главным образом, за счёт разности скоростей потока сверху и снизу, которая возникает за счёт того, что профиль крыла сверху - более выпуклый, чем снизу. А они, почему-то экспериментировали с симметричным профилем и подъёмная сила у них, тогда получается, создавалась только благодаря не нулевого угла атаки.

  25. #22

    Регистрация
    21.06.2014
    Адрес
    Санкт-Петербург
    Возраст
    33
    Сообщений
    1,181
    Цитата Сообщение от lesha74 Посмотреть сообщение
    А они, почему-то экспериментировали с симметричным профилем и подъёмная сила у них, тогда получается, создавалась только благодаря не нулевого угла атаки
    ну они много с чем экспериментируют
    зато получили зависимость в чистом виде

  26. #23

    Регистрация
    18.12.2016
    Адрес
    Токмак
    Возраст
    42
    Сообщений
    32
    Интересно, сколько процентов энергии идёт на преодоление лобового сопротивления для типичного профиля крыла? Хотелось бы сообразить на сколько эффективнее или не эффективнее будет использовать для создания подъёмной силы выше описанный статичный вариант. В нём, получается, лобовое сопротивление равно нулю. Но, может, коэффициент подъёмной силы будет чуть поменьше. Собственно, поэтому и спрашивал про его типичное значение, а не для не реального (т.е. не используемого на практике) случая каплевидной формы профиля крыла/лопасти.

+ Ответить в теме

Похожие темы

  1. Аэродинамика летающих крыльев
    от GreenGo в разделе Летающие крылья
    Ответов: 1310
    Последнее сообщение: Вчера, 11:26
  2. StormBreeze
    от Lazy в разделе Планеры, мотопланеры
    Ответов: 36
    Последнее сообщение: 20.03.2017, 16:58
  3. Электрическая силовая установка – простейшие расчеты, и практическая реализация
    от collapse в разделе Электродвигатели, регуляторы, мотоустановки
    Ответов: 412
    Последнее сообщение: 11.08.2016, 11:18
  4. Потомок Доминатора - Гиперстинг.
    от сясик в разделе Паркфлаеры и «пенолеты»
    Ответов: 0
    Последнее сообщение: 19.06.2016, 17:32
  5. Ответов: 13
    Последнее сообщение: 30.03.2016, 19:10

Ваши права

  • Вы не можете создавать новые темы
  • Вы не можете отвечать в темах
  • Вы не можете прикреплять вложения
  • Вы не можете редактировать свои сообщения