Вопрос про застопоренный винт
Здравствуйте.
Никогда не мог понять, но всё стеснялся спросить…
Вот, бытует такое мнение, что застопоренный винт(пропеллер),не складной конечно, создает меньшее сопротивление, чем вращаемый набегающим потоком. Не пойму. Хоть убейте. Может объяснит кто?
Вопрос, вообще-то, не планерный, но… про аэродинамику, по-этому более подходящего раздела, чем “планеры” не нашел 😃
Артур.
Вращающийся винт это практически плоскость.
хуже…
имеем, например полный газ 26х10, 6500мин-1, 100 км/ч, тяга 8,3 кг. допустим полого снижаемся
сбрасываем газ до 3000 и что - тяга стала отрицательной (!), а именно -5 кг.
максимальное торможение при холостых (резкий сброс на ХХ при скорости 100 км/ч)
1300 обротов, -7,3 кг тяги.
скорость падает до 50 км/ч., холостые 1300, тяга все еще -1,5 кг,
тормозим…
и только на скорости 26 км/ч перестаем тормозить на холостых.
может не так все трагично, винт расручивается набегающим потоком и получить на пикировании резкий сброс оборотов нереально, но в целом - где то так.
данные пропселектора,
Если коротко, то вращающийся винт переколбасивает воздуха, являющегося вязкой и неразрывной средой, гораздо больше, чем винт остановленный. Плюс там еще эффекты обтекания. В общем, любая работа требует энергетических затрат, поэтому застопоренный винт требует этих затрат меньше.
Вращающаяся лопасть проделывает гораздо больший путь, чем остановленная. Возьмите две нитки одинаковой длины, одну уложите синусоидой, вторую растяните в прямую линию. Синусоида характеризует траекторию движения конца вращающегося винта, прямая - остановленного. И все станет понятно.
Наверно так. Хотя подождем, что скажут гуры. 😎
Вращающийся винт это практически плоскость.
Абсолютно верно.
Вращающийся винт это практически плоскость.
Не убедительно. Если что-то и происходит, то на лопастях, и наверняка зависит от оборотов и шага. Так что сравнение с плоскостью, по-моему, не корректно.
То pentajazz. Да, интересные цифры. Но интересно, на 100 км/ч полностью остановленная лопата 26х10 не окажет ли сопротивление >7,3 кг???
Нет, я конечно верю всем написАвшим (и спасибо за ответы), но просто физику процесса они не объясняют.
Ладно. Пошел на работу… думать о пропеллерах. 😵
Автожир видили? Основной ротор не подключен к мотору! А летит же! Ротор раскручивается набегающим встречным потоком и работает как крыло.
Мнение не “бытует”. Достаточно немного полетать на электричках, чтобы стало ясно: Качество самолета с остановленным пропеллером выше, чем с вращающимся при выключенном двигателе.
Тут уже объяснили, добалю: Лопасти работают на отрицательных углах и им надо крутить двигатель. КПД на отрицательных углах низкий очень, поэтому для совершения этой небольшой работы надо перелопатить много воздуха.
Стоячие лопасти останавливают поток не маленькой площади, а вращающиеся тормозят, но на большой.
Наверное, это считается, но очень сложно.
А вот если винт развернуть и посадить на вал без трения, картина может измениться.
То pentajazz. Да, интересные цифры. Но интересно, на 100 км/ч полностью остановленная лопата 26х10 не окажет ли сопротивление >7,3 кг???
в приведенных мною рамках - нет.
остановленная лопата 26х10 дает всего 134 ГРАММА сопротивления.
Тут уже объяснили, добалю: Лопасти работают на отрицательных углах и им надо крутить двигатель.
о, именно так, если вкратце.
В старых ещё наборах для изготовления резиномоторных моделей использовался механизм холостого хода.
То есть, после окончания работы резиномотора винт освобождался и мог свободно раскручиваться набегающим потоком.
В свете выше высказанного: это была ошибка разработчиков?
☕
Не знаю как в наборах, а уже в 70-х у школьников на резинках были складные лопасти и стопор.
Если винт крутится свободно - сопротивление заметно меньше, чем на валу ДВС или электро.
Складные - особь статья. У складного, конечно, сопротивление меньше, чем у вращающегося.
И стопор там именно затем, чтобы сложился винт.
Я про использование механизмов холостого хода.
Кстати, они не только в моделях из наборов встречались, но и в описаниях моделей в МК, ЮТ и т.п.
В свете выше высказанного: это была ошибка разработчиков?
☕
Думаю, что это не ошибка разработчиков, а вполне осознанная необходимость. Застопоренный винт передает момент вращения на планер. Для неуправляемых свободников это явление нежелательно, т.к. приводит к крену со всеми вытекающими. Свободновращаюшийся винт такого эффекта не дает, либо он очень мал (только через трение на втулке).
так и в современных резиномоторках делают, в частности, у роббевских моделей винт находится в зацеплении с приводной втулкой только до тех пор пока резина натянута. Когда натяжение резины ослабевает, винт отходит от втулки и вращается свободно.
так и в современных резиномоторках делают,
То есть торможением от вращающегося винта пренебрегают?
Не так страшен чёрт?..
Еще мысль 😁 - у свободников вращающийся винт служит своего рода стабилизатором скорости. При росте скорости сопротивление на вращающемся винте резко возрастает, а значит планер замедляется. При уменьшении скорости сопротивление так же резко уменьшается. Поддерживается равновесное состояние. Может и гироскопический эффект как-то влияет на устойчивость. Типа того. 😁
То есть торможением от вращающегося винта пренебрегают?
Не так страшен чёрт?..
А на их скоростях, волосатых крыльях, дырявых носиках и парашютообразных профилях сопротивлением винта можно и пренебречь. Даже выгоду поиметь. Выше написал о выгоде.))
так и в современных резиномоторках делают
Яб сказал на резиномоторных игрушках, а не на резиномоторных спортивных снарядах.
На спортивных снарядах видел только складные винты. Видел бобышки от спортивных резинок - произведение искуства.
То есть торможением от вращающегося винта пренебрегают?
Не так страшен чёрт?..
Наверное на игрушках принебрегают - момент от застопоренных двух лопат размахом, в пол размаха крыла и с шагом в 45 градусов труднее компенсировать, чем плюнуть на сопротивление вхолостую вращающегося винта.
Не убедительно. Если что-то и происходит, то на лопастях, и наверняка зависит от оборотов и шага.
Ладно. Пошел на работу… думать о пропеллерах. 😵
Ну, не знаю… Попробуйте тогда для себя убедительно объяснить возникновение подъемной силы на крыле. Плюс, объяснить почему летают крылья, не имеющие подъемной силы - с симметричными профилями. Тоже ведь задачка.
А будете идти на работу, спуститесь в метро, проберитесь на дорожку движущуюся вам навстречу, вверх, и попробуйте по ней опуститься на платформу. Для начала топайте смело и прямолинейно. Через какое-то время вы компенсируете скорость движения дорожки, а потом вприпрыжку вниз. Никакого сопротивления. Всего-то надо быстро перебирать ногами. Сопротивлением воздуха можно пренебречь, какое там на такой скорости сопротивление…
А потом слегка усложните задачку. Попробуйте каждый следующий шаг делать на разные стороны ступеней. Право-лево, право-лево. Кажется не сложно? Всего-то перенести вес тела с ноги на ногу. Вы же движетесь вниз, гравитация вам помогает, дополнительная энергия из ниоткуда, так черпайте ее, разгоняйтесь! Достигнете Вы скорости свободного падения таким способом? Думаю, через какое-то время вас вынесет в точку начала движения. А почему?
Вот тут немного по теме. Касается условий обтекания лопастей несущего винта.
есть режим в Ф3А регуляторах Хакер, где обороты пропеллера очень точно соответствуют импульсу канала газа, независимо от нагрузки на винте, на вертикалях вниз большая электрическая лопата притормаживает модель , четко отслеживая заданные пилотом обороты.
ASW а это случайно не говернер на вертолетный регуляторах? который поддерживает заданные обороты?
может мне у мебя попробовать?
Вращающийся винт до какого-то шага действительно тормозит модель сильнее, чем застопоренный. Сразу замечу, что объяснения типа “вращающийся винт - это фактически плоскость”, разумеется, неверны. В любой момент времени с точки зрения чистой фронтальной проекции нет никакой разницы между вращающимся и застопоренным винтом. Никакой “плоскости” там нет и быть не может. Реальная причина здесь заключается именно в характере обтекания лопастей вращающегося и застопоренного винта.
Дело тут в том, что лопасть застопоренного винта с относительно небольшим шагом обладает огромным эффективным углом атаки по отношению к набегающему потоку воздуха. Т.е. выражаясь по простому, такая лопасть практически стоит “поперек” потока. Такая лопасть будет обтекаться набегающим потоком воздуха совсем не ламинарно. На таком угле атаки на лопасти происходит срыв потока (stall), который приводит к падению лобового сопротивления лопасти. Точно так же, как крыло самолета при переходе в режим сорванного потока резко теряет подъемную силу, пропеллер в режиме сорванного потока резко теряет в лобовом сопротивлении.
Лопасть же вращающегося винта, по мере его раскручивания, обладает все меньшим и меньшим эффективным углом атаки, и, как только она выйдет на “режим” (раскрутится до определенных оборотов), она будет обтекаться набегающим потоком без срыва. Такая лопасть создает существенно большее лобовое сопротивление именно из-за практически ламинарного обтекания лопасти набегающим потомком воздуха. Другими словами, в отсутствие срыва потока, лопасть работает в качестве тормоза намного эффективнее, чем в присутствии срыва.
Тут надо заметить, что разница в лобовом сопротивлении застопоренного и свободно вращающегося винта, как несложно догадаться, будет зависеть от того, насколько “поперек” набегающего потока расположены его лопасти. Чем меньше шаг винта, тем сильнее будет эта разница (тем сильнее тормозит свободно вращающийся пропеллер). Если увеличивать шаг винта, то эта разница будет сокращаться. В определенный момент они сравняются, а при дальнейшем увеличении шага винта - поменяются местами. Т.е. для винтов с большим шагом ситуация как раз обратная - вращающийся пропеллер тормозит меньше, чем застопоренный.
Т.е. для винтов с большим шагом ситуация как раз обратная - вращающийся пропеллер тормозит меньше, чем застопоренный.
Вспоминая детство и фюзеляжную резиномоторку из набора 😃, винт там был, пожалуй, с весьма большим шагом.
Заготовка винта претставляла собой склеенную пачку реек, чуть сдвинутых веером. И толщина её по оси была более 2 см.
Могу ошибаться, но кажется, что концы лопасти стояли почти под 45 градусов.
В той модели был механизм свободного хода винта.
ASW а это случайно не говернер на вертолетный регуляторах? который поддерживает заданные обороты?
может мне у мебя попробовать?
Говернер, но не вертолетный , а пилотажный, обороты винта не зависят от нагрузки, не важно пикирует модель или наоборот идет вверх , четкое соответствие положению ручки газа, модель с этой приблудой пикирует медленнее, тормозя вращающимся винтом, если того захочется пилоту.Т.к. у электропилотажек огромные пропеллеры, частенько даже с широкой лопастью, то функция весьма эффективна.
То AndreyT: Большое человеческое спасибо.
Лопасть же вращающегося винта, по мере его раскручивания, обладает все меньшим и меньшим эффективным углом атаки, и, как только она выйдет на “режим” (раскрутится до определенных оборотов), она будет обтекаться набегающим потоком без срыва. Такая лопасть создает существенно большее лобовое сопротивление именно из-за практически ламинарного обтекания лопасти набегающим потомком воздуха. Другими словами, в отсутствие срыва потока, лопасть работает в качестве тормоза намного эффективнее, чем в присутствии срыва.
Ага… отсюда следует несколько интересных выводов.
-
Медленно вращаемый (преодолевающий трение элементов двигателя и пр.) потоком винт, будет тормозить как и неподвижный.
-
уменьшаем трение, винт раскручивается, область срыва смешается назад - сопротивление ростёт.
-
уменьшаем ещё трение, винт раскручивается сильнее, срыва нет вообще - сопротивление максимальное.
-
позволяем винту раскрутиться ещё сильнее - эффективный угол атаки уменьшится - и сопротивление снова начинает УМЕНТШАТЬСЯ???
-
Винт, поставленный “наоборот” (не той стороной) будет работать в качестве тормоза эффективнее 😁
Артур.
Т.е. для винтов с большим шагом ситуация как раз обратная - вращающийся пропеллер тормозит меньше, чем застопоренный.
Не согласен. Вы забыли, что пропеллер раскручивается набегающим потоком. Для винта с малым шагом эта скорость меньше, для большего шага и скорость больше. Но никогда ни для какого вращающегося винта сопротивление не будет меньше, чем у неподвижного. Оно будет к нему стремиться, и, возможно, сравняется у зафлюгированного винта (т.е. винта с очень большим шагом) и то на определенной скорости. Если бы на моделях была простая техническая возможность флюгировать винт, их наверняка бы флюгировали. Но складывать проще.
Кстати, попробуйте теоретически объяснить такой факт - складной винт на планере не складывается просто при выключении двигателя, нужно еще и тормоз включить, чтоб он сложился. А без тормоза он бодро крутится себе и тормозит - мама не горюй! )) И никакой встречный поток его почему-то не складывает, хотя в каждый момент времени его фронтальная проекция и т.д. Так откуда берется сила, поддерживающая винт в раскрытом состоянии?
- Винт, поставленный “наоборот” (не той стороной) будет работать в качестве тормоза эффективнее 😁
Артур.
Может и будет, только смысл?