Энергетические характеристики полета?
Прошу дать оценочные характеристики требуемой мощности для полета планера, исходя из примерно следующих условий:
- Планер типа Stratus 1600 (www.pilotrc.ru/catalog/1856/…/product-22736.html)
- Неподвижная атмосфера
- Полет по прямой без изменения высоты
- Стандартный привод (электромотор + складывающийся винт)
Интересует, какая мощность необходима, что-бы поддержать такой полет в самом экономичном режиме?
Интересует, какая мощность необходима, что-бы поддержать такой полет в самом экономичном режиме?
Вот здесь,есть некоторые ответы,На интересующие Вас вопросы-rconline.ru/modules/wfdownloads/singlefile.php?cid… .:)С уважением Алексей.
Для горизонтального полета планера достаточно тяги 10% веса (на скорости полета). То есть, этому планеру нужна мощность (конечная мощность, которая равна скорость * тягу) около 10м/с*0.7Н = 7Вт.
К сожалению, дальше ОЧЕНЬ непросто. Если Вы не хотите, чтобы модель умела идти круто вверх, то можно получить КПД ВМГ процентов 40. То есть иметь ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ мощность около 7/0.4=18Вт.
К сожалению КПД очень сильно зависит от выбора винта и режима двигателя (можно легко получить КПД в 2-3 раза ниже).
= 7Вт.
Имеется ввиду, что такая мощность нужна при идеальной винтомоторной группе (кпд=100%)? Если соотнести с реальным миром (условно, КПД = 30%), то на двигатель нужно подавать 20Вт для поддержания горизонтального полета. Правильно?
Правильно
www.czepa.at/geschwindig.html
Считаю солнечную энергию - вот что получается:
- Типовой поток в солнечный день 1000Вт/м^2 (10Вт/дм^2)
- КПД солнечной батареи 12%
- Площадь крыла, на которой можно разместить солнечные батареи (10дм^2)
В солнечный день можно снимать с батарей
10/0.12*10=12Вт
Этого недостаточно для поддержания стабильного горизонтального полета 😦
Но не так уж невозможно
Я недавно рассматривал эту тему.
Если интересно: rcopen.com/forum/f90/topic147966
- Площадь крыла, на которой можно разместить солнечные батареи (10дм^2)
Если Вы про обсуждаемый планер - то да. Надо брать, что-нить с большой площадью. Например Cularis - 56 кв. дм.
А какие СБ ставить собираетесь?
Я недавно рассматривал эту тему.
Если интересно: rcopen.com/forum/f90/topic147966
Посмотрел - чувствуется практик 😃
СБ что-то доступное, типа
www.dessy.ru/cgi-bin/shop.cgi?do=wholepage&id=704
размещение - внутри крыла между нервюрами.
Предположительно, через прозрачную пленку будет проходить 80% энергии, а на летные характеристики влияния не окажет.
Если Вы про обсуждаемый планер - то да. Надо брать, что-нить с большой площадью. Например Cularis - 56 кв. дм.
А какие СБ ставить собираетесь?
Похоже, под целую задачу нужно конструировать планер, поскольку запаса - нет.
Как идея видится мне:
Используется планер с аккумулятором (у лития сейчас характеристики очень неплохие), электроприводом. Поддержание в воздухе осуществляется за счёт подпитки солнечной энергией, восходящих воздушных потоков. Ночью расходуется энергия, накопленная днем.
Только по энергетике оно не бьется:
как мы выяснили - требуется 30Вт, примем ночное время 8часов, LiIon аккумулятор характеристика 135Вт*ч/кг (примерно), при нашей потребности 30*8=240Вт*ч потребуется около 2кг аккумулятора 😃
В обычной модели планера при весе 1,5кг аккумулятор весит 150гр - если аппроксимировать - получается около 20кг, но что-бы поддерживать ее в состоянии полета 30Вт, наверное, будет уже недостаточно.
Что-бы днем обеспечить полет требуется 30Вт, плюс 20Вт нужно для подзарядки батареи (это где-то 60дм^2)
Получается, что на обычной модели не удастся достигнуть нужных характеристик - нужна большая модель:
планер с размахом метра 4,
вдоль всего крыла - солнечные модули (80дм^2 элемент типа www.dessy.ru/cgi-bin/shop.cgi?do=describe&code=241… 40шт),
аккумулятор 240Вт*ч (что-то вроде pilotage-rc.ru/catalogue/80_/80_60/RC8091/ 2 штуки),
общий полетный вес >10кг
Такая машинка может выполнять задачу постоянного мониторинга поверхности (при пожарах, например - там кстатии сильные восходящие потоки, наверное есть)
Ну и просто как технически интересная задача для разминки мозгов 😃
Тока я теоретик больше 😛 - в мыслях-то можно что душе угодно спроектирвоать
Посмотрел - чувствуется практик 😃
Не, я пока тоже теоретик. 😃
СБ что-то доступное, типа
www.dessy.ru/cgi-bin/shop.cgi?do=wholepage&id=704
Спасибо за ссылку. Жаль там вес не указан. Если без подложки и ламината - должно быть 9 гр на пластину 125х125 мм. Это - очень неплохо, но хрупко.
Предположительно, через прозрачную пленку будет проходить 80% энергии, а на летные характеристики влияния не окажет.
Боюсь, что пленка сожрет больше. Впрочем, надо проверять…
Как идея видится мне:
Используется планер с аккумулятором (у лития сейчас характеристики очень неплохие), электроприводом. Поддержание в воздухе осуществляется за счёт подпитки солнечной энергией, восходящих воздушных потоков. Ночью расходуется энергия, накопленная днем.Только по энергетике оно не бьется:
как мы выяснили - требуется 30Вт, примем ночное время 8часов, LiIon аккумулятор характеристика 135Вт*ч/кг (примерно), при нашей потребности 30*8=240Вт*ч потребуется около 2кг аккумулятора 😃
Можно запасать энергию в виде высоты. Планирование в оптимальном режиме с 10 км, для хорошего планера - это 8-10 часов. Правда, без выполнения полезной работы.
Что-бы днем обеспечить полет требуется 30Вт, плюс 20Вт нужно для подзарядки батареи (это где-то 60дм^2)
Именно поэтому хочу для эксперимента - Cularis.
Получается, что на обычной модели не удастся достигнуть нужных характеристик - нужна большая модель: планер с размахом метра 4,
Для начала, думаю, будет и светового дня достаточно. Задачу ночной жизни можно будет решать, когда плотность энергии литиевых (или других) аккумуляторов превысит 500 Вт.ч/кг. (Пока - меньше 150).
Такая машинка может выполнять задачу постоянного мониторинга поверхности (при пожарах, например - там кстатии сильные восходящие потоки, наверное есть)
Автоматизированный поиск восходящих потоков - это отдельная тема. 😃
Кстати энергия термиков - это ведь 100%-е солнце. Плюс КПД (подъем модели со скоростью 2-3 м/c) - 50-80%, а не каких-нибудь жалких 10-15%, как у СБ.
1 Чем больше размер модели (и вес), тем больше КПД ВМГможно получить (например, я читал, что КПД ВМГ мускулолета около 80%).
2 С солнечной энергией все еще хреновее, чем кажется - солнце стоит не в зените; следовательно мощность будет еще меньше (реально - раза в три). На одном сайте (англоязычном), посвященном “промыщленным СБ”, я видел среднюю мощность по месяцам (с учетом плохой погоды) для разной местности. Поищите. Довольно интересные цифры.
В связи с вышенаписанным я считаю, что к проектированию ЛА “на солнце” нужно подходить вообще с другой стороны. Не пытаться “пристроить батарею к планеру”, а строить планер исходя из “солнца”.
Например. Планер с крылом большого удлинения летает лучше планера с малым удлинением, но, если исходить, например, из размаха и веса и пытаться выжать максимальную площадь (больше мощность СБ), то получаются очень интересные результаты…
Кстати, винт правильнее использовать не складной, а на складном пилоне. При этом идет проигрыш на сопротивлении пилона (при работе мотора), но идет выигрыш на лучшем КПД винта…
Как-то видел обсуждение “солнечной модели” на одном форуме. Результат (который можно реализовать практически).
1 СБ достаточна для питания борта безмоторного планера (круглосуточно).
2 СБ, установленная на ЛА, может обеспечить летом около часа полетов в день на моторе (если на земле она лежит на солнце).
1 СБ достаточна для питания борта безмоторного планера (круглосуточно).
Подтвержено практикой: 27 часов полёта моторный+парение без зарядки
www.rcdesign.ru/newsline/4 (Скролим вниз)
www.sky-sailor.ethz.ch
Задача уже решена. Изобретать велосипед нет смысла.
- Нужен планер с большой площадью крыла. Иначе негде размещать сонечные батареи. 😃
- Нужна силовая установка с ВИШ. Что бы постоянно работать с максимальным КПД.
- Топливные элементы, а не батареи.
- Планер с ОЧЕНЬ высоким качеством. Читай - удлинение около 22-25 ну и далее по списку.
- Топливные элементы, а не батареи.
Топливные элементы не являются аккумуляторами.
Или придется электролизом атмосферную воду на водород и кислород раскладывать. 😃
По мере выработки топлива в элементах планер становится легче…А батареи максимальной расчётной ёмкости могут неожиданно превратиться в балласт, если вдруг встретится пасмурный день.
Ещё раз повторю - изучайте доступные источники. Задача уже решена и не вчера, а пару лет назад.
Каждая из них - это отдельная большая задача, которая решена в частном случае, например, поставив СБ с КПД 40%(solar-battery.narod.ru/getero.htm) задачу можно решить в лоб, но нам такое решение не годится - материалы должны быть доступны, а конструкция воспроизводима. Решение типа купить за границей готовый аппарат - выйдет дешевле - то-же не обсуждаем - это не наш метод 😃
Наверное, по п.1 решением является некая промежуточная величина, как сказал flysnake проектировать не от планера, а от энергии. То есть и летные свойства и энергия должны быть сбалансированы. По остальному - да, если доступны технологии (а с другой стороны почему они будут доступны, если ими не заниматься?) А вот можно-ли из доступного сконструировать аппарат, который сможет так летать - и было основным вопросом. Пока, ответ скорее отрицательный.
2baychi А что, поиск термиков уже обсуждали? И что задача решаема впринципе?
Задача уже решена. Изобретать велосипед нет смысла.
- Нужен планер с большой площадью крыла. Иначе негде размещать сонечные батареи. 😃
- Нужна силовая установка с ВИШ. Что бы постоянно работать с максимальным КПД.
- Топливные элементы, а не батареи.
- Планер с ОЧЕНЬ высоким качеством. Читай - удлинение около 22-25 ну и далее по списку.
Автоматическй поиск термиков - это ещё бОльшая маниловщина, чем строительство самолёта на солнечных батареях в реалиях России… 😃
А разве само наше хобби, не есть чистой воды “маниловщина”? 😃
2baychi А что, поиск термиков уже обсуждали? И что задача решаема впринципе?
Человек решает, значит и компьютер сможет.
Тупое сканирование неба и обработку тремиков уже и сейчас можно запрограммировать. Увидеть их пока невозможно.
МАНИЛОВЩИНА
По имени героя поэмы «Мертвые души» (1842) Н. В. Гоголя (1809— 1852) — помещика Манилова.
Иронически: о бесплодных проектах, нереальных планах и о пустой, досужей мечтательности вообще.
Всё, что я построил - летает. 😃 Летает даже то, чего я не строил, а только нарисовал. Так что извольте говорить о своём хобби…
… это ещё бОльшая маниловщина…
О топливных элементах. Это полумера (для серьезного варианта просто неприемлимо). Это действительно “батарейка”. Так что ни о каком более-менее продолжительном полете при использовании топливных элементов говорить нельзя.
О маниловщине. Забавно, но у меня уже летает мотопланер, который летом в полдень при ясной погоде в принципе может летать “на солнце”. Просто по соотношению площадь крыла/мощность двигателя. При этом я не ставил задачи оптимизации “по солнцу”. Другое дело, что СБ я на него ставить не собирался и не собираюсь.
Всё, что я построил - летает. Летает даже то, чего я не строил, а только нарисовал. Так что извольте говорить о своём хобби…
А разве не было у Вас ненарисованных проектов? Тех, что на уровне идеи, или намека на идею? Или только строгий прагматизм на ночь и “бритва Оккама” поутрам? 😃
Global Observer — высотный БПЛА. Построен дрон калифорнийской фирмой Aero Vironment. БПЛА выполнен по нормальной аэродинамической схеме. Крыло изготовлено из композиционного материала на основе углеволокна с размахом — 15 метров. При использовании солнечных батарей на крыле и водородных топливных элементов он может непрерывно держаться в воздухе на высоте 20 км целую неделю.
Той же фирмой фирмой построены:
Helios
Centurion
Pathfinder…
Странно, почему они полумеры используют?
Тех, что на уровне идеи, или намека на идею?
Давайте начнём отличать идеи от бредятины. 😛 Если принять на грудь, да шЫшки хорошие, можно таких “идей” выдать на горА - шуба завернётся.
Коллега boroda_de выдал ссылку. Реально построить самолёт на СБ. Их строят, и строят многие. Но не рассуждениями на форуме, а реальной работой.
“… и водородных топливных элементов…”
Не знаю, чем объяснить их очень странный выбор.
Поясняю.
1 Топливный элемент как аккумулятор (возможен и такой режим) имеет очень низкий КПД. Что-то 40% - 60%. И это я знаю не понаслышке - работал с ребятами, которые в рамках “космос” и “международные проекты” решали эту задачу по частям (отдельно топливные элементы; отдельно - эффективное получение кислорода и водорода электролизом).
2 Хранение водорода. На данный момент существует три варианта:
- дьюар; это в “аккумуляторе” нереально, потому что понадобится энергия на сжижение водорода;
- “растворение” водорода (в “губках” из металла); энергия/вес при этом не особо хорошая (всего в несколько раз лучше, чем в никель-металлгидридных аккумуляторах).
- сжимать в баллонах; думаю, что в пояснениях не нуждается.
Не знаю, чем объяснить их очень странный выбор.
Многолетним опытом постройки стратосферных ЛА использующих СБ. 😁 Если немного напряжёте мыслительный мускул, то…
При полётах, длящихся несколько дней высока вероятность возникновения сложных метеоусловий. Как то неблагоприятные ветра, нисходящие потоки и прочая прелесть. Более чем вероятно, что запасённой в батареях энергии окажется просто недостаточно для продолжения полёта. Поэтому используется комбинированная силовая установка. Никто не использует топливный элемент как аккумулятор, он работает по прямому назначению. Кроме того, ТЭ имеет приятную особенность расходовать топливо только тогда, когда от него потребляется электроэнергия. Нет нагрузки - нет расхода.
Никто не использует топливный элемент как аккумулятор, он работает по прямому назначению.
В этом случае непонятен выбор ВОДОРОДНОГО ТЭ. Водород действительно непросто хранить. А уже очень давно существуют ТЭ на жидком топливе. Они имеют ниже КПД, но хранить топливо для них НАМНОГО проще (и легче по весу).
Впрочем, о “аварийных” источниках энергии продолжать не стоит. Если говорить о ПРАКТИКЕ, то лучше обсуждать планер (относительно “доступный”) и возможность летать в течении, например, светового дня.
А шея не отвалится - летать в течение светового дня? 😃
И глазки не опухнут? Мне, например, 2-3 часа в воздухе даже с перерывами - достаточно. Это обеспечивает ОДИН аккумулятор.
Так что это все “Ну и просто как технически интересная задача для разминки мозгов”.