Взрослая теория устойчивости вертолета, вопросы!

T34

Привет народ!

Терзает вопрос про устойчивость вертолета и про его полеты. Сразу оговорюсь, объяснения в общих чертах уже прошел. И как всегда в физике, углубления в детали развалило все объяснения.

И так почему же эта штука весит на месте и не переворачивается? Почему она двигается в стороны и не переворачивается? И в чем разница между 2 и 3-4 лопастными винтами?

Самое простое объяснение, что винт гироскоп – подходит, но! Тогда же есть и прецессия гироскопа, и любое боковое возмущение породит падение вперед или назад.

Тут на помощь нам приходит теория про флайбар на модели и про конус ротора на взрослом вертолете. Допустим с флайбаром понятно при висении, но с конусом совсем нет. Если я правильно понимаю конус работает как V крыла на самолете. То есть при отклонение от вертикали, одна лопасть становится под меньшим углом к горизонту (по длине лопасти) другая под большим, в результате вертикальная проекция подъемной силы у горизонтальной выше и она компенсирует наклон, возвращая вертикаль. Но! Тут опять проблема с прецессией, ведь появившаяся сила не повернет гироскоп, а наклонит его.
То есть если вертолет начал заваливаться вперед, то появившаяся сила начнет его ронять в бок… И почему он вернется в вертикальное положение?
Попутно второй вопрос, правильно я понимаю, что аппарат перекоса для наклона вертолета вперед увеличивает шаг винта сбоку, то есть он как бы повернут на 90 градусов?
Теперь движение.
Допустим какими то правдами и не правдами мы создали наклон плоскости ротора вперед, увеличив шаг винта с одного края или включив хвостовой винт как на маленьких моделях. Почему вертолет не продолжает наклоняться дальше, а занимает устойчивое положение? Тут даже флайбар не поможет, потому что через некоторое время флайбар раскрутится в наклонной плоскости, перпендикулярной свой оси, и все его компенсирующие эффекты уйдут, а конуса на моделях существенного, говорят, нет. Объяснение про конус на большом вертолете опять же разбивается об прецессию, можно было бы сказать, что небольшая сила наклоняющая вперед компенсируется разностью проекций от лопасти более горизонтальной и менее горизонтальной, но это же нагнет вертолет в бок, а не вернет назад…

Вот, может, кто внести ясность в то, что происходит? Особенно интересует это еще в разрезе 2 и 3-4 лопастных винтов, потому что нашел какие то намеки что они очень разные по физике, но разницу и объяснения тоже не нашел. Написано что у моделей нет конуса или он очень мал, имеет ли смысл делать его насильно? Или он ваще не нужен для многолопастного винта… вот много вопросов.

BOG

Как говорил мой инструктор вертолет по всем законам аэродинамики летать не должен, так вот ваша задача заставить его полететь. Так что дерзайте… 😃

“Самое простое объяснение, что винт гироскоп – подходит, но!” Попробуйте взять колесо от велосипеда раскрутить его хотя бы до 300-500 об. и попробуйте держа его за ось в руке отклонять относительно оси в стороны откройте для себя много интересного. 😃
Горизонтальный полет является основным режимом полета вертолета, так как он обычно занимает наибольшую часть времени полета. Необходимая тяга для поступательного горизонтального или наклонного движения вертолета создается наклоном плоскости вращения винта. При этом соответственно наклоняется и равнодействующая аэродинамических сил R на винте. В горизонтальном полете вертикальная составляющая силы R дает подъемную силу Y, уравновешивающую силу тяжести G, а горизонтальная составляющая — тягу P для движения по горизонту, уравновешивающую лобовое сопротивление X вертолета.
Все просто и понятно.
“И в чем разница между 2 и 3-4 лопастными винтами?”
Разница в количестве лопастей НВ. 😃 Просто для больших вертолетов как бы это получше объяснить, чтобы создать подъемную силу которая сможет оторвать данный вертолет от земли например на 2-ух лопастном винте, придется сделать такие большие и широкие лопасти, что просто реактивный момент который возникнет при вращении такого НВ, будет сложно погасить и вертолет будет вращаться в противоположную сторону. Такой НВ будет не эффективен, поэтому создали многолопастные НВ, но в то же время нельзя и переборщить с количеством лопастей так как при большом количестве лопастей НВ работа каждой лопасти в отдельности будет мало эффективна, другими словами они будут другу другу мешать. Поэтому кол-во лопастей и соответственно тип НВ все это делается с помощью расчетов и испытаний (продувок) в аэродинамической трубе.
А лучше всего конечно просто ввести в яндексе “аэродинамика вертолета” скачать книгу почитать ее и все встанет на свои места и многое станет понятнее.
Удачи.

T34

😃 Всегда любил форумы…
пока нет ответов на поставленные вопросы…

T34

Не поверите я серьезно…

статью читал, там нет ответа на те вопросы, что я задаю…

я же написал что в общих чертах все понятно,… а вот когда начинаешь уточнять все разваливается.

ответе кто-нибудь на те вопросы что я задаю, максимально коротко, но только именно на те что задаю, а не на те, что кажется я задаю…😃

btframework

Она переворачивается! Если постоянно держать ручку, ну скажем, наклоненную в перед - вертолет перевернется через нос. По этому ручку (и стик на аппаратуре) никогда не дежут постоянно отклоненным в одну сторону. Чтобы полететь вперед, нудно коротко дать стик вперед и отпустить его в нейтраль. Тогдла вертолет чуток наклонится и полетит в перед. Наклон сохранится (н аочень длительное время, так как стабилизирубщим эффектом флайбара на классике можно, мне кажется, пренебречь).
Что еще не понятно?

И, кстаит, вертолет без управления очень даже валится. И, как Вы пишите, даже флайбар не помогает. Именно по этому на вертолетах так трудно летать (и даже на больших).
Ну а почему он не продолжает заваливаться я уже написал.
(Все это касается вертолетов без систем стабилизации)
Осталось не много физики и указанного выше руководства - и все Вам станет ясно.

Andy08

Мне так сдается, что вы перебарщивете с понятием “прецессия гироскопа”.

T34
Andy08:

Мне так сдается, что вы перебарщивете с понятием “прецессия гироскопа”.

То есть? всмысле ротор не такой уж и гироскоп? И почему флайбар на больших настоящих вертолетах стоит под 90 градусов и увеличивает шаг винта как бы сбоку от направления наклона?

переворачивается и валится? как интересно…
то есть большая взрослая модель если бросить ручки управления повесит повесит да и завалится или она просто будет дрейфовать в пространстве?
это не связано с тем что модель должна мочь делать 3д пилотаж?
а что будет с вертолетом если ему ручку управления повернуть чуть чуть? У него нету режимов в которых он занимает какое то устойчивое положение?

у меня есть маленький детский вертолетик, соосник, у него наклон вперед организуется винтом на хвосте. Так вот у него максимум вперед и назад - это устойчивые положения, в которых он под одним углом прет по напарвлению, вот я и пытаюсь понять чем скомпенсирован момент заднего пропеллера?.. Моментом между ротором и центром тяжести? Может такое быть? А можно рулить вертолетом перетаскивая в нем внутри гирю?

Аппарат перекоса на моделях, когда ручку поворачиваешь вперед, как все таки перекашивается? он сзади увеличивает шаг или сбоку? А на настоящих вертолетах? В Википедии что-то написано что он смешен на 90 градусов…

В целом и основном хочу понять, конус винта сам по себе поможет или нет? Если на модели сделать насильно конус винта подогнув держатели лопастей, станет ли она без флайбара устойчивее, чем модель без конуса или нужные горизонтальные шарниры и возможность совершать махи? Мне надо понять винт гироскоп или все таки управляющая плоскость…

Я видел модельку вертолета большую, копийную, там автор сделал 3 лопастной винт, говорит, что устойчива без всяких флайбаров и электроники, также видел упоминания что 2 лопастной винт и несколько лопастной это абсолютно разные вещи с точки зрения устойчивости…

Может если организовать 4 лопастной винт, то и никакого конуса не надо?

Andy08

Вы много написали, но при чем тут прецессия непонятно. Я, тоже не великий спец по гироскопам и теорию изучал 25 лет назад, но вы когда-нибудь мучали настоящий большой гороскоп? Если, к примеру, ось вращения гироскопа в горизонте и к ней приложить усилие вертикально вниз в какую сторону будет прецессия? А если убрать усилие, что произойдет? И в принципе ротор вертолета не есть гироскоп в полном его смысле. Система неустойчива сама по-себе, т.к не имеет точки опоры плюс воздействие от хвостового ротора. Ну, и как вы не организовывайте конус, а он все равно будет, от прогиба лопастей.

T34

момент приложеный к оси гироскопа пораждает момент под 90 градусов по ходу вращения, перпендикулярный и оси и приложеному моменту. если закрепить один конец оси гироскопа, и раскрутить его горизонтально, то он будет оставаться горизонтальным и вращатся в горизонтальной плоскости вокруг точки крепления. Момент поворачивающий его вертикально заменится на перпендикулярный и начнет крутить его. Это точно 😃 как пропадет приложеная сила, так пропадет и момент, это тоже точно…

если винт вертолета гироскоп, тогда если он увеличивает шаг справа, например, это порождает момент, который по идее преобразуется и завалит весь винт на нас или от нас в зависимости от направления вращения. Так ли это?

говорят что лопасти модели слишком жесткие и короткие чтобы создать приличный конус, и его практически нет, хотя это тоже говорят…
там же большая центробежная сила, и малый вес самой модели, а это все не способствует хорошему конусу… но не понятно нужен ли он мне этот конус… надо понять ведет ли себя винт как гироскоп или нет

AlexSr

А если Вы узнаете, что винт ведёт себя как гироскоп - что изменится? 😵
Любое вращающееся тело так себя ведёт. Всё зависит от массы, радиуса и угловой скорости.

Вот только моменты (силы) гироскопического эффекта в сравнении с моментами от аэродинамических сил не столь значительны, как Вам это представляется.

P.S. Складывается впечатление, что свои выводы вы сделали на основании “теории соосников”.

T34

ну тут два момента!😃

  1. я буду понимать что проиходить, это интересно и правильно для общего развития, например, ну и просто приятно понимать как какие штуки в этом мире работают.
  2. если винт гироскоп, то конус винта не добавить устойчивости и я буду делать прямой винт, если гироскопическая составляющая мала, то я буду строить винт с насильным конусом, так как это добавить устойчивости.

как распределены гироскопическая и аэродинамическая составляющая винта? У меня путаница от того, что (как говорят) взрослые вертолеты устойчивы из-за конуса, то есть аэродинамически, а модели из-за флайбара, который меняет шаг под 90 градусов к крену, то есть как бы гироскопически.

Но есть взрослые 2 лопастные у которых тоже етсь флайбар и он тоже под 90 градусов, и есть модели 3 лопастные без флабара и с горизонтальными шарнирами в лопастях и тоже устойчивы…
вот и не могу ничего понять:(

П.С. я не опирался на какую то конкретную теорию, но соосники меня конечно больше интересуют… Даже скорее виртолеты с 2 несущими роторами

btframework

Причем тут флай-бар? Вы теорию по ссылке выше читали? Если да, то должны понимать, что флайба не добавляет устойчивости, он “сглаживает” управляющие моменты.

AlexSr

Вам надо для начала понять, что вы говорите одновременно о разных схемах главного ротора.
А ведут себя разные схемы - весьма по разному.

Конус - есть у всех схем, всегда. Но - сильно разный.
В пилотажных моделях нет вертикального шарнира. Только упругость лопасти создаёт конус. Соответственно - от конуса нет обратной связи на тяги управления шагом. Что ЕСТЬ в больших вертолётах.

Зато - есть демпфера на межлопастном валу, что несколько “приближает” схему к “балансирному” подвесу лопастей…

Гироскопический эффект и прецессия - так же, есть всегда. Определяются весом лопастей их длинной и пр… (см. предыдущий пост).
А вот влияет “гироскоп” на поведение ротора - то же по разному немного, в зависимости от схемы. (обратная связь через отклонение цапфы в шарнирах)…

Разное количество лопастей - то же влияет на поведение. Случай с двумя лопастями - вообще “особый”, отличается от 3-и и более.

И всё это - без учёта действия флай-бара…

А вообще то, если действительно интересно - читайте вот эту тему, точнее - ссылке в ней.

T34

можно чуть подробнее в чем коренное отличие 2 и многолопастных роторов? чтобы зацепится в поиске, а то даже вопрос для поиска не могу сформулировать…

что-то ссылка идет на общий список тем, а не на конкретную… но пороюсь.

горизонтальный шарнир в большом вертолете используется для компенсации маха и все? уменьшая шаг лопасти в верхней точке и увеличивая в нижней?

Гибкости лопастей модели хватит для нормальной устойчивости без флайбара? поможет ли насильно сделанный конус?
Лопасти типа как от биг ламы, с не симметричным профилем, и не меняемым шагом, роторы 2 четырехлопастных, поперечная схема. Поперечную устойчивость хочу обеспечить наклоном роторов в центр, а вот с продольной устойчивостью не знаю что делать, думаю про насильно заданный конус, как думаете, сработает или надо сразу электронику городить?

AlexSr

Ссори, вот тема rcopen.com/forum/f19/topic175516 .

Читайте. Читать надо много и долго. Там (в книгах) есть почти все ответы.

И забудте про соосники. Напрочь. 😃

T34

Ну КА-50 помоему стильный вертолетик:) можно долго спорить хуже он чем ми или лучше, но что он более стильный это точно%)…

ладно будем читать:)

Hainov
btframework:

Причем тут флай-бар? Вы теорию по ссылке выше читали? Если да, то должны понимать, что флайба не добавляет устойчивости, он “сглаживает” управляющие моменты.

Ну, рассмешили! 😁 Флайбар только для устойчивости и нужен!
Его второе назначение - сервоусилителя - вообще непринципиально при хороших сервах.

Вы, видимо, не вертолетчик, а то бы знали, что удаление грузиков с флайбара , а еще лучше установка легких лопаток добавляет верту резвости. А установка двойного, а то и тройного комплекта грузиков (я так делал) превращает верт в неподвижно висящий в воздухе предмет.

А если снять грузики с соосника (и это я пробовал), его вообще невозможно оторвать от пола, он сразу кувыркается.

AlcoNaft43
BOG:

“И в чем разница между 2 и 3-4 лопастными винтами?”
Разница в количестве лопастей НВ. 😃 Просто для больших вертолетов как бы это получше объяснить, чтобы создать подъемную силу которая сможет оторвать данный вертолет от земли например на 2-ух лопастном винте, придется сделать такие большие и широкие лопасти, что просто реактивный момент который возникнет при вращении такого НВ, будет сложно погасить и вертолет будет вращаться в противоположную сторону. Такой НВ будет не эффективен, поэтому создали многолопастные НВ, но в то же время нельзя и переборщить с количеством лопастей так как при большом количестве лопастей НВ работа каждой лопасти в отдельности будет мало эффективна, другими словами они будут другу другу мешать. Поэтому кол-во лопастей и соответственно тип НВ все это делается с помощью расчетов и испытаний (продувок) в аэродинамической трубе.

Ааааа, такой бред, хоть бы ИМХО добавляли. Реактивный момент зависит только от подъемной силы, а уж сколькими лопастями ее достигают - вопрос второй. Насколько я помню, где то из форума, что максимально эффективный пропеллер - однолопастной, но так как он технически не возможен - делают двух. А многолопастные вертолеты делают из за ограничений размера и материалов для изготовления лопастей, ну и ограничений максимальных оборотов и проблем с переходом концов лопастей на сверхзвук.

btframework
Hainov:

Вы, видимо, не вертолетчик, а то бы знали, что удаление грузиков с флайбара , а еще лучше установка легких лопаток добавляет верту резвости. А установка двойного, а то и тройного комплекта грузиков (я так делал) превращает верт в неподвижно висящий в воздухе предмет.

А если снять грузики с соосника (и это я пробовал), его вообще невозможно оторвать от пола, он сразу кувыркается.

Ага. Я так - погулять вышел. Вы хоть сами себе не противоречьте. А заодно и теорию по ссылке выше изучите.

BOG
AlcoNaft43:

Ааааа, такой бред, хоть бы ИМХО добавляли. Реактивный момент зависит только от подъемной силы, а уж сколькими лопастями ее достигают - вопрос второй. Насколько я помню, где то из форума, что максимально эффективный пропеллер - однолопастной, но так как он технически не возможен - делают двух. А многолопастные вертолеты делают из за ограничений размера и материалов для изготовления лопастей, ну и ограничений максимальных оборотов и проблем с переходом концов лопастей на сверхзвук.

“Реактивный момент зависит только от подъемной силы” Вот оно как…
Сможете объяснить языком аэродинамики вертолета данное выражение?
Хотя бы ИМХО добавляли прежде чем писать… 😃

T34
BOG:

“Реактивный момент зависит только от подъемной силы” Вот оно как…
Сможете объяснить языком аэродинамики вертолета данное выражение?
Хотя бы ИМХО добавляли прежде чем писать… 😃

естественно утверждение не верно в общем смысле. Если взять гребное колесо и крутить (лопатки поперек потока), подъемная сила ноль, а момент огого…

Но я думаю, автор высказывания имеет ввиду нормальные винты, профилированные крученые и рассчитанные. Для них думаю практически всегда винт с большей тягой будет иметь и больший момент, имхо конечно. И есесно не линейная зависимость.

Но что добавлением лопастей можно снизить момент не потеряв тягу, или повысить тягу не увеличив момент - вот это, наверное, точно не верно, с любыми оговорками:)

btframework:

Ага. Я так - погулять вышел. Вы хоть сами себе не противоречьте. А заодно и теорию по ссылке выше изучите.

Скорее стоит согласится с тем что флайбар система повышающая устойчиовсть, чем ограничивающая подвижность. Подвижность, конечно, тоже ограничивает но как побочное действие от улучшения устойчивости.

Если бы оно было только для плавности и меньшей маневренности, - этого же эффекта было бы легко добиться, уменьшив расходы рулей и создав электронные замедлители, что в миллиарды раз проще, чем городить сложную механическую систему на винте.

А если считать что плавность это меньшая реакция на внешние воздействия типа ветра и прочее, то это не плавность, а устойчивость.

Это без теории про системы белла и хиллера, и анализа действия самого устройства…

Хотя блин ну почему же он меняет шаг под 90 градусов к воздействию???.. 😃

qazontin

разбор “взрослой” модели полета Карлосона
по Малышу
присоеденюсь к посту, что всё подробно рассмотренно в книгах по теории вертолетов.

T34
Hainov:

А если снять грузики с соосника (и это я пробовал), его вообще невозможно оторвать от пола, он сразу кувыркается.

Тут думаю вопрос не соосника как схемы. А скорее того что пока соосники это маленькие вертолетики, с очень легкими и достаточно маленькими винтами. Слишком жесткими лопастями для хорошего конуса при малом весе самой модели, и слишком легкими роторами для хорошего гироскопического эффекта винтов.

qazontin:

разбор “взрослой” модели полета Карлосона
по Малышу
присоеденюсь к посту, что всё подробно рассмотренно в книгах по теории вертолетов.

никогда даже не смел усомнится в этом утверждении. Но так можно сказать практически о любом аспекте нашей жизни:) Надеялся несколько ускорить продвижения в познаниях по конкретным направлениям, получив короткие пересказы от тех кто эти книги в отличии от меня уже прочитал…
Хотя за труд по выбору конкретных книг я тоже крайне благодарен, это тоже существенно ускоряет процесс познания