Хобби-Центр "Пилотаж" - Просмотр темы - Воздушные винты (пропеллеры)




Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 
Воздушные винты (пропеллеры) 
Автор Сообщение
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 02 июл 2011, 18:51
Сообщения: 77
Откуда: Ставрополь
Сообщение Воздушные винты (пропеллеры)
Классификация воздушных винтов (пропеллеров)

Автор: Игорь Семенов, Область

В данной статье будут рассказаны общие принципы по которым классифицируются воздушные винты.
Эта информация будет полезна новичкам, возможно что-то полезное найдете и Вы для себя.

Изображение

Ну вот Вы уже определились с хобби. Знаете какой двигатель будете себе покупать (купили) и здесь стает вопрос выбора пропеллера. С этим вопросом сталкиваются абсолютно все авиамоделисты и не только начинающие. Как подобрать оптимальный винт и что означает его маркировка? Давайте попробуем разобраться.

Винты классифицируются:

по числу лопастей - двух-, трех-, четырех- и много лопастные; (о них можно сказать следующее – много лопастной винт имеет более низкий КПД, однако, более высокую тягу на единицу диаметра)
по материалу изготовления - деревянные, пластиковые,карбоновые, смешанные;
по направлению вращения (смотреть из кабины самолета по направлению полета) - левого и правого вращения;
по расположению относительно двигателя

- тянущие
Изображение

-толкающие
Изображение

Тянущий и толкающий винты различаются направлением закрутки и профилировкой лопастей. Если тянущий винт крутить в другую сторону, т.е. против часовой стрелки, если смотреть по направлению полета, то он станет толкающим, но с очень плохим КПД. Потому что профиль лопасти пойдет к потоку воздуха повернутым на 180 градусов. Поэтому винт надо перевернуть.

по форме лопастей - обычные, саблевидные, лопатообразные;
по типам - фиксированные, неизменяемого и изменяемого шага.

Винты бывают:

Если кому-то необходимо то вот напомню таблицу для ДВС:

Изображение
Изображение

Буквенный индекс

W - wide. Винт для 3D самолетов, более широкая лопасть, заточен под максимальную тягу.
P - Pusher. Толкающий винт. Закручен в другую сторону.
E - Электро. Легкий. Под диапазон оборотов 6000-8000.
SF - электро, слоу-флаерный. Под обороты 4000-5000. Тяговые способности выше чем у Е, но на электромоторе соотв. потребляет больше тока, для медленных полетов.
E thin - электро, узкая лопасть, под большие обороты.
N - паттерновые винты, для пилотажек в духе F3A
C - combat, для воздушного боя
Без маркировки - обычно для ДВС, т.е. тяжелее (т.к. ДВС-у нужна масса "маховика").

Принципы подбора пропеллера на модель с бесколлекторным двигателем

Вы можете воспользоваться специальной программой для выбора винта типа MotoCalc от Capable
Computing
, Inc или PropSelector от Gyles AeroDesign.

Или подобрать самому.
Правильно подобранный винт обеспечивает модели самолета ОПТИМАЛЬНУЮ тягу в широком диапазоне скоростей полета, начиная со старта. Есть два крайних режима, в которых винт должен удовлетвори-тельно работать – стартовый, т.е., когда скорость воздуха относительно самолета равна нулю и крейсерский – когда самолет летит с крейсерской скоростью. И грубо говоря, в первом режиме двигатель должен не сгореть из-за избыточного момента на штатных оборотах, а во втором – тяга винта должна быть достаточной для полета и различных эволюций зависящих от назначения конкретного самолета. Как мы знаем, каждый самолет имеет некоторые конкретные ТХ - вес модели,
площадь крыла, нагрузка на крыло, опираясь на которые, вполне возможно приблизительно подобрать
винт.

1. Определяемся с аккумулятором для модели самолета – что есть у нас или что мы планируем купить.
Выбирать надо специальные силовые аккумуляторы, способные отдавать большие токи. При этом исходим из примерной нагрузки на крыло, а если проще – то где-то четверть веса модели должна уходить на аккумулятор. Это для самолета, для
планера – можно не более 15-20 процентов. Для 3Д акробата – наоборот до 30%.

2. Прикидываем, какую мощность аккумулятор способен отдать, помня о том, что электро-двигатель
должен соответствовать выбранной аккумуляторной батарее.

3. Хватит ли этой мощности для требуемых задач. При этом можно ориентироваться на следующие данные:

• Планер - 100-120 ватт/кг;
• Тренер - 120-150 ватт/кг;
• Пилотажная модель - 150-250 ватт/кг;
• Фан-флай - 250 и более.


Не забываем, что это мощность без учета КПД мотоустановки, т.е. для получения реальных цифр
прибавляем еще
~25%

4. Электродвигатель, допустим с этим Вы уже определились.

5. Собственно, подбираем винт.

Скорость полета. У нас есть площадь крыла, есть формула расчета скоростного напора, есть нагрузка на крыло. Нагрузка на крыло соответствует определенному скоростному на-пору и определенной скорости. Для электромоделей эта скорость лежит в пределах от 5 до 25 м/с - первая цифра примерно соответствует нагрузке на крыло 10г /дм2 (метательный планер), вторая – 50-70 г/дм2 (Су-33 на импеллерных движителях или бойцовая модель). Зависимость квадратичная, т.е. нагрузка на крыло пропорциональна квадрату скорости.
Двигатель – любой, что БК, что обычный коллекторный – характеризуется максимальными оборотами,
которые он от данного аккумулятора может развить. Например, для двигателя типа Speed 400 эти
обороты на уровне 15000 об/мин, т.е. порядка 200 об/сек.
Далее, нам надо, чтобы скорость винта в воздухе, т.е. обороты умноженные на шаг винта, была больше чем крейсерская скорость самолета – не менее чем на 30-40%, иначе винт просто не будет тянуть. Взяв, допустим винт 12 на 60, (то есть 300 на 150 мм, примерно), при редукторе 4:1 мы получим скорость вращения вала в 50 об/сек и скорость отбрасываемого винтом потока в 0.15х50 = 7.5 метра в секунду. Вывод – на таком двигателе с таким винтом при штатном питании нельзя разогнаться выше 7.5 м/с, т.е. более 30 км/ч. Если мы поднимем напряжение, то получим уже примерно 10 м/с. Т.е. с редукто-ром 4:1 400-й электродвигатель годится для скоростей порядка 5-7.5 м/с, с редуктором 1:2.5 и форсированием по напряжению – до 20 м/с, без редуктора вовсе (скажем в составе импеллера) – до 40 м/с.
Куда девается механическая мощность, прикладываемая мотором? Она переходит в движение воздуха.
При этом мощность у нас равна пути за единицу времени, т.е. скорости V, умножить на усилие F.
Усилие в свою очередь мы должны считать из формулы MV=FT – изменение импульса равно импульсу
силы - это школьная физика. При единичном времени масса M равна объему перелопаченного воздуха, а скорость V – РАЗНОСТИ скорости отбрасываемого воздуха и скорости полета самолета.
Т.е. мы получаем следующую формулу :
P = V * F = V * (V * Ро * Sвинта )* (V - Vсам).
Т.е. P = V^3 * РО * Sвинта – это стат. мощность, - V^2 * Vсам * Ро * Sвинта – это мощность вычитаемая по мере разгона самолета.
Отсюда, принимая допустим Vсам = 0.7 V, мы получаем
P = V^3 * 0.3 * Ро * R^2 * Pi , т.е. R = (3*P/(V^3 * 1.2 * Pi))^1/2. – это максимальный радиус винта
который мы можем получить при данной мощности двигателя и скорости отбрасываемого потока.

Как видно из этой формулы, на стартовом режиме мощность вырастет примерно в три раза – поэтому не следует злоупотреблять стоянием на старте на максимальной тяге – кратковременно такой режим
допустим, но длительно я бы его не стал использовать. Также следует учесть, что помимо нагрева двигателя, такой режим усиленно «съедает» аккумуляторы. Электродвигатели, особенно бесколлекторные моторы, имеют высокий КПД при более широком спектре выходной мощности, что позволяет использовать с ними пропеллеры разного диаметра и шага. И чтобы не блуждать при подборе необходимого винта к модели следует иметь в виду следующую зависимость:

• меньше диаметр, больше шаг -> выше скорость, меньше тяга;
• больше диаметр, меньше шаг -> меньше скорость, больше тяга.


Подбирая пропеллер, придерживайтесь простого правила - сумма диаметра и шага должна быть
примерно постоянной, это даст более или менее одинаковую нагрузку на мотор и более реальные
результаты.

Также лопасти бывают разной ширины. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что, уменьшая ширину лопасти винта, можно немного повысить его КПД. Это действительно так, но для скоростных режимов с относительно небольшой нагрузкой на винт. На большой же нагрузке КПД винта с более широкой лопастью получается выше.

Ну и выбрав винт, не забываем проверить его балансировку.

Изображение

Для начала Вам хватит и такого балансира-Изображение

В общем-то, у качественных винтов, аэродинамическая и весовая симметрия довольно неплохая – сделаны-то они из одного мате-риала в одной и той же не изнашивающейся форме. Но проверить не мешает, не забываем что обороты у винта модели с электродвигателем достаточно высокие и разлетевшийся несбалансированный винт – это уже ЧП.

Винты всегда маркируются в дюймах, например, EP1047 или EP1060, где первые две цифры – диаметр, последние две цифры - шаг. Ну а дюйм равен 25,4 мм. НО, следует иметь в виду, что винты с одинаковым обозначением бывают РАЗНЫЕ, например 1060 GWS

Изображение
– это оранжевый винтик весом 10 граммов с тонким профилем для слоуфлаеров до 400г веса, а 1060 APC

Изображение
– это серый винт весом под 50 граммов для моделей с ДВС, килограммового и более класса. Винт 1060 опять же от APC – есть еще и складной. Поэтому помимо диаметра и шага, следует обращать внимание, на какие обороты рассчитан приобретаемый винт.

Источники: rcdesign.ru Aviamodelka.ru technosport.narod.ru parkflyer.ru


04 окт 2013, 21:03
Профиль
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
 cron