Beziehung zwischen Auftriebskraft und Drehmoment, das in Propellern erzeugt wird, die für vertikal startende und landende Flugzeuge verwendet werden

Auf diese Frage gibt es viele Antworten, aber keine davon ist spezifisch. Ich muss die genaue Beziehung zwischen der Auftriebskraft eines Propellers mit bestimmter Steigung, Anstellwinkel, Abmessungen und Material mit dem Drehmoment finden, das in einem Propeller bei einer bestimmten Geschwindigkeit in einer bestimmten Höhe eines vertikal startenden und landenden Flugzeugs erzeugt werden soll schweben und vorwärts fliegen. Können einige Experten auf diesem Gebiet diesen Zusammenhang herleiten.

Es gibt zu viele Variablen, um dies in einer Gleichung zu erfassen. Diese und diese Antwort enthalten einige Hintergrundinformationen
Außerdem haben einige Experten auf diesem Gebiet die vielen Gleichungen hergeleitet, die dies beschreiben, insbesondere Prouty (Hubschrauberleistung, Stabilität und Kontrolle) und Leishman (Prinzipien der Hubschrauberaerodynamik). In den ersten Kapiteln finden Sie diesen Rotordurchmesser und das Blattprofil , Blade Twist, Blade AoA, Vorwärtsgeschwindigkeit, Höhe und einige andere Parameter sind beteiligt. Mit anderen Worten: Ihre Frage ist sehr weit gefasst.

Antworten (2)

Was Sie suchen, ist die Klingenelementtheorie :

Der Ausdruck für das Drehmoment des gesamten Propellers lautet daher

Q = 1 2 ρ v 2 B ∫ 0 R Q C D R

  • Q - vom Propeller benötigtes Gesamtdrehmoment
  • p (rho) - Dichte der Atmosphäre, in der der Propeller wirkt
  • V - Geschwindigkeit des freien Stroms (auch bekannt als Geschwindigkeit des Flugzeugs in Bezug auf die Luft)
  • B - Anzahl der Blätter am Propeller
  • R - Propellerradius
  • Qc - Drehmoment, das von einem Segment eines Propellerblatts bei dr benötigt wird
  • dr - kleines Delta des Radius

Qc ist die Kraft dF (siehe Abb. 2) des Abschnitts dr, für den wir rechnen, multipliziert mit dem Radius R, an dem sich der Abschnitt befindet.

Abb.2

Abb.2

Wie aus der Abbildung ersichtlich, ist dF die aerodynamische Gesamtkraft (Auftrieb + Widerstand) des Abschnitts des Propellerblatts dr, für den wir rechnen, projiziert auf die Ebene des Propellers. df kann somit durch die Gleichung berechnet werden: dF-Gleichungwobei:

  • ф = arcsin(V/(2*pi/n)) ist der Bewegungswinkel der Klinge in Bezug auf Luft
  • V - Freistromgeschwindigkeit
  • n - U / min
  • г (Gamma)- Winkel zwischen der Auftriebskomponente und der resultierenden aerodynamischen Kraft dR (*Hinweis - sollte dD/DL sein)
  • dldL und dD werden wie für ein Flügelprofil berechnet. (*Hinweis - achten Sie darauf, die korrekten Auftriebs- und Widerstandskoeffizienten Cl und Cd bei alpha = beta - ф zu verwenden)
Können Sie erklären, was die Terme in der Gleichung bedeuten und wie diese Formel anzuwenden ist?
Die Gleichung läuft auf Q = Q hinaus.
@Koyovis, das ist, als würde man sagen, F = m * a läuft auf F = F hinaus ... na ja, aber das ist eine zu starke Vereinfachung.
Wie ist der Zusammenhang zwischen Auftriebskraft L und Drehmoment Q?
@Koyovis Ein Propeller ist im Wesentlichen ein rotierender Flügel. Wenn es sich dreht, erzeugt jeder Abschnitt jeder Klinge Auftrieb und Widerstand. Der Vektor, der durch Summieren von L + D eines Blattabschnitts gebildet wird und auf die Ebene (Scheibe) des Propellers projiziert wird, bildet eine Kraft, die gegen die Drehung des Propellers wirkt. Die Summe dieser Kräfte entlang der Länge jedes Blattes, multipliziert mit dem Radius, bei dem diese Kräfte wirken, ist das Gesamtdrehmoment, das erforderlich ist, um den Propeller zu drehen.
Verzeihung. Ich habe deine letzte Frage falsch verstanden. Ich werde die Antwort etwas später heute aktualisieren

Die Beziehung zwischen dem vom Motor erzeugten Drehmoment und der Auftriebskraft ist der Widerstand des Rotors. Eine Erhöhung der Auftriebskraft durch Erhöhen der Drehzahl oder des AOA erfordert eine proportionale Erhöhung der Leistungsabgabe des Motors. Auch die Luftdichte spielt eine Rolle.

Bei einem gewöhnlichen Hubschrauber wird das Drehmoment durch Erhöhen oder Verringern des Drehmoments des Heckrotors ausgeglichen.

Danke für die Antwort an @RobertDiGiovanni. Können Sie das bitte in eine Formel unter Berücksichtigung aller Proportionalitätskonstanten einfügen und was, wenn ein Elektromotor zum Antrieb des Rotors verwendet wird?
@Mohammed Siddique mit einem Elektromotor ist eine gute Idee. Beginnend im Kleinen sind Leistungsaufnahme, Auftrieb und Drehmoment einfach messbar.
Nun, ich entwerfe einen Motor und habe die vom Rotor zu erzeugende Auftriebskraft berechnet. Ich muss nur herausfinden, wie viel Drehmoment mein Motor erzeugen sollte, um diesen Auftrieb zu erreichen. Kannst du mir helfen @RobertDiGiovanni.
Nicht ohne das Auftriebs-/Widerstandsverhältnis des Profils zu kennen, das Sie für Ihren Rotor verwenden. Abhängig von der Drohne können Sie möglicherweise aus vorhandenen Drohnen (im Hobbyladen) ein "Reverse Engineering" durchführen.
Wie hängt das Auftriebs-/Widerstandsverhältnis vom Drehmoment ab!? Kannst du mir das etwas näher erklären. @RobertDiGiovanni
Das Auftriebs-/Widerstandsverhältnis des Rotors . Es ist ein Spinnflügel.
Ja! Ich weiß nicht, wie ich es erklären soll, aber "wie viel Drehmoment und Drehzahl muss mein Propeller erzeugen, um den erwarteten Auftrieb/Widerstand zu erzielen ... " Können Sie die Antwort auf diese Frage bitte in mathematischer Form angeben!? ... ... Oder kennen Sie eine Website, auf der Sie dieses spezielle Konzept lernen können! ... Bitte geben Sie mir die Formel dafür oder wenn es nichts Vergleichbares gibt ... erklären Sie mir warum oder geben Sie mir einen Website-Namen, der mir diese Frage erklärt! @RobertDiGiovanni
@Mohammed Siddique Nun, danke, dass wir weiter daran arbeiten können. Die Formeln für Auftrieb und Luftwiderstand sind ähnlich: alle haben das gleiche Rho (Luftdichte), die gleiche Fläche, die gleiche Geschwindigkeit (im Quadrat) Auftrieb = Fläche x Rho x V 2 x Auftriebsbeiwert (oder Luftwiderstand der Stütze). Der Koeffizient ist ein Tragflächentyp bei einem bestimmten Anstellwinkel (und ebenso der Luftwiderstand). Sobald Sie diese Werte haben, wissen Sie, wie viel Rotordrehmoment vorhanden sein wird (wie bei einem Hubschrauber). Dann wissen Sie, wie viel Gegenmoment der Heckrotor benötigt. Probieren Sie Airfoil Tools für den Anfang im Internet aus.
Behandeln Sie Ihren Rotor wie ein rotierendes Tragflächenprofil. Der durchschnittliche Luftwiderstand, ausgedrückt über seine Länge (denken Sie an V 2 !) ist sein Drehmoment . Wegen v 2 , der "sweet spot" des Drehimpulses des Rotors liegt nicht auf halbem Weg zwischen jedem Ende (kann aber durch Variieren des AOA entlang des Blattes gesteuert werden). Schau dir eine Windmühle an.
Das heißt, das Zentrum der Widerstandslast kann durch Variieren des AOA entlang der Klinge gesteuert werden
Vielen Dank! @RobertDiGiovanni. Jetzt kann ich voll und ganz meiner Arbeit nachgehen.
Beziehung zwischen Auftriebskraft und Drehmoment, das in Propellern erzeugt wird, die für vertikal startende und landende Flugzeuge verwendet werden
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