Wie berechne ich den Schub einer Rotorscheibe und die notwendige Leistung, um sie anzutreiben?

Wie es scheint, wurde diese Frage hier schon ein paar Mal gestellt, also verzeihen Sie mir bitte, dass ich noch einmal frage.

Wenn ich 50 PS Wellenleistung bei 5000 U/min und 106 Nm Drehmoment zur Verfügung habe, kann ich sie dann in 200 kgf Schub umwandeln?

Ich beabsichtige, zwei Sätze horizontaler Rotoren zu verwenden, die 50 BHP aufteilen und jeweils 100 kgf Schub erzeugen. Ist es machbar? Wie groß werden der Durchmesser der Propeller und ihre Drehzahl sein, um dieses Ziel zu erreichen? Was ist mit Tonhöhe?

Jede Hilfe, auch teilweise oder Hilfe in Form von Anleitungen zur richtigen Ressource, wird immens hilfreich sein.

Vielen Dank im Voraus :)

Bearbeiten: 1. Ich beabsichtige, vertikalen Schub bereitzustellen und nicht horizontal, wie wir es in Flugzeugen tun. 2. Ich möchte speziell folgende Dinge wissen:-

Angenommen, ich habe ein generisches Rotorblatt mit einem Durchmesser von 2000 mm (ich habe keine Ahnung, was ein typischer Steigungswert ist). Ich möchte wissen, mit welcher Drehzahl es gedreht werden muss, um eine Kraft von 100 kgf zu erzeugen, und wie hoch die Leistungs- oder Drehmomentanforderung sein wird.

Sie werden etwas (oder viel) Kraft in dem Mechanismus verlieren, den Sie verwenden, um die Kraft zwischen den Requisiten aufzuteilen.
Mit welcher Drehzahl willst du die Messer drehen? Wenn Sie an 5000 U / min denken, benötigen Sie einen sehr kleinen Durchmesser, um die Spitzen im Unterschallbereich zu halten. Wenn Sie weniger denken, benötigen Sie einen Getriebemechanismus (mit Verlusten)
5000 U/min sind 523,6 rad/sec und 523,6 rad/sec x 106 Nm sind 55,5 kW, rund 75 PS, nicht 50...
@xxavier ja, das maximale Drehmoment liegt normalerweise unter der maximalen Drehzahl.
Wie hoch ist die Konstruktionsgeschwindigkeit des Fahrzeugs? Horizontalrotoren oder Vertikalpropeller?
Entwurfsgeschwindigkeit? Nun, seine Hauptfunktion besteht darin, über einen Punkt zu schweben, alles, was nicht allzu schlecht ist, reicht aus, was die horizontale Geschwindigkeit betrifft. Die Rotoren sind horizontal, dh parallel zur Flugzeugzelle.

Antworten (2)

Ich beantworte die Frage nach dem Bearbeiten. Einfache Impulstheorie:

(Schub) T = C T ⋅ ρ ⋅ A ⋅ Ω 2 ⋅ R 2
(Leistung) P = C P ⋅ ρ ⋅ A ⋅ Ω 3 ⋅ R 3
(Ideale Leistung) C P = C T 3 / 2 2
(Leistungszahl) F M = ICH D e A l P Ö w e R ICH N D u C e D P Ö w e R + P R Ö F ich l e P Ö w e R

Die Gütezahl ist eine Maßeinheit und stellt ein Maß für die Effizienz dar. Es liefert immer ein besseres Ergebnis für höhere Festplattenbelastungen, bietet jedoch eine Korrektur für reale Auswirkungen auf die ideale Leistung. Also für Ihren Fall mit A = 3,14 m 2 , ρ = 1,225, T = 981 N, die ideale Kraft ist:

P ich D e A l = 2 ⋅ ( ( T / 2 ) 3 / 2 2 ⋅ ρ ⋅ A ) = 2 ⋅ ( ( 981 / 2 ) 3 / 2 2 ⋅ 1.225 ⋅ 3.14 ) = 7.8 k W

Von J. Gordon Leishman, Prinzipien der Hubschrauberaerodynamik:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

(CT) C T = T ρ ⋅ A ⋅ Ω 2 ⋅ R 2

Schreibgeschwindigkeit v T ich P = Ω ⋅ R sollte kritische Mach = 0,7 * 340 m/s = 238 m/s nicht überschreiten. Bei dieser Spitzengeschwindigkeit C T = 981/(1,225 * 3,14 * 238 2 ) = 0,009 0,0045. Entsprechende Gütezahl = 0,75 0,55. So wäre die Leistung zum Antrieb des Rotors
7.8 / 0,55 = 14.2 k W

Der Rotor würde sich mit 238 rad/s = 2.270 U/min drehen, hoffentlich ist das ungefähr die Drehzahl für max. Drehmoment für Ihren Motor. Andernfalls müssen Sie nach Bedarf hoch- / runterschalten, Getriebe haben Sie sowieso.

Sie müssten Übertragungsverluste hinzufügen, um die beiden Rotoren von Ihrem Motor anzutreiben. Prouty gibt einen Leistungsverlust pro Stufe von 0,0025 [max. Leistung + tatsächliche Leistung] an. Jede Scheibe hat 2 Stufen, also eine Verlustleistung von ca. 0,005 * 2 * 14,2 = 0,14 kW pro Scheibe.

T Ö R Q u e = P / Ω = 14 , 200 / 238 = 60 N M

BEARBEITEN

Ein numerischer Fehler bei der Berechnung C T = 0,0045 nicht 0,009, also ist FM niedriger und das Drehmoment reicht möglicherweise nicht aus. In diesem Fall sollte der Rotordurchmesser reduziert und die Drehzahl erhöht werden.

Das ist unglaublich, ich kann dir gar nicht genug danken, netter Fremder aus dem Internet. Jetzt werde ich diese Impulstheorie studieren und selbst sehen, wie und warum ihre Anwendung in diesem Fall ist. Danke dir nochmal :)
Keine Sorge Kumpel. Die Impulstheorie ist nur der Anfang, sie wird später in den Büchern schwindelerregend komplex. Aber das ist eine Art schnelle Berechnung der Größenordnung.

Verwenden Sie diese Formel:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

(Aus dem Wikipedia-Eintrag https://en.wikipedia.org/wiki/Disk_loading ). Wobei P die Leistung in Watt, T der Schub in Newton, A die Scheibenfläche des Rotors in Quadratmetern und rho die Luftdichte in Kg/m3 ist, etwa 1,22...

Ich würde diese Antwort positiv bewerten, wenn sie die Gleichung für eine ausgearbeitete Lösung verwenden würde.
Das OP muss nur nach A auflösen, um den benötigten Plattenbereich zu kennen, wobei eine 100% ige Prop- und Übertragungseffizienz angenommen wird. Dann kann er die Fläche in zwei Teile teilen, einen für jede Stütze, und den Stützendurchmesser erhalten. Sehr elementare, 12 Jahre alte Algebra ...
Wo ist der Profilwiderstand und der induzierte Widerstand in dieser Gleichung? Je größer die Rotorscheibe, desto geringer die Leistung, die erforderlich ist, um sie bei einem bestimmten Schub anzutreiben?
Es ist ein vereinfachter Ansatz, der auf der Impulstheorie basiert. Das Festlegen eines geeigneten Werts für die Propellereffizienz würde die Dinge der Realität näher bringen. Ja, im Allgemeinen gilt: Je größer die Rotorscheibe, desto geringer ist die für einen bestimmten Schub benötigte Leistung. Das ist der Grund, warum Hubschrauber große Rotoren haben ...
Nun, wenn ich das mit T = 981 N ausrechne, Fläche = pi m², Dichte = 1,225 kg/m^3. Dann ergibt sich Leistung = 981*((981/3.14)*(1/(2*1.225)))^(1/2) = 11077 Watt, und ich habe 25 KW pro Welle zur Verfügung, das sieht recht vielversprechend aus. Unter der Annahme, dass die Propeller einen Wirkungsgrad von 80 % haben, sind es 13,843 KW, unter der Annahme von 5 % mechanischen Verlusten sind es 14,572 KW. Das sieht magisch aus
@Tony Stark Sie benötigen ein Untersetzungsgetriebe, damit die Spitzen Ihrer Requisiten mit 2 m Durchmesser nicht Überschall erreichen. Außerdem sind Requisiten selten zu 80 % effizient. Ein Wert von 50% ist realistischer... Und Sie sollten einen vernünftigeren Wert für die mechanischen Verluste einsetzen... 20-30% werden ungefähr richtig sein...
@xxavier Unter der Annahme eines Worst-Case von 50% Prop-Effizienz und 30% mechanischen Verlusten (obwohl es dafür keinen Grund gibt, da nur ein Untersetzungsantrieb und ein paar Gleichlaufgelenke dazwischen liegen), ergibt sich dann eine Leistung von fast 32 KW Es wird eine technische Übung sein, die Propellereffizienz zu verbessern, mechanische Verluste zu reduzieren und das Flugzeugzellengewicht zu reduzieren. Ich möchte hier nur mit Profis nachfragen, ob es im Sinne einer Nichtverletzung der Physik machbar ist. Ich hätte nie erwartet, dass es eine einfache Übung zum Installieren und Fliegen sein würde.
@ Tony Stark Ein Hubschrauber ist eine sehr schwierige Sache ... Viel Glück ...
@Xxavier danke Mann, ich bin dankbar für die Zeit, die du damit verbracht hast, mir zu helfen. Ich werde immer wieder hierher kommen, um weitere Fragen zu stellen.
@Tony Stark Lassen Sie mich vorschlagen, dass Sie dem Rotary Wing Forum beitreten... Sie finden es leicht im Internet. Da gibt es einige hochkarätige Drehflügler-Experten...
@xxavier sicher, ich mache es sofort.
Wie berechne ich den Schub einer Rotorscheibe und die notwendige Leistung, um sie anzutreiben?
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