Wie berechnet man die erforderliche Leistung beim Übergang vom VTOL zum Starrflügel?

In einem VTOL habe ich die für Start und Reise benötigte Leistung berechnet, was überhaupt nicht schwierig war. Zwischen Start und Reiseflug gibt es eine Phase, in der das VTOL umschalten muss, indem die Rotoren von 0 auf 90 Grad gekippt werden. Ich finde es schwierig, die für diesen Übergang erforderliche Leistung zu berechnen. Ich halte dies für sehr wichtig, da es mehr Energie verbraucht als abzuheben, da es Auftrieb erzeugt (die Mindestgeschwindigkeit für die Auftriebsanforderung nicht erreicht hat), um das Gewicht auszugleichen, und auch Schub für die Vorwärtsbewegung liefern muss. Gegeben sind mir:

  1. Rotorparameter
    • Anzahl der Rotoren
    • Rotordurchmesser
    • U/min
    • Anzahl der Klingen
  2. Feste Flügelparameter
    • Spannweite und Sehne (rechteckiger Flügel)
    • Auftriebs- und Widerstandsbeiwerte

Welche Faktoren werden berücksichtigt, um die für den Übergang erforderliche Leistung zu berechnen? Bitte beachten Sie: Machen Sie so viele Annahmen/Annäherungen, wie Sie möchten. Ich möchte nur eine einfache Formel für ein grundlegendes Verständnis.

  1. Der VTOL ist ein Kipprotortyp mit Impeller
Sind Ihre Rotoren kanalisiert oder nicht kanalisiert? Was ist das für ein VTOL? Abhängig von der spezifischen Konfiguration müssten die Übergangs- und Reisephasen die Plattenbelastung wie in einem Hubschrauber berücksichtigen. Wenn jedoch der Flügel groß und die Scheibenoberfläche vernachlässigbar ist, können Sie die Rotoren als vektorisierte Schubquellen behandeln und einfach die High-School-Trigonometrie verwenden, um die Übergangsphase zu lösen.
Ok, nehmen wir an, ich nehme an, dass mein Flügel groß und die Plattenfläche vernachlässigbar ist ... Wie berechne ich jetzt die Leistung? ... Weil ich das Gefühl habe, dass die Integration von 0 Grad bis 90 Grad involviert ist.
Noch ein Kommentar, wenn ich darf. Die maximale Leistungsanforderung besteht darin, sein Eigengewicht an Schub zu erzeugen, plus genügend Schub, um die Höhe in einem Abwind während des Vertikalflugs zu halten. Wenn Sie Ihre Sicherheitsgrenze beispielsweise auf 20 Fuß pro Sekunde festlegen, könnte eine Widerstandsberechnung für das Flugzeug durchgeführt werden, das mit dieser Geschwindigkeit vertikal angehoben wird, basierend auf der im Vertikalflug präsentierten Fläche. Sie werden feststellen, dass dies für den Übergang in die Horizontale mehr als ausreichend ist.

Antworten (2)

Wie Hobbes sagte. Kippen Sie zum Beispiel nach dem Start den Schub um 10° nach vorne. Der Kosinus beträgt 0,98, sodass Sie nur 2 % des Vortriebshubs verlieren. Der Sinus ist 0,17, also ist der Vorwärtsschub 0,17 * Gesamtschub.

Das Fahrzeug beschleunigt bis Luftwiderstand = Vorwärtsschub:

T = D = C D ⋅ 1 2 ⋅ ρ ⋅ v 2 ⋅ S
v 2 = 2 ⋅ T C D ⋅ ρ ⋅ S

Neigen Sie dann auf 20°, wo sin(20) = 34 % des Vortriebsschubs nach vorne und 94 % nach oben zeigt usw.

Beachten Sie, dass es üblich ist, die Widerstandsgleichung relativ zur Flügelfläche S auszudrücken.

Eine einfache Echtzeit-Näherung in einer Tabelle würde wie unten aussehen. 9810 N Schub, der 10 Grad nach hinten zeigt, ergibt sin10*9810 = 1703 N Vorwärtsschub, was etwa 300 Sekunden dauert, um das Fahrzeug auf 97 m/s zu beschleunigen. Aufgrund des aerodynamischen Auftriebs steigt das Fahrzeug natürlich, ändert die AoA und erzeugt einen induzierten Widerstand usw. Die Simulation sollte um eine Verringerung des Rotorschubs proportional zum aerodynamischen Auftrieb erweitert werden. Aber ich hoffe, das Wesentliche ist klar genug.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein. .Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Aber Sie sollten den von den Flügeln erzeugten Auftrieb auch richtig berücksichtigen
Ja, das sollten Sie, was Sie berechnen können, sobald Sie die Geschwindigkeit kennen. Der Vorwärtsschub beschleunigt das Fahrzeug, wodurch sowohl der Flügelauftrieb als auch der Luftwiderstand jede Sekunde ansteigen, bis T = D.
Also habe ich das von Ihnen befolgte Verfahren untersucht. Was wäre, wenn wir einfach den Schub konstant halten und den Winkel von 0 auf 90 neigen. Das Problem, dem ich gegenüberstehe, ist, dass wir dabei die gewünschte Strömungsabrissgeschwindigkeit bei einem Winkel von 6 erreichen Grad und was mache ich, um es vollständig auf 90 Grad zu drehen, ohne zusätzlichen Auftrieb zu erzeugen?
Reduzieren Sie den Schub proportional.
Dann würden Sie im Vorwärtsflug richtig abbremsen.
Nein. Beim Start wird der gesamte Schub in vertikaler Richtung benötigt. Dann vektoriere etwas davon in horizontaler Richtung, wie du gesagt hast, bei 6 Grad, bis du Stallgeschwindigkeit erreichst. Neigen Sie den Vektor dann langsam mehr horizontal, während Sie den Schub langsam reduzieren. Der für das normale Fliegen mit Flügeln erforderliche Schub ist viel geringer als der Schub für den Auftrieb.

Der Auftrieb des Flügels ist proportional zum Quadrat der Flugzeuggeschwindigkeit, siehe Auftriebsformel . Das sagt Ihnen, wie viel vertikaler Schub Sie bei jeder Geschwindigkeit benötigen.

Der Vertikalschub der Rotoren hängt vom Kosinus des Neigungswinkels ab, der Horizontalschub vom Sinus.

Der horizontale Schub führt zu der Geschwindigkeit, die Sie bei diesem Neigungswinkel erreichen können, aber Sie benötigen den Gesamtwiderstand des Flugzeugs, um dies zu berechnen. Das sind Informationen, die Sie nicht haben, wie es scheint.

Integrale bereiten mir Kopfschmerzen, also würde ich zuerst diese Parameter für, sagen wir, 10-Grad-Schritte im Neigungswinkel berechnen und diese graphisch darstellen, vielleicht wird eine Kurve im Diagramm sichtbar.

Für den Luftwiderstand habe ich den Luftwiderstandsbeiwert und die richtige Fläche ... und nachdem ich die Parameter herausgefunden habe, wie berechne ich die für den Übergang erforderliche Gesamtleistung ... Wie wird das Diagramm helfen? Mich
Das Diagramm zeigt an, wo sich die Spitze des Leistungsbedarfs befindet, und Sie können entweder die Höhe dieser Spitze aus dem Diagramm messen oder anhand der im Diagramm angezeigten Geschwindigkeit berechnen. Sie haben Auftrieb und Luftwiderstand für den Flügel, aber haben Sie Luftwiderstandsinformationen für den Rumpf?
Wie berechne ich den Luftwiderstand, wenn ich die Geschwindigkeit in diesem Winkel nicht kenne?
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