Warum zeigt diese Berechnung, dass die Propeller von Gustave Whitehead mehr als 100 % effizient waren?

Die Gleichung, auf die Sie verwiesen haben, zeigt den Propellerdurchmesser im Quadrat, geteilt durch 2, nicht 4.

Selbst dann zeigt die Rechnung, dass Marketing zum Experimentieren etwa 2:1 ist :)

So wie Sie es präsentieren, haben Sie Recht, und Whiteheads Zahlen sind unmöglich.

Ich bezweifle, dass er die Motorleistung genau genug messen konnte, und wer weiß, welche Definition für Pferdestärken er verwendet hat. Die Leistungsmessung erfordert einige schwere Maschinen , und Whitehead besaß höchstwahrscheinlich kein geeignetes Dynamometer. Es wäre interessant, den Verbrauch dieses Motors zu kennen - das könnte helfen, seine Zahlen besser zu überprüfen.

Beispiel für zwei ~statische Schubtests

1) Motor: C-85-12 Continental ( 85 PS , Drehzahl 2575 U/min)

Propeller: McCauley 71×46 Met-L, Aluminium (Dies ist eine Kletterstütze für eine 120)

Wind: 4-9mph Gegenwind

Leistung – Schub: 340 Pfund , Drehzahl: 2350

Propellerwirkungsgrad: ~ 37,5 %

2) Motor: Continental O-200, 100 PS , Drehzahl 2750 U/min

Propeller: McCauley Clip Tip 68″ Durchmesser, Aluminium, Standardsteigung

Wind: 5-7mph Gegenwind

Leistung – Schub: 335 Pfund , Drehzahl: 2332

Propellerwirkungsgrad: ~ 32,5 %

siehe: Schubprüfung von 85- und 100-PS-Motoren

Hinweis: Der Wirkungsgrad wurde nach folgender Formel berechnet:$\eta_{prop} = \sqrt{\frac{T^3}{(P^2 \cdot \pi \cdot \eta_{gears} \cdot \frac{D^2}{2} \cdot \rho )}}$

Abschluss:

Wenn die Formel für$\eta_{prop}$zuverlässig ist Es scheint, dass ein moderner Propeller bei einer statischen Schubmessung einen eher schlechten Wirkungsgrad hat. Gustave Whitehead hätte seine Luftschrauben möglicherweise optimiert, um den maximal möglichen statischen Schub zu liefern, aber selbst in diesem Fall hätte er keinen Wirkungsgrad über 90% erreichen können.

Whiteheads Behauptungen für seinen Motor sind schwer zu glauben. Nach seiner Beschreibung handelte es sich um einen mit Kerosin betriebenen Fünfzylinder-Diesel (Selbstzündung). Es hätte ein hohes Verdichtungsverhältnis mit Kraftstoffeinspritzung benötigt. Das wiederum bedeutet starke, schwere Zylinder. Es ist ein interessanter Vergleich mit dem erfolgreichen Antoinette V8 mit Funkenzündung von einigen Jahren später:

• Länge: Whitehead 48 Zoll, Antoinette 44 Zoll
• Breite: Whitehead 10 Zoll, Antoinette 25 Zoll
• Größe: Whitehead 10 Zoll, Antoinette 21 Zoll
• Drehzahl: Whitehead 800, Antoinette 1.100

Es ist klar, dass die Zylinder von Whitehead nicht wesentlich größer sein konnten als die 1,0 L der Antoinette, und es waren nur 5 statt 8 davon. Und sein Motor drehte sich langsamer. Dennoch beansprucht er 80% der Leistungsabgabe. Dies ist durchaus möglich, wenn sein Kompressionsverhältnis viel höher ist. Aber hier kommen wir zum Knackpunkt:

• Gewicht: Whitehead 120 lb, Antoinette 209 lb.

Als grober Vergleich basierend auf der Zylinderzahl, 5/8 von 209 = 130,6. Seine Behauptung impliziert also ein Zylindergewicht, das nicht größer ist als das der Antoinette, jedoch in der Lage ist, weit höheren Drücken standzuhalten.

Junkers baute später Zweitakt-Diesel, die eine hohe Leistung pro Zylinder entwickelten, da die Verdichtung nicht nur hoch war, sondern man bei jeder Umdrehung einen Knall bekam statt bei jeder anderen. Der 12-Kolben (in 6 Zylindern!) Jumo 204 leistete 590 PS bei 1.600 U/min. Bei Whiteheads 800 U/min, der halben Drehzahl des 204, entspricht das grob der halben Leistung oder etwa 300 PS. Es wog 1.653 lb und lieferte bei 800 U / min nur 22 PS pro 120 lb, die Hälfte von Whiteheads Behauptung - und das nicht vor 1929.

Also war Whitehead entweder ein absolutes Genie im Design von Dieselmotoren mit Zugang zu bemerkenswert hochwertigen Materialien und fortschrittlicher Fertigungstechnologie, oder jemand in der Nahrungskette hat die Wahrheit verschönert. Seinen Lebensunterhalt verdiente er damals und bezahlte seine Experimente mit der Herstellung und dem Verkauf von Flugmotoren, und dabei scheint er einen Ruf für erstklassige Verarbeitung gehabt zu haben, aber trotzdem ....

Ich habe die Formeln aus meiner Antwort auf Was ist die richtige Formel zur Berechnung des Propellerwirkungsgrads verwendet? und kam zu folgendem:

wir haben:

• $\beta$=0,
• $P$= 20 PS = 14.914 W,
• $D$= 6 Fuß = 1,8 ± 0,3 m,
• $T$= 254 Pfund = 1130 N,
• $\rho=1.2 \rm\ kg/m^3$, nachgeben