Ich entwerfe ein ferngesteuertes Luftschiff. Ich werde es so einstellen, dass der durch das Archimedes-Prinzip gegebene Auftrieb das Gewicht der gesamten Struktur genau ausgleicht. Es wird von bürstenlosen Motoren mit Propellern angetrieben.
Soweit ich verstanden habe, für eine bestimmte Geschwindigkeit die Schleppkraft wird durch den Luftdruck ein gewisser formabhängiger Luftwiderstandsbeiwert gegeben , die Oberfläche die das Luftschiff dem Wind bietet, und schließlich das Quadrat der Geschwindigkeit .
Nun, um etwas Geschwindigkeit zu halten, offensichtlich der Schub muss dem Luftwiderstand entsprechen . Jetzt muss ich zu einer Gleichung für die Leistung kommen, die ich brauche, um einen solchen Schub bei einer solchen Geschwindigkeit zu bieten, da ich nicht ideale Motoren mit nicht idealen Propellern usw. verwende. Von einem kaum theoretischen Standpunkt aus weiß ich dass, wenn ich etwas Kraft auf ein Objekt anwenden möchte, das sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt, ich etwas Kraft aufwenden werde . Nun, da der Schub auf eine Weise erzeugt wird, die tatsächlich sehr dispersiv aussieht, würde ich gerne wissen, ob es eine Beziehung zwischen der Kraft gibt , die Geschwindigkeit und der Schub , bei einem bestimmten Motor und einem bestimmten Propeller. Was sind insbesondere die Parameter, die man kennen muss, um zu dieser Beziehung zu gelangen?
Zum Beispiel kann ich mir vorstellen, dass einige Effizienzparameter für den Motor, seine Drehzahl, seine Spannung, der Durchmesser des Propellers, die Steigung des Propellers, alle für die Gleichung, nach der ich suche, relevant sein werden, aber ich wüsste nicht, wie man das explizit herausfindet.
Wenn eine solche Beziehung nicht auf offensichtliche oder allgemeine Weise besteht, könnten Sie mir eine Vorstellung von der Effizienz des Antriebs geben? Ich meine, das weiß ich , aber wie viel größer ist es im Allgemeinen? Sind diese Größen in der gleichen Größenordnung oder ist die Streuung im Vergleich zum tatsächlichen Antrieb sehr groß?
Wie Sie verstehen können, bin ich überhaupt kein Experte auf diesem Gebiet, daher würde ich mich über alles freuen, was mir den Einstieg erleichtern könnte.
Danke nochmal!
Ein Propeller beschleunigt die Luft der Dichte der durch die Propellerscheibe des Durchmessers strömt . Dies kann als Stromrohr idealisiert werden, das durch die Propellerscheibe geht:
Die Luftgeschwindigkeit voraus ist und die Luftgeschwindigkeit hinter dem Propeller ist . Der Propeller bewirkt eine Druckänderung, die die Luft vor ihm ansaugt und ausstößt. Da der Massenstrom vor und hinter dem Propeller gleich sein muss, ist der Strahlrohrdurchmesser vor dem Propeller größer und stromabwärts kleiner. In Wirklichkeit gibt es keine saubere Grenze zwischen der Luft, die durch den Propeller strömt, und der ihn umgebenden Luft, aber für die Berechnung des Schubs funktioniert diese Vereinfachung gut, wenn die Fluggeschwindigkeit über den Querschnitt der Propellerscheibe identisch ist.
Der Massenstrom (Masse pro Zeiteinheit , als Ableitung geschrieben) lautet:
Ein guter Motor hat einen elektrischen Wirkungsgrad von über 90 % und ein guter Propeller einen Wirkungsgrad zwischen 80 % und 85 %. Effizienz steigt mit niedriger , also ist ein großer, sich langsam drehender Propeller besser als ein kleiner, schneller.
Ein Luftschiff wird sich nicht schnell bewegen, so die ist niedrig. Im Fall des statischen Schubs ist es Null, und die Schubgleichung kann vereinfacht werden:
Ihr Modell wird jedoch nicht so niedrige Werte erreichen, da es mit einer niedrigeren Reynolds-Zahl fliegt, was bedeutet, dass die Reibung im Verhältnis zu anderen Kräften höher ist. Wählen Sie je nach Größe und Geschwindigkeit Ihres Modells einen Wert zwischen 0,15 und 0,3 für erste Berechnungen.
Matteo Monti
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Peter Kämpf
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Peter Kämpf
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