AVmodels.ru - информация о моделях самолетов, моторах, аппаратуре радиоуправления
 
AVmodels.ru - модели самолетов
 

авиамоделизм - мир увлеченных

Главная
Авиамодели
Двигатели
Топливо
Воздушный винт
Статьи
Обратная связь
Каталог ссылок
Барахолка
Фотогалерея
Форум

  Главная > Модели> Летные качества вертолета

Летные качества радиоуправляемого вертолета

Автор: Arthur Koral
Перевод: Андрей Пащенко, Aarc

Секрет динамики вертолета заключается в наличии большой разницы между доступной и необходимой мощностью. Чем больше эта разница, тем больше мощности доступно для быстрых подъемов и экстремальных 3D маневров. Не секрет, что увеличив мощность мотора, мы увеличим и динамику вертолета, но менее очевидно то, что можно увеличить динамику не изменяя доступную мощность. В этом выпуске мы узнаем, какие узлы вертолета являются основными потребителями мощности и попытаемся дать советы по снижению этого потребления, и как результат добиться большей отдачи от вертолета.

Мощность вертолета – куда она расходуется?

Наиболее очевидным местом по расходу энергии является несущий ротор, на работу которого затрачивается около 80% всей мощности. Несущий ротор расходует энергию по двум основным направлениям: обеспечивает подъемную силу (полезная работа) и преодолевает силу сопротивления вращения лопастей (работа сопротивления). Хвостовому ротору требуется около 10% мощности. Остаток мощности расходуется на прочие нужды, включая потери в трансмиссии, трение в движущихся узлах, создание дополнительных воздушных потоков, не участвующих в создании подъемной силы, например воздушные воронки создаваемые ротором и завихрения на концах лопастей.

Полезная работа (A) может быть представлена как энергия потребляемая насосом. Представьте основной ротор в виде большого воздушного насоса, и вы поймете идею. Чем больше прокачивается воздуха, тем больше требуется мощности.

Не весь объем воздуха прокачивается с одинаковой эффективностью. Некоторый объем воздуха возвращается назад в виде вихревых потоков на концах лопастей, что требует дополнительной энергии.

Работа сопротивления (В) необходима для преодоления трения лопастей о воздух. С увеличением ширины, толщины, длины и шага лопасти пропорционально увеличивается и сопротивление профиля, что требует дополнительной мощности на его преодоление.

Мощность хвостового ротора (С) используется для компенсации вращающего момента. Эта мощность потребляется таким же образом как и у несущего ротора - в форме полезной работы и работы по преодолению сопротивления.

Остальная мощность (D), не использованная основным ротором и хвостовым ротором, идет на прочие нужды. Часть мощности используется на преодоление трения во вращающихся и движущихся деталях. Другая часть используется для преодоления сопротивления воздуха при движении вертолета. Оставшаяся энергия расходуется на создание побочных продуктов таких как завихрения воздуха, которые остаются после прохождения вертолета.

Собираем все вместе

Как увеличить производительность за счет снижения затрат энергии? Зная основных потребителей мощности, мы можем оптимизировать траекторию полета и конфигурацию вертолета для снижение затрат энергии. Потребление энергии несущим и хвостовым роторами и другие затраты энергии могут быть снижены с помощью простых настроек и при применении простых правил во время полета.

Как снизить потребление энергии основным ротором

Снижение веса. Для взлета вертолета необходима определенная сила. Эта сила подчиняется второму закону ньютона (F=масса*ускорение). Для создания этой силы необходимо ускорение воздуха. Для полета вертолета с меньшим весом требуется меньшая сила и следовательно необходимо прокачать меньше воздуха. Для прокачки меньшего количества воздуха требуется меньше энергии.

Вы можете уменьшить вес вашего вертолета различными способами. Во первых применяя легкие сервомашинки, приемники, батареи. Во вторых используя легкие материалы такие как карбон, пластик, алюминий и титан. Старайтесь избегать деталей которые прочнее, чем вам необходимо. Такие детали только добавляют вес, но многие из них все равно будут сломаны при серьезной аварии. Часто пластиковые держатели основных лопастей заменяются более дорогими металлическими, но это мало что дает, кроме привлекательного вешнего вида.

1. Лопасти MAH имеют конусообразную форму, что позволяет уменьшить сопротивление на концах лопасти по сравнению с основанием.

2. Когда вертолет висит неподвижно, поток воздуха сильнее из необходимости поддержания высоты, а возникновение вихревых потоков на концах лопастей приводит к дополнительному увеличению необходимой энергии для поддержания высоты.

Использование правильных лопастей на правильных оборотах. Слишком высокая частота вращения лопастей и их избыточная длина увеличивает мощность необходимую для преодоления сопротивления. Высокие обороты могут быть необходимы для выполнения 3D-пилотажа, но излишни для начинающих пилотов и масштабных моделей. После 1800 об/мин у большинства вертолетов 50 класса мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления лопастей, заметно возрастает, и при дальнейшем повышении частоты вращения ротора продолжает расти.

В горизонтальном полете вертикальный поток воздуха и вихревые потоки на концах лопастей уменьшаются, что приводит к снижению необходимой энергии

Используйте поступательное движение. При полете вперед уменьшается необходимая подъемная сила. Этот эффект известен как подъемная сила поступательного движения и связан с движением вертолета через невозмущенные слои воздуха, когда набегающий поток увеличивает объем воздуха, проходящий через ротор, уменьшает вихревые потоки и смещает создаваемый поток назад и тем самым повышает подъемную силу, а следовательно уменьшается количество работы, требуемой для удержания вертолета. Используйте этот эффект для увеличения продолжительности полета, для обкатки двигателя, или для набора скорости и получения дополнительный энергии при выполнении 3D маневров.

Полеты на небольшой высоте не только достаточно эффектны, но и позволяют использовать эффект земли (воздушной подушки), для получения дополнительной энергии перед выполнением 3D маневров

Используйте эффект воздушной подушки. При висении на высоте не более половины диаметра ротора необходимо прокачивать меньше воздуха через ротор из-за близости земли и уменьшения завихрений на концах лопастей.

Как уменьшить расход энергии на хвостовой ротор

Пируэты за счет вращательного момента основного ротора. Верните 10% мощности, затрачиваемой на хвостовой ротор, выполняя пируэты по направлению вращающего момента, а не против него. Если основной ротор вращается по часовой стрелке, то корпус вертолета стремится вращаться против часовой стрелке, следовательно пируэты в левую сторону должны сохранить больше энергии для основного ротора.

Используйте рекомендованные хвостовые лопасти. Проводя аналогию с лопастями основного ротора - лопасти большего размера требуется больше энергии.

Как уменьшить другие потери

Уменьшите трение и потери в трансмиссии. Заедающие сервомашинки, изношенные подшипники, плохо смазанные части увеличивают потери энергии при работе. Проводите регулярную смазку частей вертолета, заменяйте изношенные подшипники, правильно выставляйте натяжение ремня и зазор в зубчатых передачах.

Паразитные сопротивление

Уменьшение поперечного сечения кабины в проекции на несущий винт и уменьшение лобового сопротивления снизят потери энергии и увеличат производительность вертолета.

Капот вертолета Synergy N9

Капот вертолета Synergy N9 имеет обтекаемую форму, что снижает сопротивление воздуха

Заключение

Не только мотор определяет динамику вертолета. Оптимизация конфигурации вашего вертолета и грамотная техника полета снизят потребляемую мощность. Бенжамин Франклин говорил: «Сэкономленный пенни – это заработанный пенни.» Конечно, вы не собираетесь сохранить деньги, пилотируя радиоуправляемые вертолеты, но чем меньше необходимо мощности, тем больше производительность.

Олег Муринский (Aarc)
Источник: blogs

Обсудить на форуме

Ваша реклама


Copyright © 2007-2017 «AVmodels.ru»
Использование материалов сайта разрешается только с указанием ссылки на первоисточник.