Śmigło wiatrakujące lub nieruchome - opory lotu

[micro]

Wątek zainicjowany de facto przez kolegę czarobesta postawieniem pytania jak w temacie i wyodrębniony z Jego tematu  "To To-0 - relacja z budowy" w dziale

"Modele Elektryczne".

 

Silnik może się kręcić, ale lepiej, żeby się nie kręcił.

Należałoby ustawić hamulec w reglu.

[wacek.matuszak]

Tu nie zgodzę się z przedmówcą    (pozdrawiam Roman )  Stojąca  decha wytworzy większy opór niż kręcąc się.No chyba że ma się składane śmigło wtedy ustawienie  hamulca w regulatorze jest pomocne w jego złożeniu w trakcie lotu szybowego...

Ja kleję rzepy do depronu UHU-Porem a czasem Soudalem A-66 i jeszcze nigdy miejsce klejenia nie puściło !.

[micro]

Oj Włodek, czyżbyś nie wiedział o tym, że śmigło obracające się stawia większy opór  (również pozdrawiam w nowym roku  ).

[czarobest]

Chociaż chodziło mi bardziej o wpływ na silnik to jestem bardzo ciekawy tego oporu. Szczerze mówiąc również myślałem, że kręcące się śmigło wytwarza mniejszy opór, jednak teraz już nie wiem . 

Rzep tym razem przykleję na Soudala i mam nadzieję, że wytrzyma. Tymczasem może zaczekam grzecznie na rozwinięcie się tematu oporu bo jestem zdezorientowany i nie wiem czy ustawiać hamulec

[modelarz115]

większy opór=kręcące się śmigło=łagodniejszy lot  

[jethrotull]

Wydaje mi się jednak że kręcące się śmigło daje mniejszy opró, co więcej, właśnie dlatego się kręci.

[f-150]

To dlaczego w samolotach śmigłowych w razie awarii silnika śmigło jest stawiane w  chorągiewkę ?

[micro]

Wydaje mi się jednak że kręcące się śmigło daje mniejszy opró, co więcej, właśnie dlatego się kręci.

Dobrze napisałeś, że Ci się wydaje   .

Kręcące się śmigło to nie np. dwie łopatki jakby się wydawało, a przekrój koła.

Idąc dalej, kręci się śmigło to kręci się wirnik silnika, a to wytwarza prąd.

Przy dużych obrotach śmigła, indukowane napięcie może uzyskać bardzo dużą wartość i nawet, w skrajnych sytuacjach -uszkodzić regulator.

[jethrotull]

Ale jeśli śmigło się kręci to łopatki nacierają na powietrze pod małym kątem, a jak są nieruchomo, to pod dużym. Nie napędzane śmigło się kręci na tej samej zasadzie jak flaga zawsze się ustawia z wiatrem, a nie bokiem do wiatru - samo znajduje stan najmniejszego oporu. Taki przejaw inercji. Na pewno śmigło obracające się swobodnie nie stawia takiego oporu jak płaski dysk o takiej samej średnicy. Łopata obracającego się swobodnie śmigła zagarnia strugę powietrze która przez śmigło płynie z (prawie) taką prędkością, z jaką ta struga i tak się porusza.

[mayster8405]

Chyba proste,w wiatrakowcu wirnik napędu nie ma, lecz silnik ze śmigłem pchającym. To wystarczy aby powietrze zaczęło obracać wirnik. Smigło w modelu ustawione jest prostopadle do strug powietrza i także ma profil ,to  wiadomo że musi się obracać i musi stawiać opór.Ale też jest ważne jakie mocne magnesy ma silnik.

[AMC]

Śmigło obracające się pod wpływem strumienia napływającego powietrza stawia mniejszy opór temu strumieniowi niż wtedy, gdy jest nieruchome. Właśnie

wirowanie skutkuje tym, że prędkość względna łopaty / powietrze jest wówczas mniejsza, więc opór też musi być mniejszy.  W miarę, gdy prędkość obrotowa

śmigła rośnie przy niezmiennej prędkości powietrza (czyli lecącego ślizgiem statku powietrznego w tym przypadku) opory maleją i osiągnęłyby zero, gdyby nie

siły hamujące ruch obrotowy (opory jałowe silnika od sił magnetycznych i łożysk) oraz aerodynamiczne opory opływu samych łopat. Gdybyśmy przy tej

teoretycznej prędkości obrotowej, odpowiadającej zerowym oporom, zaczęli napędzać śmigło zwiększając ją, to uzyskamy efekt przeciwny oporowi, czyli ciąg.

 

A ustawianie łopat śmigła "w chorągiewkę" dotyczy śmigieł o kącie łopat przestawialnym w biegu i polega na obróceniu każdej z łopat krawędzią natarcia

równolegle do strug powietrza. Wtedy aerodynamiczne opory wzdłużne są najmniejsze, a siła (ściślej - moment obrotowy) obracająca śmigło bliska zeru.

Ma to wielkie znaczenie w samolotach wielosilnikowych, zwłaszcza dwu- , w razie defektu jednego z silników, dla ograniczenia asymetrii siły napędu (ciągu).

 

W naszych modelach uszkodzenie regielka, a nawet muszące wystąpić wcześniej hamowanie odzyskowe w karkołomnym locie nurkowym jest mało

prawdopodobne z uwagi na potrzebną do tego prędkość owego lotu, znacząco przewyższającą prędkość strumienia zaśmigłowego na full gazie.

Jest możliwe celowe zestawienie elementów statek / silnik / śmigło do uzyskania tego efektu, przypadkowe jest mało prawdopodobne. Natomiast z łatwością

można to osiągnąć autorotując ciężkim śmigłowcem ze sprzęgłem/-ami elektromagnetycznymi w torze napędu, lub specjalnymi silnikami o oporach własnych

bliskich zeru - stosowałem takie z dobrym skutkiem, sprzęgło jednokierunkowe jest wówczas niepotrzebne.

 

 Edit: do wyjaśnienia/sprostowania

 

 Edit: jak w poście #47 - dotyczy słowa "mniejszy".

Edytowane 14 Stycznia 2016 przez AMC

[wacek.matuszak]

Pięknie i przystępnie  to wytłumaczyłeś. Dzięki Andrzej

[AMC]

Miło, że zechciałeś to przeczytać ze zrozumieniem . I ja dzięki za to !

[jethrotull]

Śmigło obracające się pod wpływem strumienia napływającego powietrza stawia MNIEJSZY opór temu strumieniowi niż wtedy, gdy jest nieruchome. Właśnie

wirowanie skutkuje tym, że prędkość względna łopaty / powietrze jest wówczas mniejsza, więc opór też musi być mniejszy.  W miarę, gdy prędkość obrotowa

śmigła rośnie przy niezmiennej prędkości powietrza (czyli lecącego ślizgiem statku powietrznego w tym przypadku) opory maleją i osiągnęłyby zero, gdyby nie

siły hamujące ruch obrotowy (opory jałowe silnika od sił magnetycznych i łożysk) oraz aerodynamiczne opory opływu samych łopat. Gdybyśmy przy tej

teoretycznej prędkości obrotowej, odpowiadającej zerowym oporom, zaczęli napędzać śmigło zwiększając ją, to uzyskamy efekt przeciwny oporowi, czyli ciąg.

 

A ustawianie łopat śmigła "w chorągiewkę" dotyczy śmigieł o kącie łopat przestawialnym w biegu i polega na obróceniu każdej z łopat krawędzią natarcia

równolegle do strug powietrza. Wtedy aerodynamiczne opory wzdłużne są najmniejsze, a siła (ściślej - moment obrotowy) obracająca śmigło bliska zeru.

Ma to wielkie znaczenie w samolotach wielosilnikowych, zwłaszcza dwu- , w razie defektu jednego z silników, dla ograniczenia asymetrii siły napędu (ciągu).

 

W naszych modelach uszkodzenie regielka, a nawet muszące wystąpić wcześniej hamowanie odzyskowe w karkołomnym locie nurkowym jest mało

prawdopodobne z uwagi na potrzebną do tego prędkość owego lotu, znacząco przewyższającą prędkość strumienia zaśmigłowego na full gazie.

Jest możliwe celowe zestawienie elementów statek / silnik / śmigło do uzyskania tego efektu, przypadkowe jest mało prawdopodobne. Natomiast z łatwością

można to osiągnąć autorotując ciężkim śmigłowcem ze sprzęgłem/-ami elektromagnetycznymi w torze napędu, lub specjalnymi silnikami o oporach własnych

bliskich zeru - stosowałem takie z dobrym skutkiem, sprzęgło jednokierunkowe jest wówczas niepotrzebne.

 

Dziękuję, już zaczynałem budować wagę aerodynamiczną żeby udowodnić to kolegom eksperymantalnie, ale po tym wyjaśnieniu już chyba nie muszę

[czarobest]

Ja również dziękuję. Czyli dobrze myślałem . No cóż teraz pozostaje tylko wygooglować co ta za magiczne manewry "hamowanie odzyskowe w karkołomnym locie nurkowym" .

I czekać na bezwietrzny weekend, by móc sobie polatać

[AMC]

 Czarku, widać logiczne myślenie jest Ci nieobce - dobrze myślałeś. Niekoniecznie musisz tarmosić Ciotkę Google, Twoja sugestia jest zrozumiała, już przybliżam

w uproszczeniu :

 

- hamowanie odzyskowe to w tym przypadku rewersyjna ( czyli odwrotna) zamiana energii kinetycznej w elektryczną. Energię kinetyczną posiada każda masa będąca

w ruchu, jej wymiar (ilość w dżulach [J]) to połowa iloczynu tej masy [kg] przez kwadrat jej prędkości [m/s].

 

 Natomiast energię potencjalną posiada każda masa oddalona od centrum grawitacji, czyli od środka Ziemi - tak przyjmujemy na dziś, bo z tą grawitacją to nadal

sprawa jest niejasna, nie wszystko jeszcze wiemy na bank. Z grubsza i do pewnej granicy im to oddalenie (czyli wysokość) jest większe, tym większa jest energia

potencjalna rozpatrywanej masy.

 

 Na przykład : jesteś na rowerze, stoisz na górce. Masz pewien zasób energii potencjalnej do praktycznego wykorzystania (górka) i zero kinetycznej (stoisz - prędkość

wynosi zero). Teraz ruszasz nie używając pedałów - staczasz się po prostu (ale dosłownie, nie moralnie w przenośni ). Energia potencjalna tego, co ważysz Ty plus

Twój rower zaczyna przetwarzać się w kinetyczną. Ubywa potencjalnej - maleje wysokość, zbliżasz się do środka Ziemi - a przybywa kinetycznej - rośnie prędkość.

Gdy siła ciążenia (ściślej - wektor składowej kierunkowej) napędzająca Twój rower i opory jazdy (tarcia mech. i aerodynamicznego) zrównoważą się, prędkość przestanie

wzrastać i będzie stała zgodnie z tym, czego naucza Pan Newton w zasadach dynamiki. Teraz na Twój rowerek nie działa żadna siła na kierunku jazdy, ani w przód, ani

wstecz, ani nie przyspieszasz, ani nie zwalniasz, przeciwnie zwrócone siły się zrównoważyły i ich wypadkowa (wynikowa) wynosi zero, czyli nic.

 Ten miły stan nie potrwa długo, bo górka - nawet Kasprowy, ale odradzam - kiedyś się skończy, zmaleje nachylenie drogi a wraz z nim siła napędzająca. Siły hamujące

zaczną przeważać i prędkość zacznie maleć. Doturlaj się tak aż do zatrzymania, popatrz wstecz i podumaj chwilkę.

 

  Fundamentalne prawo fizyki - prawo zachowania energii - mówi, że energia nie może wziąć się znikąd ani też rozpłynąć bez śladu. Jakbyśmy jej nie przetwarzali z jednej postaci w inną, to jej ilość przed i po tej przemianie będzie dokładnie taka sama. Co najwyżej w różnych proporcjach różnych jej postaci.

 

 Byłeś na górce, jesteś na dole - niżej, więc masz teraz mniejszą energię potencjalną. Było dużo, jest mniej. Co się stało z tą różnicą? Rozpłynąć bez śladu się nie mogła...

 

 Byłeś tam, jesteś tu. Będzie gdzieś tak (powiedzmy) z kilometr. Bez wysiłku - nie kręciłeś pedałami.

 

 Ano właśnie. Wcale nie musiałeś kręcić tymi pedałami i wkładać przetworzonej energii kanapek i cukierków, bo całą tę różnicę wysokości spożytkowałeś na pokonanie

oporów ruchu, czyli w wyniku tego pokonania - ruch właśnie ! Energię potencjalną, w trakcie przemiany w kinetyczną zmieniłeś na pracę tarcia opon, łożysk i o powietrze,

oraz jeszcze kilka innych prac, np. odkształceń sprężystych w oponach, szprychach i obręczach kół. W ostateczności cała ta energia zamieniła się w postać cieplną

i rozproszyła w otoczeniu, czyli podgrzałeś powietrze i tyci-tyci asfalt, czyli...też powietrze!

 

 A teraz możesz sobie wyobrazić, że miałeś przy tym rowerku odpowiednią prądniczkę, napędzaną od jego koła. W którymś momencie na początku zjazdu włączyłeś ją,

aby ładowała podłączony do niej akumulator. Odczułeś, jak Twój pojazd zwolnił, bo prądniczka stawia opór napędzającemu ją kołu. Nie osiągniesz już takiej prędkości jak

poprzednio i nie zajedziesz tak daleko. Ale w zamian część tej energii potencjalnej będziesz miał w akumulatorze w postaci elektrycznej.

 To jest właśnie hamowanie odzyskowe, gdy niepożądany nadmiar energii (Kasprowy) odzyskujemy do jakiegoś zasobnika, zamiast zmarnować na podgrzanie powietrza

hamulcami lub inaczej (hamowanie silnikiem tłokowym > sprężanie gazu > ciepło > rozproszenie = strata).

 

 Myślę, że dostrzeżesz pewną analogię pomiędzy tym spotkaniem z fizyką na rowerku a lataniem Twoim samolotem. Po prostu tam jest asfalt-opona-prądniczka, a tu

powietrze-śmigło-prądniczka, której rolę realizuje samoistnie silnik napędzany tym śmigłem.

 Żeby jednak mógł wygenerować napięcie wyższe od aktualnego napięcia spoczynkowego akumulatorów pakietu zasilającego, co jest niezbędnym warunkiem uzyskania

stanu ich ładowania, jego prędkość obrotowa nadawana mu napędzającym go wówczas śmigłem musi być znacząco większa od tej znamionowej biegu jałowego na

pełnym gazie. Aby to uzyskać, trzeba by dmuchać w śmigło nielicho, czemu najbliższy z natury jest lot nurkowy.

 A czemu karkołomny? Bo jego prędkość dla uzyskania tego efektu wychodzi tak znaczna, że raczej wcześniej coś może się rozsypać w płatowcu zanim zostanie

osiągnięta, o flatterze nie myśląc nawet, o refleksie i opanowaniu pilota nie wspomnę, o koniecznym dociążeniu samolotu do granicy nośności - też. A kret już czeka...

 

 P.S. : Dla uproszczenia pominąłem w opisie wiele zjawisk towarzyszących.

         

          Praktyczne sprawdzanie wymiaru siły "wypadkowej" może rzeczywiście prowadzić do wypadku . Zwłaszcza odnośnie przyczepności i bezwładności w funkcji

        prędkości .

 

 Edit: po odświeżeniu sobie wymogów regulaminu zmieniono zapis słów "kinetycznej" oraz "potencjalną"  dużymi literami na małe pogrubione .

Edytowane 14 Stycznia 2016 przez AMC

[wacek.matuszak]

No to teraz Czarek z fizyki ma przynajmniej piątkę z plusem.A jak jeszcze zapyta co to flatter i też mu wyjaśnisz  tak obrazowo, to szóstka murowana   Jeszcze raz dzięki za dogłębne  podejście do tego zagadnienia. Myślę że przyda się i młodym i starszym modelarzom. ( wszak uczymy się całe życie )

[czarobest]

Znowu dziękuję, fizyka nie jest mi obca i nie sprawia mi większych trudności (przynajmniej na razie:)), ale naprawdę fajnie Pan to wytłumaczył. Jeśli chodzi o flatter - no cóż, w miarę rozumiem o co chodzi.

[micro]

To ciekawe co tu czytam, ale w roku 2009 istniały chyba inne prawa fizyki....  .

 Różnica oporów została ponoć sprawdzona osobiście przez modelarza z tego forum (ja tego nie sprawdzałem i też byłem zaskoczony jak o tym przeczytałem) .

Link do tematu: http://pfmrc.eu/index.php?/topic/11408-egprojak-zatrzyma%C4%87-obroty-%C5%9Bmig%C5%82a/ 

[jethrotull]

A gdzie tu jest napisane, że ktoś sprawdzał osobiście? Widzę tylko kilka osób podających (podobnie jak w tym temacie) błędną informację jakoby swobodnie obracające się śmigło stawiało większy opór niż nieruchome.