valoos pisze:1. Chyba się nie zrozumieliśmy. W powolnym locie postępowym różnica prędkości łopaty powracającej i nacierającej (względem powietrza) jest pomijalnie mała. Fragment łopaty przy 2000 RPM (33,3 RPS
) w odległości 400mm od środka osi porusza się z prędkością blisko 300 km/h. Więc żeby prędkość względem powietrza miała sensowny wpływ na zmianę ciągu pod łopatami, nie wiem ... dajmy na to o połowę, heli musi się względem powietrza poruszać z prędkością ... 150km/h?
[2*3,14*0,4m=2,5m 2,5m*33,3=83 m/s => 298,8 km/h]
Dobrze się zrozumieliśmy
. Jest dokładnie tak jak piszesz. Ale.
Dla poniższych rozważań przyjmijmy, że wirnik kręci się CW, więc z lewej jest łopata nacierająca, a z prawej powracająca.
Jak helik porusza się powoli do przodu, to różnica prędkości łopaty nacierającej i powracającej względem powietrza jest pomijalnie mała. I wtedy decydują kąty łopat:
- kąty po stronie powracającej są większe, więc siła nośna wytwarzana przez stronę powracającą jest większa
- kąty po stronie nacierającej są mniejsze, więc siła nośna wytwarzana przez stronę nacierającą jest mniejsza
To powoduje asymetrię siły nośnej tak, że wypadkowy wektor siły nośnej jest po stronie powracającej.
Im szybciej helik porusza się do przodu (niekoniecznie 150 km/h
) tym różnica prędkości łopaty nacierającej i powracającej względem powietrza jest większa i tym bardziej:
- prędkość opływu po stronie powracającej spada, więc siła nośna wytwarzana przez stronę powracającą spada
- prędkość opływu po stronie nacierającej rośnie, więc siła nośna wytwarzana przez stronę nacierającą rośnie
To powoduje przesuwanie się wypadkowego wektora siły nośnej w kierunku strony nacierającej i przy odpowiednio dużej prędkości wypadkowy wektor siły nośnej przesuwa się na stronę nacierającą.
I teraz zgodnie z powyższym:
- Przy dużej prędkości desymetria siły nośnej jest po stronie nacierającej i chce przewrócić wirnik na prawo. Jeżeli słuszna jest teoria precesji to helik będzie zadzierał nos do góry (reakcja przesunięta o 90 stopni). I to rozumiem jest zgodne z obserwacją w praktyce.
- Ale analogicznie do wcześniejszego, przy małej prędkości desymetria siły nośnej jest po stronie powracającej i chce przewrócić wirnik na lewo. Jeżeli słuszna byłaby teoria precesji to helik powinien cały czas nurkować (nos w dół, reakcja przesunięta znów o 90 stopni). I to już nie jest zgodne z praktyką. Czyli co? Dla tego układu sił i momentów precesja już nie działa?
Zjawisko precesji łatwo i łopatologicznie tłumaczy przechyły wirnika i jest łatwa do zapamiętania (przesunięcie reakcji o 90 stopni). ale jeżeli faktycznie działa to powinno być symetryczne:
- jak moment w prawo, nos w górę - zadziera
- ale jak moment w lewo, to nos w dół - nurkuje
valoos pisze:4. Bardzo zgrabnie policzone [...]
a. [15N razem w zawisie, czyli 7,5N na każdą łopatę przy powiedzmy 5,5* => przy 8* to będzie 10,9N na łopatę]
OK. Niech będzie. Przyjmuję pełne 22 N.
valoos pisze:b. Silę nośną przyłożyłbym raczej w 2/3 odległości od środka obrotu - tylko ta część pracuje w zwykłych śmigłach o stałym skoku, a nie sądzę aby w łopatach helikopterowych było znacznie lepiej
Poniekąd racja. Siła nośna rośnie na łopacie liniowo od zera przy mocowaniu do max na końcówce. Ale faktycznie jak to scałkować po długości łopaty to faktycznie wychodzi, że wypadkowy wektor siły nośnej łopaty powinien być przyłożony w 2/3 od mocowania.
Ale tu Cię muszę zmartwić. Zadałeś mi ćwieka i zastanowiłem się bardziej wnikliwie.
Łopata wytwarza moment nie tylko jak jest prostopadle do kadłuba, ale przez całą swoją drogę po łuku od nosa do ogona i z powrotem, czyli na ramieniu zmieniającym się zgodnie z funkcją sinus. Uwzględniłem również fakt że wypadkowa siła na łopacie zmienia się w trakcie jej drogi po łuku od zera* nad nosem i ogonem do maks po bokach, również zgodnie z funkcją sinus (* dla uproszczenia przyjąłem, że skok ogólny jest zero). Po scałkowaniu wychodzi niestety, że wypadkowy wektor ciągu dla takiego układu przyłożony jest w 1/3 od mocowania łopaty, czyli jeszcze gorzej niż założyłem i znacznie gorzej niż sugerowałeś.
Zatem Q = F*l/3, gdzie
F - siła - 22 N (Twoje 22 N)
l - długość łopaty = 0,477 m
Zatem Q = 22*0,477/3 = 3,49 (poprzednio 3,58)
Po uwzględnieniu Twojego 22 N i moim dokładniejszym przeliczeniu ramienia siły wychodzi na to samo: prawie 4,5 sekundy, nie licząc 3 razy większego momentu bezwładności samego helika (patrz dalej).
valoos pisze:c. Te 1,5 kg helika ma środek ciężkości, strzelam ... 15 cm od osi obrotu (fikołka) ? (1,5*0,015m^2=1,5*0,00225m2=0,003375) Jak jego moment bezwładności ma się do I=0,0121 dla rotora?
Hmmm. 15 cm to 0,15m, a nie 0,015
. Zatem obliczenie wygląda tak:
(1,5*0,15m^2=1,5*0,0225m2=0,03375) co jest wartością 3 razy większa niż I wirnika.
valoos pisze:...pomiarów na youtube wynika, że pełen fikołek w czasie 2-2,5 sek. w tej klasie heli to niezły wynik...
Hmmm. No to patrz tu:
Nie robi wprawdzie pełnego flipa, ale robi takiego flipa sterowanego na 4 ćwiartki z przystankami po każdej ćwiartce. Całość trwa może ze 3 sekundy, a czas od poziomu do postawienia w pion jest praktycznie nie mierzalny na podstawie takiego filmu.
valoos pisze:Jeżeli Sikorsky wskazuje w swojej publikacji precesję jako dominujące zjawisko w sterowaniu śmigłowcem to bardzo wątpię, że w swoich inżynierskich obliczeniach postawił na złego konia ... bo jego śmigłowce latają.
Wiem, że taka metoda dowodzenia nie jest najszczęśliwsza, ale mamy dzięki temu ten komfort, że nie musimy na nowo odkrywać koła (możemy po kolei układać te puzzle mając już obraz całości).
No zdecydowanie nieszczęśliwa.
Instrukcję napisał nie Sikorski tylko jakiś instruktor John Montgomery z Sikorsky Service School. I jest to instrukcja dla kandydatów na pilotów i mechaników, a nie dzieło inżynierskie stanowiące podstawę do obliczeń inżynierskich.
Poza tym też nie jest wolna od błędów, strona 26:
"
One might be led to think that at point A where the blades are at their
lowest flapping point, they would also be at their lowest pitch. And that at
point B where they are at their highest flapping point, they would be at
their highest pitch. If only aerodynamic considerations were involved in
the statement, it could be considered as true."
W skrócie:
"
Niektórzy sądzą że przy najniższym położeniu łopaty w punkcie A kąt też jest najmniejszy. A przy najwyższym punkcie B kąt też jest największy. Gdybyśmy brali pod uwagę tylko aerodynamikę to byłaby to prawda".
Otóż wzbraniam się przed użyciem tego słowa i mi strasznie przykro, że muszę je użyć ale to bzdura
. Szczególnie gdybyśmy brali pod uwagę tylko aerodynamikę to nie jest to prawda. I chyba wszyscy się z tym zgadzają i niejeden z Was wykazywał to wcześniej, jak choćby @Aikus ze swoim przykładem samolotu przeskakującego nad granicą.
Jeszcze raz stwierdzę, że jest to wydawnictwo o charakterze popularnym, a nie naukowym, więc siłą rzeczy musiało poupraszczać pewne zjawiska dla maluczkich. I być może stąd ten pogląd został rozpropagowany tak szeroko jako łatwy do ogarnięcia.
Ufffff. Się spisałem
) przy małych prędkościach?
