Случайно при разработке вариантов самодельного самолетика наткнулся на техническое решение, которое вполне можно применить и в большой авиации. Например можно увеличить тягу винтов таких самолетов как АН-70 и АН-140 где-то на 9% в начале разбега и на 3,5% в крейсерском режиме. Достигается это без всяких чудес за счет увеличения диаметра винтов При этом для увеличения их КПД на крейсерском режиме, где обычно переразмеренные винты дают только резкое снижение КПД, обороты винтов значительно снижаются за счет изменения редукции. Это позволяет попутно и снизить шум от винтов. Конечно редуктор с переключением передач будет несколько тяжелее обычного, но одна прибавка тяги по величине будет приблизительно соответствовать увеличению веса. Да и винт можно вероятно будет сделать полегче за счет уменьшения количества лопастей. А на АН-70 может быть вообще вес удастся сэкономить за счет перехода на один винт вместо двух и отказа от дифференциального редуктора.
В общем это решение позволит снизить расход топлива где-то на 5%. А цена за это мне кажется не такой уж и большой.
Вот тут расчет увеличенного винта для АН140 с учетом переключения редукции и графики тяги и углов атаки на разных сечениях лопасти в зависимости от скорости полета:
http://yadi.sk/d/bothk0QQ02_mO
Предполагается что после набора скорости 280 км/час самолет начинает набирать и высоту и скорость.
Конечно исходные данные немного отфонарные и чтобы уловить небольшое изменение тяги за счет повышения КПД винта именно за счет предлагаемого технического решения, я рассчитал в этой же программе и и оригинальный винт АН-140. Его тяга награфике обозначена "ТягаОбычн*5000" в ньютонах.
Все форумы |
Авиационный |
Сослуживцы |
Авторские |
[правила] [список форумов] |
 |
Рубрика: Об авиации
Нужно ли небольшое увеличение тяги винтов почти даром?
 |
ingener форум
Старожил форума |
05.10.2012 23:37 |
|
|
|
SIA
Старожил форума |
06.10.2012 00:57 |
|
Теоретически да, можно. В маломощной авиации даже ЕМНИС, были прецеденты.
Но в "большой" - проблемы другие. 1) В увеличении тяги на разбеге и взлете - для турбопропов в этом вообще-то нет большой нужды, т.к. у них с этим и так хорошо. 2) Лимитирующий фактор - рост веса и аэродинамического сопротивления винтов на крейсерских режимах из-за увеличения омываемой площади. То есть ухудшение экономичности на крейсере. 3) Двухскоростной редуктор на большие мощности - "золотым" выйдет. |
|
ingener форум
Старожил форума |
06.10.2012 02:41 |
|
1) В увеличении тяги на разбеге и взлете - для турбопропов в этом вообще-то нет большой нужды, т.к. у них с этим и так хорошо.
=============================== Если аэродром грунтовый, то много тяги не бывает. Ди значительное увеличение тяги в начале разбега за счет увеличения диаметра винта - это только бесплатный бонус, который можно получить на некоторых высокопланах. Основная выгода - это увеличение КПД на крейсере. Так что можно и вообще не увеличивать диаметр винта на низкопланах. 2) Лимитирующий фактор - рост веса и аэродинамического сопротивления винтов на крейсерских режимах из-за увеличения омываемой площади. То есть ухудшение экономичности на крейсере. ============================== Хм. Вы как бы не поняли основной сути моего предложения. Оно сводится наоборот к повышению экономичности на крейсере. За счет снижения скорости лопастей, снижения потерь от сжимаемости воздуха и работы лопастей на оптимальном угле атаки около 5 градусов. В то же время как обычные винты на крейсере работают с углом атаки около 0 градусов, что никак не может быть более экономично. 3) Двухскоростной редуктор на большие мощности - "золотым" выйдет. Это да. Сам с разработкой таких редукторов не связан, но немного начитан. И тем не менее дифференциальные редукторы, аналогичные по сложности и весу, делают. Хотя они дают даже меньшую добавку тяги. Да и каким бы "золотым" редуктор не был, я думаю, что стоить от будет (для двигателя ТВ7-117) существенно меньше железнодорожной цистерны керосина, которую он сэкономит, пока не выработает свой ресурс. Ну никак не должен он стоить на миллион рублей дороже, чем обычный обычный редуктор. |
 |
Lee форум
Старожил форума |
06.10.2012 04:17 |
|
осталось только попробовать спроектировать подобный редуктор...
у нас не осталось специалистов готовых взяться за подобную работу, даже простого односкоростного редуктора... |
|
ingener форум
Старожил форума |
06.10.2012 05:03 |
|
у нас не осталось специалистов готовых взяться за подобную работу, даже простого односкоростного редуктора...
======================================== В таких случаях говорят: "Глаза боятся, а руки делают". Специалистов нет там, где за работу не платят. А там, где платят, из них очередь выстраивается, один другого круче. В конце концов можно и из пратт энд уитни переманить. |
|
SIA
Старожил форума |
06.10.2012 06:41 |
|
Вы как бы не поняли основной сути моего предложения. Оно сводится наоборот к повышению экономичности на крейсере. За счет снижения скорости лопастей, снижения потерь от сжимаемости воздуха и работы лопастей на оптимальном угле атаки около 5 градусов.
В то же время как обычные винты на крейсере работают с углом атаки около 0 градусов, что никак не может быть более экономично. ------------------------------------ Согласен. Вот это уже интереснее. Только при таком раскладе дело пахнет тем, что скорее придется уменьшать площадь и увеличивать удельную нагрузку на лопасти, а оптимальный по экономичности крейсерский мах все равно получится небольшим. 0.8...0.82 явно "не пахнет", хорошо бы 0.65...0.7 получить. Но, возможно, я отстал от жизни. Это да. Сам с разработкой таких редукторов не связан, но немного начитан. И тем не менее дифференциальные редукторы, аналогичные по сложности и весу, делают. Хотя они дают даже меньшую добавку тяги. Да и каким бы "золотым" редуктор не был, я думаю, что стоить от будет (для двигателя ТВ7-117) существенно меньше железнодорожной цистерны керосина, которую он сэкономит, пока не выработает свой ресурс. Ну никак не должен он стоить на миллион рублей дороже, чем обычный редуктор. ---------------------------------------- "чисто технически" - да, а вот по "накладным" расходам - совсем не факт. Разработка, сертификация, испытания - при тираже дай бог сотню-другую. И то лет за 15-20. Хотя технически - безусловно, задача интересная. |
|
Lee форум
Старожил форума |
06.10.2012 12:43 |
|
к сожалению, проблема не в деньгах.
проблема разработки редуктора для поршневого авиационного двигателя мощностью 100-1000 лс, на сегодняшний, не решена. |
|
SIA
Старожил форума |
06.10.2012 16:52 |
|
к сожалению, проблема не в деньгах.
проблема разработки редуктора для поршневого авиационного двигателя мощностью 100-1000 лс, на сегодняшний, не решена. ----------------------------------- В смысле, переключаемого ? Вполне надежных редукторов с фиксированным коэффициентом редукции - полно со времен WWII. См. например, АШ-62ИР |
|
ingener форум
Старожил форума |
06.10.2012 18:17 |
|
проблема разработки редуктора для поршневого авиационного двигателя мощностью 100-1000 лс, на сегодняшний, не решена.
===================================== Неужели все так плохо? Даже масштабировать известные решения, подогнав их под конкретные потребности, никто не может? Не верю! |
|
ingener форум
Старожил форума |
06.10.2012 18:56 |
|
Согласен. Вот это уже интереснее.
Только при таком раскладе дело пахнет тем, что скорее придется уменьшать площадь и увеличивать удельную нагрузку на лопасти, ================================== Это у вас традиционный подход к выбору параметров винта. Так действительно можно было бы повысить КПД на крейсере, если бы этот же винт на тех же оборотах не должен был создавать тягу на взлете. Как правило такой винт не сможет полностью реализовать мощность двигателя на взлете, когда она особенно нужна. Переключение редукции позволяет иметь как бы два винта, один из которых оптимизирован для взлета, а другой - для крейсера. Причем оба винта, отличающиеся только оборотами и углом установки лопастей, могут иметь пониженную скорость и соответственно уменьшенные шумы. Конечно оптимальный шаг винта для для этих режимов будет отличаться очень существенно. Но на взлете можно не предъявлять очень высоких требований к профильному КПД, а оптимизировать только тягу. Зато тогда в крейсере ничто не мешает оптимизировать именно крейсерский режим. ---------------------------------------------------------------------- а оптимальный по экономичности крейсерский мах все равно получится небольшим. 0.8...0.82 явно "не пахнет", хорошо бы 0.65...0.7 получить. ======================================= Действительно, для получения крейсерских 0,8...0,82 нужно сильнее уменьшать обороты и при этом растут потери на закручивание потока. Но даже если не применять винты противоположного вращения для уменьшения этих потерь, они все равно будут меньше потерь во втором контуре двухконтурного двигателя. Так что если преодолеть некоторые непринципиальные трудности, то можно загонять самолеты типа АН-140 и АН-70 с практически той же мощностю двигателей на высоты порядка 10-12 тысяч и получать крейсерскую порядка 0,8 или чуть меньше из-за прямых крыльев. При таком комплексном решении, затрагивающем не только двигатели с винтами, но и немного сам самолет, можно получить вообще фантастическую экономию керосина. То есть турбовинтовые с переключаемой редукцией просто обязаны вытеснить двухконтурные на всех высотах и скоростях как превосходящие их по всем параметрам на всех режимах. Правда, остаются некоторые проблемы с шумом. Несмотря на значительное уменьшение шума по сравнению с обычными турбовинтовыми, из-за того, что шум будет иметь больше низкочастотных составляющих и малого затухания звука в воздухе на низких частотах, турбовинтовые на высотах порядка 10-12 тысяч шуметь будут больше двухконтурных. Я просто не в курсе требований к шуму, предъявляемых в таких случаях. |
|
ingener форум
Старожил форума |
22.10.2012 14:19 |
|
Прочитал про требования к шуму и методику измерений. Оказывается что предлагаемое изменение редукции от двигателя к винту в полете только решает проблемы с шумом и никаких проблем не создает даже по сравнению с двухконтурными двигателями.
|
|
Михаил_К
Старожил форума |
29.01.2013 09:53 |
|
2 ingener:
Всё это очень интересно, но на каком принципе Вы хотите сделать редуктор с изменяемой редукцией? |
|
PROEN форум
Старожил форума |
27.02.2013 04:08 |
|
А ручка коробки скоростей где в кабине будет стоять?
|
|
ingener форум
Старожил форума |
23.03.2013 00:18 |
|
2 Михаил_К
2 ingener: Всё это очень интересно, но на каком принципе Вы хотите сделать редуктор с изменяемой редукцией? ======================================== Существующее типовое решение - планетарный редуктор с тормозной лентой и храповым механизмом. В автомобильных коробках-автоматах применяется очень широко. .................................. 2 PROEN А ручка коробки скоростей где в кабине будет стоять? ============================================ Ну разумеется на рулевой колонке! :) А если серьезно, то скорее всего она не нужна, с переключением вполне может справиться автоматика. А тумблеры ручного дублирования где-то разместятся. |