Вид для печати
Wad основательно подходит к интересующим его вопросам, что вызывает у меня только уважение. И мне было бы интересно, как бы он ответил на вопрос:
"На какой скорости перестанет вращаться винт отказавшего двигателя, к примеру, Фокера Е-III???"
с учетом вышезложенного мною.
Балансиры, или еще их называют центробежными противовесами действительно участвуют в схеме регулировки угла установки лопасти ВИШ. Но. Рассматривать противовесы без всей системы, оторвано от комплекта, опять же не есть гуд. Смотрим схему управления шагом винта на примере центробежного регулятора Р-2 (Р-7Е) в комплекте с винтом В-530 Як-12/18/52 - Рис. 2 Схема действия механизма винта (переход винта с большого шага на малый) и читаем описание процесса:Цитата:
Сообщение от Евгений055
Таким образом, при отказе двигателя, при продолжающемся вращении винта на "выбеге" оборотов и неизменном положении Рычага РПО, лопасти винта будут автоматически переустанавливаться на малый шаг.Цитата:
Сообщение от принцип действия Р-2 (Р-7Е)
Величина оборотов самовращения ВИШ после выключения двигателя в полете - функция воздушной скорости самолета и положения рычага регулировки РПО. Величина оборотов самовращения ВФШ - функция воздушной скорости самолета. Т.е. возможны разные варианты отношения скорости вращения ВИШ и ВФШ на одной и той же воздушной скорости.Цитата:
Сообщение от Евгений055
Wad говорит о конкретном двигателе, о том, что крутящий момент, необходимый для его запуска равен 13 кгм. и что конкретным винтом, на 1000 метров высоты, этот момент может быть создан авторотирующим винтом только на скорости 145 км/ч. По каким расчетам в этой ситуации винт может вращаться на меньшей скорости?Цитата:
Сообщение от Евгений055
Если уж так глубоко копать, то вопрос первый, который можно задать - на какой скорости вращение этого винта прекратится после выключения двигателя в полете?
И скорее всего, для дальнейшего запуска, необходимо будет создать крутящий момент поболее 13 кгм - масло подостынет на высоте (даже еслу у земли МСА) и характеристики топливовоздушной смеси при запуске в воздухе, после останова двигателя тоже "вещь в себе"...
В этой теме пока не затрагивались вопросы "тру" моделирования ВМГ в РОФ и предлагаю, как минимум, без автора топика в эту плоскость вопрос не переводить:)Цитата:
Сообщение от Евгений055
Если не ошибаюсь, то в четвертом сообщении данной темы есть ответ на этот вопрос.Цитата:
Сообщение от Евгений055
Не путайте описание работы РПО исправного двигателя с работой РПО при отказе оного.Цитата:
Сообщение от SMERSH
На схеме же хорошо видно, что, как только двигатель отказывает, давление масла не будет давить ни на какой поршень. Посмотрите, на центробежные противовесы, если уж не хотите смотреть на весовые балансиры, и попробуйте сами понять, куда действует центробежная сила и куда эта сила развернет лопасти.
Давление масла в "той" системе, напрямую связано с частотой вращения вала двигателя, поэтому, при отказе двигателя (отсутствие подачи топлива, "искра" пропала и т. д.), мгновенного исчезновения давления рабочей жидкости не произойдет. Так как РПО будет стараться поддержать заданные обороты, то их менее интенсивное (по сравнению ВМГ с ВФШ, или по сранению с той же системой, но когда летчик приберет рычаг РПО на большой шаг/включит флюгирование) падение будет компенсировано переустановкой лопастей вплоть до малого шага, это повлияет и на торможение всего самолета (оно не будет таким интенсивным как на ВМГ с ВФШ, или вышеописанных альтернативных действиях летчика), а уж когда винты станут на упор малого шага, вот тогда и начнется "веселье". Конечно это все справедливо при условии работоспособного привода РПО, но в данном примере отказывает только двигатель...
Например у пилотов Ан-24 есть всего около ПЯТИ секунд на задействование флюгера отказавшего двигателя, за это время, если ничего не делать, лопасти отказавшей ВМГ благополучно "доеду"т до упора полетного малого шага и будет "полный рот земли"...
Вы не ошибаетесь..., но почему-то зная ответ на этот вопрос, автор не пользуется этим ответом. Это и не понятно.Цитата:
Сообщение от SMERSH
Невращающающийся винт не создает отрицательного момента....
Цитата:
Сообщение от Wad
Вот то, что интересует Wad-а, исходя из графика, который он привел, равняется 0 - нулю.Цитата:
Сообщение от Wad
Если крутящий момент равен 0, то о какой раскрутке остановившегося винта может вообще идти речь???
Режим авторотации есть и у вертолетов. При отказе двигателя, лётчику необходимо сразу перевести несущий винт на малый шаг, дабы обороты ротора не упали ниже допустимого значения, потому, как если упадут, то винт уже больше не раскрутиться. И у вертолётчиков одна попытка воспользоваться увеличением шага винта, чтобы погасить вертикальную скорость вертолета. который снижается на авторотации.
--- Добавлено ---
А как же раздел РЛЭ - посадка с авторотирующим винтом....???Цитата:
Сообщение от SMERSH
Гдето так же как и практическая аэродинамика Ан-24 в которой (как помню) рассматривались случаи (режимы полета) невозможности парировать опрокидывающий момент, развивающийся на отказавшей СУ и не зафлюгированном винте. Естественно есть режимы, где авторотация не так страшна и тогда можно будет воспользоваться разделом РЛЭ - посадка с авторотирующим винтом.Цитата:
Сообщение от Евгений055
5 секунд - это если при отказе не произойдет автоматического флюгирования, а перевернет если лётчик, хлопая ушами не стал парировать разворачивающие моменты...
Если экипаж всё сделал правильно, то он просто посадит Ан-24 с авторотирующим винтом...
2х2=4 :)Цитата:
Сообщение от Евгений055
Автомат флюгирования, всего навсего "триггер". Возможны ситуации при которых он будет долго, слишком долго распознавать "тихий отказ", как например в этом случае "О подлости, Порядочности, и Профессионализме. Рассказ-быль". 33-е сообщение в теме, автор Steel-major . Отказ двигателя на заходе Ан-26 и "посадке" с зафлюгированным винтом. КВС сам принял решение о флюгировании, автофлюгер "проспал" отказ.Цитата:
Сообщение от Евгений055
В том же случае, даже с зафлюгированным винтом, зафлюгированным после того как удалось таки "поймать" отрицательную тягу, парировать разворачивающий момент у них не получилось, повлиял полетный вес, центровка, конфигурация, этап полета. Если в таком случае вообще не парировать грамотной работой с арматурой создание отрицательной тяги на отказавшей СУ, то...
На вскидку еще один пример тихой "ж". Полная загрузка, взлет, набор эшелона, полет на крейсерской скорости, КВС пьет кофею, бортИ отошел по нужде, неопытный 2П зевает "тихий отказ" силовой установки, флюгер включается уже при крене 60 на 8-10 секунде отказа...
Категорически рекомендую прочитать рассказ, там в частности есть такая ремаркаЦитата:
Сообщение от Евгений055
В нашем обсуждении, по условиям задачи, рычаг РПО (флюгер/автофлюгер) не задействованы. По твоей версииЦитата:
Сообщение от Steel-major
Против чего собственно и возражаю. В такой ситуации "комфортней", если можно так выразится, будет экипажу с ВФШЦитата:
Винт АВ-2 оборудован весовыми балансирами, которые в случае отказа двигателя "утащат" его на большой шаг, и обороты станут меньше, чем были бы на малом шаге.
У ВПШ этого механизма нет и обороты будут выше чем у ВИШ с РПО и балансирами.
/del/
Евгений на первый раз устное замечание за переход на личности и попытки развития флейма .
Замечание принято. Виноват. Исправлюсь.
--- Добавлено ---
Просмотрел трезвым взглядом свои посты и удалил замеченные мной переходы на личности и попытки развития флейма.
Взаимно поправил посты, дописав ответы на нормалные возражения.
Спасибо за внимание, проявленное к этой ветке! С замечаниями о том, что я что-то упустил из виду не могу согласиться, поскольку я рассматривал здесь не моделирование работы ВМГ в РоФе вообще, а совершенно конкретную ситуацию - расчет скорости полета, необходимой для раскрутки остановленного винта, о чем я так и сообщил в самом начале темы. Такая узкая постановка вопроса была вызвана тем, что в РоФе полная остановка мотора случается достаточно часто и меня попросили посчитать именно этот случай. Вместе с тем, расчет оборотов авторотирующего винта является даже еще более интересной задачей, включающей в себя и предыдущую, поэтому я вполне согласен с тем, что здесь неплохо было бы рассмотреть и этот вопрос.Цитата:
Сообщение от Евгений055
Отрицательный крутящий момент, развиваемый винтом при раскрутке его набегающим потоком воздуха достаточно точно расчитывается по результатам испытания его модели в аэродинамической трубе. В случае остановки мотора в полете этот момент, приложеный к коленвалу мотора раскручивает его до определенных оборотов, на которых отрицательный крутящий момент винта становится равен фрикционному крутящему моменту мотора для данных оборотов. Однако расчет зависимости фрикционного крутящего момента от оборотов является довольно сложной задачей, поскольку сила, необходимая для проворачивания коленчатого вала, зависит от большого числа параметров, таких как рабочий объем мотора, обороты коленвала, высота полета, наличие редуктора, температура и качество масла и т.п, многие из которых не поддаются аналитическому расчету. Однако в начале 30-х годов американские инженеры Эдвин Хартман и Дэвид Бирман (Edwin P. Hartman and David Biermann) предложили следующую методику решения этой проблемы:
Они сняли характеристики фрикционного крутящего момента для некоторой выборки типовых авиационных двигателей различной мощности от 145 до 768 л/с и установили, что с точностью, достаточной для инженерных расчетов, фрикционный крутящий момент авиационного мотора можно считать прямо пропорциональным числу оборотов, то есть Mr = k * n, где Mr - фрикционный крутящий момент, k - некоторый коэффициент, n - число оборотов коленвала. Также они установили, что этот коэффициент k = Mr/n зависит в первую очередь от рабочего объема мотора и по результатам опытов составили эмпирический график зависимости отношения фрикционного крутящего момента к оборотам от рабочего объема, по которому можно определить значение отношения Mr/n для любой интересующей модели мотора.
Этот график, со значениями отношения крутящего момента к оборотам, переведенными в метрическую систему мер, был опубликован в книге "Характеристики воздушных винтов" А.С.Кравец, 1941, стр. 54:
Теперь для решения задачи достаточно нанести на характеристику отрицательного крутящего момента винта характеристику фрикционного момента мотора и по пересечению этих двух линий, где отрицательный крутящий момент винта равен фрикционному крутящему моменту мотора, найти соответствующие этой точке обороты. График зависимости производного коэффициента фрикционного крутящего момента мотора χ' от обратного коэффициента скорости 1/λ будет представлять собой прямую линию, начинающуюся в точке с координатами 1/λ = 0, χ' = 0. Вторую точку, через которую пройдет эта прямая удобно расчитывать для значения 1/λ = 1, в этом случае χ' = χ'/(1/λ). По определению, коэффициент крутящего момента равен: χ' = M / (ρ * V^2 * D^3), где M - крутящий момент, ρ - плотность воздуха, V - скорость полета, D - диаметр винта. Если его умножить на λ = V/(nc * D), где nc - обороты мотора в секунду, D - диаметр винта, V - скорость полета, тогда:
χ' = χ' * λ = (M / (ρ * V^2 * D^3)) * (V / (nc * D)) = (M/nc) / (ρ * V * D^4)
Отношение M/nc (крутящий момент к оборотам) можно легко найти из графика, представленного выше, все остальные переменные известны, таким образом построение характеристики фрикционного крутящего момента существенно упрощается. Выражение (M / nc) / (ρ * V * D^4) получило название "производный коэффициент крутящего момента по оборотам" и обозначалось в СССР символом χn, а в США - Qn. Для удобства построения графиков в правомом нижнем углу характеристики отрицательного крутящего момента винта обычно размещали дополнительную шкалу для значений χn (Qn).
Однако для малых скоростей и оборотов винта предложенное аналитическое выражение для фрикционного момента вида Mr = k * n оказывается недостаточно точным, т.к. в действительности сопротивление проворачиванию коленвала на малых оборотах стремится не к нулю, как следует из этой формулы, а к некоторому конечному значению. Для уточнения расчетов американцы предложили расчитывать значение коэффициента фрикционного момента полностью остановленного мотора и апроксимировать зависимость производного коэффициента крутящего момента горизонтальной линией, проходящей через это значение. По результатам испытаний оказалось, что фрикционный момент для остановленного коленчатого вала (nc = 0) лежит в пределах 20-60% от фрикционного крутящего момента этого же мотора на номинальных оборотах. Разброс этих значений определяется температурой масла.
Исходя из всего вышесказанного можно легко расчитать обороты авторотирующего винта в зависимости от скорости полета. В качестве примера я продолжу исследование характеристик самолета Fokker D.VII с мотором Mercedes, поскольку я уже начал разговор именно с него, а любой желающий может пересчитать их используя характеристики любого другого самолета.
1. По графику зависимости отношения Mr/nm от объема мотора, представленному выше, находим Mr/nc для мотора Mercedes (v = 14,8 литра): Mr/nm = 0,006 кгм/об/мин, отсюда Mr/nс = 0,36 кгм/об/сек
2. Для интересующего ряда значений скоростей полета строим прямые, проходящие через начало координат и (M / nc) / (ρ * V * D^4) для 1/λ = 1 - это будут характеристики фрикционного крутящего момента мотора для соответствующих скоростей.
3. Ограничиваем эти прямые сверху горизонтальными линиями, проходящими через точку χ' = M / (ρ * V^2 * D^3)
Значение M расчитываем как Mr/nc * n, где n - номинальные обороты мотора и берем от этого значения 20-60% в зависимости от предположения о текущей температуре масла. Я для примера взял 20% - наиболее жидкое масло.
В результате получаем такую картину:
Из приведенной выше диаграммы легко можно получить обороты авторотирующего винта, определив по шкале (в верхней части диаграммы) значение n*D/V для пересечений построенных линий (синего цвета) фрикционного момента мотора с характеристикой винта для установочного угла лопастей 18 град. (красная линия).
Для примера: на скорости 180 км/ч n*D/V = 0,925, отсюда n = 0,925 * 50 м/с / 2,8 м = 16,52 об/с = 991 об/мин.
Вращение винта полностью остановится на скорости 48 км/ч
Винт снова начнет вращаться после своей полной остановки в случае увеличения скорости до 52 км/ч
Напомню, что эти результаты получены для максимально горячего масла. При понижении температуры масла фрикционный крутящий момент мотора значительно возрастет. Для примера: скорость полета на которой винт полностью остановится для максимально холодного масла (60% от фрикционного крутящего момента мотора на номинальных оборотах) будет составлять уже 140 км/ч.
Очень интересное исследование. Спасибо!
Получается, что реальная скорость, на которой остановится вращение винта Fokker D.VII с мотором Mercedes, после остановки двигателя, будет находится в пределах между 48 и 140 км/ч. Для того, чтобы точно определить скорость остановки авторотации винта необходимо провести еще одно исследование - зависимость охлаждения остановленного двигателя от скорости полета :)
Еще одна практическая рекомендация может быть сделана исходя из выкладок топика. Необходимо запускать двигатель как можно раньше после его остановки, так как, чем больше пройдет времени, тем меньше будет шансов на успешный запуск.
Собственно судя по приведенным здесь расчетам двигатель от авторотации запустить должно быть легко всегда, так как 140 км/ч легко разгоняемая скорость. Сейчас же винт не раскручивается и при 200 км/ч. (на спаде13)Цитата:
Необходимо запускать двигатель как можно раньше после его остановки, так как, чем больше пройдет времени, тем меньше будет шансов на успешный запуск.
Только что попробовал на FokkerD.7. 1000м.
При выключении зажигания до скорости 120 км/ч винт вращается. Тем медленнее, чем меньше скорость в диапазоне 150-120км/ч.
Полностью остановившийся винт начинает роскручиваться со скорости около 150 км/ч.
При включении зажигания двигатель начинает работать при любой скорости, если обороты больше 100-200 об/мин.
Если обороты меньше, начинает работать после разгона до 150 км/ч.
SPAD13.C1. 1000м.
При выключени зажигания очень быстро падают обороты по сравнению с FokkerD.7 При включении зажигания двигатель начинает работать, если обороты больше 200-300 об/мин.
Остановившийся винт начинает раскручиваться и двигатель начинает работать при скорости около 250 км/ч
Bristol F2B. 1000м.
При выключении зажигания винт вращается до скорости 90 км/ч (F.II) и 80 км/ч (F.III).
При полностью остановленном винте при включении зажигания двигатель начинает работать при скорости около 140 км/ч.
У ротативных при остывании двигателя винт останавливается на большей скорости.
Sopwith Camel после остановки винта двигатель начинает работать при скорости около 150 км/ч.
Nieuport 17.C1 приходится разгонять за 200 км/ч для запуска остановившегося двигателя, рискуя оторвать что-нибудь.
И поведение винтов у разных самолетов заметно отличается друг от друга.
У самолетов с ротативным двигателем винт качается, если "подергать" носом самолета.
2 Wad Большое спасибо за интересные познавательные статьи.
За ликбез (ликвидация безобразия).
Разработчикам за сим.:cool:
Прошу прощения, насчет 140 км/ч на холодном масле я ошибся - посмотрел не в ту ячейку расчетной таблицы. Для 60% фрикционного момента от номинала скорость остановки и скорость раскрутки винта составит 83 и 89 км/ч соответственно. Отсюда возникает вопрос - почему скорость раскрутки винта, расчитанная по этому способу сильно отличается от скорости, полученной по расчету, который я выполнил в начале этой темы, на основании непосредственных измерений крутящего момента из книги Маркса (145 км/ч)? Я думаю, что это связано с тем, что понимать под "20-60% от фрикционного момента мотора на номинальных оборотах в зависимости от температуры" - если верхнюю границу температуры масла в моторе можно представить себе достаточно точно и она будет лежать в пределах 90-100 град., то нижняя граница может изменяться довольно широко и, вообще говоря, остановленный мотор можно заморозить так, что масло в нем затвердеет как пластилин. В связи с этим интересно посмотреть, как зависила вязкость авиационного масла тех лет от температуры. В своем исследовании отрицательного крутящего момента инженеры Хартман и Бирман опирались на испытания влияния темературы на фрикционный момент мотора, выполненные в 1927 году, в которых была приведена характеристика масла, используемого в тестируемых двигателях:
В табличке, приведенной выше, показана зависимость вязкости масла от температуры. Вязкость масла выражена в так называемых "универсальных секундах Сейболта" - по этой технологии измерения масло заливается в небольшую емкость, нагревается спиртовкой до определенной температуры и затем 60 см^3 масла выливается из калиброванного отверстия. Время истечения этого объема масла, выраженное в секундах и есть "универсальные секунды Сейболта". По значениям вязкости, указанным в таблице видно, что при охлаждении масла ниже 50 град. Цельсия его вязкость стремительно возрастает и при 30 градусах оно становится в 35 раз гуще чем при 80 градусах! Измерения стартового крутящего момента, приведенные в книге Маркса, были выполнены при 25 градусах Цельсия - это экстремально низкая температура для минерального масла тех лет. Думаю, что именно этим был вызван такой высокий крутящий момент. Что же касается указания Хартмана и Бирмана на 20-60% крутящего момента от номинала - то этот диапазон больше подходит для рабочей температуры масла, которая лежит в пределах 70-100 градусов, при этом вязкость масла изменяется как раз примерно в три раза.
P.S. Из таблицы с вязкостью становится понятно откуда взялась рекомендация прогревать на старте мотор как минимум до 70 градусов - именно при такой температуре вязкость масла становится более-менее стабильной.
Я конечно свининым рылом в калашный ряд, но у меня после полной остановки двигателя (на двухморотном ) винт раскручивался на скорости 100 узлов :)
Вполне понятно - поди, степень сжатия в два раза больше, чем у наших "старичков" плюс редуктор добавляет еще 10-20% к фрикционному моменту. :)
to Wad:
Вполне возможно !
P.S. Вот первые несколько секунды раскрутки после "разфлюгирования"
http://www.youtube.com/watch?feature..._XeNZRaQ#t=10s
Хороший ролик! Спасибо! :) Это Вы за штурвалом?