ТВД vs ПД

[POP]

оптимальные обороты винта 1000-1100 об\мин. На ТВД они постоянны и не меняются. Другое дело - шаг винта. На ПД взлет ( да и вообще взлетный режим двигателя) производится с полностью облегченным винтом - в этом случае двигатель развивает полную мощность. Стоит увеличить шаг - сразу падают обороты. У ТВД взлетный режим подразумевает полностью "затяжеленный" винт иначе двигатель раскрутится более 100% и разрушится.
Теперь сравним:

Пусть и ПД и ТВД имеют одинаковые винты и одинаковую мощность. Ставим максимальный режим работы двигателя. Имеем:
Обороты - 100% у ПД и ТВД. Т.е. реализуется вся мощность.
Но.... у ТВД винт затяжелен ( лопасти работают с большим шагом), а у ПД - облегчен. Следовательно винт у ТВД тянет сильней нежели чем у ПД.
Изменение угла установки лопастей на тягу, в принципе, влияет порядочно.

Не, ребяты, чего-то тут не так...
Если на валу винта двух разных машин одни и те же обороты, одна и та же мощность, то момент будет ОДИНАКОВЫЙ, следовательно при одинаковых винтах и тяга будет одинаковая.
Тут возможны варианты:
1. или на твд устанавливают винты болшего диаметра, тогда при меньших оборотах винта и при той же мощности он даёт бОльшую тягу.
2. по-разному определяют мощность твд и пд, тогда, при определённых условиях, 1 л.с. твд не равна 1 л.с. пд.

Скорее второй вариант.
У пд довольно выражен пик мощности на характеристике, т.е. при отклонении оборотов от оптимальных (а ещё при отклонении наддува.... и т.д) мощность довольно резко падает.
Рассчёт вмг, на сколько я знаю, проводится не для достижения максимальной скорости, а для наиболее экономичного режима крейсерской скорости. Наиболее экономичный режим пд - это пик на характеристике крутящего момента, не совпадающий с пиком максимальной мощности (на более низких оборотах).

Может быть, просто дело в более "гибкой" характеристике твд?
Т.е. пд, при гонке за максимальной скоростью, уже не может выдать своей полной мощности, а падения мощности твд или не происходит, или происходит на гораздо меньшую величину?

[Moroka]

...Другое дело - шаг винта. На ПД взлет ( да и вообще взлетный режим двигателя) производится с полностью облегченным винтом - в этом случае двигатель развивает полную мощность. Стоит увеличить шаг - сразу падают обороты.....

Но это спрведливо только при неизменной скорости, например у стоящего самолета. С ростом скорости шаг увеличивают!

....Пусть и ПД и ТВД имеют одинаковые винты ...

Как раз "НЕ ПУСТЬ". Могут быть и разные.

...Ставим максимальный режим работы двигателя. Имеем:
Обороты - 100% у ПД и ТВД. Т.е. реализуется вся мощность.
Но.... у ТВД винт затяжелен ( лопасти работают с большим шагом), а у ПД - облегчен. Следовательно винт у ТВД тянет сильней нежели чем у ПД.
Изменение угла установки лопастей на тягу, в принципе, влияет порядочно.

Винт тянет сильнее при наивыгоднейшем угле атаки на макс. оборотах. Все устройства управления шагом и решают, так или иначе эту задачу. Нет оснований думать, что устройства для ТВД делают это лучше (а в нашем случае значительно лучше), чем у ПД.

ЭВРИКА! У самолёта с ТВД отсутствует такой существенный "тормоз", как радиатор! Не зря, что абсалютные рекорды супермаринов, макк, хенкелей и мессершмитов - это рекорды на самолётах с испарительной системой охлаждения движка. Выигрыш от отсутсвия традиционного радиатора ~100км/час. Вот вам и 869 vs 784!

[Fishbed]

Не, ребяты, чего-то тут не так...
Если на валу винта двух разных машин одни и те же обороты, одна и та же мощность, то момент будет ОДИНАКОВЫЙ, следовательно при одинаковых винтах и тяга будет одинаковая.
Тут возможны варианты:
1. или на твд устанавливают винты болшего диаметра, тогда при меньших оборотах винта и при той же мощности он даёт бОльшую тягу.
2. по-разному определяют мощность твд и пд, тогда, при определённых условиях, 1 л.с. твд не равна 1 л.с. пд.

Скорее второй вариант.
У пд довольно выражен пик мощности на характеристике, т.е. при отклонении оборотов от оптимальных (а ещё при отклонении наддува.... и т.д) мощность довольно резко падает.
Рассчёт вмг, на сколько я знаю, проводится не для достижения максимальной скорости, а для наиболее экономичного режима крейсерской скорости. Наиболее экономичный режим пд - это пик на характеристике крутящего момента, не совпадающий с пиком максимальной мощности (на более низких оборотах).

Может быть, просто дело в более "гибкой" характеристике твд?
Т.е. пд, при гонке за максимальной скоростью, уже не может выдать своей полной мощности, а падения мощности твд или не происходит, или происходит на гораздо меньшую величину?

Я написал, что шаг у винтов разный. И при прочих равных условиях винт с большим шагом будет тянуть сильней, нежели винт с малым шагом.
Теперь.... Обороты не определяют величину крутящего момента. Он может быть как большим, так и маленьким. А за "сопротивляемость" нагрузке на двигатель отвечает именно крутящий момент, а не мощность. Следовательно у двигателя с большим КМ обороты будут "проседать" меньше при "затяжелении" винта, а у двигателя с малым КМ - они просядут на бОльшую величину.

[Moroka]

...Вот сижу я здесь, дивлюсь собственному упрямству, но пока вижу отлько три возможные преемущества у самолёта с ТВД:
1. Отсутствие радиатора;
2. Наличие "заметной" реактивной состовляющей;
3. Большая высота полета (может быть).

[Fishbed]

Винт тянет сильнее при наивыгоднейшем угле атаки на макс. оборотах. Все устройства управления шагом и решают, так или иначе эту задачу. Нет оснований думать, что устройства для ТВД делают это лучше (а в нашем случае значительно лучше), чем у ПД.

ЭВРИКА! У самолёта с ТВД отсутствует такой существенный "тормоз", как радиатор! Не зря, что абсалютные рекорды супермаринов, макк, хенкелей и мессершмитов - это рекорды на самолётах с испарительной системой охлаждения движка. Выигрыш от отсутсвия традиционного радиатора ~100км/час. Вот вам и 869 vs 784!

На ТВД: устройство управления шагом ( командный агрегат) есть регулятор оборотов. Его задача - поддержать обороты на 100% вне зависимости от положения РУД. Естественно, что наивыгоднейший угол атаки был просчитан на бумаге до воплощения в железе, поэтому на максимальном режиме РО ставит лопасти винта на максимально-оптимальный угол,т.е. когда винт реализует все свои возможности.

З.Ы. У ТВД есть радиатор - на АИ-20,24 борода под коком винта и кольца воздухозаборника. Или ставят дополнительный заборник.

[wind]

Не забывайте, уважаемые, что концы лопастей винта на этих скоростях полёта давно работают на сверхзвуке. Т.е. в условиях, когда сопротивление резко возрастает и требуется дополнительный подвод и подвод мощности...
Хорошо, например, было двигателю НК-12, у него мощность была где-то 15 тысяч лошадиных сил...
http://www.airwar.ru/enc/engines/nk12mv.html
А у меньших - встают в этом месте проблемы неразрешимые и преимущества винтовых двигателей превращаются в их беду...

[Moroka]

Не забывайте, уважаемые, что концы лопастей винта на этих скоростях полёта давно работают на сверхзвуке. Т.е. в условиях, когда сопротивление резко возрастает и требуется дополнительный подвод и подвод мощности...
Хорошо, например, было двигателю НК-12, у него мощность была где-то 15 тысяч лошадиных сил...
http://www.airwar.ru/enc/engines/nk12mv.html
А у меньших - встают в этом месте проблемы неразрешимые и преимущества винтовых двигателей превращаются в их беду...

Wind, не уводите нас от исходного вопроса:
почему ТВД при той-же мощности позволяет летать быстрее?

[Fishbed]

Ща разведу теорию
Поскольку чудес в технике не бывает, и при одинаковых размерах планера, мощности СУ скорости разнятся в пользу самолета с ТВД, то может быть:
1. Снижение Сх - но оно мизерное, и если есть вообще
2. Реактивная тяга - один из "претендентов", хотя она порядка 100-150 кг - не такая уж и большая
3. ИМХО. Винт - главный "претендент". И если винты разные, то вопрос, по-меому, решен однозначно. Если однинаковые, то надо смотреть на каких этапах полета какой шаг на ТВД и ПД.
Больше ничего быть не может.

[Moroka]

На ТВД: устройство управления шагом ( командный агрегат) есть регулятор оборотов. Его задача - поддержать обороты на 100% вне зависимости от положения РУД. Естественно, что наивыгоднейший угол атаки был просчитан на бумаге до воплощения в железе, поэтому на максимальном режиме РО ставит лопасти винта на максимально-оптимальный угол,т.е. когда винт реализует все свои возможности.
....

Всё понимаю.. Но теперь замени в тексте "ТВД" на "ПД" и прочти ещё раз.... с некоторыми оговорками, вполне законная фраза.

...
З.Ы. У ТВД есть радиатор - на АИ-20,24 борода под коком винта и кольца воздухозаборника. Или ставят дополнительный заборник.

Уууу-ты, последнюю надежду обломал....

[wind]

Wind, не уводите нас от исходного вопроса:
почему ТВД при той-же мощности позволяет летать быстрее?

- А он не позволяет летать быстрее, - сделанный в одно и то же время и одной и той же мощности. Просто все самолёты с ТВД, равной мощностью соответствующим самолётам с ПД, - это самолёты выпуска более поздних эпох, самолёты с более совершенной аэродинамикой и более совершенными винтами.
Другое дело, что главным, важнейшим и определяющим фактором будет значительно меньшая масса ТВД по сравнению с ПД той же мощности. Причём с ростом мощности - "вилка" весовая растёт...

[-comm-]

...
Другое дело - шаг винта. На ПД взлет ( да и вообще взлетный режим двигателя) производится с полностью облегченным винтом - в этом случае двигатель развивает полную мощность. Стоит увеличить шаг - сразу падают обороты.
...

Ага... Расскажите об этом РПО, если он есть...

[POP]

Я написал, что шаг у винтов разный. И при прочих равных условиях винт с большим шагом будет тянуть сильней, нежели винт с малым шагом.

Не факт!
Тяга будет больше у винта с ОПТИМАЛЬНЫМ УГЛОМ АТАКИ лопостей.
При бОльшем угле тяга будет падать, также, как и при меньшем.

Теперь.... Обороты не определяют величину крутящего момента. Он может быть как большим, так и маленьким. А за "сопротивляемость" нагрузке на двигатель отвечает именно крутящий момент, а не мощность. Следовательно у двигателя с большим КМ обороты будут "проседать" меньше при "затяжелении" винта, а у двигателя с малым КМ - они просядут на бОльшую величину.

Давайте так:
мухи-отдельно, котлеты-отдельно.
1.Обороты двигателя, крутящий момент и мощность, при установившемся режиме работы (в статике) ЖЁСТКО связаны между собой по определению
P=2*pi*n*M, где P-мощность, n-число оборотов в секунду, M- крутящий момент.
Т.е. двигатель, выдающий бОльший крутящий момент при тех же оборотах, имеет бОльшую мощность.
2. Одна из основных характеристик ЛЮБОГО двигателя-это т.н. "тяговая характеристика" . Тяговая характеристика - это зависимость максимального крутящего момента двигателя от оборотов.
У тех поршневых двигателей, с которыми мне приходилось иметь дело максимальный крутящий момент достигается на оборотах порядка 60-75 % от максимальных. Дальше(при более высоких оборотах) крутящий момент пд ПАДАЕТ.
Из этой же характеристики вытекает другая зависимость- мощности от оборотов. Как ведёт себя мощность при росте оборотов от минимальных до оборотов максимального крутящего момента - понятно?
При дальнейшем увеличении оборотов, не смотря на то, что крутящий момент падает, мощность ПРОДОЛЖАЕТ РАСТИ.
Максимальные обороты двигателя ограничиваются, как правило, ПРОЧНОСТЬЮ двигателя. Т.е. при превышении максимальных оборотов велика вероятность отказа. Один из способов форсирования двигателя - повышение безопасных оборотов.
Так вот за "сопротивляемость" нагрузке, и за то какой установится режим (обороты,крутящий момент,мощность) при неизменных внешних условиях отвечает именно ТЯГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА двигателя.

А дальше начинаются "маленькие хитрости".
Как вы думаете, на каких оборотах измеряется мощность классичесгого "жигулёвского" двигателя?
На 5500 об/мин! При этом сняты все приводные ремни ( с генератора,вентилятора, помпы охлаждения), а потом эта мощность указывается в паспорте автомобиля.
Если вы попробуете хоть раз раскрутить движок жигулёнка до 5500 об/мин (~70-80км/ч на второй передаче), то почувствуете те "лошади", которые прописаны в птс (правда, боюсь, не долго )

Как замеряют мощность авиационного двигателя не знаю, но подозреваю, что тоже на околопредельных оборотах.
Если же обороты твд фиксированы, то тут такой фокус не пройдёт.
И твд выдаст именно ту мощность, которую у него замерили. А может даже и по-больше, если не долго. Ведь в отличии от пд в твд имеется "запас" воздуха. Добавь горючки и она сгорит и выделит доп. энергию...

[Moroka]

- ......Другое дело, что главным, важнейшим и определяющим фактором будет значительно меньшая масса ТВД по сравнению с ПД той же мощности. Причём с ростом мощности - "вилка" весовая растёт...

В самом общем случае - это верно, но в случае с кавалером.... Усиленное крыло....концевые баки...... Совсем не факт, что его взлётный меньше. Да и макс. скорость - это не рекорд на супероблегченном спортивном снаряде, а полёт в условиях достаточно типичных, хотя условия помягче, наверное...

[Moroka]

Не факт!
.....
2. Одна из основных характеристик ЛЮБОГО двигателя-это т.н. "тяговая характеристика" . Тяговая характеристика - это зависимость максимального крутящего момента двигателя от оборотов.
...........
Так вот за "сопротивляемость" нагрузке, и за то какой установится режим (обороты,крутящий момент,мощность) при неизменных внешних условиях отвечает именно ТЯГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА двигателя.
...........
Как замеряют мощность авиационного двигателя не знаю, но подозреваю, что тоже на околопредельных оборотах.
Если же обороты твд фиксированы, то тут такой фокус не пройдёт.
И твд выдаст именно ту мощность, которую у него замерили. А может даже и по-больше, если не долго. Ведь в отличии от пд в твд имеется "запас" воздуха. Добавь горючки и она сгорит и выделит доп. энергию...

Как я понял ответ на вопрос - это значительно лучшая тяговая характеристика ТВД по сравнению с ПД. Настолько лучшая, что с ~20%-ым превышением мошности последнего он проигрывает ~10% по максимальной скорости!? :confused:
Моя думать будет, однако...

[timsz]

Если память мне не изменяет, ПД уперлись в резкий рост веса двигателя на единицу мощности. То есть, каждая новая лошадь весила все больше и больше.

[Fishbed]

Всё понимаю.. Но теперь замени в тексте "ТВД" на "ПД" и прочти ещё раз.... с некоторыми оговорками, вполне законная фраза.

Почти... Только с той оговоркой, что обороты ПД "окликаются" как на рычаг наддува так и на рычаг управления шагом винта. ( Выдержка из РЛЭ поршневого самолета: "После уборки шасси установите рычагом управления шагом винта частоту вращения коленвала 82 % )

Ага... Расскажите об этом РПО, если он есть...

:confused: Звиняюсь на безграмотность, а что есть РПО ?

Давайте так: мухи отделно, котлеты отдельно

Я на крутящий момент просто с другой стороны смотрел:
момент силы есть сила умноженная на плечо. Поэтому можно идти двумя путями:
Приложить к поршню силу, после чего загнется шатун ( сжечь не бензин) :p или увеличить ход поршня+ сделать большую площадь последнего. Но.... Из-за увеличения хода поршня увеличивается инерционность - двигатель становится не оборотистым.


И еще, тоже мое ХО, не зря в винтовой авиации уделяют большое внимание крутящему моменту ( ПД - сравнительно не мощные, но литров объема там.... у-е-е-е-е, ТВД - автофлюгирования есть при: возникновение отрицательной тяги и падение крутящего момента )
Т.е. мне кажется, что собака порылась именно где-то в районе "двигатель - винт"и из-за разницы в характеристиках ТВД и ПД в районе "передача момента на винт + шаг винта".

По идее, больше ничего не может повлиять координально на скорость...

[burunduk]

О большей скорости Cavalier относительно P-51D: вероятно, дело в меньшей высотности ПД. Cavalier летает быстрее на большой высоте, там, где мощность Allison'а уже падает.

Сопротивление меньше - летит быстрее.

[mr_tank]

О большей скорости Cavalier относительно P-51D: вероятно, дело в меньшей высотности ПД. Cavalier летает быстрее на большой высоте, там, где мощность Allison'а уже падает.

Сопротивление меньше - летит быстрее.

вряд ли, на том мустанге перефорсированный мерлин, причем сами мустанги не расчитаны на низкие высоты.

да и пример с тренировочным самолетом, тот с 950 разгоняется до 667, мессершмиты и прочие яки с таким ПД едва за 500 выходят.

похоже, ТВД позволяет раскручивать винт до больших оборотов нежели ПД, где у ПД уже не хватает крутящего момента из-за возросшего сопротивления вращению пропеллера.

[Виктор ( =SF=BELLA-RUS )]

У ТВД мощность очень сильно зависит от скорости , эквивалентная мощность на нулевой скорости и на 800кмч может отличаться в полтора раза , т.е. чем выше скорость полёта тем больше возрастает мощность ТВД .

Грубо говоря стартовая мощность 2000л.с. на скорости 800 возрастёт до 3000л.с.

[wind]

У ТВД мощность очень сильно зависит от скорости , эквивалентная мощность на нулевой скорости и на 800кмч может отличаться в полтора раза , т.е. чем выше скорость полёта тем больше возрастает мощность ТВД .
Грубо говоря стартовая мощность 2000л.с. на скорости 800 возрастёт до 3000л.с.

- Для ТВД слишком жирно будет повышение на скорости 800 мощности в 1.5 раза. (Можете привести графики скоростных характеристик ТВД, которые бы этот тезис подтвердили?)
А с теми воздухозаборниками, что показаны в приведённых выше примерах - это вообще невозможно.

[tffy]

- Для ТВД слишком жирно будет повышение на скорости 800 мощности в 1.5 раза. (Можете привести графики скоростных характеристик ТВД, которые бы этот тезис подтвердили?)
А с теми воздухозаборниками, что показаны в приведённых выше примерах - это вообще невозможно.

T-56 Engine Map
Altitude(ft)----Mach---Fn - net thrust(lbf)----sfc(lb/lb/hr)----Power(shp)
30000---------0.0------386.1-----------0.51------1892.17
30000---------0.8------199.5-----------0.40------2689.56

Иллюстрация скоростного увеличения мощности ТВД. Пример из...
http://forum.sukhoi.ru/showthread.php?t=32441

[wind]

T-56 Engine Map
Altitude(ft)----Mach---Fn - net thrust(lbf)----sfc(lb/lb/hr)----Power(shp)
30000---------0.0------386.1-----------0.51------1892.17
30000---------0.8------199.5-----------0.40------2689.56
Иллюстрация скоростного увеличения мощности ТВД. Пример из...
http://forum.sukhoi.ru/showthread.php?t=32441

- Спасибо! Впечатляет.
На Н=0 км при увеличении от М=0 до М=0.8 мощность увеличивается на 13%, тяга падает в 3 раза.
На Н=1.5 км при увеличении от М=0 до М=0.8 мощность увеличивается на 30%, тяга падает в 3.6 раза.
На Н=5 км при увеличении от М=0 до М=0.8 мощность увеличивается на 42%, тяга падает в 3.6 раза.
На Н=10 км при увеличении от М=0 до М=0.8 мощность увеличивается на 41%, тяга падает в 2 раза...

[tffy]

Хотелось бы отметить что не 100%-еффективный воздухозаборник безусловно уменьшит все показанное.

[Moroka]

2 tffy
Если я правильно понял, то значение мощности, указанное в ТТХ самолёта не тражает реальной мощности, развиваемой двигателем в полёте? И следовательно сравнение ПД и ТВД требует соответствующих поправок?

[tffy]

2 tffy
Если я правильно понял, то значение мощности, указанное в ТТХ самолёта не тражает реальной мощности, развиваемой двигателем в полёте? И следовательно сравнение ПД и ТВД требует соответствующих поправок?

Значение мощности указанное в ТТХ мотора не отражает реальной мощности двигателя после установки в самолете... всегда делаются поправки на тип установки (т.н. "installation losses")... что дается в ТТХ самолета не знаю, зависит от изготовителя, но скорее всего там тоже написанно без поправок.

А двигатели обычно имеют указанной максимальную постоянную тягу на уровне моря.. но взлетный режим может выдавать больще (~110% и больше) пасспортной тяги мотора... но не долго. А что потом, на высотах и скоростях, на то карты мотора (engine maps) и есть.