Тарированные воздушные винты и оценка мощности двигателя
Господа! Известно, что один из способов оценки мощности двигателя состоит в использовании воздушного винта с известными характеристиками потребной мощности для вращения его с заданной скоростью. Такой метод часто используют эксперты в авиамодельных журналах, когда оценивают новый двигатель, появившийся на рынке. Обычно приводится табличка - с таким-то винтом такая скорость вращения, со вторым - другая, и т.д. Раньше использовались деревянные винты, самодельные или даже серийные, но видимо они несколько отличались по своим параметрам. А теперь пластмассовые винты очевидно имеют лучшую “повторяемость”. И если вы имеете набор тарированных винтов нескольких типоразмеров, используюя этот метод можно довольно точно оценить мощностные характеристики мотора, что особенно важно при его доводках и настройках. Вопрос. Видел ли кто-то в интернете данные (таблички или графики) по необходимым мощностям для вращения серийно производимых модельных винтов для ДВС с заданной скоростью.
Господа!
Уважаемый Николай! Описаный вами способ определения мощности мотора АБСОЛЮТНО не корректный. Подобным способом можно приблизительно оценить характеристики однотипных, а точнее одинаковых моторов (имеющих идентичные фазы и размерности). Во всех остальных случаях мощность моторов определяется при снятии характеристик на специальных стендах: механических или электродинамических. Механический стенд описан к книге Гаевского и был описан подробно сдесь, несколько лет назад. Изготовление и методика испытаний сложности не вызывает, если есть простейшее станочное оборудование и навыки.
To ДедЮз. Коллега, а в чем некорректность предлагаемого оценочного метода? Какие факторы вносят погрешность? Можете проанализировать или дать ссылку на подобный анализ? Вот известный специалист Д.Гирке в своей известной книге про моторы как раз предлагает подобные оценки и расчеты (стр. 34 - 39). Динамометрический стенд дома расположить затруднительно и клубах их нет (да и клубов в России мало), а так представляется можно сделать оценки мощности двигателя, при условии, что у вас есть надежные статистические данные по воздушным винтам.
Наиболее простой ответ. Разные двигатели развивают максимальную мощность при различных оборотах. Это стойство индивидуальное, зависит от конструктивных особенностей ДВС (распределение, длиноходность и др.). Естественно, идентичные моторы можно
Наиболее простой ответ. Разные двигатели развивают максимальную мощность при различных оборотах.
Коллега! Вы что-то напутали! Обсуждаемый метод основан на известной формуле, определяющей необходимую мощность двигателя, чтобы вращать винт с заданной скоростью (формула 43 из книжки Жидкова С. - Секреты высоких скоростей кордовых моделей самолетов) Эта мощность зависит от параметров винта и плотности окружающего воздуха и скорости вращения винта, которую можно измерить. А мощность вигателя мы как раз хотим измерить (оценить), зная сколько мощности нужно, чтобы вращать винт с известными характеристиками с заданной скоростью.
Коллега, книга Жидкова и другие источники знакомы, формулы приведенные Жидковым взяты из справочно имперических рсчетов для вновь проектируемых ВВ. Более того, я проводил стендовые испытания моторов и сравнивал с результатами аналитических расчетов, во всех случаях наблюдался разброс в 10…15%, об этом и об ошибках в книге по расчету резонансных явлений в поршневых моторах я говорил Стасу. Он в курсе и совешенно прав, говоря, что аналитический метод полезен для оценочных (приблизительных) суждений. А иначе, было бы бессмысленно всем моторостроителям иметь стенды для испытаний. Ошибки при расчетах набегают: 1) от качества тарирования испытуемого винта; 2) от состояния температуры, влажности и барометрических данных воздуха; 3) от особенностей мотора - повторяюсь не могут два мотора одинаковой мощности, но с разными крутящими моментами выдавать одни и те же обороты на одном и том же винте, а ведь объективно, вы можете мерить только обороты, а при использовании приведенных расчетов не можете расчитать влияние изменившихся чисел Рейнольса и характера обтекания лопастей.
P.S. Предыдущий пост я не закончил, т.к. электросети предупредили о плановом отключении.
Обсуждаемый метод основан на известной формуле, определяющей необходимую мощность двигателя, чтобы вращать винт с заданной скоростью
Вообще-то необходимая для вращения конкретного винта с определёнными оборотами мощность не является максимальной мощностью мотора… А тем более в статике…
Коллега, книга Жидкова и другие источники знакомы
Спасибо за ответ. Во-первых. Я не моторостроитель, а любитель и метод рассматривается как оценочный. Не знаю, все ли моторостроительные компании и энтузиасты-моторостроители имеют динамометрические стенды, сомневаюсь. Например, российская компания Мастер-Моторс в своем каталоге мощность двигателей не приводит, наверное и не меряет. Во-вторых погрешность в 10% очень приличная для любительских условий. Погрешность от изменения плотности воздуха легко учитывается путем введения поправочного коэффициента - существуют таблицы поправок с учетом давления и влажности. В третьих. То что разные моторы с одной и той же мощностью на валу имеют разный крутящий момент и разную скорость вращения - факт очевидный. Но это не погрешность, а методическая особенность, которую нужно учитывать для правильного проведения измерений. Осуществляется путем правильного выбора винтов с учетом скоростных режимов для данного мотора. Так что метод вполне рабочий на мой взгляд.😃
А я про характеристики коммерчески доступных винтов для ДВС спрашивал. Видел кто-нибудь в открытом доступе?
Вообще-то необходимая для вращения конкретного винта с определёнными оборотами мощность не является максимальной мощностью мотора… А тем более в статике…
Так и измерять мощность двигателя предполаегается с набором тестовых винтов при разных скоростях вращения. Что касается статики - да, в полете мотор может развить совсем другую мощность, по многим причинам.
Так и измерять мощность
Так всё-таки измерять, а не считать имперически???
Ну тогда без стенда никак…
Так всё-таки измерять, а не считать имперически???
Ну тогда без стенда никак…
Коллега! Одно дело динамометрический стенд - это очень серьезный приборчик и соответствующий стенд, а другое дело стенд, на котором вы запускаете двигатель с тарированным винтом и измеряете полученные максимальные обороты!
Вот почитайте как серьезные пацаны делают! Сам материалы нашел. Все уже придумано и сделано до нас, а мы только обсуждаем и пальцем в носу ковыряем! Грустно, господа!😦
modelenginenews.org/techniques/testing.html
modelenginenews.org/cornell/p9.html
Но если кто подскажет еще ссылки на подобные материалы по винтам, буду очень благодарен!
Одно дело динамометрический стенд
А почему вы думаете, что мощность модельных моторов замеряют на динамометрическом стенде? Конечно есть разные методы и самый распространённый измерение крутящего момента и стенд для этого совсем не сложен…
на котором вы запускаете двигатель с тарированным винтом
Что по вашему таррированный винт?
Вот почитайте как серьезные пацаны делают!
Я конечно извиняюсь, но я это проделывал в 1975-м году и с тех пор ничего нового (я имею ввиду принцип) не придумано…
Все уже придумано и сделано до нас, а мы только обсуждаем и пальцем в носу ковыряем!
“Мы” - это наверно вы себя подразумеваете??? Действительно грустно…
А почему вы думаете, что мощность модельных моторов замеряют на динамометрическом стенде? …
Вся конкретная информация в материалах по приведенным ссылкам. А ваши слова - это лишь софистика.😁
Вся конкретная информация в материалах по приведенным ссылкам
Вы посмотрите повнимательней - как и что там измеряется, может свои слова назад заберёте…
А ваши слова - это лишь софистика.
Ну да… А что тогда ваши слова?
Добавлю о запомнившемся выше. Производители ширпотреба Мастер-Моторс и подобные. Делают массовую продукцию соответствующую определенному уровню аналогов. Для данного типа моторов аналогом является харьковские “Форы”, и вполне достаточно (производителю) сравнить работу форы и своего мотора на любой мулинетке (тарированном для СЕБЯ винте). Аналогично поступают и лица желающие сравнить известное изделие с новым, имея данные о работе свего мотора с известным винтом. Что касается любого стенда, то они не намного сложнее добротной обкаточной рамы. По крайней мере, имеющий навыки школьных уроков труда и соответствующие недиффицитные материалы, вполне может его построить. В прошлом году был в Италии, так на фирме “Пико” магнитно-динамический стенд, по конструкции более простой чем механический, аналогичный был описан лет 25 назад известным судомоделистом Калистратовым в бюллетене ДОСААФ.
Теперь о винтах. Имея в руках любой ВВ, с него можно снять все геометрические характеристики и применить для аналитических целей. Таким образом, можно подготовить сводную таблицу для серии или нескольких серий ВВ и пользаваться. Но это, не самый рациональный путь, а главное не точный.
Повторюсь. Финалом разработки любого мотора является СТЕНДОВОЕ ИСПЫТАНИЕ и НАТУРНОЕ (проверка назначения). А дело эксплуатационщика проверять соответствие хар-к указанным или дорабатывать мотор по своему пониманию.
Добавлю. Наиболее простая оценка серийного мотора, это проверка, может ли он выдать на рекомендуемом в паспорте ВВ (нагрузке) данные в характиристике максимальные обороты. Практически все производители приводят данные по рекомендуемым нагружателям и кривые характеристик или гарантированную мощность при “Н”-ных оборотах.
Но если кто подскажет еще ссылки на подобные материалы по винтам, буду очень благодарен!
Сначала нужно вспомнить откуда ноги растут, т.е. школьную программу по физике: 😉
Добавлю о запомнившемся выше. .
Коллега! Я вас не понял! Сначала вы написали, что метод АБСОЛЮТНО некорректный, а после того как я привел ссылку с информацией о его применении, вы пишите, что применять его можно. Я спрашивал про “абсорбционные” (нагрузочные) характеристики винтов, а вы мне ничего полезного не сообщили, я всю нужную информацию нашел сам, привел ссылки, где вся методика подробно описана!
Что касается Мастер -Моторс, то они не ширпотреб делают, а “моторы для квалифицированных спортсменов” и “моторы в специсполнении” - чемпионатные моторы для соревнований, можете это с ними пообсуждать, если хотите. Форы здесь не причем.
Огорчает ход обсуждения. Я конкретный вопрос задал - про винты, а вы пишите про что-то другое. Спасибо за ответы, но всю нужную информацию я нашел сам и привел здесь ссылки с подробным описанием методики.😃
Сначала нужно вспомнить откуда ноги растут, т.е. школьную программу по физике: 😉
Здорово! Про мощность - это вы сильно подметили! И что дальше?
Сначала вы написали, что метод АБСОЛЮТНО некорректный, а после того как я привел ссылку с информацией о его применении
Из написанного мной можно было понять, я имел ввиду, что если хотите - применяйте (запрещать никто не имеет права), но сама методика разработана для проектных целей, а не метрологических.
Что касается Мастер -Моторс, то они не ширпотреб делают, а “моторы для квалифицированных спортсменов” и “моторы в специсполнении” - чемпионатные моторы для соревнований,
Дай Бог им удачи, но есть статистика Чемпионатов Мира и Европы, поинтересуйтесь на чем в мире летают.
Огорчает ход обсуждения. Я конкретный вопрос задал - про винты, а вы пишите про что-то другое.
Вопрос настолько (мягко говоря) необычный, что и отвечать показалось странным. Имея в руках любой винт, можно снять с него все геометрические и аэродинамические (в пределах терии ВВ) характеристики, тем более, что это азы “авиамодельного воспитания”.
вы пишите, что применять его можно.
В каком месте это написано?
Одно дело динамометрический стенд - это очень серьезный приборчик и соответствующий стенд, а другое дело стенд, на котором вы запускаете двигатель с тарированным винтом и измеряете полученные максимальные обороты!
Николай а я Вас услышал.услышал но со своей небольшой практикой тарировки(формулы-формулой.от них никуда не дется.они базовые,но в довольно расплывчатом приближении).как-то давно в лаборатории ГД(газовой динамики) проводили (ради интереса) пробные запуски с вентилятором-имитировали набегающий поток.лаборанты принесли “оттарированный”(громко сказано) электрический вентилятор и на шпаргалке написали:"…включен на полные обороты и расстояние до пропеллера 1м-это скорость набегающего потока равна 90км.час,1м 30см-это 60 км.час.и мы во дворе пробовали 61-й двс(10сс).с разными пропеллерами.т.е.имитировали тягу в полёте.разгружали пропеллер.и как-то на МАХ приближении (1м) дорегулировали по топливу двигатель.убрали вентилятор.двигатель работал с небольшими провалами.через несколько дней поставили на модель(RC).известный тогда и сейчас-Кальмато-60.в конце разбега(гнали подольше по взлётке)двигатель вошёл в режим и ушёл в воздух.на высоте от 15м и выше двигатель работал на МАХ безукоризненно на всех эволюциях.пришла на небе ТУЧА.изменилось атмосферное давление и двигатель сбавил обороты на данной высоте.вот эти факторы:температура воздуха,влажность,атмосферное давление(один из основных факторов)-так влияют на эти процессы,что летать идёшь с разными пропами и бывает что данный пропеллер при данных условиях вообще не должен хорошо работать а происходит всё наоборот.
Здравствуйте, если имеются трудности с приобретением тарировочных винтов, то для сравнительной (не абсолютной!) оценки мощности двигателя можно собрать стенд. Берётся на авторазборке автомобильный стартёр на постоянных магнитах с планетарным редуктором (в данном типе стартёра используется высокооборотный электродвигатель) редуктор убирается, электродвигатель перебирается, чистка, смазка проверка на лёгкость хода и исправность путем включения к авто АКБ. Испытуемый ДВС через муфту с маховиком от судомодельного варианта соединяется с электродвигателем стартёра в качестве электрогенератора, который через ваттметр соединяется с нагрузочным реостатом, можно найти на барахолке. ДВС запускается и путём изменения нагрузки реостата находятся максимальные показания электрической мощности развиваемой ДВС. Метод конечно только для сравнения разных ДВС, т.к. не учитывает мех и эл. потери, КПД и т.д. Т.е. допустим КМД развил столько-то Ватт, а ЦСТКАМ столько-то, как-то так. С Уважением.
Николай а я Вас услышал.
Коллега!
Так это и говорит о том, что если у вас серьезные спортивные цели, или вы просто хотите компетентно управлять своим самолетом в разных погодных условиях, вы должны знать свойства и характеристики винтомоторной установки.
Если рассуждать философски, то авиамоделизм - это все-таки “малая авиация”, почти наука. И вопросы измерения качественных и количественных характеристик мотоустановок (двигатель + винт) достаточно сложны и теоретически и практически. Чтобы измерить мощность двигателя нужно сделать сложный стенд, метрологически аттестовать его, разработать методику проведения измерений с учетом существующих методических ограничений, потом правильно интерпретировать полученные результаты и т.д. С винтами все еще на порядок сложнее. Это все сложно и дорого. Но серьезные разработчики таких изделий и продвинутые спортсмены как-то в меру сил и возможностей пытаются решать эти вопросы. А в любительских условиях такие измерения провести сложно, да и не всегда нужно. Но какие-то простые, приблизительны оценки и расчеты сделать можно и интересно. Сейчас, как вы наверное знаете, можно поставить телеметрическую аппаратуру на модель и измерять скорость модели, обороты двигателя, расход топлива, подводимую мощность для электро двигателя, температуру, давление воздуха и т.д. А потом записать всю эту информацию и обработать, если интересно и нужно для чего-то! Огорчает, когда некоторые товарищи упрощают вопрос важности измерений и оценок.
Хотя, конечно, довольно много людей относится к авиамоделизму как к такому развлечению, в выходной, с шашлычками и пивом.
А потом записать всю эту информацию и обработать, если интересно и нужно для чего-то!
Огорчает, когда некоторые товарищи упрощают вопрос важности измерений и оценок.
Коллега, вы вот в этой фразе сказали самые главные слова - если интересно и нужно для чего-то…
Но вы же сами понимаете, что такая необходимость возникает только у спортсменов, желающих достичь результатов в спорте. Основную же массу обитающих на этом форуме людей можно отнести к хоббийщикам, для которых важнее получить стабильную работу мотора на всех режимах и летать как говориться в своё удовольствие. Зачем им ломать голову над такими вопросами, о которых мы в этой ветке говорим? Если у вас есть к этому интерес, никто не может вам запретить этот интерес реализовать, но обвинять кого-то, что не дали информции, не подсказали, где её найти, не поддержали тему и т.д. - извините это уже слишком. Люди начинают помогать советами из практики и из теории, когда видят, что человек провёл определённую работу, но в силу различных обстоятельств упёрся в стенку.
Сегодня в инете можно найти практически любую информацию, но в большинстве случаев получается - у меня нет времени, я в этом не разбираюсь - дайте мне всё, а я уж решу, что мне подходит. Не находите, что это неправильно.
А теперь по делу - вы имеете конкретную модель, конкретный мотор и известные обороты, на которых вы хотите от него получить максимальную отдачу - задача - расчитать винт с МКСИМАЛЬНЫМ КПД для вашей системы. Для этого не надо иметь каких-то навороченных супер пупер стендов. Достаточно тахометра и шагомера. Всё остальное можно посчитать на коленке. И даже больше скажу - благодаря думающих моделистов давно всё обсосано и собрано в удобные для пользования таблицы. Вы нашли сайт, где есть инфа - это хорошо. Если у вас хватит терпения посидеть и разобраться в статье на немецком, то вот вам дополнительная пища для размышлений. Здесь доступно и и очень приближённо к практике всё описано. (картинки прилагаются).
Марат! Спасибо за статью! Почитаю.😃
Вот пожалуйста графики мощностных характеристик пропеллеров Aeronaut CAM-Carbon. В левой половине оригинальный график от производителя, правую, голубую я дочертил сам для более высоких оборотов. В логаритмической шкале оси мощности экстрполяция несложная, так как графики представляют лишь прямые под разным уклоном но с общим началом. Но прогрешность этого графика будет довольно высокой, и в отношении изменения внешней среды, и конечно на высоких оборотах из-за возникших новых явлений связаных с приближением скорости обтекания лопастей к скорости звука.
Мощность приблизительно пропорциональна третьей степени оборотов вращения, но это более-менее упрощеная эмпирическая
формула, так что для разных винтов вносят поправки как в коэффиеценте так и в экспоненте. Он в среднем 3, но например на APC
измерили около 3,2, у APC SF в среднем 3,4 (от 3,0 по 3,6), а у Aeronaut CAM около 3,08.
размерность винта … коэффициент k … показатель степени (экспонент) e
7х4" …0.028…3.30
7х5" …0.028…3.40
7х6" …0.039…3.40
8х3.8"…0.045…3.40
8х6" …0.087…3.40
9х3.8"…0.048…3.55
9х4.7"…0.146…3.00
9х6" …0.118…3.55
9х7.5"…0.204…3.40
10х3.8"…0.136…3.40
10х4.7"…0.187…3.30
10х7" …0.337…3.30
11х3.8"…0.183…3.40
11х4.7"…0.283…3.30
11х7" …0.398…3.40
12х3.8"…0.230…3.60
12х6" …0.629…3.30
Мощность потом вычисляется по формуле
P = (k . n)^e
где:
P - мощность
k - коеффициент (средняя колонка)
n - обороты
e - экспонент (правая колонка)
Это было публикованно здесь:
www.aircraft-world.com/aw/…/hp-proptalk.htm,
было, но уже сплыло.
На словацком/чешском языках это обсуждалось на форуме:
www.rcmania.cz/viewtopic.php?t=52513&p=876950#p876…
где именно об этом писал Игорь Бургер, многократный чемпион по пилотажным кордовым моделям F2B.
График относится к первому разделу (но шкала оси мощности там оказывается не логарифмическая, а специальная для линеаризации кубической параболы).
А таблица в предыдущем посте относится именно к серии винтов APC SF. К сожалению эти винты только для электро.
Ссылка на 6 лет старый пост Игоря Бургера пока действительна.
Возможно существуют подобные графики и для винтов других производителей.
Вот я еще нашел графики для старых серых пропеллеров Graupner Super Nylon.
Хотел было как следует отредактировать, но уже не смог, не успел.
Но, надеюсь понятно.
Обратите еще внимание, что на верхней части последнего графика начерчена пунктирная кривая линия предельных оборотов винтов.