Компенсация реактивного момента на турбопропе
Господа, доброго времени суток!
Озадачил меня недавно вопрос, с призрачной практической перспективой, аж спать не могу!
Каким необходимо закладывать угол выкоса оси воздушного винта на турбопропеллерной СУ? На базе, скажем, SPT-5 или WREN 44.
Чую опой интуитивно, что угол должен быть куда меньше, чем на классике ДВС/Электричество. Ибо не могу найти в газодинамической трансмиссии привода винта сил, которые заставляли бы корпус турбины и, соответственно, планер, вращаться в обратную сторону.
Тематические ветки на RCU и FG вообщем-то говорят о том же, правда есть рекомендации вводить некую постоянную компенсацию закладкой установочного угла ВО.
Предлагаю поделиться мыслями или опытом практическим, тут кто-то имел опыт турбопропов вроде бы…
По-моему, в этой проблеме не столь существенны реактивные моменты, сколь гироскопические…
Ибо не могу найти в газодинамической трансмиссии привода винта сил
А пропеллер сам по себе вращается что-ли? Боится, что рядом турбина работает? 😃
А пропеллер сам по себе вращается что-ли? Боится, что рядом турбина работает? 😃
Немного не понял, что Вы имеете ввиду этим вопросом, но постараюсь объяснить свой ход мысли.
Естественно все понимают, что кагбэ винт не сам вращается - а через планетрарную трансмиссию от свободной турбины. На нее в в свою очередь дует газогенератор, коим является непосредственно ТРД. Так вот в этой связке есть ли сила, которая действует разнонаправленно как на ротор турбины, так и на статор?
Ну как бы выкос винта не связан с реактивным моментом, а подбирается для компенсации воздействия струи от винта на самолет. На турбопропе так же есть реактивный момент от винта как и на поршневом и электро двигателе. 3й закон Ньютона, учите физику!
Так вот в этой связке есть ли сила, которая
Естественно все понимают, что кагбэ винт не сам вращается
Ибо не могу найти в газодинамической трансмиссии привода винта сил, которые заставляли бы корпус турбины и, соответственно, планер, вращаться в обратную сторону
Букоф много, но ТВД ведь здесь непричем 😵
Если винт крутится, значит это кому-нибудь нужно… т.е. мотору без разницы, что ДВС, что ТВД, расширяющиеся продукты горения не находят иного выхода, как давить на какие-нибудь железки, которые приводят во вращение вал.
Если бы дело происходило в вакууме, то реактивный момент проявлялся бы только при наборе/уменьшении оборотов (закон Ньютона).
А поскольку винт совершает работу, упираясь и отбрасывая воздух назад, то он (воздух) упирается и предлагает всему самолету крутиться в обратную сторону (все тот же закон), плюс влияние самого потока воздуха.
___
ну вот, уже ответили
___
По существу - речь может идти о меньших углах, т.к. разгонные характеристики у ТВД малы по сравнению с ДВС.
Господа, доброго времени суток!
Озадачил меня недавно вопрос, с призрачной практической перспективой, аж спать не могу!
Каким необходимо закладывать угол выкоса оси воздушного винта на турбопропеллерной СУ? На базе, скажем, SPT-5 или WREN 44.
Чуюопойинтуитивно, что угол должен быть куда меньше, чем на классике ДВС/Электричество. Ибо не могу найти в газодинамической трансмиссии привода винта сил, которые заставляли бы корпус турбины и, соответственно, планер, вращаться в обратную сторону.Тематические ветки на RCU и FG вообщем-то говорят о том же, правда есть рекомендации вводить некую постоянную компенсацию закладкой установочного угла ВО.
Предлагаю поделиться мыслями или опытом практическим, тут кто-то имел опыт турбопропов вроде бы…
Все то же самое что и на ДВС.Ось винта должна быть отклонена в сторону вращения коленвала. 1,5-2,5 градуса.
Ну как бы выкос винта не связан с реактивным моментом, а подбирается для компенсации воздействия струи от винта на самолет. На турбопропе так же есть реактивный момент от винта как и на поршневом и электро двигателе. 3й закон Ньютона, учите физику!
Согласен с Вами, но с поправкой - все-таки выкос делается и для компенсации воздейстия струи винта, и для компенсации реактивного момента.
Законы Ньютона знаю, спасибо что напомнили.
Давайте сузим задачу - составляющей для компенсации струи винта пренебрегаем, она есть и ее нужно компенсировать, тут не вопрос. Говорим о компенсации реактивного момента, именно с точки пресловутого закона Ньютона.
Действие равно противодействию, они разнонаправлены и равны по модулю. Это неоспоримо.
Как это выглядит для электричества - противодействие воздуха через винт и вал завязано на ротор, через наводимую ЭДС и статор двигателя передается на планер. Тут тоже все ясно.
Для ДВС - через коленвал, КШМ и газовую смесь воздействует на картер, заставляя его и планер вращаться в обратную сторону.
Рассмотрим ТВД.
Условно заменим турбину (газогенератор) на аналогичный по дебиту баллон со сжатым газом, дующий на свободную турбину привода винта. Трбина вращается, с ней пропеллер.
Пропеллер упирается в воздух, воздух упирается в пропеллер и далее в свободную турбину. Турбина в свою очередь упирается в струю газа, истекающую из баллона.
Теперь вопрос - каким образом теперь это противодействие завязано на планер?
Давайте даже условно примем, что баллон не закреплен в самолете, а висит на штативе на другом попутном воздушном судне. От этого привод ВВ вращаться не перестал.
Если винт крутится, значит это кому-нибудь нужно… т.е. мотору без разницы, что ДВС, что ТВД, расширяющиеся продукты горения не находят иного выхода, как давить на какие-нибудь железки, которые приводят во вращение вал.
Если бы дело происходило в вакууме, то реактивный момент проявлялся бы только при наборе/уменьшении оборотов (закон Ньютона).
А поскольку винт совершает работу, упираясь и отбрасывая воздух назад, то он (воздух) упирается и предлагает всему самолету крутиться в обратную сторону (все тот же закон), плюс влияние самого потока воздуха.
Все верно, только одно но - воздух какбэ упирается и через ЧТО-ТО (какие-нибудь железки) должен передать момент на планер.
Во фразе, что винт крутиться, потому что это кому-нибудь нужно - полно технического и физического смысла…
Предлагаю снизить менторский тон, все мы люди грамотные, азы мироздания знаем.
PS Прежде чем огульно утверждать, что если что-то вращается в и во что-то упирается, то реактивный момент на планере будет, нужно определить точки приложения этого “упирания”.
Законы Ньютона не нарушаются ни разу.
Вспомните безреактивные дрели и шуруповерты для космонавтов, например. Ну, или маховичные дрели, тоже лишенные реактивного момента.
Рассмотрим ТВД.
Ни один пропеллер не способен будет создавать нужную тягу вращаясь со скоростью свободной турбины. Кроме того у турбовинтовых двигателей политика несколько иная, чем у турбовальных… Нужен редуктор, через который и будет передаваться реактивный момент, который (реактивный момент), по-моему, рассматривать не имеет смысла, вообще: никаким “выкосом” его не компенсировать. Кстати: направление вращения у ныне существующих модельных ТРД и традиционных воздушных винтах противоположное, а значит они будут компенсироваться. Выкосы двигателей с воздушным винтом используются для компенсации гироскопических моментов. В частности двигатель с винтом правого вращения (смотреть со стороны двигателя) отклоняется вправо-вниз.
Предлагаю поделиться мыслями
Я бы для начала предложил поделиться фотками модели, на которой данное чудо будет установлено. Желательно поделиться соображениями о выборе именно ТВД, а не какой другой силовой установки. И попутный вопрос: Чем не устраивает бензиновый двигатель?
Говорим о компенсации реактивного момента, именно с точки пресловутого закона Ньютона.
Действие равно противодействию, они разнонаправлены и равны по модулю. Это неоспоримо.
Вы все правильно описали … 😉
В вашем случае газовая струя из турбины является рабочим телом … через неё и передается крутящий момент …
Систему следует рассматривать как винт и самолет, если винт вращается то совокупность элементов двигательной установки, передает момент “противовращения” на планер … вот с ним и нужно бороться …
Если вас смущает газовая струя как рабочее тело 😒 … то в поршневом моторе все аналогично, поршень физически не имеет жесткой точки касания … энергия передается через газовую составляющую образованную при сгорании топливной смеси …
С уважением, Соло.
Константин, модели пока никакой нет. Собираю в голове пока еще и наброски “на салфетках”.
Что-то в 35% размере, планер а-ля Raven или Tucano. Летать 3D не собираюсь, навыки не позволят, с учетом внешней скоростной характеристики ТВД.
Под 3D было бы правильнее как раз бензин.
А аргумент, почему ТВД - как всегда в нашем деле - ну очень хочеться!
Вы все правильно описали … 😉
В вашем случае газовая струя из турбины является рабочим телом … через неё и передается крутящий момент …
Систему следует рассматривать как винт и самолет, если винт вращается то совокупность элементов двигательной установки, передает момент “противовращения” на планер … вот с ним и нужно бороться …Если вас смущает газовая струя как рабочее тело 😒 … то в поршневом моторе все аналогично, поршень физически не имеет жесткой точки касания … энергия передается через газовую составляющую образованную при сгорании топливной смеси …
С уважением, Соло.
Соло, спасибо информацию.
Все-таки в поршневом самолете несколько другая ситуация.
Давайте представим векторную диаграмму действия и противодействия. В случае поршневого мотора противодействие как раз через указанное Вами рабочее тело стремиться провернуть картер относительно условно зафиксированного коленчатого вала.
То есть ситуация абсолютно как у звездообразного ротативного ДВС, когда коленвал зафиксирован, а винт вращается вместе с картером.
С ТВД все не так однозначно.
Пробуя нарисовать векторную диаграмму - натыкаемся на газовую струю. Как она потом взаимодействует с остатком совокупности двигателя? В какую сторону заставляет вращаться “картер” турбины?
Чтобы сразу на этот вопрос не отвечать, давайте развернем турбину-газогенератор поперек продольной оси фюзеляжа, а газы завернем отводом на привод винта. Таким образом изолируем вращающие моменты от вала турбины от воздействия вокруг продольной оси фюзеляжа.
Как в таком случае реактивный момент от винта через рабочее тело заставляет планер вращаться в обратную сторону?
С ТВД все не так однозначно.
Пробуя нарисовать векторную диаграмму - натыкаемся на газовую струю. Как она потом взаимодействует с остатком совокупности двигателя? В какую сторону заставляет вращаться “картер” турбины?
Все ОЧЕНЬ однозначно и проверяется экспериментом !!! 😉
Если винт вращается относительно самолета в газовой среде (воздухе) … он однозначно будет создавать реактивный момент и фюзеляж самолета будет закручивать в противоположном направлении …
Никакой редуктор, не шестереночный ни турбинный … на эту ситуацию не повлияет хоть вдоль поставь СУ, хоть поперек … 😁
Кроме реактивного момента, вращающийся винт также обладает гироскопическим эффектом, турбина также довольно приличный механический гироскоп … вот эти моменты можно скомпенсировать положением оси турбины … но практически уверен, что на практике этим никто не заморачивается 😃
С уважением, Соло.
Все ОЧЕНЬ однозначно и проверяется экспериментом !!!
Поддерживаю!
Думаю над чистотой эксперимента, нужно нивелировать эффекты аэродинамические, т.е. не на самолете проводим.
Есть пара мыслей на этот счет, озвучу позже.
Если винт вращается относительно самолета в газовой среде (воздухе) … он однозначно будет создавать реактивный момент и фюзеляж самолета будет закручивать в противоположном направлении … Никакой редуктор, не шестереночный ни турбинный … на эту ситуацию не повлияет хоть вдоль поставь СУ, хоть поперек … Кроме реактивного момента, вращающийся винт также обладает гироскопическим эффектом, турбина также довольно приличный механический гироскоп … вот эти моменты можно скомпенсировать положением оси турбины … но практически уверен, что на практике этим никто не заморачивается
Гироскопический эффект, прецессию, аэродинамические эффекты отбрасываем, интересует только реактивный момент.
Задача стала мне интересна и с теоретической точки зрения, совершенно с Вами согласен, что на практике никому это нафиг не нужно.
Прочитал только что много форумов забугорных из большой авиации, там тоже мнения разделились.
Воздействие рабочего тела на неподвижиную часть двигателя там связывают на действие струи газов на направляющий аппарат свободной турбины. Действительно, струя заставляет его вращаться в обратную сторону, вместе с планером.
Поддерживаю!
Думаю над чистотой эксперимента, нужно нивелировать эффекты аэродинамические, т.е. не на самолете проводим.
Это очень просто ! 😉
Нужно поместить систему в безвоздушную среду …
Вот только что мы будем исследовать? Ведь раективный момент винта, имеет аэродинамическую природу 😉
Думаю следует вернуться к постановке вопроса …
- На рисунке показаны усилия, действующие на составные части ТРД. В том числе и моменты от газовых сил, действующие на элементы корпусов компрессора и турбины. Обычно эти моменты уравновешиваются ПОЧТИ полностью, но на переходных процессах компенсация уменьшается - до перехода двигателя на установившийся режим.
Что будет, если разъединить силовую связь корпусов компрессора и турбины? Появятся крутящие моменты, которые могут быть восприняты только опорами с передачей на стенд или ЛА… Турбина превратится в “свободную”…
В ГТД со свободной турбиной, крутящий момент от газовых сил, воздействующий на лопатки сопловых аппаратов СТ неуравновешен. Проблема решается конструктивно (в той или иной мере):
- воспринимается опорами ГТД с последующей компенсацией моментом редуктора через его опоры (через общую мотораму);
- силовой связью корпусов СТ и редуктора.
Реактивный момент от ВВ воспринимается опорами редуктора или опорами СУ в целом. Этот момент можно компенсировать, введя окружную составляющую реактивной тяги путем ассиметрии расположения или формы сопл… - поле для творчества.
- Дополнительно, в архиве, прилагаю небольшую памятку об усилиях в ГТД, ТВД (в формате djvu)
По-моему пора дифференцировать процессы: 1. Реактивный момент ГТД (в посте, рассмотренном выше);
2. Реактивный момент воздушного винта ТВД, с чего, собственно, началась тема.
Несколько различные процессы по своей природе…
Каким необходимо закладывать угол выкоса оси воздушного винта на турбопропеллерной СУ?
Чую … интуитивно, что угол должен быть куда меньше, чем на классике ДВС/Электричество.
Угол нужно закладывать. Факт! Угол зависит от многих факторов: скорость вращения, шаг винта, расстояние от винта до оперения, расположение крыла и его хорда, расположение оперения…
Как видите, заранее просчитать малореально…
Вы сравниваете выкос с ДВС/Электро. Это неправильно. ДВС (бензин) имеет относительно небольшие обороты. Электро чуть выше, но могут применяться ВМГ с заметно бОльшими оборотами. Что означает изменение выкоса…
Я бы посоветовал начать с рабочих оборотов Вашего пропеллера. Вы их знаете. Так при больших оборотах и небольшом шаге винта, выкос нужно делать меньше. Например начать с 1 градуса. Если больше, то возникает вероятность закрутки самолета на взлете и дрова…
Если Ваш винт будет вращаться медленней (до 8000 об/мин) то начните с 2 градусов.
В любом случае, по результатам пробных полетов, выкос придется уточнять и настраивать.
Удачи!
Чтобы сразу на этот вопрос не отвечать, давайте развернем турбину-газогенератор поперек продольной оси фюзеляжа, а газы завернем отводом на привод винта.
Привет всем! Именно так сделано в вертолетах с ГТД. Ось винта несущего ротора развернута относительно вала турбины. Однако ж там рулевой винт не пытаются убрать, и наверно понятно почему.