Немного физики или как получить тягу исходя из мощности двигателя?

R

Romex

Новичок
Здравствуйте!
Волей моих пристрастий меня угораздило начать писать авиасимулятор 2d ( Проект любительский и это не реклама), но судьба сразу же наказала меня за поверхностные знания школьной физики.
Чтобы получить силу тяги двигателя по его мощности я решил использовать формулу
F = P/V
Каково же было мое удивление, когда при нулевой скорости на самолет подействовала бесконечная сила!
Прошу провести ликбез - как получить тягу винтового двигателя по его мощности?
Заранее спасибо за помощь.
 
Реклама
Romex, тяга в турбовинтовом самолете, создается винтом, поэтому только лишь из мощности двигателя, тягу Вы не получите.
 
Romex, ежели симулятор, делайте так.

Для V=0 и малых скоростей тяга в кГс численно примерно равна мощности в л.с.
(100 л.с. = 100 кГс). Тут скорость движения самолёта пока не играет, основное - это Cy лопасти винта, ее размер и скорость ее вращения. Если вы, скажем, на форуме reaa.ru поинтересуетесь "статической тягой винтомоторной установки", вам дадут более точные цифры для разных пар мотор-винт, но порядок такой. Бывает и 0,7, бывает и 3, зависит от диаметра винта: чем больше, тем выше. Но больше единицы - это для шибко малоскоростных винтов.

Для "приличных" дозвуковых скоростей скорость уже играет. Там возьмите 0,8N/V (0,8 - к.п.д. хорошего винта).

Если тяга в кГс, а мощность в л.с., то коэффициент будет 60,8 (0,8 * 746 Вт/л.с. / 9,81 кГс/Н). Скажем для двигателя в 100л.с. при 100 м/c будет

60,8 *100/100 =60,8 кГс - несколько меньше, чем статическая тяга.

Видно, что "приравняются" две формулы при 60,8 м/с. Самая грубая (и не самая правильная) апроксимация - до этого значения постоянно, потом 1/V (вначале ограничивающий фактор - подъёмная сила лопасти, а потом - мощность, потребная для проталкивания лопасти сквозь воздух). А можно как нибудь красиво сгладить.

При V>0,7M ставьте резкое падение тяги (срыв обтекания на лопастях).

Это всё для винта с изменяемым шагом (винта постоянных оборотов), который крутится в наивыгоднейшем режиме на всех скоростях. Винты с фиксированным шагом "заточены" на какую-то одну скорость, поэтому там график тяги надо помножить на горб, равный 1 в точке оптимума и плавно уменьшающийся. Двухпозиционные винты обычно оптимизированы для взлёта (малые скорости) и крейсерской скорости - там будет двухгорбый мультипликатор. Но это уже уточнения.
 
Последнее редактирование:
вы понимаете почему тяга падает с увеличением скорости?
потому что падает КПД отталкивания. быстродвижущийся в воздушной среде винт(движитель)
даже при идеальном сцеплении (шаге винта) отталкивается от неподвижной среды.
чем больше скорость в среде тем нужен больший рычаг(шаг)
и тяга будет падать. что для воды, что для воздуха, что для земли.
повышение передачи это необходимость для отталкивания от неподвижной среды.
поэтому тяга падает.
именно по этой причине авиация перешла на реактивные двигатели - ТРД
для реактивного способа создания тяги скорость в среде не имеет значения.
и КПД движителя падает слабо ;)

Так же надо понимать почему винт большого диаметра и
медленно вращающийся создает большую тягу.
потому что вам помогает атмосфера(аэродинамическое качество лопасти
больше 1-цы. то есть работает как крыло)
а если вы небольшую лопасть крутите очень быстро то качество падает,
и большая часть тяги создается за счет массы отбрасываемого воздуха
;)
 
Последнее редактирование:
Барада сказал(а):
именно по этой причине авиация перешла на реактивные двигатели - ТРД
для реактивного способа создания тяги скорость в среде не имеет значения.
и КПД движителя падает слабо ;)
Нажмите, чтобы раскрыть...
Апрельские тезисы? :)
 
Romex сказал(а):
Здравствуйте!
Волей моих пристрастий меня угораздило начать писать авиасимулятор 2d ( Проект любительский и это не реклама), но судьба сразу же наказала меня за поверхностные знания школьной физики.
Чтобы получить силу тяги двигателя по его мощности я решил использовать формулу
F = P/V
Каково же было мое удивление, когда при нулевой скорости на самолет подействовала бесконечная сила!
Прошу провести ликбез - как получить тягу винтового двигателя по его мощности?
Заранее спасибо за помощь.
Нажмите, чтобы раскрыть...

Это называется - парадокс.
любой парадокс это изначально неверная гипотеза, введенная в школьную программу как теория.
парадокс указывает на то что гипотеза ложная и не отражает физической реальности.

вы столкнулись с ней. но не поняли в чём проблема, да.
я вам покажу.

Вы пытались получить тягу зная мощность используя определение мощности.
N=A/t=F*V где мощность определяется как работа деленная на время.
тут проблемы нет. Но исходя из определения работы как A=F*S
вы имеете формулу N=F*V из которой вы хотели получить тягу F=N/V
и тут же увидели парадокс. то есть ошибку в гипотезе. при околонулевой скорости
для сохранения заявленной мощности, тяга должна уходить в бесконечность.


ошибка в определении работы. Работу нельзя определять как A=F*S

потому что при равномерном движении по 1-му закону закону ньютона
на тело сила не действует и работа всегда равна нулю.

если рассматривать движение как равноускоренное, а по Ньютону это всегда так,
когда к телу приложена сила. то на разных участках разгона для разных средних скоростей
при действии одной и той же силы - получается разная мощность.
Что не имеет физического смысла. так как источник создающий силу
не может иметь разную мощность и это не может зависеть от скорости тела к которому силу прикладывают.
это безсмыслица.

показал на рисунке эту проблему, пытался донести до некоего Феликса(очень упорный в своем догматизме товарищ)
Феликс_рисунок.jpg
):
 
Последнее редактирование:
Андрей 65000 сказал(а):
Апрельские тезисы? :)
Нажмите, чтобы раскрыть...

посмотрите зависимость тяги винта от скорости для самолета ЯК из технической документации к нему
и сравните зависимость тяги реактивного двигателя от скорости для другого самолета.
сравните графики. подумайте над этим.
 
Барада сказал(а):
подумайте над этим.
Нажмите, чтобы раскрыть...
Мне интереснее, что ваши немногочисленные сообщения лишь весной и осенью.
Сейчас вы раскопали ветку 12-летней давности.
Барада сказал(а):
и сравните зависимость тяги реактивного двигателя от скорости для другого самолета.
Нажмите, чтобы раскрыть...
Приводите реальные номограммы высотно-скоростных характеристик, сравним.
По вашей логике турбореактивные самолеты и в мезосфере должны летать?
 
Реклама
Андрей 65000 сказал(а):
Мне интереснее, что ваши немногочисленные сообщения лишь весной и осенью.
Сейчас вы раскопали ветку 12-летней давности.

Приводите реальные номограммы высотно-скоростных характеристик, сравним.
По вашей логике турбореактивные самолеты и в мезосфере должны летать?
Нажмите, чтобы раскрыть...

нет. это вы только что придумали. в мезосфере нет рабочего тела - воздуха.
компрессору нечего сжимать и газогенератору не из чего создавать давление.
вы же прекрасно, даже лучше меня, знаете как создает тягу ГТД!

.. получается вам интереснее не существо проблемы,
а времена года?
это довольно забавно, вы так не считаете?
Я уверен абсолютно что это была не попытка с вашей стороны
перейти на личность, вместо смысловой нагрузки темы?
так уже и в детском садике не делают.
настолько это мелко, безвкусно, безинтересно что-ли...
Уверен, мне просто показалось ;)
 
Последнее редактирование:
А вы сомневаетесь что при реактивном создании тяги,
скорость с которой движется реактивный двигатель существенно не влияет на тягу?

твердотопливный реактивный двигатель например, или ракетный двигатель..
видели же. у него тяга практически постоянная.
в атмосфере чуть меньше из-за давления атмосферы только лишь.
я так понимаю вы это оспариваете?
ну приведите какой-то пример из практики пожалуйста,
если вам не трудно.

нас интересует диапазоны скоростей (метров в секунду)
0-200
200-400
400-800
800- 1200
 
"тяга ракетного двигателя равна произведению скорости реактивной струи и,
в зависимости от единицы времени, отбрасываемой массы dm/dt,
которую еще также называют потоком массы"

тут нет самой скорости ракетного двигателя относительно среды как видите.
я не понимаю как это можно оспаривать...
 
Барада сказал(а):
"тяга ракетного двигателя равна произведению скорости реактивной струи и,
в зависимости от единицы времени, отбрасываемой массы dm/dt,
которую еще также называют потоком массы"

тут нет самой скорости ракетного двигателя относительно среды как видите.
я не понимаю как это можно оспаривать...
Нажмите, чтобы раскрыть...
И много вы видели самолётов с ракетными двигателями вообще и с ТРД в частности?
 
Kit. сказал(а):
И много вы видели самолётов с ракетными двигателями вообще и с ТРД в частности?
Нажмите, чтобы раскрыть...

Турбореактивный двигатель (ТРД) — газотурбинный двигатель,
в котором химическая энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию струй газов

может мы не понимаем друг друга.
я привел как примеры реактивной тяги твердотопливный и ракетный жидкостной.
ТРД это газотурбинный.
у них одинаковые принципы создания тяги.
 
Барада сказал(а):
Турбореактивный двигатель (ТРД) — газотурбинный двигатель,
в котором химическая энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию струй газов

может мы не понимаем друг друга.
я привел как примеры реактивной тяги твердотопливный и ракетный жидкостной.
ТРД это газотурбинный.
у них одинаковые принципы создания тяги.
Нажмите, чтобы раскрыть...
Окислитель откуда берётся в газотурбинном двигателе? Каковы величины его (окислителя) потока массы и исходного импульса?
 
nozzle сказал(а):
щас начнётся: формула Мещерского, уравнение Циолковского...
Нажмите, чтобы раскрыть...

мы говорим про тягу. мы не про ракету у которой масса уменьшается и т.д.
только тяга нас интересует.

мы сравниваем отталкивание от неподвижной среды
и отталкивание от отбрасываемой массы.
все.
 
Реклама
Барада сказал(а):
я привел как примеры реактивной тяги твердотопливный и ракетный жидкостной.
ТРД это газотурбинный.
у них одинаковые принципы создания тяги.
Нажмите, чтобы раскрыть...
У ЖРД и ТРД разные принципы.
Чем выше степень двухконтурности у ТРД, тем значительнее снижается тяга при увеличении скорости.
 
Назад