Moc i siła przy starcieW ADAV/VTOL moc silnika musi zostać przeliczona zarówno na wznoszenie w trybie śmigłowca, jak i na przesunięcie poziome w trybie samolotowym.
Widzieliśmy już, że w trybie samolotowym
Idealnie potrzebne były duże śmigła, które nie przyspieszały zbytnio płynu. w celu uzyskania najlepszej sprawności napędowej.
A co ze startem?
Ujmiemy rzeczy na tyle prosto, aby narysować pouczające równania i oszacować rząd wielkości. 
Czy silnik samolotu jest wystarczająco mocny, aby unieść go w trybie helikoptera?
Przyjmiemy zatem pojedynczą helisę przekroju
S dmuchanie powietrzem w dół. To powietrze przechodzi od prędkości 0 do prędkości
v. Gęstość powietrza
ro.
- schema_simplifie_decollage_helicoptere.png (30.2 KiB) Konsultowano 2248 razy
Zatem masowy przepływ powietrza przez śmigło wynosi:
- eq19.png (2.27 KiB) Obejrzano 2277 razy
Zgodnie z zasadą akcji/reakcji siła
F wywierane przez powietrze na śmigło wynosi:
- eq20.png (4.86 KiB) Obejrzano 2277 razy
Na masę
dm przepływu płynu przechodzącego od prędkości 0 do prędkości
v przez chwilę
dt, zmiana energii kinetycznej
grudzień płyn jest napisany:
- eq21.png (10.72 KiB) Obejrzano 2277 razy
tworząc stosunek dEc/dt, rozpoznajemy potęgę
P dostarczanej przez śrubę napędową, podczas gdy dm/dt identyfikuje się z masowym natężeniem przepływu płynu przez śrubę napędową:
- eq22.png (7.59 KiB) Obejrzano 2277 razy
Na tym etapie należy zwrócić uwagę na kilka rzeczy* siła
F i moc
P są proporcjonalne do
rox S, Niemniej jednak,
* siła postępuje w miarę
kwadrat prędkość
* Moc jak
kostka prędkość.
Ale czy ta prędkość v jest dowolna? Odpowiedź brzmi nie. Jeśli utworzymy stosunek P/F, produkty
rox S, znika i pojawia się:
- eq23.png (9.73 KiB) Obejrzano 2275 razy
Natychmiast uwaga:
F=2P/v,
co pokazuje, że siła F będzie optymalny, jeśli prędkość v jest mała, co oznacza posiadanie dużego wirnika do zamiatania powierzchni S ważne.Ale dobrze by było coś wyjaśnić. Teraz, gdy mamy wyrażenie
v = 2P/F , wstrzykujemy go np. do relacji
F = ro S v²
- eq24.png (13.19 KiB) Obejrzano 2275 razy
W konstrukcji samolotu siła F jest narzucana przez ciężar maszyny, ale można grać na odcinku S omiatanym przez śmigło. związku
F^3 = 4 ro S P², wyrażamy zatem P w następujący sposób:
- eq25.png (3.91 KiB) Obejrzano 2274 razy
Bardzo pouczająca relacja!Na siłę
F = Mg niezbędne do startu (gdzie
M jest masą samolotu i
g przyspieszenie grawitacyjne),
parametr S jest jedynym stopniem swobody, aby zredukować niezbędną moc.
Reaktor o małym przekroju będzie katastrofalny w noszeniu urządzenia. To się uda, ale kosztem nadmiaru słabej mocy i poza możliwościami małego samolotu (wyposażonego najwyżej w kilkaset koni mechanicznych).
Ale to dobra wiadomość, ponieważ widzieliśmy, że jakość napędu samolotu wymaga:
* duża sekcja śmigła i,
* małe przyspieszenie mas powietrza,
który znajduje się dokładnie dla jakości wynurzania (ale to nie jest w 100% niesamowite).
Nie ma zatem niezgodności, a wręcz przeciwnie, techniczna HARMONIA w projektowaniu samolotu z dużymi śmigłami, zarówno w trybie samolotowym, jak i śmigłowcowym.Aby trochę naprawić pomysły, jeśli weźmiemy:*ro = 1,2kg/m3
* M = 1000 kg
* S = 10 m²
* przy g = 9,81 m²,
wymagana moc to 140 240 W,
czyli około 190 Ch.
Jeśli masz ochotę pośmiać się z przekroju reaktora dmuchawy o powierzchni 0,5 m²... P = 627 188 W,
czyli około 852 Ch. Oprócz zużywania potoków paliwa, ciężar na pokładzie będzie ogromny w silniku tłokowym, chyba że przełączysz się na turbinę gazową, która również ma błotniste osiągi.
Zwiększając liczbę naszych rotorów, np. o quadkopter ze śmigłami 4 x 4m średnica,
*
S = 4 x Pi x 2² = około 50 m²
*
P = 62 718 W, czyli około 100 Ch, czyli moc silników lekkich samolotów (ważących około 50 kg na 100 Ch).
W rzeczywistych warunkach będą straty i
według Wikipedii, konieczny jest współczynnik korygujący 1,5:
straty spowodowane lepkością, a także różne inne straty (moc wymagana przez wirnik przeciwobrotowy, straty w skrzyni biegów itp.) stanowią około 50% minimalnej mocy
głupi (Patrz
Teoria Froude'a-Rankine'a). Realistyczne oszacowanie mocy silnika śmigłowca można zatem uzyskać mnożąc powyższy wzór przez współczynnik 1,5.
Będziemy pamiętać : silnik o mocy kilkuset koni mechanicznych może wytrzymać ADAV o masie około 1000 kg pod warunkiem, że jest wyposażony w liczne śmigła o łącznej powierzchni co najmniej 10 m², co również sprzyja sprawności napędu w trybie samolotowym.
