Sila vrtule vrulnika – Offtopic – Fórum – Programujte.com

Zdravím, Chcel by som sa opýtať ako môžem vypočítať silu rotujúcej vrtule napríklad vrtulníku. Vrtuľa je v horizontálnej polohe.

Záleží, co máš zadané - nejtriviálnější je tzv. součinitel tahu - zpravidla experimentálně zjištěný. Ne vždy je však k dispozici. Pokud jej nemáš k dispozici, musíš počítat aerodynamickou sílu vznikající na profilu listu. Jelikož se však jeho rychlost směrem k okraji zvětšuje, musíš ji zjistit pomocí integrálu nebo rozdělit list na určité množství segmentů a ty spočítat sólo. Aerodynamickou sílu zjistíš ze součinitele vztlaku aerodynamického profilu a relativní rychlosti vzduchu (resp. úhlu náběhu listu). Dále můžeš započítat ztráty vzniklé vírem, který rotor vytváří atd...

Záměrně jsem neuváděl vzorečky, protože problematika je celkem široká a ne vždy zrovna triviální - proto se nabízí otázka - k čemu výpočet potřebuješ? Příklad, pro zajímavost či návrh vlastního rotoru?

Potrebujem aj pre zaujimavost aj pre navrh lietadla (pouziva vrtule). Ja som sa to pokusal pocitat nejak takto, najprv len experimentálne som to skusil s vrtulnikom aby som to potom vypočítal s mojim lietadlom. Takže počítal som to pomocou vzorca na aerodynamicky odpor - (CSpv^2) / 2. Pri pohlade zdola je rameno vrtule obdlznik hoci nakloneny pod 45° uhlom.takze som pouzil koeficient pre aerodynamicky odpor = 1,1, plocha = 6 (počet ramien) * 3,5 (dlžka ramená) * 0,1 (širka ramena pri pohlade zdola) = 2,1, Hustota vzduchu = 1,2 kg/m^3, rychlost na druhu, ak sa vrtula otáča uhlovou rychlostou 1800°/s tak som vypocital rychlost v strede ramena, ktorá bola cca. 54 m/s, 54^2 = 2916. Takze F = (1,1*2,1*1,2*2916) / 2 = 4 041 N. Vrtulniky maju priemernu Maximálnu vzletovú rýchlosť približne 4 tony čiže 40 kN a nato aby v pohode vzlietol musi mat aspon 41 - 45 kN co je 11 krat viac nez mi to vyslo a to som nezarátal tie straty vzniknuté vírom, ktorý rotor vytvoril (ako si spominal). Pls porad ako sa to ma pocitat. Vopred dík.

Nemůžeš počítat s odporem vzduchu. Vrtule funguje na principu aerodynamického profilu - pokud je obtékán vzduchem, vzniká na něm aerodynamická síla F. Tu můžeš rozdělit na 2 složky - odporovou a vztlakovou. Tebe zajímá předevřím vztlaková složka, která je kolmá na rovinu otáčení.

Aerodynamickou sílu na rotoru spočítáš jako F=1/2 ró c S v^2, kde S=b dr, kde b je délka tětivy profilu a dr je nekonečně malá část rotoru ve vzdálenostech r a r +dr. C je součinitel vztlaku. Součinitel vztlaku závisí na profilu, jeho velikost (resp. Reynoldsově čísle) a úhlu náběhu.

Celkovou aerodynamickou sílu spočítáš tak, že rotor rozdělíš na jednotlivé úseky a pro každý úsek spočítáš relativní úhel náběhu vzduchu (je to tedy úhel, který svírá tětiva profilu se směrem pohybu vzduchu). Musíš tedy určit směr obtékání vzduchu. Musíš zdě uvažovat samotné otáčení rotoru, pohyb rotoru ve směru osy otáčení, rychlost, kterou rotor uděluje proudu vzduchu a vír, který ve vzduchu vzniká. Ze znalosti tohoto relativního úhlu náběhu můžeš dopočítat elementární vztlakovou sílu pro daný úsek. Celková vztlaková síla je potom součet těchto elementárních sil.

Jedná se už o trošku pokročilejší fyziku a hlavně matematiku. Bohužel finální vzorečky ti nepředhodím - nemám je k dispozici (sám jsem se totoiž zajímal pouze o návrh turbíny, nikoliv vrtule).

PS: Zkus si přečíst http://www.airspace.cz/akademie_letectvi/2012/03/co-by-se-mohlo-ale-spise-melo-vedet-o-vrtulich/