Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Большая витрина: от крупнейших школ до частных авторов. Сравнивайте по цене, длительности, формату и выбирайте самый подходящий курс!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 30
Плюсую, за идейность и пламенное сердце, но ссылку оставлю.
Кстати, про аппарат из второй части есть отдельный фильм, на русском:
Надо бы уже туда запускать вертолеты, чтобы перестать изобретать колёса )
Там атмосфера в 160 раз разряженнее, чем на Земле. При этом гравитация всего лишь 0.378 от земной. Вы представляете, какие параметры должны быть у несущего винта.
И чем заправлять его)
Тогда дирижабли. Тока с дирижабля пробы грунта брать неудобно и в бурю его унесет куда-нибудь.
С дирижаблями (точнее, с аэростатами) экспериментировали в ходе программы «Вега».
При всем при этом:
И не понятно, то ли смеяться, то ли плакать.
- «Космический диплом студента» — это 1963 год;
- И статья на сайте НАСА — это 2004 год.
И не понятно, то ли смеяться, то ли плакать.
во второй статье описан, имхо, единственный юзкейс для несущего винта в атмосфере Марса — использование, подобное парашютному, для спуска на авторотации.
Смущает вот какой момент: на Марсе же скорость звука сильно меньше, чем на Земле, а потребный размер ротора сильно выше. Т.е. де-факто, ротор должен быть сверхзвуковым и постоянно испытывать в определенном месте где-то на хорде (зависит от маршевой скорости вращения) действие скачков уплотнения, т.е. либо его придется делать ОЧЕНЬ прочным или ресурс его будет копеечным. Или же я чего-то не понимаю в этой всей механике?
Смущает вот какой момент: на Марсе же скорость звука сильно меньше, чем на Земле, а потребный размер ротора сильно выше. Т.е. де-факто, ротор должен быть сверхзвуковым и постоянно испытывать в определенном месте где-то на хорде (зависит от маршевой скорости вращения) действие скачков уплотнения, т.е. либо его придется делать ОЧЕНЬ прочным или ресурс его будет копеечным. Или же я чего-то не понимаю в этой всей механике?
Ну, я тоже могу быть не прав, но как понимаю винт поднимает вертолёт за счёт того что создаёт область высокого давления под вертолётом, т.е. он как бы врезается в воздух грубо говоря. Ну и следовательно т.к. на Марсе атмосферы «мало», то вращение винта должно быть гораздо быстрее чем на Земле, чтобы создать достаточную подъёмную силу, конечно на Марсе меньше гравитация, что хорошо, однако всё же не настолько чтобы не столкнуться с проблемой увеличения центробежной силы на винт. Т.е. скорость вращения должна быть значительно выше, чем у аналогичного вертолёта на Земле, отсюда следует что будут большие перегрузки на винт и его конструкция должна быть другой.
Я, к сожалению, не специалист в этой теме, и не очень соображу, какие данные нужно подставлять в расчет (ну, за исключением плотности атмосферы у поверхности Марса 0,020 кг/м3). Может поможете прикинуть реальные параметры винта и мощность силовой установки? Дюже интересно… и как то сомнительно, что ротор будет сверхзвуковым…
По первым прикидкам выходит вот чего:
— по приведенной Вами ссылке выходит, что подъемная сила растет как четвертая степень радиуса ротора и как первая от плотности атмосферы. Соответственно, для компенсации в 60 раз менее плотной атмосферы, нам нужен ротор в 2,7 раза большего диаметра.
— тяга от количества лопастей не зависит, соответственно, этот фактор пока из прикидок уберем.
— Положим атмосферу Марса чистым углекислым газом и температуру около нуля. Значит скорость звука на Марсе будет в районе 70-80 м/с (формулу можно взять вот здесь).А это значит, что сверхзвуковым будет ротор, делающий 10-15 оборотов в секунду при лопасти в 1 метр. Причем подъемная сила такого ротора будет копеешной.
— по приведенной Вами ссылке выходит, что подъемная сила растет как четвертая степень радиуса ротора и как первая от плотности атмосферы. Соответственно, для компенсации в 60 раз менее плотной атмосферы, нам нужен ротор в 2,7 раза большего диаметра.
— тяга от количества лопастей не зависит, соответственно, этот фактор пока из прикидок уберем.
— Положим атмосферу Марса чистым углекислым газом и температуру около нуля. Значит скорость звука на Марсе будет в районе 70-80 м/с (формулу можно взять вот здесь).А это значит, что сверхзвуковым будет ротор, делающий 10-15 оборотов в секунду при лопасти в 1 метр. Причем подъемная сила такого ротора будет копеешной.
Так, допустим.
Теперь предположим, что скорость звука на Марсе все таки 240м/с.
Тогда дозвуковым ротором будет ротор, делающий до 7,6об/с (округлим до 7об/с), при радиусе 5м.
Для сравнения, скорость вращения ротора Ми-24 примерно 240об/мин, это 4об/с (правда диаметр ротора 17,3м)
Вопрос:
1. Как посчитать подъемную силу ротора радиусом 5м и скоростью вращения 7об/м в зависимости от количества лопастей?
2. И, соответственно, как определить мощность необходимой силовой установки, которая будет расти с увеличением числа лопастей? (для двигателя с КПД 100% мощность можно посчитать вот так W = ρV3πD2/8, взяв скорость V моего расчета ниже)
Теперь предположим, что скорость звука на Марсе все таки 240м/с.
Тогда дозвуковым ротором будет ротор, делающий до 7,6об/с (округлим до 7об/с), при радиусе 5м.
Для сравнения, скорость вращения ротора Ми-24 примерно 240об/мин, это 4об/с (правда диаметр ротора 17,3м)
Вопрос:
1. Как посчитать подъемную силу ротора радиусом 5м и скоростью вращения 7об/м в зависимости от количества лопастей?
2. И, соответственно, как определить мощность необходимой силовой установки, которая будет расти с увеличением числа лопастей? (для двигателя с КПД 100% мощность можно посчитать вот так W = ρV3πD2/8, взяв скорость V моего расчета ниже)
Приблизительно получается W = 22,4КВт или 30,5л.с.
У Ми-24 силовая установка 2х2200л.с…
У Ми-24 силовая установка 2х2200л.с…
30 л.с. что-то мало выходит: пусть даже и гравитация на Марсе втрое меньше. Я вот пытаюсь понять, сколько может на Марсе составлять коэффициент а из формулы T=(aND)2/3 (коэффициент, характеризующий аэродинамическое качество несущего винта и влияние “воздушной подушки”. В зависимости от характеристик несущего винта величина коэффициента а при висении у земли может иметь значения 15 — 25.)
Тоже самое, ломаю голову над коэффициентом…
А на счет гравитации, так в формуле ниже, под корнем стоит в числителе mg, т.е. не только g меньше втрое, но и m, и тоже почти втрое, итого числитель меньше в 9 раз, 10% от земного, другими словами.
Кстати, если в расчеты подставлять массу и даметр ротора Ми-24, то как раз выходит требуемая мощность в районе 1000л.с. Если учесть, что КПД силовой установки не 100%, а меньше, часть энергии расходуется на трение, редукторы несовершенство профиля лопастей, то 2х2200л.с. на Земле выглядят боле чем логично.
А на счет гравитации, так в формуле ниже, под корнем стоит в числителе mg, т.е. не только g меньше втрое, но и m, и тоже почти втрое, итого числитель меньше в 9 раз, 10% от земного, другими словами.
Кстати, если в расчеты подставлять массу и даметр ротора Ми-24, то как раз выходит требуемая мощность в районе 1000л.с. Если учесть, что КПД силовой установки не 100%, а меньше, часть энергии расходуется на трение, редукторы несовершенство профиля лопастей, то 2х2200л.с. на Земле выглядят боле чем логично.
>>но и m, и тоже почти втрое
Ни в коем случае. Масса неизменна в ньютоновской физике, даже в невесомости объект массой обладает, причем она ничуть не меняется. Меняется ВЕС, т.е., грубо говоря масса на ускорение, т.е. m*g.
>>то как раз выходит требуемая мощность в районе 1000л.с
Хм, как-то не вяжется у меня такая мощность с аэродинамическими полетами в атмосфере, разреженной более чем в 100 раз атмосфере. Ведь воздушный поток проходящий через винт будет иметь в разы меньшую массу.
Ни в коем случае. Масса неизменна в ньютоновской физике, даже в невесомости объект массой обладает, причем она ничуть не меняется. Меняется ВЕС, т.е., грубо говоря масса на ускорение, т.е. m*g.
>>то как раз выходит требуемая мощность в районе 1000л.с
Хм, как-то не вяжется у меня такая мощность с аэродинамическими полетами в атмосфере, разреженной более чем в 100 раз атмосфере. Ведь воздушный поток проходящий через винт будет иметь в разы меньшую массу.
В общем, на вскидку получилось следующее:
Суммарная сила, действующая на аппарат со стороны воздуха, направлена вверх и равна скорости изменения импульса воздуха: MV/T = F = ρV2πD2/4
далее вставлю скриншот из excel, чтобы не перебивать вручную, сори...
А вот как дальше скорость потока на кромках ротора посчитать, и его скорость вращения, пока не знаю…
Суммарная сила, действующая на аппарат со стороны воздуха, направлена вверх и равна скорости изменения импульса воздуха: MV/T = F = ρV2πD2/4
далее вставлю скриншот из excel, чтобы не перебивать вручную, сори...
А вот как дальше скорость потока на кромках ротора посчитать, и его скорость вращения, пока не знаю…
V — это скорость воздушного потока, проходящего через ротор.
Есть два нюанса:
— проблема сверхзвукового ротора не в том, что воздух через него идет на сверхзвуковой скорости, а в том, что с увеличением частоты вращения или размеров ротора на лопастях начинают проявляться скачки уплотнения, что снижает общий КПД ротора и вызывают повышенный износ
— есть подозрения, что такой ротор ещё и центробежными силами разрываться будет сильнее.
Да, и у Вас почему-то скорость звука вышла довольно большой, у меня получилось чуть ли не втрое меньшей (см. коммент выше), можете сказать, как Вы её считали?
— проблема сверхзвукового ротора не в том, что воздух через него идет на сверхзвуковой скорости, а в том, что с увеличением частоты вращения или размеров ротора на лопастях начинают проявляться скачки уплотнения, что снижает общий КПД ротора и вызывают повышенный износ
— есть подозрения, что такой ротор ещё и центробежными силами разрываться будет сильнее.
Да, и у Вас почему-то скорость звука вышла довольно большой, у меня получилось чуть ли не втрое меньшей (см. коммент выше), можете сказать, как Вы её считали?
Скорость звука на Марсе взял отсюда.
По поводу тяги от количества лопастей… я бы поспорил. У каждой лопасти есть своя тяга, или подъемная сила. При увеличении количества лопастей подъемная сила ротора растет (при одной и той же скорости вращения), хотя и не в прямой зависимости. Я ориентируюсь вот на этот материал, не про вертолеты, но все же про роторы…
По поводу тяги от количества лопастей… я бы поспорил. У каждой лопасти есть своя тяга, или подъемная сила. При увеличении количества лопастей подъемная сила ротора растет (при одной и той же скорости вращения), хотя и не в прямой зависимости. Я ориентируюсь вот на этот материал, не про вертолеты, но все же про роторы…
Я в своё время ездил на ВНИИТРАНСМАШ, где разрабатывались показанные выше шасси. Фотографировал там и статью писал: enlight.ru/ib/tech/vtm/
интересно, вижу там приёмы которые только недавно начала NASA испытывать, например небольшие лопасти на колёсах
Почему, вот такие шасси никто не применяет, они легче, устойчивее, скорость передвижения выше, есть возможность двигаться по пересечённой местности?
Почему, вот такие шасси никто не применяет, они легче, устойчивее, скорость передвижения выше, есть возможность двигаться по пересечённой местности?
Картинки из серий Discovery Prototype This
Здравствуйте, Петр! Ваши статьи с самого начала были в списке ресурсов (если Вы не против, конечно).
И спасибо Вам за труд. Он то меня и вдохновил. К сожалению публикаций, подобных вашим, очень мало… молодому поколению просто неоткуда черпать информацию комплексно, все очень разрозненно, и в основном содержит негатив… а в противовес негативу почему-то все время забывают давать позитив, которого и было много, и наверняка есть и сейчас, уж тем более есть в проектах.
И спасибо Вам за труд. Он то меня и вдохновил. К сожалению публикаций, подобных вашим, очень мало… молодому поколению просто неоткуда черпать информацию комплексно, все очень разрозненно, и в основном содержит негатив… а в противовес негативу почему-то все время забывают давать позитив, которого и было много, и наверняка есть и сейчас, уж тем более есть в проектах.
но связь с примарсившимся модулем, на котором был марсоход, была потеряна вскоре после посадки
Конструкторам марсохода повезло, что Иосиф Сталин уже был на небесах…
2 видео про советские марсоходы (ну и не только марсоходы, их и на Венеру хотели отправить)
youtu.be/jqR-CGLGc_g
youtu.be/jqR-CGLGc_g
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Советские марсоходы