Wie konstruiert man ein VTOL/ADAV-Hubschrauberflugzeug richtig?

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Remundo
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Betreff: Wie konstruiert man einen VTOL/ADAV-Flugzeughubschrauber richtig?




von Remundo » 30/11/22, 01:31

Eine kleine Klammer auf den rautenförmigen Flügeln

Wir haben in diesem Thread bereits über die Flügel gesprochen, und wenn das Flugzeug ein Doppeldecker ist, gibt es einen alten Trick, der darin besteht, die beiden Flugzeuge durch eine Art ringförmigen Flügel zu verbinden, mehr oder weniger in Form eines Diamanten.

Diese werden als rhomboedrische oder rhomboidale oder lockige Flügel bezeichnet.

Es gibt einige nette Flugzeugkonzepte, die diese Originalität bieten:

wings_romboidal1.JPG
wings_romboidale1.JPG (69.87 KiB) 2419 mal angesehen


romboidal_wings2.png
wings_romboidale2.png (856.92 KiB) 2419 mal angesehen


romboidal_wings3.png


In 2019, dem Magazin L'Usine Nouvelle wiederholte es

zum Beispiel die Parsifal-Projekt :



aber im Moment keine Realisierung in diesem Umfang, nicht einmal als Prototyp.

Im Gegenteil, in vernünftigeren Maßstäben (Drohnen und motorisierte leichte Luftfahrt) gibt es Erfolge.

Ultraleichtflugzeug COLABSYSTEM[

colabsystem.JPG
colabsystem.JPG (26.87 KiB) 2419 Mal angesehen



Die Drohne Fly-R R²-150

fly_RR.png
fly_RR.png (166.33 KiB) 2419 Mal angesehen




Und auch ein größeres Projekt von FlyR, der CRYSTAL CR 1200

CRYSTAL_CR1200.png



Warum also diese speziellen Flügel?

Befürworter dieses Designs bevorzugen Doppeldecker, die einen guten Auftrieb (aber manchmal mehr Luftwiderstand) haben, mit dem Anliegen, die Flügel zu verbinden, um Winglets zu verlängern und so die Randwirbel an der Flügelspitze zu reduzieren (siehe diese Seite für Fragen zu Flügeln und Wirbeln.

Ich für meinen Teil bleibe etwas skeptisch, weil die vertikalen Strukturen, die die Flügel verbinden, nicht tragend sind, sondern einen Luftwiderstand erzeugen.

Weitere angebliche Vorteile dieser Tragflächen sind: bessere Steifigkeit (dadurch könnte man die Holme etwas leichter machen), geringerer Verbrauch bei höherer Nutzlast des Flugzeugs.

Qu'en pensez-vous?
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Betreff: Wie konstruiert man einen VTOL/ADAV-Flugzeughubschrauber richtig?




von Christophe » 02/12/22, 11:31

Jeder deiner Posts hier ist sehr interessant Remundo!

Ich stelle ein weniger interessantes ein, das aber ein wenig das Luftfahrtdesign berührt ... zwischen dem Witz und dem Designstudium?

ZUG.png
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Bearbeiten von Remundo: Es ist ein TGV auf einer Brücke : Mrgreen:
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Betreff: Wie konstruiert man einen VTOL/ADAV-Flugzeughubschrauber richtig?




von Christophe » 02/12/22, 14:33

Ich habe gerade das gefunden:

Mitte der 1950er Jahre baute Hiller Aircraft eine Reihe von Flugplattformen für ein Army-Navy-Programm. Der Pilot lehnte sich einfach in die gewünschte Richtung und die Plattform würde folgen. Hiller Aircraft baute gegenläufige Doppelpropeller in einen Rumpf ein. Sechzig Prozent des Auftriebs der Plattform wurden durch den Schub der gegenläufigen Propeller und 40 Prozent durch Luft erzeugt, die sich über die Vorderkante des Impellers bewegte (Bernoulli-Prinzip).

Hiller_aircraft_platform_army.jpg
Hiller_aircraft_plateforme_armee.jpg (54.34 KiB) 2307 mal angesehen


Außer im Rahmen von Libellen-Projekt, ich habe einen dieser Rümpfe auf dem Prüfstand getestet (NASA-Modell gefunden auf Thingiverse): Bei meinem 36 cm großen 3D-gedruckten Modell sind es nicht 40 %, sondern kleine 20 % ... das heißt, zwischen 15 und 20 % Statikgewinn Schubleistung. Möglicherweise waren die getesteten Motoren nicht stark genug, um den Effekt zu erzielen, aber sie entsprachen der Größe des Propellers, der durch den Rumpf ging.

Wenn es danach 40% Gewinn bringen soll, indem 40% der Leistung der Propeller abgebaut werden, weil sie sich zu schnell drehen...na was! : Mrgreen:

Dieser Rumpf war einer meiner ersten Drucke mit meinem X5SA im Sommer 2020: 3D-Drucker / Tronxy-x5sa-500-Pro-Verbesserung-Z-Achse-wie-ein-Zahn-Gürtel-kleben-t16537.html
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Betreff: Wie konstruiert man einen VTOL/ADAV-Flugzeughubschrauber richtig?




von Christophe » 02/12/22, 14:36

Hier ist der fragliche Rumpf gedruckt (mit Woke-Filament, um modisch zu sein! : Mrgreen: )

Propellerverkleidung_1.jpg
Propellerverkleidung_1.jpg (176.98 KiB) 2305 mal angesehen


Propellerverkleidung_2.jpg
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Propellerverkleidung_3.jpg
Propellerverkleidung_3.jpg (232.55 KiB) 2305 mal angesehen


Wie Sie sehen können, lösten sich einige Schichten ab ... der maximale Außendurchmesser beträgt 365 mm.

Hey, ja, ich habe viel an diesem Projekt gearbeitet...

Ich könnte es neu starten, wenn Sie Remundo brauchen?
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Betreff: Wie konstruiert man einen VTOL/ADAV-Flugzeughubschrauber richtig?




von Christophe » 02/12/22, 14:44

Hier ist das betreffende Remundo-Modell: https://www.thingiverse.com/thing:456608

Hier müsste ich es unter Solidwork Flow Simulator bestehen! 8)
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Betreff: Wie konstruiert man einen VTOL/ADAV-Flugzeughubschrauber richtig?




von Christophe » 02/12/22, 19:03

Remundo Ich habe das für deine Archive gefunden ... nie zuvor gesehen, nicht sicher, ob ein Prototyp gebaut wurde ...

Die Pilotierung musste durch Massenversatz (Wasser??) in den 3 Sphären erfolgen?

Aber warum 3 Motoren? Ausbalancieren, keine Frage...

VTOL_WH.jpg



Bearbeiten von Remundo: Keine Notwendigkeit für die feindliche Armee, eigene Truppen zu töten : Mrgreen:
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Betreff: Wie konstruiert man einen VTOL/ADAV-Flugzeughubschrauber richtig?




von Remundo » 05/12/22, 09:11

schöne Reihe von Nachrichten, Herr Christophe :Hoppla:

In Bezug auf die Verkleidungen verbessert es den statischen Schub, aber sobald das Flugzeug in der Flüssigkeit voranschreitet, verschlechtern sich die Leistungen stark, da die Verkleidung Widerstand und Turbulenzen erzeugt, insbesondere da sie sich schnell in der Flüssigkeit überträgt. Falsch platzierte Turbulenzen, die als Folge die Leistung der Propellerblätter beeinträchtigen ...

Da es das Flugzeug zusätzlich belastet, ist meine Voreingenommenheit nicht zu setzen.

Einige Spielzeuge haben Propeller mit einer Ummantelung. es versteift die Blätter, aber für einen "echten" ernsthaften Einsatz im Schnellflug halte ich es nicht für optimal.

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malaxeur_cercle.png (161.07 KiB) 2211 Mal angesehen


Sogar Windkraftanlagen hatten eine Zeit lang die Erfahrung der Verkleidung versucht, aber sie wurde aufgegeben.
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Betreff: Wie konstruiert man einen VTOL/ADAV-Flugzeughubschrauber richtig?




von Remundo » 07/12/22, 18:46

ISSOIRE LUFTFAHRT

das Arvernes SME Designer und Hersteller von Kleinflugzeugen aus Verbundwerkstoffen


Heute teile ich mit Ihnen einige Informationen über dieses Unternehmen, das ganz in der Nähe meines Hauses liegt.
Issoire Aviation mit Sitz in Issoire, 30 Kilometer von Clermont-Ferrand entfernt, ist ein Flugzeugbauunternehmen, das 1978 gegründet wurde, um die Aktivitäten von Wassmer Aviation zu übernehmen. Es wurde 1995 von Philippe Moniot übernommen und ist heute eine Tochtergesellschaft der Rex Composite Gruppe.

Issoire Aviation produziert Teile aus Verbundwerkstoffen, insbesondere für die Luftfahrt (ihre Komponenten finden sich daher in Airbus, Eurocopter-Hubschraubern und sogar Mirages).

Es produziert auch leichte Verbundflugzeuge
* APM 20 Cub (Zweisitzer)
* APM 30 Lion (Dreisitzer)
* APM 40 Simba (Viersitzer),

Mit der Lionceau baute Issoire Aviation das weltweit erste Vollcarbon-Flugzeug, das nach dem VLA-Standard (Very Light Aircraft) zertifiziert ist.

Das Unternehmen befindet sich unterhalb der A75 auf der Höhe von Issoire im Puy de Dôme und wird von Philippe MONIOT geleitet, einem großen Luftfahrtenthusiasten und Piloten-Tester-Restaurator.

mit dem Beinamen Nounours von seinen Freunden: https://www.ina.fr/ina-eclaire-actu/vid ... s-for-ever

Hier ist ein Screenshot der 3 Flugzeuge, die von vermarktet und zertifiziert wurden ISSOIRE LUFTFAHRT

aircraft_range_ISSOIRE_AVIATION.png
range_avions_ISSOIRE_AVIATION.png (1.64 Mio) 2173 Mal konsultiert


Das Design der Flugzeuge hier ist einfach und effektiv. Der ziemlich flache Rumpf an der Unterseite und durch die Kabine gebogen gibt einen natürlichen Auftrieb (zusätzlich zu dem der Flügel).

Die Flügel sind auch sehr klassisch und das Leitwerk ist robust, um Manövrierfähigkeit zu geben. Beachten Sie, dass die Flügel eher an der Vorderseite des Flugzeugs platziert sind (fast im "Canard-Plan").

Das Fahrwerk ist mit 3 gut stromlinienförmigen Rädern befestigt.

Durch Anklicken der 3 Flugzeugmodelle gelangen Sie zu den technischen Eigenschaften.

ISSOIRE LUFTFAHRT Job hundert Mitarbeiter und wird von einem Freizeitflugplatz auf der abgestimmten Entwicklungszone "La Béchade" unterstützt.

Die Flugzeuge werden derzeit von angetrieben ROTAX-Motoren.
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Betreff: Wie konstruiert man einen VTOL/ADAV-Flugzeughubschrauber richtig?




von Remundo » 08/12/22, 00:35

Kraft und Kraft beim Start

Bei einem ADAV/VTOL muss die Leistung des Motors sowohl für einen Aufstieg im Hubschraubermodus als auch für eine horizontale Translation im Flugzeugmodus umgesetzt werden.

Das haben wir schon im Flugzeugmodus gesehen, Idealerweise wurden große Propeller benötigt, die die Flüssigkeit nicht stark beschleunigten. um den besten Vortriebswirkungsgrad zu erzielen.

Was ist mit dem Abheben?


Wir werden die Dinge einfach genug ausdrücken, um informative Gleichungen zu zeichnen und eine Größenordnung abzuschätzen.

: Arrow: Ist der Motor eines Flugzeugs stark genug, um es im Helikoptermodus anzuheben?

Wir nehmen daher eine einzelne Schnitthelix an S bläst die Luft nach unten. Diese Luft geht von einer Geschwindigkeit 0 auf eine Geschwindigkeit über v. Die Dichte des Luftwesens ro.

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schema_simplifie_decollage_helicoptere.png (30.2 Kio) 2121 mal konsultiert


Somit ist der Luftmassenstrom, der den Propeller durchquert:
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Durch das Prinzip Aktion/Reaktion die Kraft F von der Luft auf den Propeller ausgeübt wird:
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Für eine Masse dm von Flüssigkeit, die von Geschwindigkeit 0 auf Geschwindigkeit übergeht v für eine Weile dt, die Änderung der kinetischen Energie Dez Flüssigkeit steht geschrieben:
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durch Bilden des Verhältnisses dEc/dt erkennen wir die Leistung P vom Propeller geliefert, während dm/dt mit dem Massenstrom des Fluids durch den Propeller identifiziert wird:
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In dieser Phase sollten einige Dinge beachtet werden

* Stärke F und die Macht P sind proportional zu Ro x S, Nichtsdestotrotz,
* Die Kraft schreitet fort, wenn die Platz Geschwindigkeit
* Macht als die Würfel Geschwindigkeit.

Aber ist diese Geschwindigkeit v beliebig? Die Antwort ist nein. Wenn wir das P/F-Verhältnis bilden, werden die Produkte Ro x S, verschwinden und es kommt:
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Sofort beachten: F=2P/v, was zeigt, dass die Kraft F ist optimal, wenn die Geschwindigkeit v klein ist, was darauf hinausläuft, einen großen Rotor zum Überstreichen einer Oberfläche zu haben S .

Aber es wäre gut, die Dinge zu klären. Jetzt haben wir den Ausdruck v = 2P/F , wir fügen es zum Beispiel in die Relation ein F = ro S v²
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Bei der Konstruktion von Flugzeugen wird die Kraft F durch das Gewicht der Maschine auferlegt, aber es ist möglich, auf dem vom Propeller überstrichenen Abschnitt S zu spielen. der Beziehung F^3 = 4 ro S P², drücken wir daher P wie folgt aus:
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eq25.png (3.91 KiB) 2147 Mal angesehen


Sehr lehrreiche Beziehung!

Für eine Stärke F = Magnesium notwendig für den Start (wo M ist die Masse des Flugzeugs und g die Erdbeschleunigung), der Parameter S ist der einzige Freiheitsgrad, um die notwendige Leistung zu reduzieren.


Ein Reaktor mit einem kleinen Querschnitt ist für das Anheben des Geräts katastrophal.
Es wird gelingen, aber auf Kosten einer Fülle glanzloser Leistung und jenseits der Möglichkeiten eines kleinen Flugzeugs (ausgestattet mit höchstens ein paar hundert PS).

Aber das ist eine gute Nachricht, denn wir hatten gesehen, dass die Vortriebsqualität des Flugzeugs Folgendes erforderte:
* ein großer Propellerabschnitt und
* geringe Beschleunigung der Luftmassen,
: Arrow: was genau für die Aufstiegsqualität gefunden wird
(aber es ist nicht 100% erstaunlich).

Es gibt also keine Inkompatibilität, sondern im Gegenteil eine technische HARMONIE bei der Konstruktion des Flugzeugs mit großen Propellern, sowohl für den Flugzeugmodus als auch für den Hubschraubermodus.

Um Ideen ein wenig zu fixieren, wenn wir nehmen:
*ro = 1,2 kg / m3
* M = 1000 kg
* E = 10 m²
* bei g = 9,81 m²,
: Arrow: die benötigte Leistung beträgt 140 240 W, d.h. um 190 Ch.

Wenn Sie mit dem Ausschnitt eines 0,5 m² großen Gebläsereaktors lachen möchten ... P = 627 W, d.h. um 852 Ch. Neben dem massenhaften Kraftstoffverbrauch ist das Gewicht an Bord bei einem Kolbenmotor enorm, es sei denn, Sie steigen auf eine Gasturbine um, die ebenfalls eine schlammige Leistung hat.

Durch die Erhöhung der Anzahl unserer Rotoren, zum Beispiel um Quadcopter mit 4 x 4m Propellern de Durchmesser,
* S = 4 x Pi x 2² = ca. 50 m²
* P = 62 W oder etwa 718 Ch, was der Leistung von Leichtflugzeugtriebwerken entspricht (mit einem Gewicht von etwa 100 kg für 50 Ch).

Unter realen Bedingungen wird es Verluste geben, und laut Wikipedia, ist ein Korrekturfaktor von 1,5 erforderlich:
Die Viskositätsverluste sowie verschiedene andere Verluste (die vom Gegendrehmomentrotor benötigte Leistung, die Verluste des Getriebes usw.) machen ungefähr 50% der Mindestleistung von aus froude (Siehe Froude-Rankine-Theorie). Eine realistische Abschätzung der Motorleistung eines Helikopters erhält man daher, indem man obige Formel mit dem Faktor 1,5 multipliziert.



Wir werden uns erinnern : Ein Motor mit einigen hundert PS kann einen ADAV von etwa 1000 kg tragen, vorausgesetzt, er ist mit zahlreichen Propellern mit kumulativen Querschnitten von mindestens 10 m² ausgestattet, was auch für die Antriebseffizienz im Flugzeugmodus günstig ist.
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von Remundo » 19/12/22, 10:26

Ein Beispiel für Design, dem man nicht folgen sollte ...



das Fahrwerk hat gerade gefurzt, als das Flugzeug abprallte...

: Mrgreen:

stationärer Kraftstoffverbrauch eines solchen Strahltriebwerks was mehrere Tonnen wiegt muss monströs sein...
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