Форум » Вопросы проектирования » Расчет автожира » Ответить

Расчет автожира

jj: Ознакомился с книгой "Автожиры: Теория и расчет" - Братухин 1934. Оно же - "Упрощенный расчет автожира" - Сатаров 1968. Выводов для себя по поводу алгоритма расчета я не сделал. В книге есть некоторое подобие алгоритма: Считаем поляру, Строим кривую потребных тяг... С реальностью я эти лозунги сопоставить пока не могу. В моем понимании алгоритм приблизительно такой: 1. Выбор геометрии аппарата (эскиз) 2. Выбор материалов 3. Весовая сводка 4. Выбор двигателя 5. Корректировка материалов 6. Выбор ротора Это укрупненный расчет, детализировать который, а тем более перевести его на язык формул для меня пока проблематично. В литературе подразумевается, что автожир под ротором должен иметь неподвижное крыло. Крыло должно быть в тянущей схеме или роль (в том числе)неподвижного крыла выполняет хвостовое оперение или уже неактуально? Каков правильный алгоритм расчета автожира? Куда смотреть в поисках алгоритма? Считается, что на входе есть рисунок аппарата, на выходе должен получиться чертеж с указанием используемых материалов.

Ответов - 16

Admin: Книги Братухина и Сатарова описывают расчет больших по нашим меркам автожиров, в которых несколько процентов ошибки означают потерю десятков, а то и сотен кг полезной нагрузки или существенные потери характеристик. К маленьким АЖ эти книги плохо применимы с точки зрения оценки характеристик будущего аппарата. В нашей кухне для начала достаточно знать и грамотно применять несколько базовых цифр: потребную тяговооруженность, оптимальную нагрузку на ометаемую, потребные плечи и моменты хвостового оперения. Дальше в игру вступают особенности маленьких АЖ, одной из главных явл. ограниченность маневра по компоновке аппарата. Поэтому алгоритм проектирования легкого АЖ индивидуалом принципиально отличается от расчета больших машин профессиональным КБ. Если проектировать легкий АЖ, используя подходы, принятые в большой авиации, гарантированно получится тяжелый и дорогой (т.е. заведомо уступающий уже летающим соседям и, как следствие, даром никому не нужный) пепелац, как это получилось с "Иркутом". Индивидуал, севший сочинять легкий АЖ, изначально ограничен выбором силовой установки, ротора и полетного веса. Вот отсюда все и начинается. Точнее, начинается с постановки задачи на проектирование. Например: хочу одноместный АЖ для себя любимого и моего походного рюкзака, способный летать с неподготовленного грунта, с кабиной и крейсером не ниже 130 кмч и продолжительностью полета не ниже 4 часов. Это уже более-менее ясная задача, т.к. она многое определяет. Например, "для себя любимого и моего походного рюкзака" плюс "не ниже 4 часов" достаточно точно определяет вес полезной нагрузки, т.к. вы знаете, сколько это весит (если тело и рюкзак предполагаются разные - придется вносить коррективы, т.к. тело может весить и в два раза больше, чем вы, а рюкзаки могут быть разные). Далее смотрим вокруг и выясняем, что более-менее прилично летающие АЖ с кабиной и 4Т-движком имеют весовую отдачу порядка 0.45, т.е. для полезной нагрузки 130-140 кг аппарат трудно сделать легче 160-170 кг без существенного удорожания применяемых узлов и материалов. А львиную долю веса аппарата составит двигатель. Легкий двигатель стоит дорого, дешевая автоконверсия вынуждает увеличивать вес конструкции, причем не только за счет веса самого движка, но за счет вынужденного усиления рамы, на которую он ставится. Увеличение веса тянет за собой увеличение диаметра ротора и - как следствие - увеличение строительной высоты аппарата и размеров хвоста. Увеличение диаметра ротора, если хочешь летать с грунта, тянет за собой еще и увеличение веса системы раскрутки. Короче говоря, все перевязано между собой, и линейного процесса все равно не получится. Любой ЛА - это всегда компромисс, своего рода система параметрических уравнений (я не слишком заумно выражаюсь?). Поиск оптимального сочетания разумного, желаемого и достижимого проходит по спирали, при этом оценивать и переоценивать придется неоднократно. Тупо по фарватеру (выбор схемы ---> выбор материалов ---> весовая сводка ---->...-----> цветы и музыка) не получится. Это будет циклический процесс с возвратами и повторениями. Изначальный рисунок - это всего лишь то, чего вы хотите. Когда вы наложите на него ограничения матери-природы, доступных материалов и узлов, а также семейного бюджета, картинка изменится до неузнаваемости

jj: Ага, очень желательно, чтобы после облета собственнорасчитанного аппарата количество цветов было нечетным. Согласен, сложно говорить о расчетах абстрактно. Практический пример (задача ставиться с одной лишь целью - немного разобраться в проектировке аппарата): Дано: Нужен аппарат с возможностью взлета с неподготовленных площадок, без кабины. Одноместный. Цель - прогулочные полеты длительностью до 1 часа. Поднимать должен пилота весом 100 кг. Двигатель РМЗ-500. Внешний вид возьмем, например, - Доминатор ультралайт. Первым шагом выбираем схему. Тут классификации однозначной я не нашел. Поэтому назову так: автожир толкающей схемы. Вторым шагом должны выбрать материалы. Вот тут мне не понятно из чего исходить?

AcroBatMan: jj пишет: Вторым шагом должны выбрать материалы. Это и неточно, и неверно. Материалы будут чуть позже. Вторых шагов два: 1) порисовать внешний вид аппарата и 2) прикинуть, какими комплектующими, материалами и технологиями вы располагаете или сможете располагать Это нужно для того, чтобы более-менее определиться, что на что намазать. Вот тогда уже будут материалы. К примеру: с двигателем вы определились. Можно считать (несколько зная вас), что и с типом ротора определились. Но вам понадобятся покупные элементы: колеса, маршевый винт, крепеж. И вам надо будет определяться по ряду других элементов, которые можно покупать, а можно делать и самому. Это, например, топливные баки, кресло, хвостовое оперение, система раскрутки, приборная консоль и т.д. Наверняка у вас будет несколько вариантов для каждого элемента, которые какое-то время надо будет потасовать, раскладывая наиболее подходящий пасьянс. Теперь можно и за материалы браться. Но с чего начать? Черт его знает. Наверное, все-таки прикинуть, что вы можете использовать, а от чего можно сразу отказаться по причине или дороговизны, или геморроя с доставанием и/или обработкой. Например: стойки и рычаги шасси "Домика" так и просятся титановые. По сравнению со стальными - заметно спасаем вес. По сравнению с алюминиевыми - спасаем сопротивление (трубки будут заметно меньшего диаметра), а им на элементах шасси просто так пренебрегать тоже нельзя. Но когда вы узнаете цены на титановые трубы и цену за сантиметр сварки титана, вы, скорее всего, скажете, что титан вам в принципе не подходит по знаку зодиака. Еще один например: из чего делать хвост? Мы с вами уже это трогали: у кого-то есть чертежи своего алюминиевого хвоста, но не дает. У кого-то другого вроде бы есть другие чертежи алюминиевого хвоста, но не показывает. А фанерный хвост вам делать не хочется. И фанера, и алюминий доступны. Трудоемкость - примерно одинаковая. Выбирать все равно придется. Впрочем, ваш вопрос по материалу, видимо, касался в первую очередь рамы. Тут тоже не так много вариантов, хотя я их, видимо, знаю больше. Но промолчу, т.к. оч хочется увидеть ваши рассуждения и обсуждать ход ваших мыслей, раз вы задались целью именно спроектировать, а не построить максимально близко к имеющемуся в чертежах готовому проекту. Тут есть еще один интерес: проектировать есть смысл тогда, когда есть намерение сделать что-то хоть в чем-то лучше имеющегося проверенного проекта (я, ессно, имею в виду "Домик"). Хотелось бы увидеть ваши мысли по этому поводу: зачем вам именно проектировать? Для тренировки или уже есть понимание, что не устраивает в "Домике" и вы чувствуете уверенность, что сможете результативно создать что-то лучшее?

jj: Несколько обозначу направление темы: Здесь я пытаюсь вывести теоритическую формулу самостоятельной постройки аппарата. Тема ничего общего не имеет с реальным аппаратом, который строю я (доминатор). У меня не один раз возникал вопрос: а почему именно так? Где-то я ответы находил. В чем-то нет. Поэтому предлагаю отвязаться от людей и существующих автожиров. Для чистоты эксперимента :) Если есть причины, по которым за прототип не стоит брать доминатор, можно взять геометрию "из головы". AcroBatMan пишет: 1) порисовать внешний вид аппарата В задании я обозначил: Внешний вид возьмем, например, - Доминатор ультралайт. Это сделано для того, чтобы наши расчеты можно было сверить конструкцией реального летающего аппарата. Предполагается, что мы ничего не знаем об углах, размерах и свойствах используемых материалов. Он нам просто приснился. AcroBatMan пишет: Можно считать (несколько зная вас), что и с типом ротора определились. Про ротор пока ничего не известно. О роторе можно будет говорить зная вес аппарата. Итак, полагаю, что имея "дано" можно перейти к выбору базовых материалов. Мы знаем, что нам нужна мачта. На что опираться при выборе профиля и материала мачты впервом приближении? Полагаю, что к этому пункту придется возвращаться не раз.

AcroBatMan: jj пишет: пытаюсь вывести теоретическую формулу самостоятельной постройки аппарата Меня, честно говоря, совсем не привлекают отвлеченные рассуждения без конкретной практической задачи. К тому же есть понимание того, что для создания теории нужно сначала набрать побольше информации, как теоретической, так и практической. Ведь сейчас многие аспекты проектирования вы или представляете себе туманно, или не догадываетесь об их существовании. М.б. стоит подобную задачу отложить на потом? Трудно говорить с человеком о том, какая ручка управления лучше, если он не знает, что чувствуешь, когда за эту ручку держишься. Про ротор пока ничего не известно. О роторе можно будет говорить зная вес аппарата. Я имел в виду не размер, а тип. Для легкого одноместного АЖ разумной альтернативы DW на сегодня нет, если только не стоит задача сделать маршрутный АЖ с высокой скоростью (в этом случае можно рассматривать SC). На что опираться при выборе профиля и материала мачты впервом приближении? на понимание и оценку эксплуатационных нагрузок. Начиная со слов "расчетный случай". Составить список расчетных случаев, на которые считается мачта. Потом применить ограничения, связанные с креплением мачты и к мачте. В качестве простого примера: Расчетный случай 1: максимальная перегрузка. Мачта должна нести на растяжение массу аппарата с перегрузкой +3.5G (это принятая в нормах прочности для АЖ цифра) с учетом циклического нагружения. Умножить на коэфф. безопасности. Получить достаточное сечение мачты для рассматриваемых материалов. Перейти к рассмотрению других расчетных случаев. Ответить на вопрос, почему мачту делают полой, а не в виде лома. И т.д. После того, как убедился, что ничего не забыл из расчетных случаев, понять, что и как будет к мачте цепляться. Догадаться, что не все расчетные случаи были учтены И т.д.

СВД: Кому можно обратиться за проектированием двухместного автожира Трактор парта с заднем расположением двигателя (конверсия) с возможностью прыжкового взлета (основной режим взлета) Сам не потяну (Бог таких мозгов не дал). К Евгению Сутормину уже обращался.

AcroBatMan: Вам стоит уточнить, на каких условиях вы хотели бы получить такой проект - если за деньги, то за какие; если в смысле "кто-то просто так сочинит, а дальше будем искать, на что его строить и зачем (и кому) он нужен" - то надо просто подождать, пока кто-то совершенно не занятый (и способный выполнить такой проект) заинтересуется вашим весьма расплывчатым предложением. Или пойти более простым путем - порыться в американских архивах и достать техдокументацию на Pitcairn AC-35. Парта, трактор, с прыжковым взлетом и задним расположением движка. Еще и со складывающимся ротором и приводом на заднее колесо, чтобы по дорогам ездить.

СВД: Нет конечно, бесплатно не получится. Евгений назвал цену одного дня Его работы (не озвучиваю считаю не корректно это делать без Его согласия). Ход же мысли был тот о котором Вы озвучила сначала спроектировать (может быть и с учетом этого аппарата не знаю) - оплатить, получить на руки проект, затем под него искать - собирать все остальное. Если нужна более точная вводная информация могу рассказать подробно. АВМ можно ли получить Ваше ( и Вашего коллектива) мнение об одной идеи для ротора (Озвучил на сайте Экспериментальная Авиация ветка Про роторы но снес из за хамства Славка33.150 по отношению к оппонентам) если это возможно то как это можно сделать. Заранее спасибо.

AcroBatMan: Проект летательного аппарата - это минимум несколько тысяч часов (да-да) проектирования плюс необходимость макетирования и натурных экспериментов, если хочется сделать вещь. Людей, которые в состоянии спроектировать АЖ, в стране всего несколько человек. Из них действительно более-менее глубоко и комплексно понимающих прыжковый взлет - ну, человека 3-4, они известны. Олигархов и рантье среди них нет, т.ч. эти несколько тысяч часов либо должны кем-то оплачиваться, либо растянутся на много лет урывками. Да и то при условии, что кому-то из этих джентльменов захочется реализовать себя именно в таком проекте. В общем, перспективы слабые. Мне такой проект пока не интересен, есть более реальные, более простые и более интересные проекты, которыми хотелось бы заниматься. К тому же сама идея прыжкового взлета прям сейчас не особо интересна. Т.ч., если есть желание - заведите новую ветку с понятным названием и - вперед. Если кто захочет участвовать в обсуждении - у нас тут ограничений для этого нет, кроме перечисленных в правилах форума. То же самое - про идеи насчет роторов. Честно говоря, с идеями роторов народ появляется регулярно, но все эти идеи либо знакомые, либо плохие. Вам стоит сначала хоть как-то живьем с роторами пообщаться, чтобы не тратить время на выдумывание того, что за сто лет уже много раз выдумано Опять же заведите тематическую ветку, - а дальше увидите, есть ли к этому интерес и можно ли что-то новое сказать в весьма сложной области, о которой имеешь весьма поверхностное представление. Но лучше начните с чего-нибудь попроще, что даст первоначальные представления о физике роторов вообще. Хотя бы таким образом:

СВД: Спасибо за ответ (Скепсис понятен). Ваши статьи прочитал уже давно и про прыжковый взлет для тяжелого автожира и проектирование с нуля, но вдруг что то в природе изменилось. Нет так нет. Отдельная тема требует отдельных знаний которыми не располагаю, пока достаточно того что уже сказанного в созданных темах. Зачем эфир засорять?

AcroBatMan: СВД пишет: Зачем эфир засорять?

Дмитрий В.: Очень даже согласен с Акробатом - проектирование и постройка любой сложной техники требует огромных трудо- и мыслезатрат, дабы из например, летательного аппарата не получить летальный. И начинать нужно с примитивно-элементарного макета. К примеру, первое знакомство с гиро состоялось в изготовлении простейшего ротора. Мне представлялось, что ротор есть своеобразное крыло, значительно увеличивающее за счёт вращения несущую площадь и обладающее гироскопическим эффектом, который дает АЖ серьёзное преимущество по сравнению с классическим крылом. Первый простейший макет я изготовил так: На полосу из жёсткого картона, лежащую на плоскости, наклеил по краю заподлицо чуть более широкую из плотной бумаги, проложив между полосами реечный вкладыш. В получившийся плоско-выпуклый полый профиль длиной чуть более метра протянул плотный пучок капроновых нитей, пропитанных эпоксидной смолой. После затвердевания по максимально возможно определяемому центру масс профиля просверлил отверстие и закрепил полуметровый стальной шестигранник с плоскими пружинами и сквозной шпонкой так, чтобы исключить прокручивание и дать компенсацию несоосности ротора с осью шестигранника. Далее аккуратная балансировка по эксцентриситету с подпиловкой концов. Ротор раскручивал шуруповёртом. Различные исытания в полевых условиях показали свойства ротора с лучшей и наглядной сторон. Но реальную модель АЖ делал по 4-лопастной версии, поскольку при большей сложности 4 лопасти обладают заметно лучшими свойствами. Спасибо, что дочитали и не посмеялись. Если посчитаете засорением эфира, то по прочтению можете сжечь.

AcroBatMan: Дмитрий В. пишет: Первый простейший макет я изготовил так: ... Интересное решение для модели. Хотелось бы увидеть фото/видео, если есть.

azonconstr : Скажите - почему практически все ультралайты собраны на болтах, а не на заклепках или а/д сварке? С какой целью рама автожира и другие компоненты соединены болтами, а не приварены?

alexcrazy: С целью возможной замены того или иного узла, у всего есть свой ресурс.

AcroBatMan: azonconstr пишет: Скажите - почему практически все ультралайты собраны на болтах, а не на заклепках или а/д сварке? Причина в оправданной осторожности. Самодельщики и мелкосерийные производители редко владеют сваркой на достаточно высоком уровне, чтобы быть уверенным в качестве сварного шва и его прочностных характеристиках, особенно, когда речь идет о циклических нагрузках, как в автожирах. Сварка ведь может не только усилить деталь, но и существенно ослабить ее, если применяется недостаточно профессионально. Еще одна причина - уверенность в расчетах. Болтовое соединение считается проще (читай - дает больше уверенности в его надежности). Поэтому использовать сварку в ответственных узлах и деталях в нашем деле стоит только там, где ошибка в расчете или технологии не приведут к аварии. Или потратить много времени и сил, чтобы стать профи, хорошо понимающем все нюансы сварных дел и дающем гарантированное качество сварки. Немцы, например, которые варят рамы МТОспорт и Калидусов из нержавейки, своих сварщиков обучают в Англии с получением специального сертификата. Короче говоря, когда в нашем деле приходится выбирать используемые при постройке технологии, на первом месте должна стоять безопасность конструкции. Практичные буржуи давно посчитали, что соединение деталей болтами пусть и выглядит не так красиво, и дает некоторую (иногда даже существенную) прибавку веса конструкции, но зато - при использовании качественного крепежа - в полете можно спать спокойно. А это важно - мы ведь летаем для удовольствия.



полная версия страницы