Расчетно-экспериментальное исследование тяги воздушных винтов в неограниченном пространстве, с учётом влияния экрана

1. Расчетно-экспериментальное исследование тяги воздушных винтов в неограниченном пространстве, а также с учётом влияния экрана.

Автор: Игорь Анатольевич Губанов.
Научные руководители:
Глеб Анатольевич Губанов и
Кулешов Павел Сергеевич.

2. Немного теории. В знании – сила!!!

Тягу винта можно представить
через изменение импульса
среды.
Экранный эффект можно
объяснить
отскоком воздушного потока от
поверхности, так как удар не
абсолютно упругий, то модуль
импульса среды меняется
Увеличивается тяга.

3. Характеристики винтов.

Шаг винта – расстояние проходимое винтом
за один оборот по его оси (h).
Диаметр (D).
Геометрия – форма винта, профиль и прочее.
Винт D=200мм
h=400мм
Винт D=250мм
h=750мм
Винт D=254мм
h=152мм
Винт вертолёта
D=200мм

4. Способы измерения частоты вращения вала

Другие
Лазерный
Тахометр
(наш метод)
Спектральный
Анализ.
Стробоскоп.

5.

Измерение усилия (тяги винта)
устройство весов
тензовесы
сигнал
усилитель и АЦП
тензорезистор
питание
резисторный мост

6. Установка.

Винт
Мотор
KV950
Весы
Датчики
Силы тока и
Напряжения
управляющая
плата
Arduino UNO

7. Проверка формул

Для тяги от оборотов на
9-м слайде
Для тяги от мощности
Для тяги от радиуса
винт 254мм
винт вертолёта
Название диаграммы
y = 30022x - 2E+07
R² = 0,996
Винт=250
Винт=200
F [г]
y = 20924x - 4E+06
R² = 0,9938
F‘3 [г]
y = 19678x - 1E+06
R² = 0,98
y = 5047,6x + 268099
R² = 0,9783
N‘2
R[мм]

8. Тяга от оборотов. Совпадение? – не думаю!

В свободном пространстве.
y = 9E-06x2,0123
R² = 0,993
Винт=254
винт
вертолёта
Винт=250
С экраном. Для винта вертолёта
D=200мм
y = 4E-06x2,1654
R² = 0,9988
Винт=200
F [г]
y = 1E-05x2,0525
R² = 0,9966
y = 3E-06x2,0586
R² = 0,9992
y = 1E-05x1,9698
R² = 0,9972
y = 4E-06x2,1124
R² = 0,9918
y = 5E-06x2,0577
R² = 0,9969
Экран 5 см
0.25d
Экран 10 см
0.5d
Без экрана
S [об/мин]

9. Выводы. Бери больше , кидай дальше, отдыхай пока летит!

1 В результате работы удалось доказать выведенные формулы и
тяги винта от: оборотов, мощности и радиуса винта.
2 Для винта модели вертолёта на расстоянии в 0.5D от
поверхности тяга увеличивается на 10%, а на 0.25D на 20%.
3 Любой человек категории 9+ класс, может с достаточной
точностью рассчитать тягу винта в зависимости от оборотов.
Это может пригодиться моделистам при создании
движущихся моделей: самолётов, вертолётов и кораблей.
4 Что касается установки, то её можно далее использовать в
методических целях преподавания физики с использованием
демонстраций и с уклоном в технические приложения для
повышения заинтересованности учащихся.