Отправлено: 05.01.13 12:29. Заголовок: Самолет и вертолет

"Как надену портупею -- все тупею и тупею" (народное).
Портупеи у меня нет; штык от АК-47 купил недавно, видать, и этого хватило. Пытаюсь собрать по крупицам былые познания в физике и понять, почему вертолет расходует примерно в 2-3 раза больше горючего, чем самолет приблизительно такой же массы? К примеру средний расход у Сессны-172 на крейсерской скорости -- 32 л/ч, а у вертолета Белл-47 -- 70 л/ч.
Почему?

 Отправлено: 05.01.13 16:09. Заголовок: Эльдар пишет: Артем..

Эльдар пишет:

цитата:

Артемий пишет:  цитата: Вы согласны с этими утверждениями? Да.

Значит, если их двигатели по факту совершают разную работу (причем, существенно разную), в одном из случаев должна быть значительно бОльшая потеря мощности. Правильно?

 Отправлено: 05.01.13 16:26. Заголовок: Артемий пишет: Знач..

Артемий пишет:

цитата:

Значит, если их двигатели по факту совершают разную работу (причем, существенно разную), в одном из случаев должна быть значительно бОльшая потеря мощности. Правильно?

Двигатели соведшают одинаковую работу, движители - принципиально разную.

 Отправлено: 05.01.13 16:46. Заголовок: Эльдар пишет: Двига..

Эльдар пишет:

цитата:

Двигатели соведшают одинаковую работу, движители - принципиально разную.

Извините, работа -- это термин, означающий затраченную энергию. Если вертолет тратит больше топлива, значит, его двигатель совершает бОльшую работу. При этом полезная работа, которая непосредственно идет на поддержание высоты и скорости, одинакова, согласно условиям.
Вот я и пытаюсь понять, куда уходит остальное из затраченного. Разный КПД у крыла и вертолетного винта?

 Отправлено: 05.01.13 17:23. Заголовок: Артемий пишет: Изви..

Артемий пишет:

цитата:

Извините, работа -- это термин, означающий затраченную энергию. Если вертолет тратит больше топлива, значит, его двигатель совершает бОльшую работу. При этом полезная работа, которая непосредственно идет на поддержание высоты и скорости, одинакова, согласно условиям.

Да, ошибся.

Артемий пишет:

цитата:

Вот я и пытаюсь понять, куда уходит остальное из затраченного. Разный КПД у крыла и вертолетного винта?

Я кажется понял.
Винт это же по сути тоже крыло, точнее крылья. Вращающиеся.
Но в отличие от самолетного крыла, лопасти винта не направлены в сторону набегающего потока воздуха.
Винт крутится в плоскости близкой к горизонтальной. Если круг, описываемый винтом разделить на 4 сектора, то получится, что в 2-х секторах лопасти проходят путь перпендикулярно оси движения (и направлению потока воздуха), в 3-м параллельно попутно, в 4-м параллельно в противоположную сторону. Два последних можно взаимоуравновестить.

Как Вам такой вариант?

 Отправлено: 05.01.13 17:24. Заголовок: Интересную информаци..

цитата:

Подъемная сила конечно добавляет к сопротивлению прямолинейного движения. Но сколько именно?

Интересную информацию нашел: http://home.farlep.net/~nivege/interesn.htm

цитата:

сопротивление крыла прямо пропорционально площади крыла; составляет 50...60% от всей величины вредного сопротивления самолета

Подъемная сила также прямо пропорциональна площади крыла, таким образом, сопротивление крыла прямо пропорционально подъемной силе.

 Отправлено: 05.01.13 17:29. Заголовок: Эльдар пишет: Я каж..

Эльдар пишет:

цитата:

Я кажется понял. Винт это же по сути тоже крыло, точнее крылья. Вращающиеся. Но в отличие от самолетного крыла, лопасти винта не направлены в сторону набегающего потока воздуха. Винт крутится в плоскости близкой к горизонтальной. Если круг, описываемый винтом разделить на 4 сектора, то получится, что в 2-х секторах лопасти проходят путь перпендикулярно оси движения (и направлению потока воздуха), в 3-м параллельно попутно, в 4-м параллельно в противоположную сторону. Два последних можно взаимоуравновестить. Как Вам такой вариант?

А скоростью движения нельзя ли пренебречь в сравнении со скоростью вращения винта? Может, и нельзя, я не уверен.
В любом случае, еще есть расход на компенсацию вращательного момента: хвостовой пропеллер -- это чистая потеря мощности.

 Отправлено: 05.01.13 17:44. Заголовок: Артемий пишет: А ск..

Артемий пишет:

цитата:

А скоростью движения нельзя ли пренебречь в сравнении со скоростью вращения винта? Может, и нельзя, я не уверен.

Скорость полета вертолета (МИ-8) - 220 км/ч
Скорость вращения винта - 240 об/мин.
Длинна лопости - 7 метров.
След. скорость в середине лопости ((3,5+3,5)*3,14*240*60)/1000 = 316 км/ч

Кроме того, вертолет воздух из под винта гонит на фюзеляж. Это тоже должно сказываться на аэродинамике не лучшим способом.


Артемий пишет:

цитата:

В любом случае, еще есть расход на компенсацию вращательного момента: хвостовой пропеллер -- это чистая потеря мощности.

Будем считать, что вертолет двумя коаксиальными винтами, для чистоты эксперимента.

 Отправлено: 05.01.13 17:58. Заголовок: Артемий пишет: Так ..

Артемий пишет:

цитата:

Так нету никакой энергии набегающего потока (если только не дует встречный ветер)! В этом-то и штука. Эта энергия на самом деле -- энергия движения самолета. Самолет ее сам создает, сам и использует. Так же и вертолет. Разница только в способе преобразования одной энергии в другую.

На мой взгляд, это неверно. У вертолёта обычно существует жёсткая связь между валом двигателя и осью несущего винта. (Исключение составляет лишь т.н. режим авторотации, который используется, например, при аварийной посадке с отказавшим двигателем). Поэтому вертолёт в полёте не может использовать энергию набегающего потока для создания дополнитеьлной подъёмной силы. Только та энергия, которая создаётся для движения, как Вы верно заметили. Но! Самолёт такую энергию тспользовать может. И использует. Тту можно провести аналогию с двумя автомобилями, имеющими одинаковую массу и рдинаковые двигатели. но один имеет обтекаемые формы, а другой - нет. Какой из них будет более экономичным? Аналогия, конечно, не совсем точная, но даёт представление о сути явлений.
Кстати, на некоторых вертолётах, рассчитанных на полёты с большими скоростями, в последние годы делают небольшие крылья. Именно для того, чтобы использовать "дармовую" подъёмную силу, как у самолёта.

 Отправлено: 06.01.13 04:57. Заголовок: Скажите, Val, а авто..

Скажите, Val, а автомобиль, который взбирается в гору, он использует энергию набегающей горы?

 Отправлено: 06.01.13 10:19. Заголовок: Артемий, Вы смотрите..

Артемий, Вы смотрите автогонки класса "Формула 1"? Там гонщик, переводя антикрыло в "боевое" положение, получает преимущество в скорости над своим соперником, у которого оно находится в пассивном положении. Т.е. при прочих равных условиях использование потока набегающего воздуха приводит к росту скорости.

 Отправлено: 06.01.13 10:47. Заголовок: Exval пишет: Т.е. п..

Exval пишет:

цитата:

Т.е. при прочих равных условиях использование потока набегающего воздуха приводит к росту скорости.

"При прочих равных" (в т.ч. при равном расходе топлива) это как раз приводит к ее снижению.
Преимущество, которое получает автомобиль с антикрылом это прижимная сила - увеличение силы тяжести и как следствие расхода топлива.

Вообще же гоночные "формулы" это не лучший пример. Лобовое сопротивление гоночного автомобиля близко к таковому у кирпича.

 Отправлено: 06.01.13 11:00. Заголовок: Exval пишет: Там го..

Exval пишет:

цитата:

Там гонщик, переводя антикрыло в "боевое" положение, получает преимущество в скорости над своим соперником, у которого оно находится в пассивном положении.

Антикрыло используется для увеличения сцепления колес с дорогой. Само по себе никакой прибавки скорости оно не дает.
Вы не ответили на вопрос про энергию набегающей горы. Он вовсе не шуточный. С точки зрения физики, нет никакой разницы между автомобилем, взбирающимся в гору, и самолетом, поддерживающим себя в воздухе.

 Отправлено: 06.01.13 11:26. Заголовок: Нашел суперскую стат..

Нашел суперскую статью в источнике источников: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B5_%D1%81%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
В ней популярно объясняется, за счет чего именно образовывается подъемная сила и чем за нее приходится платить.
А с вертолетным винтом по-прежнему непонятно

 Отправлено: 06.01.13 12:52. Заголовок: Артемий пишет: А с ..

Артемий пишет:

цитата:

А с вертолетным винтом по-прежнему непонятно

Выше уже говорилось об этом. Я позволю себе немного расширить. Оосбенность самолётного крыла заключается в том, что при равномерном прямолинейном движении самолёта оно создаёт постоянную подъёмную силу, без провалов. разумеется, до тех пор, пока не выходит на закритический уголатаки, что сопровождается срывом потока и мгновенным проваом этой подъёмной силы. как правило, самолёт при этом попадает в "штопор".
У веролёта же подъёмная сила приобретает максимальное значение в тот момент, когда лопасть винта находится перепендикулярно потоку. В прочие моменты времени она уменьшается.

 Отправлено: 07.01.13 19:45. Заголовок: Эльдар пишет: Возду..

Эльдар пишет:

цитата:

Воздух во верхней поверхности протекает медленнее

Вы хотели сказать "быстрее".