Аэродинамический расчёт вертолёта. Лобовое сопротивление

[ochkunok 0]

Здравствуйте! Имеется модель стойки шасси(solidworks). Закинул модель в геометрию Ансис, далее задал вход-выход-волл, построил сетку. Потом задал скорость(в setup), выбрал воздух и провёл расчет в калькуляторе(около 500 итераций).

И так у меня вопрос: Как найти лобовое сопротивление создаваемое этой стойкой? как узнать сколько будет выигрыш в скорости без этих стоек?

Целью является узнать целесообразно ли стойку шасси делать убирающимися.  P.S. Новичок

Изменено 7 апреля 2018 пользователем ochkunok

[piden 2 874]

1 hour ago, ochkunok said:

как узнать сколько будет выигрыш в скорости без этих стоек?

А если бы формы вертолета остались без изменений, а вертолет просто стал бы в два раза легче. Как бы вы узнавали выигрыш в скорости?

[ochkunok 0]

Если взять вертолёт Ми-8 то при 12000кг его максимальная скорость составит примерно 230 км/ч тогда как при нормальной массе 11000 кг его скорость уже будет составлять 250 км/ч.

Хотя только щас подумал что во всех расчётах я брал заданную скорость вертолёта изначально известной(т.е. она дана в исходных данных). Сложно сказать как бы я это сделал. Ладно Фиг с этой скоростью. Блин даже не знаю как вам объяснить что мне нужно.....

Допустим я знаю лобовое сопротивление фюзеляжа(по формуле которой я если честно не доверяю). Так вот зная все сопротивления(фюзеляжа + выступающих элементов) в дальнейшем рассчитываются мощности(потребная и располагаемая). Так вот мне нужно знать хоть какие нибудь плюсы от того что я получу если этих стоек не будет, а чтобы узнать это мне нужно посчитать лобовое сопротивление на эту стойку в ансисе.(Не нужно говорить " а почему бы тебе по этой же формуле и не рассчитать стойку"). 

Хочу знать сколько составит сопротивление в ансисе(если это возможно).

[an_rushin 128]

погодите, вы теряете нить задумки. как в определении статистического планирование эксперимента сказано, мы меняем параметры и наблюдаем эффекты.
коллега piden правильно заметил, что облегчение вертолета сведет на нет сопротивление какой-то жалкой стойки, в то время, как эффекты вокруг стойки делают ее совсем не жалкой.
что вы конкретно ищете? сопротивление стойки? в таком случае, фиксируйте все остальные параметры вертолета и рассчитывайте коэфф. сопротивления.

[ochkunok 0]

1 час назад, an_rushin сказал:

 в таком случае, фиксируйте все остальные параметры вертолета 

Т.е. Вы предлагаете начертить полностью вертолёт и прогнать его полностью? если так то у меня нет столько времени.

 

1 час назад, an_rushin сказал:

 и рассчитывайте коэфф. сопротивления.

Как это сделать? Я так понимаю в калькуляторе? Как получить уже конкретное число хотя бы по этой стойке?

[piden 2 874]

7 hours ago, an_rushin said:

коллега piden правильно заметил, что облегчение вертолета сведет на нет сопротивление какой-то жалкой стойки

Хочу заметить, что я такого нигде не замечал)

 

19 hours ago, ochkunok said:

Блин даже не знаю как вам объяснить что мне нужно.....

On 4/7/2018 at 6:05 PM, ochkunok said:

как узнать сколько будет выигрыш в скорости без этих стоек?

Да то, что вам нужно, как раз хорошо понятно. И еще хорошо понятно, что вы такой расчет делаете в первый раз и у вас нет ни времени, ни судя по всему, желания вникать во все это.  Поэтому не читайте то, что под спойлером!

 

 

Рассмотрим, какие же силы действуют на вертолет при установившейся скорости полета:

где

Flift - подъемная сила

Fthrust - сила тяги

mg - вес ЛА

Fdrag - сила сопротивления

Frotor - векторная сумма Fthrust и Flift, собственно, та сила тяги, которую развивает основной винт.

 

У вас есть значение силы сопротивления (или коэф. аэрод. сопротивления) для вашего вертолета при какой-нибудь скорости полета?

Предположим, что есть. Должно быть) Как оценить выигрыш в скорости при избавлении от стоек в нулевом приближении?

 

Сила сопротивления пропорциональная квадрату скорости. Запишем для исходного варианта со стойками

Fdrag1= Сdrag1 * A * rho/2 * V1^2

или по-проще:

Fdrag1=k1 * V1^2

 

Ну и при этой же скорости для варианта без стоек:

Fdrag1 - Fdch = k2 * V1^2

где Fdch (Fdrag chasis) - сила сопротивления стоек при скорости V1. А k2 - новый обобщенный коэф. сопротивления.

 

При установившейся скорости полета сила тяги = силе сопротивления. Т.е:

Fdrag1 = Fthrust = k1 * V1^2

 

Для варианта без стоек, предполагая силу тяги неизменной (а это упрощение, т.к. сила тяги, как и подъемная сила,  будет зависеть от скорости), получаем:

Fdrag2 = k2 * V2^2 = Fthrust (и, следовательно = Fdrag1)

где V2 - это уже новая мегаскорость, до которой можно разогнаться без стоек, имея в наличии ту же тягу.

 

Выразим k2 

k2 = (Fdrag1-Fdch)/V1^2

и подставим в формулу для Fdrag2:

Fdrag1 = [ (Fdrag1-Fdch)/V1^2 ] * V^2

Отсюда получим V2:

V2 = sqrt[  Fdrag1 / (  Fdrag1/V1^2 - Fdch / V1^2 )  ]

Если разделить числитель и знаменатель на sqrt( Fdrag1 ), то все станет симпатичнее:

 

Fdch / Fdrag1 - это доля сопротивления шасси в общем сопротивлении ЛА при скорости V1. Зададимся парочкой значений этой величины (1%, 5%, 10%) и построим график для прироста скорости Delta = V2 - V1

 

 

Т.е. если сопротивление от стоек шасси - это ~10% от сопротивления всего ЛА, то на скорости 300 км/ч прирост будет ~16км/ч. Если, конечно, вертолет разгонится до такой скорости. Но в век X2 все возможно)

 

А если рассмотрим отношение прироста скорости для варианта без шасси к изначальной скорости с шасси, получим

 

Т.е. если сила сопротивления шасси ~10% от всего сопротивления, то получаем макс 5% выигрыш в скорости.

 

Но это все прикидки в розовых очках. В реальности убирающиеся стойки приведут к увеличению веса. Больший процент тяги будет расходоваться на вертикальную составляющую. Плюс вспоминаем, что и вертикальная и горизонтальная составляющие зависят от скорости)

 

Ну, и наконец, обратим внимание на слона в комнате, т.е. на то, что с таким доменом, как у ТС в первом посте, можно конечно получить какие-то цифры для силы сопротивления... Но быстрее наугад набрать какое-нибудь число. Точность не пострадает.

Сопротивление стоек будет сильно зависеть от прилегающей конструкции, от качества пристеночного слоя. Никто не будет требовать считать нестационар и осреднять по времени. Но разобраться хотя бы с основами CFD таки стоит...

 

 

 

 

 

Изменено 8 апреля 2018 пользователем piden

[piden 2 874]

PS

44 minutes ago, piden said:

Т.е. если сила сопротивления шасси ~10% от всего сопротивления, то получаем макс 5% выигрыш в скорости.

Но если остальные обводы вылизаны и шасси ответственно за 80% сопротивления, то да... можно начинать хотеть убирающиеся стойки.

 



 

Так что вывод: не стоит гнаться за аэродинамическим совершенством! А то тогда придется делать убирающиеся стойки, потом гидравлику дублировать, корпеть над совершенством весовым... Себе дороже выйдет.

Пусть будет летающий кирпич с неубирающимися стойками. Его нету толку улучшать. Ему, как познавшему дзен, чужды все стремления. В каком-то смысле, он и есть совершенство.

[ochkunok 0]

@piden Спасибо большое за ответ! 

1 час назад, piden сказал:

 

 и у вас нет ни времени, ни судя по всему, желания вникать во все это. 

 

На счёт времени вы правильно заметили, а вот на счет желания как раз всё наоборот. Просто с английским плохо но всё же по урокам на ютубе смог хоть что-то сделать. Очень сложно найти нужную информацию по данной тематике, а изучать лишнее не хотелось бы ибо если не найду применение этому то это очень быстро забудется, а значит и время было бы потрачено впустую.

1 час назад, piden сказал:

Поэтому не читайте то, что под спойлером!

В первом ответе не заметил спойлера. Или это юмор?)

Если есть что предложить почитать в данном направление и потренироваться по какой либо методичке(книге) буду рад.

[an_rushin 128]

прошу прощения, это я того... маху дал :)