Como faço para calcular o empuxo de um disco rotor e a potência necessária para acioná-lo?

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como parece, essa pergunta foi feita algumas vezes aqui, então, por favor, me perdoe por perguntar novamente.

Se eu tiver 50 de potência do eixo BHP disponível a 5000 RPM e torque de 106 N.m, então posso convertê-lo em 200 kgf de empuxo?

Eu pretendo usar dois conjuntos de rotores horizontais, dividindo 50 BHP entre eles e cada um gerando 100 kgf de empuxo. É factível? Qual será o diâmetro das hélices e sua rotação para atingir esse objetivo? E quanto ao tom?

Qualquer ajuda, mesmo que em parte ou ajuda na forma de orientação para corrigir recursos, será imensamente útil.

Agradecemos antecipadamente:)

Editar: 1. Pretendo fornecer propulsão vertical e não horizontal como fazemos em aeronaves. 2. Eu quero saber especificamente as seguintes coisas: -

Suponha que eu tenha uma lâmina de rotor genérica de 2000 mm de diâmetro (não tenho a menor idéia do valor típico de tom). Eu quero saber qual RPM precisa ser transformado para produzir 100 Kgf de força e qual será o requisito de potência ou torque.

    
por Tony Stark 15.11.2017 / 19:11

2 respostas

Estou respondendo a pergunta após o Edit. Teoria do momento simples:

$$ T = C_T \ cdot \ rho \ cdot A \ cdot \ Omega ^ 2 \ cdot R ^ 2 \ tag {Impulso} $$ $$ P = C_P \ cdot \ rho \ cdot A \ cdot \ Omega ^ 3 \ cdot R ^ 3 \ tag {Poder} $$ $$ C_P = \ frac {{C_T} ^ {3/2}} {\ sqrt2} \ tag {Poder Ideal} $$ $$ FM = \ frac {Poder Ideal} {InducedPower + ProfilePower} \ tag {FigureOfMerit} $$

A figura do mérito é uma unidade dimensional e fornece uma medida de eficiência. Ele sempre fornece um resultado melhor para maiores cargas de disco, mas fornece uma correção para efeitos reais na potência ideal. Então, para o seu caso, com A = 3,14 m $ ^ 2 $, $ \ rho $ = 1,225, T = 981N, o poder ideal é:

$$ P_ {ideal} = 2 \ cdot \ left (\ frac {(T / 2) ^ {3/2}} {\ sqrt {2 \ cdot \ rho \ cdot A}} \ right) = 2 \ cdot \ left (\ frac {(981/2) ^ {3/2}} {\ sqrt {2 \ cdot 1.225 \ cdot 3.14}} \ right) = 7.8 kW $$

De J. Gordon Leishman, Princípios da Aerodinâmica de Helicópteros:

$$ C_T = \ frac {T} {\ rho \ cdot \ cdot \ Omega ^ 2 \ cdot R ^ 2} \ tag {CT} $$
Velocidade da ponta $ V_ {tip} = \ Omega \ cdot R $ não deve exceder Mach crítico = 0,7 * 340 m / s = 238 m / s. Nessa velocidade de ponta, $ C_T $ = 981 / (1,225 * 3,14 * 238 $ ^ 2 $) = 0,009 0,0045. Figura de Mérito Correspondente = 0,75 0,55. Assim, o poder de conduzir o rotor seria de US $ 7,8 / 0,55 = 14,2 kW $$

O rotor giraria em 238 rad / s = 2.270 rpm, esperamos que seja em torno da rpm para max. torque para o seu motor. Caso contrário, você precisa se equipar para cima / para baixo conforme necessário, você tem caixas de câmbio de qualquer maneira.

Você precisaria adicionar perdas de transmissão para acionar os dois rotores do seu motor. Prouty dá uma perda de potência por estágio de 0.0025 [max.power + power real]. Cada disco tem 2 estágios, portanto, uma perda de energia de cerca de 0,005 * 2 * 14,2 = 0,14 kW por disco.

$$ Torque = P / \ Omega = 14,200 / 238 = 60 Nm $$

EDITAR

Um erro numérico no cálculo de $ C_T $ = 0,0045 não 0,009, então o FM é menor e o torque pode não ser suficiente. Nesse caso, o diâmetro do rotor deve ser reduzido e a rpm aumentada.

    
16.11.2017 / 10:50

Use esta fórmula:

(Da entrada da Wikipedia link ). Onde P é a potência em watts, T o empuxo em Newtons, A a área do disco do rotor em metros quadrados e a densidade do ar em Rg / m3, em torno de 1,22 ...

    
15.11.2017 / 21:13