Kalkışta güç ve kuvvetBir ADAV/VTOL'de, motorun gücü hem helikopter modunda bir çıkış için hem de uçak modunda yatay bir öteleme için dönüştürülmelidir.
Bunu zaten uçak modunda gördük,
İdeal olarak, sıvıyı fazla hızlandırmayan büyük pervanelere ihtiyaç vardı. en iyi itici verimliliği elde etmek için.
Peki ya kalkış?
Bilgilendirici denklemler çizmek ve bir büyüklük sırasını tahmin etmek için her şeyi yeterince basit bir şekilde koyacağız. 
Bir uçağın motoru onu helikopter modunda kaldıracak kadar güçlü mü?
Bu nedenle, bölümün tek bir sarmalı olduğunu varsayacağız.
S havayı aşağı doğru üflemek. Bu hava 0 hızından bir hıza geçer
v. Havanın yoğunluğu
ro.
- schema_simplifie_decollage_helicoptere.png (30.2 KiB) 2202 kez danışıldı
Böylece pervaneden geçen kütlesel hava akışı:
- eq19.png (2.27 KiB) 2231 kez görüntülendi
Etki/tepki ilkesine göre, kuvvet
F Havanın pervaneye uyguladığı etki:
- eq20.png (4.86 KiB) 2231 kez görüntülendi
bir kitle için
dm 0 hızından hıza geçen sıvının
v bir süre için
dt, kinetik enerjideki değişim
aralık sıvı yazılır:
- eq21.png (10.72 KiB) 2231 kez görüntülendi
dEc/dt oranını oluşturarak, gücü tanırız
P pervane tarafından sağlanırken, dm/dt pervaneden geçen akışkanın kütlesel akış hızını tanımlar:
- eq22.png (7.59 KiB) 2231 kez görüntülendi
Bu aşamada birkaç şeye dikkat edilmelidir.* kuvvet
F ve güç
P orantılıdır
ro x S, Yine de,
* kuvvet ilerledikçe ilerler
kare hız
* olarak güç
küp hız.
Fakat bu hız v keyfi midir? Cevap hayır. P/F oranını oluşturursak, ürünler
ro x S, kaybolur ve gelir:
- eq23.png (9.73 KiB) 2229 kez görüntülendi
Hemen not edin:
F=2P/v,
ki bu kuvvetin olduğunu gösterir F v hızı küçükse optimum olacaktır, bu da bir yüzeyi süpürmek için büyük bir rotora sahip olmak anlamına gelir S uygularken iyi bir müttefik olmaktadır.Ama bazı şeyleri açıklığa kavuşturmak iyi olur. Şimdi ifademiz olduğuna göre
v = 2P/F , örneğin ilişkiye enjekte ediyoruz
F = ro S v²
- eq24.png (13.19 KiB) 2229 kez görüntülendi
Uçak tasarımında, F kuvveti makinenin ağırlığı tarafından uygulanır, ancak pervane tarafından süpürülen S bölümünde oynamak mümkündür. ilişkinin
F^3 = 4 ro S P², bu nedenle P'yi aşağıdaki gibi ifade ederiz:
- eq25.png (3.91 KiB) 2228 kez görüntülendi
Çok öğretici bir ilişki!bir güç için
F = M gr kalkış için gerekli (nerede
M uçağın kütlesi ve
g yerçekimi ivmesi),
parametre S gerekli gücü azaltmak için tek serbestlik derecesidir.
Küçük kesitli bir reaktör, cihazı kaldırmak için felaket olacaktır. Başarılı olacak, ancak cansız bir güç bolluğu pahasına ve küçük bir uçağın (en fazla birkaç yüz beygir gücü ile donatılmış) olanaklarının ötesinde.
Ancak bu iyi bir haber çünkü uçağın itici kalitesinin şunları gerektirdiğini görmüştük:
* büyük bir pervane bölümü ve,
* hava kütlelerinin düşük ivmesi,
tam olarak çıkış kalitesi için bulunan (ama bu %100 şaşırtıcı değil).
Dolayısıyla büyük pervaneli uçak tasarımında hem uçak modu hem de helikopter modu için uyumsuzluk değil, aksine teknik bir UYUM söz konusudur.Fikirleri biraz düzeltmek için, eğer alırsak:* ro = 1,2 kg/m3
*M = 1000kg
* E = 10 m²
* g = 9,81 m² ile,
gereken güç 140 240 W,
yani yaklaşık 190 Ch.
0,5 m² üfleme reaktörünün kesiti ile gülmek geliyorsa... P=627 W,
yani yaklaşık 852 Ch. Sağanak yakıt tüketmenin yanı sıra, aynı zamanda çamurlu bir performansa sahip olan bir gaz türbinine geçmediğiniz sürece, pistonlu bir motorda gemideki ağırlık çok büyük olacaktır.
Rotor sayımızı artırarak, örneğin 4 x 4m pervaneli quadcopter çap,
*
S = 4 x Pi x 2² = yaklaşık 50 m²
*
P = 62 W veya yaklaşık 718 Ch, hafif uçak motorlarının gücüdür (100 Ch için yaklaşık 50 kg).
Gerçek koşullarda kayıplar olacak ve
Wikipedia'ya göre1,5'lik bir düzeltme faktörü gereklidir:
viskoziteden kaynaklanan kayıplar ve diğer çeşitli kayıplar (tork önleyici rotorun gerektirdiği güç, dişli kutusundaki kayıplar, vb.) minimum gücün yaklaşık %50'sini temsil eder.
froude (Bkz.
Froude – Rankine teorisi). Bu nedenle, bir helikopterin motor gücünün gerçekçi bir tahmini, yukarıdaki formülü 1,5 faktörü ile çarparak elde edilebilir.
Hatırlayacağız : birkaç yüz beygir gücündeki bir motor, en az 1000 m²'lik kümülatif kesitli çok sayıda pervaneyle donatılması koşuluyla yaklaşık 10 kg'lık bir ADAV'ı kaldırabilir, bu da uçak modunda tahrik verimliliği için uygundur.
