Электроавиация

yacc11

yacc11

Местный
Не надо заговаривать мне зубы. :)
Речь идёт о том, что в обсуждаемом патенте крейсерская мощность распределяется по четырём винтам уменьшенного диаметра вместо двух "больших". И никакие редукторы :) не спасут от неизбежного при этом снижения к.п.д.
В данном случае просто надо другие винты :)
Будет падать "абсолютный" КПД, который зависит от нагрузки на ометаемую площадь - B. Вот тебе графики из "Теории воздушных винтов"
671100

Идеальный КПД, в случае вертолета на висении равен нулю - в силу определения, но реальный не равен. Опять же при уменьшении B и реальный КПД с некоторых значений начнет сильно падать - по причине влияния сжимаемости на концах лопастей из-за окружных скоростей.
671099

И к слову, у электродвигателя на малых оборотах крутящий момент высокий - можно обойтись и без редуктора.
 
Реклама
yacc11

yacc11

Местный
Re: к.п.д. винта пропорционален его диаметру.
Неправильно

Вот формулы для "абсолютного" кпд где F - ометаемая площадь
Зависимость гораздо более сложная - грубо - 1 деленная на корень из 1 плюс 1 деленная на площадь - что в случае бесконечной площади ( и B = 0 ) как бы дает 100 %

671101


именно поэтому для вертолета где скорости малые - диаметр важен ибо сурово влияет, а вот у самолета на крейсерской скорости в те же 500 км/ч разница в КПД будет не очень большая.
И да - пропорциональна она площади только когда B большой - скажем больше 100 - тогда можно на всякие плюсики под корнем и в знаменателе забить ( всяко 1 меньше 100 и всяко 1 меньше корня из 100 т.е. 10 ) оставить внизу только корень из B и поскольку он обратно пропорционален квадрату диаметра - вытащить в числитель сам диаметр.
Вот тогда КПД становится пропорционален диаметру. Но реально такие нагрузки на ометаемую площадь не используются :)
 
Последнее редактирование:
Den_K

Den_K

скрепоточецъ
Так устроен, например, экспериментальный самолёт на базе DA-40. Один дизель-мотор на 150 л.с. с генератором и два электромотора по 100 л.с. каждый. Вот уже преимущество.
Это примерно такое же преммущество, какое даёт пудовая гиря при бегстве от волков - если ее бросить, то убегать становится значительно легче :)

Двигатель генератора, сам электрогенератор, батарея (которая должна быть довольно мощной и иметь низкое внутреннее сопротивление). килоамперные шины, блок силовой электроники (а как иначе этим всем управлять? не реостат же вместо РУД ставить) - всё это не только имеет солидную массу, но еще и отъедает объем фюзеляжа. При этом ДВС на 200 л.с. весит практически столько же как на 100 л.с., не говоря уже о там явлении как "взлётный режим".

Электропередача имеет смысл там, где вес не особенно критичен, а сама по себе она проще, дешевле и эффективнее, чем сложная механическая трансмиссия - карьерные самосвалы, тепловозы, суда и подводные лодки (там еще и шумность снижает). В авиации, по крайней мере, для классической самолетной схемы, это просто не имеет смысла - утяжеление и усложнение конструкции без всякого выигрыша в характеристиках. В каких-то экзотических случаях, вроде высотных беспилотников длительного барражирования на солнечных батареях, ну или всяких N-коптеров, оно, вероятно, имеет смысл, на обычном же самолете - это впихивание невпихуемого...

Эта "электрическая" активность напоминает активность ядерную в 1960-е - пытались впихнуть вообще всюду, вплоть до танка и паровоза, но довольно быстро стало ясно, что для лодки или ледокола оно отлично подходит, а вот для самолета или танка - как-то не очень...
 
А

Антон К.

Местный
Тем не менее мне кажется очевидным, что достаточную удельную мощность может обеспечить только ядерный источник. При этом использование реакций деления не проходит по соображениям безопасности, как бы это ни было заманчиво- в отличии от 60-х сейчас есть очень даже компактные реакторы с чудовищной мощностью. Относительно безопасны даже при разрушении были бы реакторы на реакциях синтеза, но их даже экспериментальных пока нет, по крайней мере достоверно выдающих положительный энергобаланс, а уж компактных точно будем ждать еще очень долго. С масштабируемостью там все очень паршиво, гораздо хуже чем у реакторов на делении. Чтобы было понятно, в естественных термоядерных генераторах, звездах, температура и давление не очень высоки, и сечение реакций синтеза совершенно мизерные- тем не менее светят и греют из-за огромного отношения массы к поверхности. В земных масштабах потребуется повышать температуру и давление на многие порядки, что реализуемо в ядерном оружии, но не в управляемой лабораторной среде. И чем меньше масштабы, тем сложнее задача.
 
  • Спасибо
Reactions: YB
yacc11

yacc11

Местный
Двигатель генератора, сам электрогенератор, батарея (которая должна быть довольно мощной и иметь низкое внутреннее сопротивление). килоамперные шины, блок силовой электроники (а как иначе этим всем управлять? не реостат же вместо РУД ставить) - всё это не только имеет солидную массу, но еще и отъедает объем фюзеляжа. При этом ДВС на 200 л.с. весит практически столько же как на 100 л.с., не говоря уже о там явлении как "взлётный режим".
По весу действительно выигрыша не будет, а вот по топливу, как не странно, будет
Вот статья https://core.ac.uk/download/pdf/42338262.pdf
И вот ссылка на цену батарей A Behind the Scenes Take on Lithium-ion Battery Prices | BloombergNEF
Пусть цена 100LL где-то $1.5 за литр
В статье брали два варианта моторизированного Diamod HK36 - чисто с бензиновым двигателем и гибридный ( разного процента гибридизации ). Двигатель в 15 кВт
Считался профиль полета на 1 час. Расход топлива - ну пусть 10 литров ( в статье фигурирует бОльшая цифра ). 10 литров бензина - $15
Батарея имеет скажем 500 циклов перезарядки. Путь требуемый запас 10 кВт-ч.
Стоимость 1 кВт-ч для литий ионной сейчас порядка $200 Итого - $2000
Трата на батарею на 500 часов - $2000
Трата на бензин на 500 часов ( $15 час ) - $7500
Если батарея позволяет экономию в 50% ( как и было испытано ) - то трата на бензин - $3750
Итого бензин + батарея в гибридном случае - $5750 против $7500 в чисто бензиновом случае

Вообще говоря экономия есть
Совокупно, с учетом стоимости электрических компонентов, разумеется экономия будет меньше, в стоимости полетного часа.
 
Последнее редактирование:
A

A_Z

Старожил
A_Z Re: к.п.д. винта пропорционален его диаметру.
Неправильно
Зависимость гораздо более сложная
Это ты читаешь неправильно: я никогда не утверждал, что к.п.д. винта прямо пропорционален его диаметру. :)

...в случае бесконечной площади как бы дает 100 %
А бесконечная площадь возможна только при бесконечном диаметре винта.
Т.е. с ростом диаметра к.п.д. растёт.

...на крейсерской скорости в те же 500 км/ч разница в КПД будет не очень большая.
"Не очень большая" - такого я не понимаю.
Хотелось бы видеть цифры, подтверждающие этот тезис.
[automerge]1560242721[/automerge]

В статье брали два варианта моторизированного Diamod HK36 - чисто с бензиновым двигателем и гибридный ( разного процента гибридизации ). Двигатель в 15 кВт.
Типичный поиск под фонарём, где светлее. :)
В существующем виде HK36 имеет двигатель мощностью 80 л.с. и выше.
Однако же гибридный вариант под эту мощность "исследователи" обсчитывать не стали. Почему-то. :)
 
Последнее редактирование:
yacc11

yacc11

Местный
A_Z Re: к.п.д. винта пропорционален его диаметру.
Это ты читаешь неправильно: я никогда не утверждал, что к.п.д. винта прямо пропорционален его диаметру. :)

А бесконечная площадь возможна только при бесконечном диаметре винта.
Т.е. с ростом диаметра к.п.д. растёт.

"Не очень большая" - такого я не понимаю.
Хотелось бы видеть цифры, подтверждающие этот тезис.
Ну для начала "пропорционален" в математике и означает "прямо пропорционален с точностью до постоянного множителя " :)
Более того - при больших B - это действительно так.
С ростом площади растет КПД идеального винта - т.е. без учета сжимаемости. У реального винта начиная с некого диаметра он начинает падать.
И формула там есть - если считать что оптимальная B = 0.3 то для нее КПД идеального винта = 0.93
Пусть теперь мы уменьшили ометаемую площадь в два раза - в два раза возрастет коэффицент нагрузки на ометаемую площадь, т.е. B = 0.6
КПД ( B = 0.6 ) = 0.88 для идеального винта - итого падение на 5% при уменьшении диаметра на 30% ( стал меньше в 1.4 раза - корень из 2 )
 
yacc11

yacc11

Местный
Типичный поиск под фонарём, где светлее. :)
В существующем виде HK36 имеет двигатель мощностью 80 л.с. и выше.
Однако же гибридный вариант под эту мощность "исследователи" обсчитывать не стали. Почему-то. :)
Ну потому что экономия получается меньше :)
Вот реальный Diamond Aircraft proudly presents the world’s first serial hybrid electric aircraft “DA36 E-Star”
Электромотор в 70 кВт - 93 л.с. и генераторный мотор на 30 кВт.
Экономия по топливу - 25%
 
A

A_Z

Старожил
Ну для начала "пропорционален" в математике и означает "прямо пропорционален...
Ссылочку на словарь математических терминов приведи, плиз. :p
Потому как ежели оно это означает, то тогда зачем нужно слово "прямо"? :)

С ростом площади растет КПД идеального винта - т.е. без учета сжимаемости. У реального винта начиная с некого диаметра он начинает падать.
Среди приведённых тобой сканов есть Фиг. 36 с величинами КПД идеального и реального винтов в зависимости от величины параметра В.
Ткни пальчиком в значение В, с которого КПД реального винта начинает расти (это эквивалентно падению с увеличением диаметра).

Пусть теперь мы уменьшили ометаемую площадь в два раза ... итого падение на 5%
Сказать-то что хотел?
Ведь падение же - а не рост. :)
[automerge]1560249960[/automerge]
Экономия по топливу - 25%
We want to cut fuel consumption ... by 25 percent,..
Ключевые слова я выделил.
 
yacc11

yacc11

Местный
Ссылочку на словарь математических терминов приведи, плиз. :p
Потому как ежели оно это означает, то тогда зачем нужно слово "прямо"? :)

Среди приведённых тобой сканов есть Фиг. 36 с величинами КПД идеального и реального винтов в зависимости от величины параметра В.
Ткни пальчиком в значение В, с которого КПД реального винта начинает расти (это эквивалентно падению с увеличением диаметра).
Открой "Натурфилософию" Ньютона - там везде "пропорционально" :) "Прямо" - это означает Y = kX , а "обратно" - Y = k/X
Если не указано явно - считаем "прямо". "Обратно" никогда не опускается.
Ты сказал "больше площадь - больше КПД" - это и есть прямо пропорционально в твоем "пропорционально".

На фиг 36 этот диапазон - от нуля до 0.3 - это рост реального КПД при уменьшении диаметра
В = 0 - винт бесконечной площади - ибо B обратно пропорционален площади.
 
Последнее редактирование:
Реклама
yacc11

yacc11

Местный
Сказать-то что хотел?
Ведь падение же - а не рост. :)
Ты просил цифру на слово "незначительно" - вот тебе она :)
Именно поэтому и не будут пытаться делать Ан-24 одновинтовым, хотя как бы по идеальному винту у него КПД в одновинтовом случае больше при бОльшей площади - увеличить мощность на 5% в весовом отношении гораздо проще, чем городить геморой с шасси в случае одного винта - овчинка выделки не стоит :)
Реально, конечно, будет поболее 5% - учитывая интерференцию с мотогондолой, выражающуюся в доп.сопротивлении и уменьшении КПД и т.п., но некритично
 
A

A_Z

Старожил
Открой "Натурфилософию" Ньютона - там везде "пропорционально" :)
...every point mass in the universe attracts every other point mass with a force that is directly proportional to the product of their masses...
:p


На фиг 36 этот диапазон - от нуля до 0.3 - это рост реального КПД при уменьшении диаметра
Осталось только выяснить, существуют ли реальные винты, которые доходят до этого ограничения.
Потому как по той же ссылке написано: ...в действительности значительному увеличению диаметра препятствуют как размеры самолёта, так и увеличение окружных скоростей винтов...
При этом первый фактор явно превалирующий - потому как "Оспри" с его 11+метровыми винтами имеет крейсерскую скорость 500+ км/ч.
[automerge]1560252320[/automerge]
Ты просил цифру на слово "незначительно" - вот тебе она :)
Именно поэтому и не будут пытаться делать Ан-24 одновинтовым,..
Re: ...в действительности значительному увеличению диаметра препятствуют как размеры самолёта,..
А вовсе не "именно поэтому".
 
yacc11

yacc11

Местный
...every point mass in the universe attracts every other point mass with a force that is directly proportional to the product of their masses...
:p
"Пропорциональных" - всего два варианта: ты же не будешь утверждать, что опустив слово "прямо" имел ввиду "обратно" ? :)

Осталось только выяснить, существуют ли реальные винты, которые доходят до этого ограничения.
У реальных винтов, как было сказано выше, стараются взять B=0.3

Потому как по той же ссылке написано: ...в действительности значительному увеличению диаметра препятствуют как размеры самолёта, так и увеличение окружных скоростей винтов...
При этом первый фактор явно превалирующий - потому как "Оспри" с его 11+метровыми винтами имеет крейсерскую скорость 500+ км/ч.
У Оспри - два винта :) Очевидно что идеальный КПД у них хуже, чем у Ми-8 - но американцы как-то с этим живут :)

В сухом остатке - я незнаю нафига в том патенте мужик взял аж четыре винта, но не так уж сильно у них КПД будет отличаться - ну может 5-8% потери, ну 5-8 % от веса оригинальной установки можно добавить ( по удельному весу ) - сколько там будет 5% от 900 кг ? 45 кг ?
 
Последнее редактирование:
A

A_Z

Старожил
"Пропорциональных" - всего два варианта
Понятно - твоя хохма с Ньютоном не прокатила, и ты пытаешься перевести стрелки. :)

У реальных винтов, как было сказано выше, стараются взять B=0.3
Ничего подобного "сказано выше" не было - это твои домыслы.
 
A

A_Z

Старожил
У Оспри - два винта :) Очевидно что идеальный КПД у них хуже, чем у Ми-8 - но американцы как-то с этим живут :)
Они сразу перестанут так жить, как только ты нарисуешь им одновинтовой конвертоплан. :)

сколько там будет 5% от 900 кг? 45 кг?
Курочка по зёрнышку клюёт - и это тебе любой весовик подтвердит.
 
yacc11

yacc11

Местный
Понятно - твоя хохма с Ньютоном не прокатила, и ты пытаешься перевести стрелки. :)

Ничего подобного "сказано выше" не было - это твои домыслы.
1. Так и твоя тоже :)
2. См.текст рядом с фиг 36, "наивыгоднейшее значение В для действительного винта в среднем 0.3"
[automerge]1560256002[/automerge]
Курочка по зёрнышку клюёт - и это тебе любой весовик подтвердит.
Ты там и без винтов зернышек наклевал. Одни аккумуляторы чего стоят...
 
A

A_Z

Старожил
"наивыгоднейшее значение В для действительного винта в среднем 0.3"
Так ведь это несколько (мягко говоря) не то, что декларируемое тобой "стараются взять B=0.3".
Или ты (старательно :)) разницу не видишь? :)

Одни аккумуляторы чего стоят...
Так опровергни.
Или ты считаешь, что процитированного тобой thanks to their higher power density (from 3.3kVA/kg to 8kVA/kg) вполне достаточно? :)
 
yacc11

yacc11

Местный
Так ведь это несколько (мягко говоря) не то, что декларируемое тобой "стараются взять B=0.3".
Или ты (старательно :)) разницу не видишь? :)

Так опровергни.
Или ты считаешь, что процитированного тобой thanks to their higher power density (from 3.3kVA/kg to 8kVA/kg) вполне достаточно? :)
"стараются взять B=0.3" и "наивыгоднейшее значение В для действительного винта в среднем 0.3" - это почти одно и то же :)

А что опревергать? Я же и говорю - на фоне аккумуляторов - КПД винта, где два вместо четырех - копейки.

Да и сам смотри - https://nari.arc.nasa.gov/sites/default/files/attachments/Korbinian-TVFW-Aug2015.pdf
Генератор 170 кВт , вес 24.4 кг 7 кВт/кг.
electric machine only - это без блока управления.
Правда не 115В, а 580 вольт, но это и не для питания стандартной авионики
 
Реклама
yacc11

yacc11

Местный
К слову, говоря о гибиридных самолетах на замену Ан-2, не надо забывать, что у нас им место - в той же Сибири или Якутии.
А значит - привет "Мороз-5", а значит - "привет" аккумуляторы - это не теплая Европа...