От bedal
К ttt2
Дата 23.07.2020 11:03:25
Рубрики Флот;

опять нене :-)

дело не в числе винтов, а в ометаемой площади. Мелким "недорогим" закон куб-квадрата очень помогает.
У Х-22 нагрузка на ометаемую площадь выше, чем у XV-15/V-22, потому затраты мощности на висении выше. Обечайки, правда, заметно помогают, но не решают всей проблемы.
Зато можно управлять без хитрых вывертов вертолётного типа с разнотягом в конусе, можно тупо менять общую тягу. Но пришлось делать ужасную систему синхронизации - сводить все движки в один редуктор, а от него разводить по всем винтам. Всё это должно учитывать изгибы конструкции под нагрузками, так что дешёвыми жёсткими связями не обойтись, нужны карданы (много). Это и убило идею.

Электромоторы разом решают проблемы - они могут менять тягу с такой скоростью, что управление становится совершенно адекватным. Высочайшая надёжность (особенно за счёт спаренных "блинов" электромоторов на одном валу, например, как в
https://cdn01.zoomit.ir/2020/5/90c17df3-6dd1-4d73-8d56-b3f4de4c32ba.jpg


Так что синхровалы, редукторы и прочая механика становятся не нужны.

Современном состояние электромашин - 6квт/кг (есть уже и с параметрами получше, но это - надёжно достигнутое и цены по авиационным меркам уже вполне). В результате электрогенератор+инвертор+электромотор уже _заметно_ выигрывают в весовом отношении в сравнении, скажем, с установкой вертолёта Ми-8. Проигрыш в КПД есть, но это прямой расчёт, без учёта потерь на надёжность и выгод от двигателя, работающего без переходных режимов.
Если добавить аккумулятор, будет, конечно, заметно тяжелее - но его можно [для начала] сделать очень небольшим, скажем, на минуту работы для покрытия критических режимов.
Скажем, у Теслы S аккумулятор на 100кВт*часов весит 540кг. И это при автомобильном, а не авиационном порядке цен. На десять минут работы двигателей мощностью 3000кВт потребуется аккум массой 2700кг. Много. Но это, во-первых, для полной мощности и, во-вторых, можно ограничиться и меньшем временем и снизить этот неприятный довесок до одной тонны. Потери, на самом деле, будут даже меньше, потому что основной двигатель, не нагруженный требованиями по переходным и максимальному режимам, будет заметно меньше потреблять. На топливе получится экономия.
От tarasv
К bedal (23.07.2020 11:03:25)
Дата 24.07.2020 08:11:04

Re: опять нене...

>Современном состояние электромашин - 6квт/кг (есть уже и с параметрами получше, но это - надёжно достигнутое и цены по авиационным меркам уже вполне). В результате электрогенератор+инвертор+электромотор уже _заметно_ выигрывают в весовом отношении в сравнении, скажем, с установкой вертолёта Ми-8.

У двигателя на фото выше порядка 4квт/кг. За авиационную надежность, как я понимаю, приходится платить весом. Но допустим 6квт/кг. Мощность ДУ Ми-8МТ 2900квт. Это дает генератор + моторы - 970кг. Если взять за основу инвертор с того-же сайта что и двигатель то он добавит еще 200кг. Полную массу трансмиссии Ми-8 я не знаю. Три редуктора заправленные маслом вместе весят в районе 920-950кг. Остается два вала привода хвостового винта, один длинный, второй совсем короткий, вместе ну 200кг от силы. Генератор и мотор, как и главный редуктор, надо принудительно охлаждать поэтому вентилятор охлаждения остается что и был. Что то не вырисовывается тут не то что заметный выигрыш, а и вообще любой. И очень интересный вопрос. А может генератор работать при 15тыс об/мин, а двигатель от 0 до 200 об/мин? Мне кажется что номинальные обороты электродвигателя выше примерно на порядок, а оптимальные для генератора наоборот - намного меньше чем у свободной турбины ГТД.

>можно ограничиться и меньшем временем и снизить этот неприятный довесок до одной тонны. Потери, на самом деле, будут даже меньше, потому что основной двигатель, не нагруженный требованиями по переходным и максимальному режимам, будет заметно меньше потреблять. На топливе получится экономия.

Тонна это 35% от полной заправки Ми-8. Ничего кроме меньшей дальности или большего расхода топлива тут не вырисовывается.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От bedal
К tarasv (24.07.2020 08:11:04)
Дата 24.07.2020 11:21:06

Re: опять нене...

>У двигателя на фото выше порядка 4квт/кг.
это только иллюстрация спаривания. Сами по себе те разработчики берут, что найдут, достаточно далеки от темы. К примеру, не умея сделать мотор с широким диапазоном эффективности, пришли к тому, что ставят 7(!) моторов. То же относится и к остальному оборудованию, включая инверторы.
6кВт/кг - вполне достигнутый результат, есть и выше, но там цены резко растут.

По общему расчёту сравнения с Ми-8 - возможно, я ошибался. Считал несколько месяцев назад, получалось гораздо оптимистичнее. Надо бы повторить.

Что касается выгодных оборотов - современные двигатели и генераторы с векторным управлением и диапазон эффективности имеют широкий, и не следуют классическим "быстрее - лучше".

>За авиационную надежность, как я понимаю, приходится платить весом.
В применении к электромоторам не всё так ужасно, потому что базовая надёжность у них на порядки выше, чем у механических систем.

>>можно ограничиться и меньшем временем и снизить этот неприятный довесок до одной тонны. Потери, на самом деле, будут даже меньше, потому что основной двигатель, не нагруженный требованиями по переходным и максимальному режимам, будет заметно меньше потреблять. На топливе получится экономия.
>Тонна это 35% от полной заправки Ми-8. Ничего кроме меньшей дальности или большего расхода топлива тут не вырисовывается.

Ну, тонна - это у меня перебор в расчёте на полную замену основного двигателя (брал же как раз 3000кВт). Но мы же не говорим пока о том, чтобы взлетать полностью на аккумуляторе? Для выравнивания нагрузки на основной двигатель в переходных режимах и 10% форсировку - уже нужно вдесятеро меньше. Для совершения аварийной, но не катастрофической, посадки требуется 30% скорости вращения винта. Мощность при этом тоже в 9-10 раз ниже.
Принимая похожее, получим необходимость обеспечивать те же 300кВт. В таком случае даже 10-минутный, весьма неплохой, запас, означает аккумулятор весом 270кг. Гораздо оптимистичнее, да? Особенно, если учитывать, что при этом и возможность 10% добавки к мощности на взлёте есть.

В целом прямо сейчас такие "тепловозы", конечно, не могут заменить традиционные конструкции. Но параметры очевидным образом ведь улучшатся. Так что в будущее смотрю с интересом.
От tarasv
К bedal (24.07.2020 11:21:06)
Дата 24.07.2020 19:53:11

Re: опять нене...

>Что касается выгодных оборотов - современные двигатели и генераторы с векторным управлением и диапазон эффективности имеют широкий, и не следуют классическим "быстрее - лучше".

Вопрос был честно говоря риторический. На современном уровне развития техники электромоторы непригодны для непосредственного привода несущего винта вертолета. В ближайшей перспективе - тоже и векторное управление тут никак не поможет, все равно будет нужен редуктор что лишает затею с электрической трансмиссией практического смысла.
Мощность это момент на обороты. Векторное управление позволяет получить максимально возможный момент в широком диапазоне оборотов. Но не более того, мощность на малых оборотах повышается, но остается меньше максимальной. Сам по себе максимальный момент задан физической конструкцией двигателя. Его можно увеличить или увеличив плечо силы на роторе или напряженность приложенного к нему магнитного поля. При прочих равных и то и другое приводит к увеличению веса и габаритов двигателя. Я практически уверен что электромоторы с 6квт/кг имеют обороты максимальной мощности в районе пары тыс об/мин, а для несущего винта нужно пару сотен об/мин. Если перепроектировать ЭД под получение максимальной мощности на таких низких оборотах то про 6квт/кг речь идти не будет - мотор будет большим и тяжелым.
Отсюда идет электроквадракоптерная ересь рисование мультикоптерных схем электро вертолетов, чтобы быстро вращать винт малого диаметра, что оптимально для ЭД. Но там аэродинамика несущего винта дает такого пинка под зад что говорить о них как о экономичном транспортном средстве не приходится. Доставка мелких грузов дронами накоротке, городское воздушное такси - да, многотонный транспортный вертолет - нет и не предвидится.

>В целом прямо сейчас такие "тепловозы", конечно, не могут заменить традиционные конструкции. Но параметры очевидным образом ведь улучшатся. Так что в будущее смотрю с интересом.

С электрической трансмиссией для более менее тяжелых вертолетов все пока очень печально, только рулевой винт в перспективе. Для несущего нужны или постоянные магниты на порядок сильнее нынешних редкоземельных или сверхпроводящие обмотки. Это очень мало вероятно в обозримом будущем. Немного может помочь уход в район 10кВ рабочего напряжения что тот еще подарок.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От bedal
К tarasv (24.07.2020 19:53:11)
Дата 27.07.2020 21:26:28

На высокие напряжения точно нужно уходить. (-)