Springen naar inhoud

Liftkracht - wetenschappelijke experiment


  • Log in om te kunnen reageren

#1

MaximVanNoten

    MaximVanNoten


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 14 februari 2013 - 20:15

Zoals je op de bijgevoegde foto kunt zien heb ik de snelheid van een rotorblad van een helikopter bepaald¨. De snelheid was 43 Km/h wat overeenkomt met een frequente van 12 toeren per seconden. ik weet dat de snelheid op het einde van het stokje veel groter is dan bv op de vleugel zelf en dit en dat.... Ik zou eigenlijk het volgende willen weten.
Dit is de liftformule. welke snelheid bedoelen ze eigenlijk bij een helikopter? de snelheid van de bladen of van het toestel zelf ? en indien van het toestel zelf bestaat er dan een of andere formule om deze te bereken uit de snelheid van de rotorbladen ?
Alvast bedankt aerodynamici ! Geplaatste afbeelding (1)
waarin:
  • Geplaatste afbeelding is de dichtheid van lucht (in kg/m3 ; 1,23 kg/m3 op zeeniveau, 0,35 kg/m3 op 10 km hoogte);
  • v is de luchtsnelheid (in m/s) ten opzichte van het opgelifte deel;
  • S is het oppervlak (in m2) van het opgelifte deel;
  • Geplaatste afbeelding is de liftcoëfficiënt (dimensieloos) t.o.v Geplaatste afbeelding (aanstroomhoek).

Bijgevoegde miniaturen

  • fffg.jpg

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 14 februari 2013 - 20:26

Het antwoord staat er toch in feite:

v is de luchtsnelheid (in m/s) ten opzichte van het opgelifte deel

Het gaat dus om de snelheid van de lucht t.o.v. het blad, oftewel: de snelheid van het blad t.o.v. de lucht.
Ieder deel van een blad heeft een andere v (hoe verder van de draaias des te groter v) en bovendien heeft bij een in horizontale richting bewegende helikopter het naar voren draaiende blad een andere v dan het tegelijk naar achter draaiende blad.

Jouw 43 km/u geldt alleen voor de bladtip bij een stilhangende heli. Als de heli met (zeg) 15 km/u naar voren vliegt bij windstil weer wordt dat 58 km/u tipsnelheid (t.o.v. lucht) voor het naar voren bewegende blad, maar 28 km/u tipsnelheid (t.o.v. lucht) voor het naar achter bewegende blad. Als het bovendien waait wordt het nog weer anders.

Veranderd door Fred F., 14 februari 2013 - 20:36

Hydrogen economy is a Hype.

#3

MaximVanNoten

    MaximVanNoten


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 14 februari 2013 - 20:37

De Fl kan ik berekenen m.b.v. een krachsensor. Nu zou ik graag willen weten welke waarde ik voor v moet nemen, de snelheid van het toestel zelf horizontaal vooruit of de snelheid van de bladen (maar welke snelheid dan op het einde van de bladen, het midden, ....) Ik hoop dat je mijn vraag snapt ? en de tweede vraag, is er een formule om de snelheid van de bladen om te zetten in de horizontale snelheid van de helikopter

maxim

Ik wil namelijk Cl berekenen

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 15 februari 2013 - 17:23

1) Nogmaals: het gaat om de snelheid van het rotorblad t.o.v. de lucht.

2) om vooruit te vliegen helt een heli iets voorover zodat de opwaartse kracht van de rotor ietwat schuin naar voren wijst. Die kracht kan men ontbinden in een verticale component (die gelijk moet aan het gewicht van de heli) en een horizontaal voorwaarts gerichte component die gelijk moet zijn aan de wrijvingsweerstand van de heli bij de snelheid van de heli.
Hydrogen economy is a Hype.

#5

MaximVanNoten

    MaximVanNoten


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 februari 2013 - 21:29

Je laatste antwoord had je inderdaad al eerder gegeven. Nu ....
De bedoeling van mijn experiment is om de liftcoëfficiënt uit de formule te halen, de liftkrach L kan ik bepalen met een krachsensor. Mijn vraag is welke v(snelheid van de rotorbladen met de lucht) ik moet gebruiken, ik weet namelijk dat de snelheid verder van het middelpunt van de vleugels veel groter is dan dichter naar het middelpunt toe. Dus de liftkracht is op het einde van de vleugels groter . Kan jij mij dat zeggen of iemand anders. Al vast bedankt voor de uitleg. Dit is namelijk mijn praktische proef van mijn GIP over aërodynamica. Nog even vermelden dat de helicopter niet horizontaal beweegt, en ik weet niet zeker of de onderste en de bovenste bladen met een verschillende zin draaien.

Veranderd door MaximVanNoten, 15 februari 2013 - 21:35


#6

MaximVanNoten

    MaximVanNoten


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 februari 2013 - 21:39

Jouw 43 km/u geldt alleen voor de bladtip bij een stilhangende heli. Als de heli met (zeg) 15 km/u naar voren vliegt bij windstil weer wordt dat 58 km/u tipsnelheid (t.o.v. lucht) voor het naar voren bewegende blad, maar 28 km/u tipsnelheid (t.o.v. lucht) voor het naar achter bewegende blad. Als het bovendien waait wordt het nog weer anders.

Wat je eigenlijk zegt wil dus zeggen dat het snelheidsverschil van de bovenste bladen en de onderste bladen bij dit voorbeeld altans 30 km per uur is (58 bovenste bladen , 28 onderste ). Is een helicopter niet uitgerust met speciale systemen zodat de snelheden van bijde bladen even groot blijft , bv op de onderste bladen extra vermogen bv. ??

#7

MaximVanNoten

    MaximVanNoten


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 februari 2013 - 21:49

deze tekening verduidelijkt alvast mijn vragen

Bijgevoegde miniaturen

  • Naamloos.jpg

#8

MaximVanNoten

    MaximVanNoten


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 februari 2013 - 21:54

miss is de resulterende de oppervlakte van de driehoek ? is dit misschien te berekenen met een integraal ? om dan te totale resulterende kracht te berekenden, de krachten van alle 8 blades optellen , dus van de 8 driehoeken ?

#9

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 15 februari 2013 - 23:13

Wat je eigenlijk zegt wil dus zeggen dat het snelheidsverschil van de bovenste bladen en de onderste bladen bij dit voorbeeld altans 30 km per uur is (58 bovenste bladen , 28 onderste ). Is een helicopter niet uitgerust met speciale systemen zodat de snelheden van bijde bladen even groot blijft , bv op de onderste bladen extra vermogen bv. ??

Ik had het helemaal niet over bovenste en onderste bladen, maar over naar voren en naar achteren bewegende bladen, als de heli zelf voorwaarts beweegt. Het naar achteren draaiende blad heeft dan een lagere snelheid t.o.v. de lucht waardoor de lift zou dalen, zodat de CL van dat blad gewoonlijk telkens vergoot wordt door vergroten van Geplaatste afbeelding
Hoe men dat bij jouw modelheli oplost weet ik niet. Maar omdat het jou alleen gaat om een stilhangende heli mag je dit allemaal vergeten.

Elk stukje van een rotorblad heeft een andere snelheid t.o.v. de lucht, en dus een andere lift dL.

Je moet dus een differentiaalvergelijking opstellen, in de trant van: dL = ½•ρ•(2•π•r•N)2•CL•B•dr

en dat dan integreren van r1 tot r2 zodat je de totale lift krijgt: L = n•Integraal(.....) = ........

N = toerental, omw/sec
n = aantal rotorbladen
r = afstand (straal) van bepaald bladstukje tot draaias, m
r1 = afstand draaias tot begin rotorblad, m
r2 = afstand draaias tot eind (tip) rotorblad, m
B = breedte rotorblad, m
dr = "lengte" van stukje blad, m
B•dr = oppervlak van stukje blad, m2

Wat ik op de foto zie is B echter niet constant, maar ook een functie van r, dus dat moet je zelf nog in de differentiaalvergelijking verwerken voor je integreert.

Veranderd door Fred F., 15 februari 2013 - 23:16

Hydrogen economy is a Hype.

#10

MaximVanNoten

    MaximVanNoten


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 16 februari 2013 - 19:55

Bedankt voor de uitleg tot hiertoe. De oppervlakte ga ik niet bepalen met een integraal maar op een iets ouderwetsere methode :) Nu is het mogelijk om bij het experiment dat ik eerst vlak uitvoeren dus de helikopter onder geen hoek geplaats verbonden aan de krachtsensor, de liftcoefficient eruit te halen voor 0 graden.

Bijgevoegde miniaturen

  • formules.JPG

#11

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 16 februari 2013 - 20:41

Is die f en F in jouw formules wat ik N noemde? Maar dan mist er een kwadraatje.

De oppervlakte ga ik niet bepalen met een integraal maar op een iets ouderwetsere methode

Is die A in jouw formules wat ik B noemde? Of bedoel je S, maar dan is het nog fouter.
Misschien was ik niet duidelijk genoeg: omdat breedte B op elk punt een functie is van de r op dat punt moet je dat verband mee nemen in de integraal.
De te integreren term wordt daardoor heel wat ingewikkelder in r dan alleen de huidige r2.

Bovendien:

Waarom spreek je in bericht #8 over 8 bladen? Ik zie er op de foto maar 4.

Als je de heli zo dicht boven een tafel (of een vloer) laat draaien zul je een te hoge lift meten omdat er dan een grondeffect is. Het is beter om de opstelling te draaien zodat de heli de lucht naast de tafel omlaag blaast.

Veranderd door Fred F., 16 februari 2013 - 20:44

Hydrogen economy is a Hype.

#12

MaximVanNoten

    MaximVanNoten


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 februari 2013 - 11:00

Ja dat was verkeerd van mij, het zijn inderdaad 4 blades en geen 8. Bedankt voor de tip van het grondeffect. Mijn A stelt in totaal de totale oppervlakte voor. Weet jij misschien hoe dat dat ik de breedte in een funcite kan verwerken ? Ik denk dat een formule niet echt haalbaar is, of ik moet de vleugel in '2 delen' verdelen, de vleugel maakt ergens een knik en dan van die min of meer recht delen een functie opstellen, maar hoe kan ik dat doen ?

#13

MaximVanNoten

    MaximVanNoten


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 februari 2013 - 11:15

Ik kan een vergelijking van een recht gaan opstellen, maar het probleem is dat de 'rechte' niet helemaal perfect recht is.

#14

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 februari 2013 - 11:17

wat overeenkomt met een frequente van 12 toeren per seconden


720 rpm lijkt mij erg traag, ik kom bij andere mini helicopters 2000 rpm en hoger tegen.
Dat stokje en die knobbel zullen door hun massa en plaatsing het toerental zwaar drukken.
Wat voor een soort sensor wordt er gebruikt voor de bepaling van rpm?
Motus inter corpora relativus tantum est.

#15

MaximVanNoten

    MaximVanNoten


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 februari 2013 - 11:47

nee sorry rekenfoutje het is 19 toeren per seconde, maar dat is dan ook nog maar 1140 rpm. Het is een gewone fietscomputer, de minimum intestellen straal was 10 cm dus daarvoor had ik een stokje nodig, volgens mij geeft het nu niet zo een spectaculair toerenverschil, maar het kan natuurlijk wel ??

Veranderd door MaximVanNoten, 17 februari 2013 - 11:50






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures