Vad betyder "hp" -värdet faktiskt med avseende på en flygplansmotor?

Vad är hästkrafter? Det är ett mått på det arbete som en häst kan göra på en timme, uppfunnad under ångmotorerna för att kunna förnuftiga vad de kunde göra, i en tid då allt arbete gjordes av människor och hästar. Som vanligt före SI var det många definitioner av hästkrafter. Här är den från wiki, på vad en metrisk häst skulle kunna göra:

Läggmärketillattdetfinnsetttidselementpåbilden:omhästentarheladagenföratthöjaviktenenmeterihöjdärhanintesärskiltkraftfull.

NuvarandekraftaggregatärWatt,efterJamesWattsommyntadehästkraftsenhetenförattsäljasinaångmotorer.DetdefinierassomkrafteniNewton,somkrävsförattflytta1kiloöverenmeterpåensekund:

$$1W=1\frac{N\cdotm}{s}$$

Idessaenheterkanduseenkraftgångerenhastighet,ochdetärettsättatttittapåvilkenkraftsomär:dubehövermerkraftattkörasnabbareuppförenkulle.Mendessaärlinjäraenheter,ochdenmestakraftenärtillverkadavrotationsmotorer.Rotationsenheterärvridmoment(N*m)ochhursnabbtmotornroterar(rad/s).

Medmotorergördetenskillnaddäreffektenmäts.Detfinnsalltidförlustersomorsakasavfriktionochenergiomvandling,ochjunärmaredumäterpåmotornsutgåendeaxel,destohögreläsning.Dethärärvadfordonstillverkarehellregör:Bilmotorenskraftmätsvidvevaxeln,inteviddehjulsomfaktisktdriverdigövervägarna,eftersommellanmotorochhjulfinnsöverföringsförluster.

Fråganvarförkraftenanvändsförmotorklassificering,ochintekraftellervridmoment,ärenintressant.Detärkraftsomaccelereraross:$F=m\cdota$.Vikanstyramotorkraftenellervridmomentutgångenefterbehov-omväxelnintehadenågraförluster,skulleeffektenföreochefterväxelnvaradensamma.Såhästkrafteräranvändbaraförattjämföramotorernasegenskaper,oavsettväxelverkan.Mendevillalltidvaramaximalafunktioner.

Medettflygplanbehövermotoreffektendrivaflygplanetviapropellern.PropellernlevererartryckkraftT,ochkanköraplanetvidhastighetV,varvidmaxhastighetenärdärdragärlikameddragkraft.Motoreffektenärtryckluftshastighet,plusdenkraftsomkrävsförattövervinnaförluster:mekaniskaförlusterpågrundavfriktionochaerodynamiskaförlusterpågrundavpropellerseffektivitet.

Dinfrågaomatthaettflygplanenfjärdedelavviktenochliknandestorlek.Dragkraftenkrävsförattövervinnaaerodynamiskdrag,bådefriktionsdragochinduceraddragningfrånlyft.Friktionsdragenkommerattförblijämn,lyftinduceraddrakommerattvara1/4avfullviktsversionen.Dubehövermerän45hkförattfåkvartviktsflygplanetattresavidsammakryssningsfartyg.

Bildenärfråndenhär mest informativa källan : parasitisk kraft blir densamma, inducerad kraft minskar med en faktor 4. Observera att vid inducerad kraft med låg hastighet dominant är parasitisk kraft vid höga hastigheter dominerande. Så med en 45 hk motor kommer du att gå av marken om vikten reduceras med faktor 4, men maxhastigheten blir mindre.

Jag ber om ursäkt om jag är över förenkling, men en kolvmotortillverkning kan generellt mätas på hjul eller vev. Eftersom flygplan inte har drivna hjul, det vi mäter är rent den kraft som motorn kan leverera vid vev / utgående axel där vi kan fästa vår propell direkt.

När tillverkare listar hästkrafter menar de verkligen "högsta hästkraft". Detta beräknas direkt från det vridmoment som motorn kan leverera vid en viss varvtal. Motorn kommer att leverera olika (dvs mindre) utgångar med olika hastigheter. Så du kan tänka på hästkrafter som beräkningen av vridmoment multiplicerat med RPM. (Det delas faktiskt sedan av ett godtyckligt värde för att göra det till "hästar") med listvärdet är den högsta kombinationen av vridmoment x rpm som motorn kan leverera.

Vridmomentet är måttet på den verkliga kraften som motorns rotation kan leverera. Så, eftersom RPM är multiplikatorn, kan en väldigt snabb men lågmomentmotor ha mer BHP än en långsam men vridmotor. Tänk på skillnaden mellan en lastbil och en lätt sportbil - lastbilen behöver mycket mer kraft att flytta så en hög hästkrafts sportbilmotor kommer att vara värdelös om den inte kan leverera det önskade vridmomentet.

Enbart säger det ingenting om effektivitet eller, till exempel, hur lång tid komponenterna kan behålla detta. Det definierar inte heller hur den kraften utnyttjas - 100 hk till en fjädrad propellern ger olika resultat till en icke-fjäder propeller till exempel.

Som det ska vara klart, berättar ett enda hästkraftsvärde inte någonstans nära hela berättelsen om en motor.

För någon icke-kolvmotor, skulle vi behöva det här värdet vid någon form av utgående axel för att jämföra det som för liknande. Du behöver mer specifika detaljer om mätningen av en viss motor för att bestämma var mätningen togs.

Slutligen, även när jämförelsen är "rättvis", eftersom kraften är en produkt med vridmoment och varvtal kan vi inte säga att två 100hp-motorer är lika. Vi skulle behöva veta exakt när i "kraftkurvan" att denna ström levereras. Detta är inte linjärt, det vill säga kravet på dynografmotorer.

Om du emellertid kan hitta två motorer som levererar samma effekt vid samma varvtal (dvs de skulle vara desamma på ett diagram) ska prestandan vara liknande. Men då måste vi tyvärr diskutera saker som svarstid där exempelvis en jetmotor kan ta lång tid att spola upp, men en elektrisk motor kan vara omedelbar.

TL; DR Att jämföra kraftverk är verkligen mycket svårt, även med fulla siffror. Att jämföra baserat på ett enda nummer är i vagt vägledande.