Är det här systemet för ett luftfläkt med en fläkt med en raketliknande geometri som kan användas?
Jag designar för närvarande ett vertikalt start- och landningsfordon som använder en Tesla-drivlinje ansluten till en elektrisk fläkt. Vänligen kommentera om min tankeprocess är bra på min genomförbarhetsanalys.
Mitt första uppdragsmål är extremt blygsamt för att smälta hjulen i min genomförbarhetsanalys och ha ett realistiskt verktyg i samhället (och för personer i min sport, fritid / experimentell fallskärmshoppning).
Fordonet behöver helt enkelt lyfta sig och en lastbelastning på 100 kg (tillfälligt den ungefärliga massan av en skyddsskytt med sin fallskärm) till höjden på 1 mil.
Jag tror att jag måste beräkna mitt totala delta_v, men för att jag inte behöver en hög hastighet (som en orbital escape hastighet eller något liknande), är jag inte positiv hur man går för att få det utan att först förstå maximalt tryck från mitt system.
Min nuvarande plan för att bestämma tryck från tesla-systemet: 1) Identifiera maximal effekt av tesla-batteriet och motorn (låt säga Modell S P100D) 2) Beräkna maximal propellstorlek för # 1 baserat på algoritmer som finns tillgängliga på webbplatser för elektriska droneflygplan / forum 3) beräkna potentiell dragkraft som produceras av # 2 4) använd # 3 för att avgöra om liftoff är möjligt med minst # 1
Mina initiala beräkningar är inte avsedda att omfatta alla yttre krafter. Jag kommer att införliva dessa om det faktiskt är teoretiskt möjligt alls.
På grundval av ovanstående information samt vikten på batteriet, motorn och en uppskattning av en grundläggande raketformad ram kan jag ta reda på om en grundläggande propellrar kommer att fungera för detta, eller om jag måste införliva en elektrisk turbojet, vilket skulle blåsa upp min budget för detta.
Det är också möjligt att jag skulle kunna få en kombination av flera motorer / batterier kopplade till flera propellrar med något som en raket sitter mitt i en överdimensionerad quadcopter. Återigen ökar budgeten betydligt.
2 svar
Först måste du trycka på förhållandet 1 till 1, så enheten kan upprätthålla flygningen. Du borde kunna hitta data om hur mycket dragkraft (lyft i rotor, det är samma sak) de kan producera och hur mycket effekt från motorn som krävs för några befintliga propellrar och rotorer.
Effektiviteten, som är kraftförhållande, ökar i allmänhet med skivområdet. Därför har helikoptrar stora rotorer - de behöver mindre kraft för att producera önskad hiss.
Så du behöver också tillräckligt med utrymme. Du kan välja en rotor som en vanlig helikopter, eller du kan välja flera propellrar i en stil som liknar
(via detta svar )
eller
( från det här företaget )
Du bör kunna få (statisk) dragkraft och effektivitet för vissa standardpropeller att använda i dina uppskattningar.
Tänk på att den maximala kraften minskar med lufttätheten, och du behöver trycket upp till önskad höjd. Vid 5000 ft är densiteten ~ 86% av den vid havsnivån, ytterligare utsatt för väder eftersom densiteten också minskar med temperaturen.
Nu när du har en uppsättning propellrar som kan producera tillräckligt mycket kraft med din tillgängliga kraft, behöver du fortfarande lite överskottsmakt. Denna överskotts effekt kommer ungefär att indikera din maximala stigningshastighet: dela bara överskottet i vikt².
Observera att överskottsenheten minskar med höjden, eftersom effektiviteten kommer att minska med densitet.
Och senast måste du se till att du har tillräckligt med energi för att behålla full effekt för den tid det tar dig att klättra till den höjden.
¹ Vikt är en kraft som verkar på en kropp på grund av tyngdkraften, dvs massa gånger gravitationen konstant, så den kan direkt jämföras med andra krafter (dragkraft).
² Eftersom vikten är kraft, ger delningseffekten den (vertikal) hastighet.
Anmälan om delta_v. Det är en karakteristisk kvantitet för raketer , där den begränsande faktorn är momentum som de kan ge avgaserna som genereras från bränslet. Och eftersom momentum är masstider hastighet, dividerar massan med massan ett användbart karakteristiskt värde, $ \ Delta V $, med hastighetsdimension.
Men du har propellrar och de ger fart åt omgivande luft, som du har obegränsat utbud av. Så drivkraften är inte begränsande för dig, den energi som du förlorar med den är. Du minimerar energin genom att använda mycket av luften, dvs öka massan av den reaktiva massan, inte dess hastighet. Raketter kan inte öka massan, eftersom bränslet är allt de har, så de måste maximera utblåsningshastigheten i stället och är avsiktligt ineffektiva i den mening som nämns ovan.
Det bästa propellerdrivna vertikala start- och landningsfartyget skulle vara en helikopter, faktiskt. Ja en kanal runt en propell ökar drivkraften, men uppstoppar en propell skapar en större dragkraft från den tillgängliga kraften.
Propellkraft har skalningseffekter med storlek på grund av olika Reynold-tal, data går inte bra upp. Bästa sättet framåt varifrån du nu skulle vara att titta på vikt, rotordimensioner och installerad effekt av befintliga mönster för små helikoptrar som R-22. Eller ännu bättre, designa en elektrisk version av Hiller Flying Platform -plattformen.
Läs andra frågor om taggar vertical-speed electric-engine Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna