Vad är användningen av så mycket vridmoment på propellrar?

14

(Den här frågan är nära relaterad till denna fråga)

En typisk Cessna 172 har en 180 hk motor med max. rotationshastighet 2700 RPM. Även små 1 hk elektriska motorer kan uppnå den varvtalet, och därför antar jag att resten av strömmen omvandlas till vridmoment.

Vad är användningen av så mycket vridmoment, och vad händer om det finns mindre vridmoment vid samma varvtal - dvs

Kan en elmotor utföra liknande som Lycoming IO-360 med samma max. RPM, men med bara hälften av det senare vridmomentet?

    
uppsättning Anand S 22.08.2017 12:25

3 svar

23

Even small 1 hp electrical motors can achieve that RPM

Ja, men kan den behålla den varvtalet när något försöker stoppa det, det är frågan. 1 hk förbränningsmotorer kan också komma till 2700 rpm, men du kan inte fästa en propellern på den, hålla den i luften och förvänta dig att den ska hålla RPM. Det kräver mycket vridmoment för att skapa aerodynamisk dragkraft.

Det är ett faktum att elmotorerna är bättre på att producera vridmoment än förbränningsmotorer. En elmotor producerar nästan maximalt vridmoment vid get-go, med rotorn stående stilla. Förbränningsmotorn behöver göra varvtal för att göra vridmoment. Denna artikel jämför elmotorer med förbränningsmotorer för att driva en hydraulisk pump: en 20 hk elektrisk motor kan göra det jobb som en 50 hk förbränningsmotor kan göra.

Elmotor:

Förbränningsmotor:Intermittentvridmomentbetydervridmomentpulsfrånförbränning.

Men vänta, är det till och med möjligt? Kraften är kraft, kilowatt är kilowatt, och det spelar ingen roll vilken motor vi använder för att generera kilowattarna, de borde alla jämföra lika stora värden säger den första lagen om termodynamik, bevarande av energi. Men det spelar ingen roll, eftersom med en förbränningsmotor är vridmomentet en funktion av RPM. Så öka RPM, och effekten ökar på grund av ökat RPM och ökat vridmoment. Vid lägre varvtal kan förbränningsmotorn helt enkelt sakna vridmomentet för att påskynda, medan elmotorn har en nästan platt vridmomentkurva.

Detsamma händer med utombordsmotorer, när man jämför 2-takt med 4-takt. 2-takt har mycket mer vridmoment vid lägre varv, 4-takt kan ha samma hästkrafter men kan aldrig komma till höga varv, eftersom det saknar förmåga att få båtplanering.

Men jag avviker. För att komma tillbaka till dina frågor:

What's the use of so much torque, and what happens if there is less torque at the same RPM

För att hålla utgående axeln vid denna varvtal medan propellern trycker hela den bakåt. Det kräver en seriös mängd vridmoment. Om det finns mindre vridmoment vid samma varvtal, kommer det att bli mindre tryckkraft och flygplanet kommer inte att flyga så fort.

Can an electric motor perform similar to the Lycoming IO-360 with the same max. RPM, but with just half the torque of the latter?

Det förvånande är att en hästkraft inte är en hästkraft. En del av problemet ligger i hästkraftsutgångsfunktionerna, så kanske en elmotor med lägre hp-värdering kan användas. Men en sak är mycket tydlig: vid propellerens varvtal krävs ett visst vridmoment vid en viss hastighet för att hålla propellern vänd. Denna vridmoment kommer alltid att vara densamma, oavsett vilken typ av motor som producerar den.

    
svaret ges 22.08.2017 14:54
19

Du ignorerar luftmotstånd. En liten elektrisk motor kan accelerera propet till 2700 rpm i vakuum . Men vid 1 bar rör sig propen mot luften (pumpar effektivt luft från ett ställe till ett annat), och detta kräver vridmoment.

En motor med mindre effekt kommer inte att kunna rotera propet vid 2700 rpm.

Du bör kunna observera detta med en variabel pitch-prop. Ställ tonhöjden på 0, och motorn kan vrida staven med lite problem. När stigningen ökar, så ökar också luftmängden av propet, och motorn kommer att använda mer bränsle för att fortsätta springa med samma hastighet tills du når motorns maximala effekt.

När du slutar använda vridmoment på propellern medan flygplanet är stillastående, kommer propellern att sluta vrida. Om stången drivs av en kolvmotor, kommer den att stanna plötsligt, eftersom kompressionsslaget tar mycket ström. Om du skulle frikoppla propet från motorn, skulle propet stoppa lite mer gradvis, eftersom drag beror på hastighet (lägre hastighet = mindre drag).

När du slutar att applicera vridmoment på propellern medan du är på flyg, börjar flygplanets hastighet att trycka på propellern och propet fungerar som en väderkvarn. Drag i denna konfiguration innebär att ditt flygplan snabbt kommer att förlora fart.

    
svaret ges 22.08.2017 16:42
0

Det är inte RPM som håller planet flyger. Det är kraften som gör det.

När flygplanet rör sig genom luften upplever det att dra. Eftersom drag verkar i motsatt riktning, fungerar det på flygplanet och tar bort energi. Denna energi måste ersättas av motorn. Om inte, kommer flygplanet antingen sakta ner (kinetisk energi är utarmad) eller nedstigning (potentiell energi är utarmad).

Drag kommer i två former: inducerad och parasit. Parasitdraget orsakas ungefär av "friktion" med luften (det är ganska komplicerat faktiskt). Allt som rör sig genom vätska upplever det.

Mera intressant är den inducerade dragningen, som upplevs av en flygplansgenereringslyft. För att få luften att skjuta upp på vingen måste den trycka ner på luften på grund av handlings- och reaktionsprincipen. Detta ökar dock kinetisk energi i luften och det måste komma ifrån någonstans. På grund av detta är det inte möjligt att trycka rakt ner. Snarare är en framåtkomponent oundviklig som gör ett negativt arbete på planet för att ge denna energi. Detta är den inducerade dragen.

Nu fungerar en propell precis som en vinge. Det rör sig genom luften och skjuter det, så det upplever både parasitiskt och inducerat drag. Dragningen måste motsättas av vridmomentet, annars kommer det att försämra propellorns rotationskinetiska energi och propellen kommer att stanna.

Motorn måste ha tillräckligt med kraft för att ge energin så fort som alla former av drag sänker den.

    
svaret ges 27.08.2017 21:15