Śmigła 4 łopatowe - sposób na drgania?

[mate]

Niedawno natrafiłem na ciekawy artykuł autorstwa naukowców z Politechniki Warszawskiej: Stanisława Radkowskiego, Przemysława Szulima, Krzysztofa Rokickiego i Kamila Lubikowskiego, pt. ANALIZA DRGAŃ WIRNIKÓW W BEZZAŁOGOWYCH STATKACH LATAJĄCYCH.

Pozwolę sobie zacytować streszczenie:
"W pracy autorzy przedstawili opis i rozwiązanie problemu generacji drgań w statkach powietrznych typu wiropłat, powstających przy wykonywaniu manewrów. Ten rodzaj drgań nie pochodzi od mechanicznego niewyważenia elementów wirujących czy złożonych zjawisk powstających podczas pracy wirującego śmigła. W tego typu maszynach, głównym źródłem drgań są niewyrównoważenie śmigła lub śmigła i silnika. W pracy przedstawiono analityczny opis modelu dwuramiennego wiropłatu. Opisano za pomocą równań założony model i przeprowadzono symulację w środowisku Matlab – Simulink. Pokazano, że poprzez odpowiednie dobranie parametrów, lub odpowiednią konstrukcję śmigła, ten rodzaj drgań może być zupełnie wyeliminowany."

W symulacjach okazało się, że najlepsze rezultaty uzyskano przy zastosowaniu przesunięcia fazowego jednego wirnika względem drugiego o PI/2 czyli 90 stopni. Przy znacznym zwiększeniu sztywności modelu, niepożądane drgania zostały zupełnie wyeliminowane.
Oczywiście w realnych warunkach nie da się tego zrobić - wirniki mają różną prędkość, a do tego trzeba by pilnować, żeby (przykładowo) jedno śmigło było równoległe do osi pitch, a drugie w tym samym czasie równoległe do osi roll.
Okazało się jednak, że ten sam efekt redukcji drgań można uzyskać przez zastosowanie śmigła z 4 łopatami. Dzięki temu na każdym wirniku wprowadzamy wspomniane przesunięcie fazowe.

Co o tym myślicie? Wiele osób skarży się na duże wibracje pomimo dokładnie wyważonych statycznie śmigieł i silników. Może to jest jakiś sposób - poświęcić kilka minut lotu za brak drgań? No ale to tylko teoria, czekamy na testy :)

[Verid]

Co o tym myślicie?

Widzę dwa problemy z tym rozwiązaniem do naszych zastosowań. Pierwszy to dostępność. Typowe dwułopatowe dostaniesz w każdym możliwym rozmiarze, smaku i kolorze. Z trójłopatowymi troszkę skromniej ale też jest ich całkiem sporo różnych na rynku. Z czterołopatowymi szału nie ma...
A drugi to efektywność. Dwułopatowe w tym samym gabarycie będzie wydajniejsze niż czterołopatowe a skoro patrząc realnie i jedno i drugie powinienem wyważyć (czytaj poświęcić czas) to chyba lepiej dopieścić wydajniejszy zestaw. No chyba żeby się okazało że czterołopatowe, nawet pobieżnie wyważone, będzie nie tylko generować mniej wibracji samo z siebie ale i tłumić wibracje od silnika...jak napisałeś, czekamy na testy.

[ghambit]

A jak by śmigło jednak o na drugim zamontować i ustawić pod kątem 90° do pierwszego. Pomysł tak głupi ze z ciekawości aż sprawdzę jutro!

Oczywiście w takim zestawie będzie problem z sprawnością oraz myślę że nie każdy FC będzie się nadawał bo reakcja na zmianę ciągu będzie jeszcze szybsza niż w przypadku 3 łopat, obstawiam ze naza mogłaby przestrzelać korekty, tak tylko głośno myślę.

[Rurek]

A jak czegoś nie rozumiem z tego zapisu akademickiego bo dwa sprzeczne wnioski zawarto w jednym i tym samym zdaniu.. i jak to rozumieć?"

Ten rodzaj drgań nie pochodzi od mechanicznego niewyważenia elementów wirujących

i jednocześnie:

głównym źródłem drgań są niewyrównoważenie śmigła lub śmigła i silnika

No to albo-albo...

Pamiętacie jaka jest różnica w sprawności/efektywności poszczególnych śmigieł w kontekście ilości łopat, ma ktoś zapisane w jakiej tabelce?
Pytam bo póki co, przy walce o każdy gram i o każdy procent sprawności, przy obecnym stanie technologii magazynowania energii - te czterołopatówki mogą się okazać tylko "proof of concept" i pozostaną w sferze akademickiej dysputy. Do tego teoretycznej, przydałyby się chociaż testy laboratoryjne a nie tylko symulacje. Bo co z tego jak w komputerku wychodzi ładnie gdy w praktyce nie da się precyzyjnie tego wykonać...znaczy "skórka za wyprawkę" z tego będzie.
Reasumując : czas poświęcony na wykonanie porządnego setupu na 4 łopaty i do tego będzie to latało dużo krócej ... a i jeszcze przy glebie prawdopodobieństwo zniszczenia śmigła rośnie dwukrotnie

[Verid]

Pomysł tak głupi ze z ciekawości aż sprawdzę jutro!

Jak coś jest głupie ale działa to nie jest głupie. Sprawdź, a nuż.... Tylko pilnuj tych 90st pomiędzy łopatami
Problemu z FC bym się nie obawiał, drobne przepidowanie i powinno być OK.

[mate]

Można też spróbować wykonać piastę na 4 łopaty, do śmigła składanego.

Ciekaw jestem wyników testu, pamiętać trzeba o zwiększeniu mocy pobieranej przez silnik w takim układzie, żeby nie spalić czegoś, jeśli pracuje na granicy możliwości.

[Majk99]

A nie łatwiej poczekać na hqpropy 4 łopatowe? O.o