Resistenza dell'elica all'avanzamento dell'aereo.

[Clabe]

Originalmente inviato da franchinello

Buongiorno ragazzi,

ho letto tutto il thread (70 pagine!!) del 2013/2014

Speravo di ottenere una risposta ma non ho trovato nulla che potesse fornirmi una soluzione certa.

In tema di droni, devo determinare questa cosa. Devo dereminare la "bontà" dell'aerodinamicità di un drone e quindi la domanda è la seguente: sappiamo che un quadricottero ha 4 eliche oltre ad un corpo centrale. Diciamo che il corpo centrale lo realizzo in modo molto aerodinamico ma per quanto riguarda le eliche?

So che un'elica trattiva a passo fisso ha una sua resistenza intrinseca (non so quanto) ma tipicamente è la classica elica di un ad esempio di un Cessna cioè frontale. Qui la cosa è differente perchè sto cercando di capire qual è il tasso di i penalizzazione aerodinamica di 4 eliche a passo fisso con inclinazione di 30 gradi e che girano a circa 4000/5000 giri (eliche da 25").

In altre parole.... 4 eliche di drone in volo quasi livellato si comportano da superficie rotante e paradossalmente, a basse velocità (quindi con drone meno inclinato) aumenta il tempo di volo rispetto ad un puro Hovering proprio perchè l'ala rotante, in lieve traslazione, produce una certa portanza; tuttavia quando aumento la velocità aumenta l'inclinazione del drone quindi la superficie alare penalizza l'aerodinamicità?

Ecco, dovrei valutare la perdita di efficienza dovuta alla superficie alare con incidenza di 30 gradi.

Avete già discusso di questo? potete suggerire qualche consiglio? grazie

Adesso alzo il polverone... copritevi gli occhi!
I droni non volano!!!
Non volano perché non hanno un ala, semplice.
Sono trabiccoli attaccati alle eliche ed all'elettronica senza la quale non possono esistere.
4 eliche piccole sono sempre peggio di una grande perché sono meno efficienti e le perdite sono moltiplicate per 4.
La tua ipotesi che il drone inclinato fa portanza non é reale. Infatti l'inclinazione che prende il drone per muoversi é esattamente contraria a quella di una ala che si sostiene generando portanza.
L'aerodinamica nei droni si limita allo studio delle eliche accoppiate al complesso motore batterie. Non perdere tempo a ragionare sul tema, l'unica cosa che puoi fare é provare eliche diverse.
Claudio

[franchinello]

Ciao Clabe..

innanzitutto grazie per la risposta.

no, nessun polverone finchè si parla in serenità :-)

mah... dalle mie prove empiriche, la diffferenza di assorbimento verificato in tempo reale in telemetria con il mio quadricottero con eliche da 22 tra hovering e traslazioni a fino a 3m/s è la seguente:

- Hovering: 22A
- volo traslato: 19/20A

quindi il concetto che, se non è molto inclinato in avanti (3m/s è circa 10/12 gradi), si comporti come un'equivalente di superficie alare è chiaramente palese.

In altre parole, se non è molto spinto hai una sorta di veleggiamento (chiaramente in condizioni meteo ottimali, senza vento, senza compensazioni, ecc)

Stavo cercando di capire se, una volta inclianto a 40 gradi, come si comportano le eliche; banalizzando, se fanno da "freno" o meno

Anzi... diciamo che cambio domanda: un'elica trattiva montata su un Cessna (quindi frontale) alla velocità di X nodi, oltre alla propulsione, possiede una sua resistenza intrinseca all'avanzamento?
Questo è il primo passo... poi c'è da capire se la stessa elica inclinata di 40 gradi sul piano orizzontale ha la stessa componente di perdita di efficienza

Questo è quanto desideravo sapere. Se la perdita di efficienza è trascurabile non me ne preoccupo ma se il trascurabile fosse ad esempio anche solo il 10%, beh... non sarebbe proprio poco specie nel'ottica del consumo

grazie

[Clabe]

Originalmente inviato da franchinello

Ciao Clabe..

innanzitutto grazie per la risposta.

no, nessun polverone finchè si parla in serenità :-)

mah... dalle mie prove empiriche, la diffferenza di assorbimento verificato in tempo reale in telemetria con il mio quadricottero con eliche da 22 tra hovering e traslazioni a fino a 3m/s è la seguente:

- Hovering: 22A
- volo traslato: 19/20A

quindi il concetto che, se non è molto inclinato in avanti (3m/s è circa 10/12 gradi), si comporti come un'equivalente di superficie alare è chiaramente palese.

In altre parole, se non è molto spinto hai una sorta di veleggiamento (chiaramente in condizioni meteo ottimali, senza vento, senza compensazioni, ecc)

Stavo cercando di capire se, una volta inclianto a 40 gradi, come si comportano le eliche; banalizzando, se fanno da "freno" o meno

Anzi... diciamo che cambio domanda: un'elica trattiva montata su un Cessna (quindi frontale) alla velocità di X nodi, oltre alla propulsione, possiede una sua resistenza intrinseca all'avanzamento?
Questo è il primo passo... poi c'è da capire se la stessa elica inclinata di 40 gradi sul piano orizzontale ha la stessa componente di perdita di efficienza

Questo è quanto desideravo sapere. Se la perdita di efficienza è trascurabile non me ne preoccupo ma se il trascurabile fosse ad esempio anche solo il 10%, beh... non sarebbe proprio poco specie nel'ottica del consumo

grazie

Probabilmente la differenza di assorbimento dipende dalla cavitazione delle eliche in hovering, cosa che in volo traslato diminuisce perché le eliche si trovano ad avanzare nell'aria. In un aereo convenzionale l'elica che gira fa resistenza solo se la sua velocitá del flusso indotto é inferiore alla velocitá di avanzamento dell'aereo. Esempio discesa in atterraggio e gas al minimo. In questo caso se il motore é spento l'aereo acquista piú velocitá perché il disco dell'elica se gira lentamente frena. L'inclinazione dell'elica rispetto al suolo non comporta nessun cambiamento perché all'elica del suolo non interessa nulla. Essa si muove su un fluido che di per se non ha una direzione. Per capire il discorso della cavitazione devi vedere le eliche degli offshore. Sono eliche da superficie che lavorano per metá in acqua e metá in aria. Fino a che il motoscafo non acquista velocitá l'elica non entra in rendimento il motore fatica ma lei non spinge quanto dovrebbe. Questa condizione é transitoria perché quei mezzi sono pensati solo per andare veloce e non ha passeggio. Le eliche per andare a passeggio hanno forme totalmente diverse.
Puoi migliorare o peggiorare il rendimento cambiando l'elica ma tieni conto che nei prodotti commerciali certe prove sonon state giá fatte. Inoltre un'elica progettata per girare a 15000 giri al minuto non funzionerá altrettanto bene fuori da quel regime. I convogliatori intorno alle eliche ne aumentano considerevolmente il rendimento.
Claudio

[sub53]

Originalmente inviato da franchinello

Ciao Clabe..

innanzitutto grazie per la risposta.

no, nessun polverone finchè si parla in serenità :-)

mah... dalle mie prove empiriche, la diffferenza di assorbimento verificato in tempo reale in telemetria con il mio quadricottero con eliche da 22 tra hovering e traslazioni a fino a 3m/s è la seguente:

- Hovering: 22A
- volo traslato: 19/20A

quindi il concetto che, se non è molto inclinato in avanti (3m/s è circa 10/12 gradi), si comporti come un'equivalente di superficie alare è chiaramente palese.

In altre parole, se non è molto spinto hai una sorta di veleggiamento (chiaramente in condizioni meteo ottimali, senza vento, senza compensazioni, ecc)

Stavo cercando di capire se, una volta inclianto a 40 gradi, come si comportano le eliche; banalizzando, se fanno da "freno" o meno

Anzi... diciamo che cambio domanda: un'elica trattiva montata su un Cessna (quindi frontale) alla velocità di X nodi, oltre alla propulsione, possiede una sua resistenza intrinseca all'avanzamento?
Questo è il primo passo... poi c'è da capire se la stessa elica inclinata di 40 gradi sul piano orizzontale ha la stessa componente di perdita di efficienza

Questo è quanto desideravo sapere. Se la perdita di efficienza è trascurabile non me ne preoccupo ma se il trascurabile fosse ad esempio anche solo il 10%, beh... non sarebbe proprio poco specie nel'ottica del consumo

grazie

Riporto la mia impressione, che ripeto, è solo una sensazione senza prove strumentali.
Quando "giocavo" con gli elicotteri, Trex 450, si notava chiaramente che passando dall'hovering al lento traslato saliva, stesso effetto, al contrario, dal traslato all'hovering, ad occhio aveva bisogno di più potenza per atterrare che per traslare lentamente.
Ma poichè è senza ali e quindi non vola.... non me ne sono mai preoccupato

[Clabe]

Originalmente inviato da sub53

Riporto la mia impressione, che ripeto, è solo una sensazione senza prove strumentali.
Quando "giocavo" con gli elicotteri, Trex 450, si notava chiaramente che passando dall'hovering al lento traslato saliva, stesso effetto, al contrario, dal traslato all'hovering, ad occhio aveva bisogno di più potenza per atterrare che per traslare lentamente.
Ma poichè è senza ali e quindi non vola.... non me ne sono mai preoccupato

Nell'hovering le pale si muovono in aria ferma ed ognuma passa sulla turbolenza dell'altra, mentre quando picchi per avanzare scorrendo nell'aria ogni pala ritrova meno turbolenza e l'effetto generato dalle stesse, a paritá di giri, aumenta.
Claudio

[sub53]

Originalmente inviato da Clabe

Nell'hovering le pale si muovono in aria ferma ed ognuma passa sulla turbolenza dell'altra, mentre quando picchi per avanzare scorrendo nell'aria ogni pala ritrova meno turbolenza e l'effetto generato dalle stesse, a paritá di giri, aumenta.
Claudio

Grazie della spiegazione, quindi è lo stesso motivo per cui è più efficiente non scendere esattamente in verticale ?

[Clabe]

Originalmente inviato da sub53

Grazie della spiegazione, quindi è lo stesso motivo per cui è più efficiente non scendere esattamente in verticale ?

Probabilmente si.
Claudio