Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какая минимальная тяга необходима для взлета

Какая минимальная тяга необходима для взлета?

Тангарадж Сундарамурти

В пассажирском самолете, какая тяга требуется для взлета? От каких факторов это зависит?

vasin1987

Antzi

Бурхан Халид

Питер Кэмпф

Вам нужно как минимум достаточно тяги, чтобы самолет летел со скоростью минимального сопротивления. Это немного выше минимальной скорости полета, поэтому вы должны добавить что-то, чтобы ускорить ускорение до этой точки. Кроме того, вы хотите подняться в конце концов, так что вам лучше добавить немного тяги.

Обычно статическая тяга авиалайнера составляет не менее четверти его веса. Если авиалайнер пуст, это может составить до половины веса.

Одной из причин является способность к высоте: поскольку тяга снижается с плотностью воздуха, статическая тяга на крейсерской высоте составляет только четверть тяги на уровне моря. Тяга современного двигателя с высоким коэффициентом байпаса падает со скоростью, поэтому при крейсерской скорости и высоте тяга составляет примерно шестую часть статического уровня моря.

Вторая причина — безопасность: взлет должен продолжаться даже после отказа одного из двигателей на поздней фазе ускорения. Теперь у обычного двухмоторного самолета есть только вдвое меньшая тяга, и он все равно должен подниматься в воздух, чтобы он не врезался в то, что следует в конце ВПП.

Тяга, необходимая для поддержания полета, составляет около 1/18 веса самолета, и, если учесть приведенные выше коэффициенты, вы заметите, что, если самолет может летать с полной тягой в крейсерском режиме, это прекрасно согласуется со статической силой тяги на уровне моря. эквивалентно одной трети его веса силы.

Факторы для взлетной тяги:

  • Длина ВПП: Короткие ВПП нуждаются в большей избыточной тяге для более быстрого ускорения.
  • Высота взлетно-посадочной полосы: в более высоких местах воздух менее плотный, поэтому для подъема в воздухе требуется большая скорость, а от двигателей меньше тяги, чем на уровне моря.
  • Взлетно-посадочная полоса склона. Взлет вниз по склону равносилен небольшому дополнительному толчку.
  • Температура воздуха: более холодный воздух плотнее, поэтому минимальная скорость ниже, а двигатели развивают большую тягу.
  • Скорость ветра: встречный ветер эквивалентен запуску взлета на этой скорости.
  • Минимальная скорость полета: низкая загрузка крыла и настройки закрылков с низким сопротивлением уменьшают скорость, с которой самолет может взлететь.

Ян Худек

Питер Кэмпф

Ян Худек

Питер Кэмпф

Ян Худек

Кевин

Величина необходимой тяги — это сила, необходимая для ускорения самолета для взлета скорости, скорости, которая позволяет крыльям генерировать достаточную подъемную силу, чтобы поддерживать самолет в воздухе.

  • вес самолета
  • состояние ВПП (длина, уклон, сухой / мокрый)
  • конфигурация закрылков
  • составляющая встречного ветра
  • Если это самолет с несколькими двигателями, также учитывается возможность безопасного полета в случае отказа одного двигателя.

Если под «величиной тяги» вы подразумеваете силу ускорения: мощность двигателя колеблется от 160 л.с. на небольших самолетах пропеллера до тысяч фунтов в турбинах (двигатель Boeing 777 рассчитан на 417 кН). В большинстве самолетов GA взлетная мощность = полная мощность. В более крупных самолетах обычно это немного ниже полной мощности, чтобы сохранить износ двигателя.

Обратите внимание, что «тяга» не используется, чтобы оторвать самолет от земли. «Лифт» используется, чтобы доставить его в воздух и противодействовать «весу». «Тяга» создается двигателем (-ами) для продвижения самолета вперед, «подъемная сила» создается крыльями.

Что такое статическая тяга одного двигателя

Обычно конструкторы-любители начинают с постройки одноместного аппарата: проще, доступнее, требует меньше затрат материалов и времени, ему не нужен мощный мотор. Но вот первые полеты и успехи позади, и авиатор-самодельщик приходит к выводу, что возможности его маленького самолета ограничены. Летать можно только в тихую безветренную погоду, надежность двухтактного двигателя оставляет желать лучшего и не ╚отпускает╩ от аэродрома (чтобы ╚в случае чего╩ совершить посадку перед собой). Для обучения первенец тоже, как правило, непригоден — взять на борт второго человека нельзя. В конце концов, большинство истинных любителей, получив первоначальную конструкторскую и летную подготовку на одноместных самолетах, приходит к мысли о двухместных. Все стадии на этом пути прошли и Николай Прокопец с Павлом Морозовым из Подмосковья. Они строили авиамодели и простейшие планеры, а на СЛА-85 привезли в Киев одноместный самолет ПМК-3. Невзрачный подкосный высокоплан с неудобной тесной кабиной, окрашенный в серый цвет, с первого взгляда не понравился ни зрителям, ни техкому. Однако, несмотря на относительно большой вес конструкции и малую мощность стандартного лодочного мотора, машина вдруг великолепно залетала и в результате получила награду слета. Двигатель с тянущим воздушным винтом на ПМК-3 был расположен несколько необычно — над носовой частью фюзеляжа перед крылом. Именно в этом таился секрет успеха самолета: незатененный тянущий воздушный винт развивал максимальную воздушную тягу и интенсивно обдувал крыло, существенно повышая его несущие характеристики.

Компоновочная схема ПМК-3, позволившая создать хорошо летающий самолет с минимальной тяговооруженностью, оказалась удачной находкой. Используя эту схему, конструкторы решили построить новую, на сей раз двухместную машину. Сомнений о месте расположения крыла, кабины и оперения у них уже не было. Так же быстро пришли к двухмоторному варианту. Однако Павел хотел сделать самолет побыстрее, ограничив его применение первоначальным обучением, а Николай старался создать машину для народного хозяйства. К сожалению, каждый пошел ╚своей дорогой╩. Павел Морозов, не мудрствуя лукаво, взял от ПМК-3 крыло, оперение, два прежних мотора — лодочные ╚Вихри╩ с водяным охлаждением и быстро ╚слепил╩ новый фюзеляж, в котором двух пилотов разместил рядом — бок о бок. Через год после СЛА-85 новый самолет — ╚Гном╩ уже летал. Вскоре два мотора были заменены на один более мощный — ╚Фольксваген╩ в 75 л.с. В таком виде ╚Гном╩ предстал на СЛА-87 и вызвал. разочарование летчика-испытателя 1-го класса Виктора Заболотского. И куда только делись великолепная устойчивость и легкость управления ПМК-3?! К тому же машина была ╚сколочена╩ явно наспех: небрежно и неаккуратно, с многочисленными мелкими дефектами и недоработками. В одном из полетов на самолете оборвался трос управления сектором газа мотора, пилоту пришлось совершить вынужденную посадку.

Николай Прокопец — конструктор-любитель и аэродинамик-профессионал, проанализировав достоинства и недостатки ПМК-3, для своего самолета выбрал два мотора РМЗ-640 ╚Буран╩ по 33 л.с. каждый, снабдив их глушителями. Даже без редуктора такой двигатель развивает статическую тягу в 60 кг. Немало внимания Николай уделил компоновке кабины, разместив пилотов бок о бок в удобном полулежачем положении. Поскольку одним из основных назначений самолета конструктор считал патрулирование лесов, линий электропередач, нефте- и газопроводов, пришлось подумать об обеспечении хорошего обзора пилотам. В результате появилось несколько неожиданное решение — ╚невидимый╩ фюзеляж. Компоновку кабины довершили большие прозрачные двери, сдвигающиеся назад. Самолет строился в мастерской профессионально-технического училища и, что очень важно, с помощью ребят-╚пэтэушников╩. ╚Притирка╩ нового коллектива и создание машины заняли немало времени — самолет к началу СЛА-87 опоздал. Но, попав все-таки в Тушино, сразу же привлек всеобщее внимание. Этому способствовало и по-русски теплое название машины — ╚Егорыч╩. Техком отметил высокое качество и аккуратность изготовления аппарата, а главное — рациональность и целесообразность его аэродинамической схемы и компоновки.

Удачное расположение двигателей вблизи передней кромки крыла позволило в полной мере реализовать эффект его обдувки, добиться максимального КПД незатененных тянущих воздушных винтов, хорошего охлаждения головок цилиндров моторов. Кроме того, незначительный разнос двигателей от продольной оси самолета позволил существенно уменьшить разворачивающий момент при отказе одного мотора в полете. Конструкция самолета выполнена в основном из дерева. Крыло однолонжеронное, его носок, воспринимающий аэродинамический крутящий момент, обшит фанерой. Лонжерон изготовлен из сосны, подкос крыла — дюралевая труба, нервюры сделаны из сосновых реек, обшивка крыла полотняная. Профиль — P-IIIA. Всю заднюю кромку крыла занимает зависающий элерон, который на взлете отклоняется как закрылок на 20╟, а на посадке — на 25╟. Подкосное хвостовое оперение — из древесины. Киль и стабилизатор обшиты фанерой, рули — полотном; Фюзеляж изготовлен из дерева и металла. Его хвостовая часть обтянута прозрачной лавсановой пленкой.

Читать еще:  Что такое противо эдс двигателя постоянного тока

Правильность конструктивных решений в полной мере подтвердилась в процессе летных испытаний в Тушине, которые провел заслуженный летчик-испытатель СССР Владимир Гордиенко. Машина легко взлетала, пробежав всего 50-60 метров, в полете была устойчива, в управлении проста. Имитация отказа одного двигателя в полете показала, что ╚Егорыч╩ в этом случае легко балансируется с помощью рулей и уверенно продолжает полет на втором моторе. Впрочем, один мотор вскоре действительно остановился. Опытный летчик, конечно, без особых затруднений завершил полет. Причиной отказа оказался песок в топливном фильтре. Как он туда попал — осталось загадкой, но даже такое испытание ╚Егорыч╩ выдержал с блеском. Фильтры промыли, бензин заменили, полеты были продолжены. Отличную оценку, данную самолету В.Гордиенко, подтвердили все летчики-испытатели. По итогам слета ╚Егорыч╩ был объявлен лучшим двухмоторным самолетом, его создатели получили призы и награды, в том числе специальную денежную премию Минавиапрома — 5000 рублей. Весть об этом в тот же день докатилась до улицы Радио в дом номер семнадцать — Научно-мемориальный музей Н.Е.Жуковского, вызвав там бурную реакцию всех сотрудников. Радостно прослезилась Надежда Матвеевна Семенова — бессменный хранитель научного наследия знаменитого профессора. (Кстати, в этом году ей исполняется 90 лет.) Получив официальное одобрение, Николай Прокопец перестал опасаться упреков в ╚фамильярности╩ и скрывать истинное происхождение названия своей машины — конечно, в честь ╚отца русской авиации╩ Николая Егоровича Жуковского создан лучший самолет СЛА-87. Слет давно завершился, но полеты продолжаются. Первоначальную летную подготовку на ╚Егорыче╩ уже прошли все его создатели. По рекомендации технической комиссии СЛА-87 Николай с друзьями готовят самолет к проведению ╚настоящих╩ испытаний в Летно-исследовательском институте, и все мечтают о том, что ╚Егорыч╩ найдет-таки свое место в народном хозяйстве и на досаафовских аэродромах.

ЛТХ:

МодификацияЕгорыч
Размах крыла, м9.00
Длина, м5.40
Высота, м1.60
Площадь крыла, м211.40
Масса, кг
пустого311
максимальная взлётная450
Тип двигателя2 ПД РМЗ-640 ╚Буран╩
Мощность, л.с.2 х 33
Максимальная скорость, км/ч130
Практическая дальность, км
Максимальная скороподъемность, м/мин150
Экипаж, чел2

Фотографии:

Егорыч

Схемы:

Бедный родственник?

Guest
Гость
pilot29
Гость
Guest
Гость
Denis
Я люблю самолеты!
Guest
Гость

Москали всё испортили. РАди авторства. Я так думаю.

Кстати один мужик рассказывал мне что лично видел взлетающий на одном (!)двигателе АН14. НЕ могу найти его данных по статической тяге. Но, блин, думаю не меньше тонны.

Denis
Я люблю самолеты!
Guest
Гость

Из-за отсутствия прочих средств простейший тест на статическую тягу дает представление о той или иной энергоустановки. Помница зацепленный за хвост ЯК52 с родным винтом вытянул 635кг. Тот же самолет с трехлопастным МТ потянул уже 770кг. Ну канечно каждый знает что с МТ ЯК и летает лучше. Яковский деревянный проп имеет деаметр 2.40м, а трехлопастной антоновский- аж 3.10м. Притом что на М14П уменьшили скорость турбины наддува. Зачем? Теперь скорость опять увеличивают , за значительно более дополнитеьные деньги, чтоб выжать 420 сил.
Т.е я имею подозрение что антоновцы как-то более серьезно доводили винт вкупе с двигателем и их конфигурация идиальна. Недавно разговаривал с мужиком который впендюрил М14Б с трехлопастным винтом на китайский ЯК. Говорит что результат просто фантастический. ОООчень доволен.

Я вот думаю что если я реализую свою мечту и куплю Як18Т, то обязательно поставлю М14Б с антоновским винтом. У меня есть уже запас. :

Denis
Я люблю самолеты!

Тест на статическую тягу не дает практически никаких представлений о располагаемой тяги и, соответственно, пропулисивной мощности в диапазоне скоростей. Может быть, только при сравнении СУ, расчитанных на один и тот же диапазон скоростей статическая тяга кое о чем скажет, исходя из качественно подобных кривых КПД винта.

Значения стат. тяги, измеренные на Як-52 с родным и МТ винтами в Вашем случае подозрительно завышены (в каких атмосферных условиях мерили?), но вполне резонно ожидать от винта МТ меньших профильных потерь на любой скорости, начиная от нуля. Лопасть В-530 представляется с этой точки зрения немыслимым уродсвом. Однако, если из испытаний с этим винтом однозначно сокращение взлетной дистанции, рост скороподъемности и т.д, то зачем еще и статическую тягу мерить?
Общим правилом при сравнении винтов, сопоставимых по профильному сопротивлению лопастей, является следующее: Если статическая тяга витна больше. то с разгоном скорости она падает интенсивнее, а максимум КПД приходится на меньшую скорость. Это правило относится и к ВФШ и к ВИШ.

Винтт Ан-14 точно имеет диаметр 3.10м? По моим данным. менее 3м. Мощность М-14б только 300л.с., а не 360, как у М-14П. Но для Як-18Т этого будет более, чем достаточно, если поставить настоящий эфективный винт, а не родное его убожище с лопатами. Однако, винт Ан-14 скорее всего не подойдет, так как эти самолеты существенно различаются по диапазону скоростей и он не будет оптимально согласован с двигателем.
Отмечу так же, что диаметр 2.4м Якового винта даже велик и мог бы быть меньше.

Guest
Гость
Denis
Я люблю самолеты!

На оборотах выше 2400-2500 М-14 долго жить не будет. Относительно приемлемый удельный расход топлива на малых высотах у него имеет место только в диапазоне 1600-1800об/мин (крейсерские режимы) из-за приводного нагнетателя. потери на вращение которого растут очень сильно с дальнейшим ростом оборотов. Крейсерская мощность из-за этого состваляет только 50-55% взлетной. В результате крейсерская скорость Ан-14 соспавляет только 170-190 км/ч и возможности ее прекрасного тела использованы далеко не полностью. С нормальными моторами, например, 300-сильными Лайкомингами, Пчелка могла бы ходить на 230-240км/ч с таким же, если не меньшим расходом топлива. И обошлась бы 2-метровыми винтами.

>
Я так понимаю что винты маленького деаметра более приемлемы для скорости, а большого для более быстрого взлета. Или я не прав?
>

Примерно так, но для рассматриваемых мощностей и скоростей винт диаметром 2М уже досточно большой. дальнейшее увеличение диаметра не даст уже особой выгоды.
Но оптимальные обороты такого винта будут 2600-2700об/мин, а не 1800, как получается у М-14П на выходе редуктора.

Guest
Гость

Lapshin
Делай, как дОлжно, и — будь, что будет
Denis
Я люблю самолеты!

Если взять, к примеру, Як-18т, то можно спросить, в чем смысл установки на него двигателя мощностью 360л.с. с винтом 2.4м при таких скромных, мягко сказано, характеристиках?

Строго говоря, если исходить только из условий согласовения СУ и планера в диапазоне скоростей Як18Т, диаметр винта 2.4м совершенно избыточен.
К этому добавим далекую от совершенства форму капота и компоновку моторного отсека, вызывающие повышенное сопротивление охлаждения, плохое восстановление тяги на капоте и значительный прирост сопротивления всего фюзеляжа. Тем же, даже в большей степени грешит Як-52. Если прибавить сюда еще уродский винт В530, то в первом приближении, не менее 100л.с. пущено на ветер.

Если применить более совершенный винт, то увеличение диаметра с 2 до 2.5м может быть за счет прироста КПД, скомпенсирует потери в редукторе двигателя М-14П на скорости до 200км/ч. Это не много ни мало, а 10-12лошадок.

Есть еще одно сображение. Если, конечно, лопасть винта имеет правильную аэродинамическую компоновку, то полезно увеличивать диаметр до достижениея максимального числа М конца лопасти 0ю82-0.85, иногда 0.9 (с учетом вектрной суммы индуктивной и касательтной скоростей на Vmax). До этого предела КПД винта хоть медленно, но монотонно буде расти на всех скоростях, если, конечно, для каждого диаметра выбрать оптимальную конфигурацию лопасти.
С этой точки зрения на первое место по совершенству из всех перечисленных вновь выходит винт Ан-14.

Однако, если сравнить одинаково совершенные винты диаметром 2м при 2700об/мин и диаметром 2.8м при 1800, то прирост КПД будет микроскопическим. Если же для установки большого винта нужно страусиное шасии, то стоит подумать трижды.

Guest
Гость

Замерил винт в разобраном виде. Лопасть стоящая на полу- 138 см. Плюс втулка. Т.е 3м. точно есть.

Я так понимаю что если такой винт поставить на ЯК то разгонятся быстрее будет. Ну и на пилотаже тоже лишняя тяга не помешает. Зачем такому самолету скорость?

Guest
Гость

%А чем плхА компановка маторного отсека? И что такое восстановление тяги?

Лично я убежден что М14П- это дань моде, пришедшей как и все остальное в то время, из штатов. Чем собственно, если не модой, можно обосновать однорядную звезду в 360 л.с? Лобовое сопротивление выше чем у рядного или аппозитного,а ещо и эта вечная проблема с погнутыми в нижних цилиндрах шатунами. Но на заре поршневой авиации американцы делали именно такие почему-то. И если звезда четверная(как на Б-36), то это тоже думаю оправдано.Потому как как ещо можно 28 горшков компактно расположить? Но нафига такой фронтальный обрубок если всего 360 сил? Но мода есть мода. И теперь М14П- единственный все ещо выпускающийся радиальный двигатель в мире, который дает возможность и видеть и слышать дух золотого века авиации.
ЯК, что называется, овербилт. Слишком тяжёл и слишком громоздок. Сам себя возит.И жрет как мерин.
Но когда после Цесны какой-нибудь сядишь за ЯК18Т- это, товарищи, музыка! Это, господа, ощущение силы и солидности!

НЕ, разбогатею- обязательно куплю ЯК18Т. А если ещо сильнее разбогатею- то ещо и Цесну 195-ю. Чиста повыпендриваться..

Denis
Я люблю самолеты!

>
Замерил винт в разобраном виде. Лопасть стоящая на полу- 138 см. Плюс втулка. Т.е 3м. точно есть.
>

Вероятно, все же меньше. Нужно проверить . Впрочем, это не суть важно, 3м или 2.9. Разница мелкоскопическая.

Для сравнения, на самолете АН-28 с двумя ТВД-10, согласно техописанию. диаметр винтов 2.8м.

>
Я так понимаю что если такой винт поставить на ЯК то разгонятся быстрее будет. Ну и на пилотаже тоже лишняя тяга не помешает. Зачем такому самолету скорость?
>

Во-первых, он влезет? Какой будет клиренс до земли?

Очень вероятно, что этот винт прибавит Яку динамики, но не потому, что он большего диаметра, а в основном потому, что у него профильные потери однозначно меньше.

Следует учесть, что Ан-14 и Як-18т, 52 сильно отличаются по значениям экономической и наивыгоднейшей скорости, у Яков эти скорости выше на 40-50км/ч. Это значит, что оптимизация винта будет совсем другая.

Для сравниения, китайский самолет, развитие Як-18А. практически совпадает по этим значиеням с Ан-14.

>
А чем плхА компановка маторного отсека? И что такое восстановление тяги?
>

Плоха тем, что сопротивление, приходящееся на единицу отводимой охлаждающим воздухом мощности намного больше, чем могло бы быть.

Это вызвано такими решениями, как регулирование потока охлаждающего воздуха входными жалюзи, непродуманная организация внутренних потоков воздуха, неудачное размещение выходных щелей. При этом возрастает сопротивление не только собственно силовой установки, но и всего фюзеляжа, за ней находящегося. Это происходит из за срыва потока, как на образующей капота, так и на выхлдных щелях, особенно, когда входный жалюзи прикрыты.

Легкодоступный для ознакомления пример правильного капота радиального двигателя — Ан-2.

Восстановление тяги происходит при обтекании индуктивной струей винта конфузорной (расширяющейся) части капота и частично фюзеляжа, если сечение изменяется по правильному закону. На этой поверхности поток разгоняется, возникает разрежение. а местная нормаль к поверхности смотрит вперед. Возникает тяга (подсасывающая сила). Эта тяга в значительной части компенсирует прирост сопротивления, связанный с обдувом большой поверхности фюзеляжа ускоренным и завихренным потоком от винта. В результате КПД винта, установленного на фюзеляже, лишь ненамного ниже изолированного. К сожалениню, это не случай Яков.

На взаимодействие винта с планером влияет и распределение индуктивной скорости по радиусу диска винта. К винту В-530 с веслообразными лопастями в этом отношении есть серьезные претензии.

>
Чем собственно, если не модой, можно обосновать однорядную звезду в 360 л.с? Лобовое сопротивление выше чем у рядного или аппозитного,а ещо и эта вечная проблема с погнутыми в нижних цилиндрах шатунами. Но на заре поршневой авиации американцы делали именно такие почему-то. И если звезда четверная(как на Б-36), то это тоже думаю оправдано.Потому как как ещо можно 28 горшков компактно расположить? Но нафига такой фронтальный обрубок если всего 360 сил?
>

Не факт. На момент создания двигателя АИ-14 по ту сторону океана в ходу были оппозиты мощностью до 145л.с.

Фронтальная площадь звезды особого значения не имеет. Если поставить радиальный движок в правильный капот, его сопротивление практически исчезнет. Мордатый капот с относительно большим радиусом закругления носка выгоднее с точки зрения восстановления тяги, также как и плавное расширение фюзеляжа, продолжающееся за капотом.

С другой стороны, оппозит существено проще и по устройству и в эксплуатации. По сравнению с Лайкомингами, М-14П также не выявляет весовых преимуществ. которые можно было бы ожидать от звезды.

Наличие приводного нагнетателя и редуктора на двигателе такой размерности также ничем не оправдано. Это только потери, обжор топлива, тяжелый тепловой режим и лишние детали. Двигатель АИ-14Р имел обороты взлетного режима 2450, зачем ему редуктор? Также у этого двигателя изначально ошибочен выбор размерности цилиндра, диаметр 105, ход 130. Было бы очень интересно поменять эти две цифры местами. Но увы..

Поляки в свое время постротили любопытный УТС PZL-130 Орлик. Двигатель М-14П лишили редуктора, поставили изящный трехлопастный витн диаметром 2м, ограничили обороты до 2700 и сделали правильный капот. Результат заслуживает внимания.

>
И теперь М14П- единственный все ещо выпускающийся радиальный двигатель в мире, который дает возможность и видеть и слышать дух золотого века авиации.
>

Нет никаких проблем приобрести значительно более совершенный радиальный двигатель этого мощностного класса. Например, Jacobs. Их наделали раз в 10 больше, чем М-14, имеется запас новых в консервации, существует держатель Сертификата Типа, полная поддержка эксплуатантов и т.п. и т.д.

9.2: Трение и тяга

Одна из наиболее важных основ, которую ученики должны изучить перед тем, как приступить к проектированию ходовой части, это трение.

ТРЕНИЕ — это сила, сопротивляющаяся движению, когда две поверхности притираются друг к другу. Это исключительно противодействующая сила, возникающая, когда две поверхности находятся в контакте друг с другом и под действием силы, заставляющей их скользить друг относительно друга. Если на объект не воздействует сила, провоцирующая его к попытке движения, трение также отсутствует. Отсутствие воздействующей силы означает отсутствие противодействующей силы.

Существуют два типа трения: статическое трение и кинетическое трение.

Статическое трение представляет собой силу трения, действующую между двумя объектами, которые НЕ перемещаются друг относительно друга. Для того, чтобы сдвинуть что-либо, требуется предварительное усилие. Если значение силы, пытающейся сдвинуть объект, меньшее значения силы статического трения, объект не сможет сдвинуться с места.

Кинетическое трение — это сила трения, действующая между двумя поверхностями, перемещающимися (скользящими) друг относительно друга.

Как только объект преодолел статическое трение и начал движение, он попадает под воздействие кинетического трения, сопротивляющегося движению.

На графике выше показана обратная взаимосвязь между приложенной силой и трением. С увеличением приложенной силы, противодействующая сила трения также увеличивается. Вплоть до момента, когда объект сдвинется с места, на него действует статическое трение. Как только значение приложенной силы превысит максимальное статическое трение, масса начнет двигаться. Сразу после начала движения объект окажется под действием кинетического трения. Статическое трение больше кинетического трения, поэтому если масса уже сдвинулась, для дальнейшего скольжения ей потребуется меньше силы.

Оба типа трения можно имитировать, уперев ладонь одной руки в ладонь другой руки и попробовав подвигать ими скользящим движением. Этому движению будет противодействовать текстура кожи и величина приложенной силы. Чем плотнее ладони прижаты друг к другу, тем сложнее ими двигать. Это статическое трение.

По мере увеличения скользящей силы, руки начинают скользить и двигаться друг относительно друга. Это кинетическое трение. Можно заметить, что как только руки преодолели статическое трение, двигать ими стало проще.

Существует два фактора, определяющих максимальную силу трения, возникающую между двумя поверхностями: «цепкость» поверхностей (известная как коэффициент трения поверхностей), а также плотность прижатия поверхностей друг к другу (известная как нормальная сила).

Максимальная сила трения (Ff) между двумя поверхностями равна коэффициенту трения (Cf) этих поверхностей, умноженному на нормальную силу (N), удерживающую поверхности вместе.

Максимальная сила трения = (Коэффициент трения) х (Нормальная сила)

КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ:

Как уже говорилось выше, коэффициент трения является постоянной величиной, отражающей «цепкость» двух поверхностей, скользящих друг относительно друга. Необходимо обратить внимание на то, что это трение не одной скользящей поверхности, а двух. Например, покрышка сама по себе НЕ ОБЛАДАЕТ коэффициентом трения, но покрышка, скользящая по мостовой, ОБЛАДАЕТ коэффициентом трения.

Коэффициент трения скользких объектов чрезмерно мал, тогда как коэффициент трения липких объектов — очень велик. Эта постоянная величина определяется для пары поверхностей (не для единственной поверхности). Каждая пара материалов обладает коэффициентами статического и кинетического трения.

При этом нельзя путать чистое трение с действительно липкими поверхностями, такими как, например, изолента или покрытия с большим коэффициентом трения, связывающиеся с другими поверхностями. Подобные поверхности, соединяясь, должны выглядеть как одна. Например, изолента сопротивляется скольжению даже в том случае, когда нормальная сила отсутствует или имеет отрицательное значение.

НОРМАЛЬНАЯ СИЛА:

Сила, прижимающая две скользящие поверхности друг к другу, называется нормальной силой. Действие нормальной силы всегда направлено перпендикулярно двум поверхностям (в противном случае эта сила может действовать как нормальная сила лишь частично). Зачастую нормальная сила, воздействующая на две поверхности, является массой одного объекта, располагающегося сверху на другом объекте. В этом случае действие нормальной силы спровоцировано гравитацией.

Как показано на схеме выше, если объект лежит на наклонной поверхности, гравитация действует на две скользящие поверхности не под прямым углом. В этом случае, только часть массы объекта действует как нормальная сила.

ТЯГА:

ТЯГА может быть определена как трение между ведущим колесом и поверхностью, по которой оно катится. Это количество силы, которое колесо прикладывает к поверхности перед тем, как соскользнуть. Колесо обладает разной тягой на различных поверхностях. Как описывалось выше, значение коэффициента трения определяется для любых двух поверхностей.

Из Блока 7 и схемы, представленной выше, видно, что колесо прикладывает силу к поверхности под действием крутящего момента. Тем не менее, если бы колесо катилось по льду, оно просто проскальзывало бы, не двигаясь с места. Трение, возникающее между колесом и поверхностью земли, необходимо для создания линейного движения. Это тяговое усилие, или сила тяги.

Необходимо обратить внимание на то, что сила тяги равна силе трения между колесом и поверхностью. Если колесо катится по поверхности, а не скользит, сила тяги равна статическому трению. Если приложенная сила превышает максимальное статическое трение, колесо начинает скользить, и теперь сила тяги равна максимальному кинетическому трению.

Увеличение тяги:

Так как тяга зависит от трения между поверхностью и колесом, чтобы увеличить ее значение, необходимо увеличить трение. Как говорилось выше, трение между объектами зависит от коэффициента трения между ними (в данном случае, между колесом и поверхностью, по которой оно катится) и нормальной силы (массы робота, прижимающей колеса к поверхности). Чтобы увеличить тягу, увеличить либо коэффициент трения (сцепление колес), либо нормальную силу, действующую на колеса (массу робота).

Сборка толкающего робота:

Чтобы собрать робота, способного толкать или тянуть с большой силой, необходимо включить в конструкцию два элемента: колеса повышенной проходимости и значительный крутящий момент для приведения их в движение. Трение — это противодействующая сила. Если нет приложенной силы, сила трения также отсутствует. Чтобы увеличить тягу, к колесам необходимо приложить крутящий момент, достаточный для достижения максимального статического трения колес.

Автомобиль может обладать огромной тягой, но при малых размерах двигателя он не сможет толкать или тянуть что либо. Поэтому маленькие автомобили не могут тянуть за собой трейлеры или катера на прицепах.

Трение в системе VEX:

В системе проектирования VEX Robotics Design System используется множество элементов, которые могут применяться для получения трения, включая различные типы колес. Каждый из них обладает характеристиками, необходимыми для использования на различных поверхностях. Для проектировщика очень важно экспериментальным путем определить тип колес, требуемый для каждой отдельной задачи.

Трение между колесами и поверхностью пола — не единственный вид трения, применяемый в конструкции робота VEX. Существует также трение, притормаживающее вращающиеся компоненты робота и уменьшающее количество мощности на выходе электромотора. В системе проектирования VEX Robotics Design System есть ряд частей, предназначенных для уменьшения трения. Использовать соединения типа «металл к металлу» в подвижных системах не рекомендуется. Пластиковые части, например, опорные блоки, прокладки и шайбы, позволяют снизить значение трения в точках контакта подвижных частей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector