Что такое максимальная тяга двигателя

Что такое максимальная тяга двигателя

Рассмотрим вопрос о том, каким требованиям должны удовлетворять двигатели, приводящие в движение различные механизмы.

Предположим, что двигатель должен обеспечить движение автомобиля массой со скоростью Со стороны дороги на автомобиль действуют известные силы трения Сопротивление воздуха учитывать не будем.

Прежде всего двигателю необходимо разогнать автомобиль. Для этого он должен в момент начала движения развить силу тяги, намного превосходящую силу трения и достаточную для сообщения автомобилю необходимых ускорений. Чтобы разгон не занимал большого времени, эти ускорения должны быть большими. Таким образом, первое требование к двигателю — способность развивать большие силы тяги в начале движения.

Когда автомобиль движется с постоянной скоростью сила тяги двигателя становится равной силе трения. Вся работа силы тяги в это время расходуется против силы трения и зависит от скорости движения автомобиля. Действительно, при скорости автомобиль проходит в единицу времени расстояние, численно равное этой скорости. Поэтому сила тяги двигателя на этом пути за единицу времени совершает работу Если скорость о увеличить, то двигатель также должен увеличить ежесекундно совершаемую работу. Если он не сможет этого сделать, то достичь увеличения скорости не удастся Поэтому второе важное требование к двигателю — способность совершать достаточно большую работу за единицу времени.

Работа, которую двигатель может совершить за единицу времени, называется мощностью двигателя.

Если за какое-то время двигатель совершает работу то его мощность по определению будет равна

Мощность — одна из основных характеристик двигателя. Она определяет возможность применения двигателя для тех или иных целей.

Преобразуем формулу мощности так, чтобы в нее вошла сила тяги которую может развить двигатель. По определению работа где расстояние, на котором действовала сила Подставляя это значение в формулу для получим:

Но в нашем случае где модуль вектора скорости движения автомобиля. Вводя это выражение в формулу для окончательно получим

Мощность двигателя равна развиваемой им силе, умноженной на скорость перемещения точки приложения этой силы.

Из найденной формулы вытекает ряд важных для инженерного дела следствий:

1. Для получения большой мощности можно пойти двумя путями: или увеличивать силу тяги, развиваемую двигателем, или увеличивать его быстроходность. Первый путь связан с увеличением силовых нагрузок на все движущиеся части двигателя. Например, в автомобильном моторе такое увеличение мощности будет связано с увеличением сил давления на поршни, шатуны, коленчатый вал и т. д. Но все материалы обладают ограниченной прочностью. Поэтому, для того чтобы детали смогли выдерживать действие таких больших сил, нужно увеличивать размеры деталей, делать их более массивными. Все мощные тихоходные машины оказываются необычайно громоздкими.

Второй путь позволяет получить такие же большие мощности при малых силовых нагрузках на детали двигателя и при значительно меньших его размерах. Поэтому инженеры, создавая современные двигатели, стремятся сделать их возможно более быстроходными.

2. Формула указывает на возможность преобразования силы тяги двигателя с помощью передаточных механизмов. Примером такого механизма, изменяющего силу тяги, является коробка скоростей автомобиля. Мощный современный быстроходный мотор создает на валу не слишком большие усилия, вращая вал с большой скоростью. Коробка скоростей уменьшает эти скорости и передает на колеса машины большие силы. Таким образом, коробка скоростей

является механизмом, который, не изменяя величину мощности двигателя, передает ее на рабочие органы машины и одновременно преобразует силу тяги нужным образом.

3. Все двигатели (за исключением реактивных) рассчитываются на вполне определенную и постоянную мощность Но если мощность постоянна, то из формулы следует, что при увеличении скорости должно происходить изменение силы тяги, развиваемой двигателем. При сила тяги должна непрерывно убывать с ростом скорости. При каких-то значениях скоростей сила тяги двигателя будет равной силе трения.

Этим условием определяются максимальные скорости, которых можно достичь с данным двигателем. Например, известно, что наибольшая мощность, которую может развить двигатель автомобиля, равна Силы трения всех видов, действующие на автомобиль, известны и равны Какую максимальную скорость можно развить на таком автомобиле? Максимальная скорость определится из равенства силы тяги двигателя силе трения

Именно эта особенность двигателей не позволяет их использовать для космических кораблей.

В системе СИ за единицу мощности принята мощность, при которой за 1 с совершается работа Эта единица называется ватт

В системе СГС за единицу мощности принята мощность, при которой за 1 с совершается работа Эта единица называется в секунду

В технике используются также следующие единицы: киловатт и гектоватт соответственно в тысячу и сто раз большие, чем ватт Нередко применяется также единица килограмм-сила-метр в секунду Мощность автомобильных и ряда других двигателей все еще измеряют в старинных единицах мощности — лошадиных силах

тяга двигателя и вес самолета

#1 Dilshod

• Пол: Мужчина
• Город: Душанбе

Должна ли совподать тяга и вес самолета?

Например Проведенный ТЕСТ DMITRI-я

в этом случае Dmintriy установил двигатель на весы и установил винт толкаюшим.

на основе показателей Времени и Тяги построил диаграмму

ВОПРОС:
должен ли совподать показатели Тяги при перпендикулярном установке двигателя с весом самолета?

ведь самолет не всегда летит перпендикулярно к земле по этому вес самолета может быть немножко больше. не прав ли я?

если я прав то на сколько процентов от тяги двигателя допустимо увеличить вес самолета?
и какие факторы нужно учитывать при этом? (имею в виду нагрузка на крыля и т.д.)

Прикрепленные изображения

• Наверх

#2 DRONishe

Активный участник форума

• Пол: Мужчина
• Город: санкт-петербург

• Наверх

#3 Dilshod

• Пол: Мужчина
• Город: Душанбе

если не ошибаюсь,то должен быть запас тяги для подьема.тяга должна быть больше веса самолета

• Наверх

#4 Pett

• Пол: Мужчина
• Город: Россия

значить все самолеты могут поднять себя перпендикульярно к земле?

• Наверх

#5 Dilshod

• Пол: Мужчина
• Город: Душанбе

Например:
Самолет Пе-2 точная копия общим весом 1900гр. длина 110см ширина 150см
тяга двигателя 750гр. итого 1500гр.

к стати чтото не кто не отвечает на поставленный вопрос на счет пропеллеров
http://forum.rchobby. showtopic=5227
не ужели все так сложно?

я почему эту тему открыл, потому что этот двигатель с тягой 750 расчитан с двухлопастноым пропеллером 10х4.7 но мне нужен трохлопастный.

Прикрепленные изображения

• Наверх

#6 cbb

Активный участник форума

• Пол: Мужчина
• Город: РФ

• Наверх

#7 Guest_Denisx1_*

• Наверх

#8 Dilshod

• Пол: Мужчина
• Город: Душанбе

Суть проста: если строим копию, нужна тяга примерно такая же, как у оригинала.
===================

• Наверх

#9 Dilshod

• Пол: Мужчина
• Город: Душанбе

• Наверх

#10 Pett

• Пол: Мужчина
• Город: Россия

• Наверх

#11 Guest_Denisx1_*

• Наверх

#12 Dilshod

• Пол: Мужчина
• Город: Душанбе

для комфорта не мнение 1.1 нужно.
для Ф3А
1.2
Для 3Д
не мение 1.2-1.3

• Наверх

#13 cbb

Активный участник форума

• Пол: Мужчина
• Город: РФ

пожалуйста раскройте что есть ФЗА и ЗД ??

• Наверх

#14 Dilshod

• Пол: Мужчина
• Город: Душанбе

F3A — класс авиамоделей, вроде бы пилотаж, если не просклерозил. 3D-пилотаж — современный высший пилотаж, фигуры которого вышли за рамки одной плоскости. Там всякие водопады, падающие листы, и прочее. Многое из него ещё не вошло в «большой» .
А летать можно и при 0,25 тяги, даже набор высоты получится. 0,3-0,35 — тяга истребителя ВМВ, 0,5 — тяга ранних реактивных. Так что ничего страшного в небольшой тяге нет, если не пытаться выходить за пределы возможностей такого аппарата.

СПАСИБО!
теперь все новечки обязательно должны прчитайту эту тему!

сегодня был в двух магазинов в истанбуле и ни в одном небыло прпеллера который рекомендован на мои двигатели. рекомендованный пропеллер АРС 10х4.7 но в обоих магазинах 10х5

что делать? покупать?
будет ли после какая нибудь нагрузка на двигатель? может немножко его укаратить 9х5 или9.5х5 чтобы потом был баланс? и что нужно учитывать при укарачивания чтобы был баланс?

• Наверх

#15 AlLesha

• Пол: Мужчина
• Город: Санкт-Петербург

СПАСИБО!
теперь все новечки обязательно должны прчитайту эту тему!

сегодня был в двух магазинов в истанбуле и ни в одном небыло прпеллера который рекомендован на мои двигатели. рекомендованный пропеллер АРС 10х4.7 но в обоих магазинах 10х5

что делать? покупать?
будет ли после какая нибудь нагрузка на двигатель? может немножко его укаратить 9х5 или9.5х5 чтобы потом был баланс? и что нужно учитывать при укарачивания чтобы был баланс?

• Наверх

#16 cbb

Активный участник форума

• Пол: Мужчина
• Город: РФ

• Наверх

#17 Dilshod

• Пол: Мужчина
• Город: Душанбе

Спасибо люди добрые!
за ваше помощь, время и понимания

Понятие тяги двигателя

Для правильного решения методических вопросов, связанных с измерением тяги воздушно-реактивных двигателей на наземных и высотных стендах, важно конкретизировать понятие тяги двигателя. В расчетных и экспериментальных исследованиях используется значение тяги по внутренним параметрам, соответствующее уравнению

В этом уравнении G_вV_п — входное количество движения, остальные члены образуют так называемую тягу сопла

которую можно выразить в другой форме, через импульс потока в выходном сечении сопла:

где f(l_c) — газодинамическая функция, тогда

Рис. 5.4. Гипотетическая силовая установка: a — при H=0, М=0; б — при полетных условиях

Нетрудно убедиться, что выражение (5.3) соответствует тяге гипотетической силовой установки (рис. 5.4, б), которая отличается следующими особенностями. Площадь входа в воздухозаборник равняется площади невозмущенного потока F_н, при этом статистическое давление в этом сечении равняется давлению окружающей среды р_н, а скорость — скорости полета V_г. Наружный поток не создает сил трения, а давление на наружной поверхности равняется давлению р_н. При этом предполагается, что воздухозаборник с полностью внутренним сжатием имеет коэффициент сохранения полного давления реального или стандартного воздухозаборника s_в=f(М).

Определение тяги при Н=0 и М=0

Применительно к условию М=0 схема гипотетической силовой установки преобразуется к виду, показанному на рис. 5.4, а. Площадь входа становится бесконечно большой, а скорость потока на входе — нулевой. Тогда уравнение для определения тяги имеет вид

При этом предполагается, что потери полного давления в воздухозаборнике отсутствуют и полное давление на входе в двигатель равняется давлению окружающей среды, которое для условий Н=0, М=0 обозначается р₀, т.е. равняется атмосферному давлению.

Компоновку, показанную на рис. 5.4, а, на практике осуществить нельзя, поэтому она заменяется компоновкой с лемнискатным входом (рис. 5.5), в которой воздух на вход в двигатель подается из всего окружающего пространства. Выбрав площади контрольных сечений 1, 2 бесконечно большими и применяя уравнение количества движения для контура, ограниченного сечениями 1, 2, с, найдем, что и в этом случае сила, действующая на силоизмерительное устройство стенда, находится по уравнению (5.7).

Компоновка, показанная на рис. 5.5, реализуется на открытом стенде с коротким хорошо спрофилированным входным устройством, потери полного давления в котором близки к нулевым. На таком стенде сила, измеряемая силоизмерительным устройством стенда, равняется тяге двигателя. При этом важно отметить, что полное давление на входе в двигатель равняется давлению окружающей среды p₀.

Открытые стенды из-за трудностей обслуживания и вредного шумового излучения не получили широкого распространения. Как правило, испытания проводятся на закрытых стендах, воздух к двигателю подается через входную шахту, а выхлопные газы выбрасываются через выхлопную шахту (рис. 5.6). Условия течения во входном устройстве двигателя и условия его обтекания на таком стенде отличаются от условий работы на открытом стенде.

Рис. 5.5. Схема входного устройства в условиях открытого стенда

Рис. 5.6. Схема установки двигателя на закрытом стенде

Расход воздуха через бокс складывается из расхода воздуха через двигатель G_в и расхода воздуха G_обд, обдувающего двигатель, входное устройство, подмоторную раму, коммуникации со скоростью до 15 м/с, что приводит к появлению дополнительных сил и усложнению определения тяги на таких стендах. Давление в начальном сечении бокса р₁ и конечном сечении р₃ из-за потерь в шахте меньше атмосферного, при этом может наблюдаться градиент давления по длине бокса и давления р₁ и р₃ не равны друг другу. Скорости обдувающего воздуха в сечениях 1, 3 также могут различаться между собой.

Выберем контур, ограниченный начальным сечением бокса и сечением, проходящим через выходную плоскость сопла. При таком выборе контура учитываются все силы, действующие на двигатель, входное устройство, защитную сетку, коммуникации, подмоторную раму, динамометрическую платформу со стороны воздуха, проходящего через двигатель и бокс. Эти силы воспринимаются силоизмерительным устройством. Их сумму обозначим Р_ст. Применив уравнение количества движения для выбранного контура, ограниченного сечениями 1. 3, получим

(5.8)

Силой трения о стенки Р_тр можно пренебречь или при необходимости вычислить ее по скорости и коэффициенту трения на стенке. Первые два члена в уравнении (5.8) по форме представляют собой тягу двигателя на открытом стенде при давлении окружающей среды p₀, равном полному давлению на входе р*_в:

Количественно указанное соответствие будет выполняться, если отличие давления в окрестности реактивного сопла р₃ на закрытом стенде от полного давления на входе р*_в не оказывает влияния на внутренние параметры двигателя, что справедлива, если степень понижения давления в сопле выше критической. Тогда из (5.8) и (5.9) следует

Поправка к измеренной величине силы F_с(р*_в-р₃) учитывает отличие давления р₃ от р*_в. Поправка DР_аэр связана с аэродинамикой стенда и учитывает отличие условий работы двигателя на закрытом стенде от условий открытого стенда:

Если степень понижения давления в сопле докритическая, то необходимо учитывать поправку DР_реж, связанную с изменением режима работы двигателя вследствие отличия полного давления на входе от давления окружающей среды р_н, в итоге

Поправка DР_аэр находится при аттестации испытательного стенда путем подробного измерения полей давлений и скоростей в характерных сечениях бокса. Поправку DР_реж можно найти либо расчетным путем по математической модели двигателя, либо экспериментальным при испытаниях двигателя на высотном стенде, где можно произвольно менять отношение давлений р*_в/ р₃. Сравнительными испытаниями одного и того же экземпляра двигателя на открытом и наземном стендах можно определить суммарную поправку

В качестве эталонного стенда вместо открытого можно использовать также и высотный стенд.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля

В списке ключевых характеристик любого бензинового или дизельного ДВС обязательно указывается мощность и крутящий момент двигателя. Что касается самого транспортного средства, отдельный акцент делается на разгонной динамике автомобиля 0-100 км/ч. независимо от типа силового агрегата под капотом (бензин, дизель, гибридный двигатель и т.д.). Традиционно сложилось, что максимум внимания покупателей изначально обращен на мощность двигателя, выраженную в лошадиных силах (л.с.). Прочно укоренилось мнение, что чем больше л.с. выдает двигатель, тем быстрее, динамичнее и, зачастую, престижнее окажется автомобиль в конечном итоге. Параллельно с этим показатель крутящего момента, который выражается в ньютон-метрах (Н∙м), маркетологи сознательно отодвигают на второй план.

Такой подход хорошо иллюстрирует распространенное выражение среди продавцов автомобилей в США. Как они говорят, продавать машины помогают «лошади», то есть мощность, при этом двигает автомобиль вперед крутящий момент. Далее мы подробно рассмотрим, что такое крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, а также взглянем на зависимость характеристик мощности двигателя, крутящего момента и разгонной динамики.

Мощность и крутящий момент ДВС

Для большинства рядовых автолюбителей понятие о показателе максимальной мощности и крутящего момента сводится к тому, что чем больше мощность, тем больше окажется и крутящего момента, а также более мощный двигатель всегда лучше. При этом чёткое понимание указанных характеристик мотора у многих отсутствует.

Смятение в этот лагерь также внесло растущее число «дизелистов», среди которых намного больше внимания уделяется именно кутящему моменту, а не мощности дизельного мотора. Также следует упомянуть и о турбомоторах, которые могут разгонять автомобиль намного быстрее, хотя мощность самого ДВС с наддувом заметно уступает атмосферным аналогам с намного более внушительным количеством «лошадей» под капотом. Получается, мощнее, но не всегда динамичнее и быстрее? Давайте разбираться, почему так происходит и чем «моментная» характеристика отличается от «мощностной».

Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля

Как уже было сказано, в технических характеристиках указывается максимальная мощность двигателя и крутящий момент. Итак, крутящий момент представляет собой силу вращения коленвала ДВС. Измеряется крутящий момент в ньютон-метрах. Также моментная характеристика может быть выражена в килограмм-силах на метр. Крутящий момент возникает тогда, когда свободно вращающийся коленвал начинают тормозить.

Так происходит по причине того, что на разных оборотах в камере сгорания происходят разные процессы, что отражается на эффективности наполнения цилиндров, качестве сгорания топливно-воздушной смеси, вентиляции цилиндров и т.д. Другими словами, количество воздуха на впуске, угол опережения зажигания, объем отработавших газов и ряд других параметров меняется в зависимости от числа оборотов коленвала. По этой причине каждому водителю бензиновой машины с малообъемным атмосферным мотором хорошо знакома ситуация, когда на «низах» при езде на высокой передаче двигатель не тянет, то есть крутящий момент очень мал.

Нажатие на педаль газа и поднятие оборотов до средних значений приводит к тому, что эффективность наполнения воздухом на впуске растет, топливно-воздушная смесь сгорает более полноценно, цилиндры лучше вентилируются. Результатом становится то, что крутящий момент растет. Добавим, что турбомоторы в среднем диапазоне оборотов полностью преодолевают эффект турбоямы, после чего у двигателя возникает желаемый подхват. Дело в том, что поток отработавших газов после раскручивания двигателя начинает эффективно вращать крыльчатку турбокомпрессора для подачи большего количества воздуха в цилиндры.

Дальнейший рост оборотов вызывает то, что в двигателе существенно растут механические потери. К таким потерям следует отнести трение поршневых колец о стенки цилиндров, а также различные инерционные потери в других узлах и механизмах двигателя. В результате КПД мотора падает, энергия начинает расходоваться на преодоление таких потерь в условии езды на приближенных к максимальным оборотах. Закономерно, что крутящий момент начинает уменьшаться с учетом растущих нагрузок. Турбомоторы также теряют отдачу, так как сам турбонагнетатель не обеспечивает должную производительность на максимальных оборотах.

Если сказать иначе, мощность двигателя означает количество работы, которую агрегат способен выполнить за определенный промежуток времени. Мощность ДВС измеряется в киловаттах (кВт) и напрямую зависит от показателя крутящего момента на конкретных оборотах. Не вдаваясь в подробности, мощность является расчетной величиной и не измеряется отдельно от кутящего момента. Что касается максимальной мощности, такая мощность представляет собой условную точку начала уменьшения крутящего момента, но произведение мощности и оборотов еще не стремится к увеличению. С учетом данной информации становится понятно, что такое полка крутящего момента, которая часто отображается на графиках. Под такой полкой следует понимать диапазон оборотов, на которых постоянно доступен максимум крутящего момента.

Что касается самой максимальной мощности, от данного показателя зависит, прежде всего, та максимальная скорость, с которой способен двигаться автомобиль. Максимальная скорость становится доступной в том случае, когда расходуемая мощность равна мощности ДВС. При этом для определения «максималки» конструкторами учитывается ряд потерь на инерцию и трение, сопротивление потокам воздуха и качению колес. Если проще, от запаса мощности зависит способность мотора преодолевать растущие потери и сопротивление, что и позволяет агрегату разогнать автомобиль только до определенного предела и далее поддерживать набранную скорость.

Крутящий момент дизельного двигателя

Особенностью дизельных двигателей сравнительно с бензиновыми аналогами является более высокий крутящий момент и меньшая мощность. Дело в том, что дизельные моторы имеют суженный диапазон оборотов. Это связано с конструктивными отличиями таких моторов (ход поршня), а также более высокой степенью сжатия и спецификой процесса сгорания дизтоплива.

Другими словами, дизель изначально не приспособлен для работы на высоких оборотах. Следовательно, агрегат не так хорошо раскручивается. Параллельно с этим температура выхлопа у дизельного двигателя ниже по сравнению с бензиновым, а также на «низах» моторы на солярке не так склонны к детонации. В результате конструкторы смогли установить сложные и максимально эффективные системы турбонаддува именно на дизель.

Добавим, что потенциал дизеля позволяет сделать его даже мощнее бензиновых собратьев, но это приведет к существенному удорожанию и утяжелению всей конструкции двигателя. Также понадобится доработка системы питания дизельного мотора и установка более выносливой КПП, которая будет способна выдерживать просто огромный крутящий момент. Не следует забывать и об экологических нормах, для соответствия которым мощные дизели потребуют серьезной модернизации. Получается, поднимать мощность дизеля сегодня попросту нецелесообразно.

Подведем итоги

Если вы столкнулись с возможностью выбрать автомобиль с незначительно отличающимися по характеристикам двигателями, тогда оптимально выбирать агрегат с большим крутящим моментом. Данное правило особенно актуально для машин с МКПП. Например, производитель может выпускать одну и ту же модель, которая получает ДВС с рабочим объемом 1.8 литра (140 л.с.) и 2.0 (155 л.с.). Также следует учитывать и упомянутую выше полку крутящего момента, то есть зависимость мощности и крутящего момента от оборотов двигателя.

Лучшим вариантом двигателя будет тот, когда мотор выходит на пик момента не на определенных оборотах, а в максимально широком диапазоне. Например, простой атмосферный двигатель может иметь пик крутящего момента на 3500 об/мин, в то время как его продвинутый высокотехнологичный аналог с турбиной выходит на пик момента уже при 1500 об/мин, сохраняя «ровную» полку до 4500 об/мин. Это значит, что в первом случае для уверенного разгона мотор нужно крутить, удерживать ДВС на оборотах максимального момента, а также чаще переключать передачи вниз при возникновении нагрузок. Во втором случае максимум крутящего момента будет доступен водителю в широком диапазоне оборотов, что позволяет эффективно ускоряться и справляться с меняющимися нагрузками без частого переключения передачи на пониженную. Другими словами, доступность высокого крутящего момента в расширенном диапазоне фактически означает, что и мощности почти всегда достаточно.

Различные силовые установки тестируются на эластичность путем анализа тяги и разгона с 60 до 100 км/ч при движении на четвёртой передаче или ускорения с 80 до 120 км/ч на включенной пятой передаче. По этой причине малообъемный высокофорсированный двигатель, который имеет отличный подхват на низких оборотах и широкую полку момента, покажет себя отличным вариантом для города. Именно в городском цикле, то есть в условиях умеренных скоростей и режимов ускорение-замедление, потенциала такого ДВС более чем достаточно. При этом следует учитывать, что на более высокой скорости в режиме трассы подобный агрегат может не обеспечить уверенного обгона, уступив в этом плане простому атмосферному двигателю с большим крутящим моментом и мощностью.