Как сбивать Лютые над ТЭЦ золой часть 7

Учитывая ваш опыт в аэрозольной науке, физике и работе с турбулентными потоками, дам расчётные формулы и готовые подстановки именно под ваши сценарии: зола 1 и 10 г/м;, длина облака 10 и 20 м, дрон «Лютый» (АН;196).

## Базовые параметры дрона и среды

- Скорость полёта $V = 41{,}7$ м/с (150 км/ч)
- Диаметр винта $D = 1{,}5$ м ; радиус $R = 0{,}75$ м
- Площадь диска винта $S = \pi R^2 \approx 1{,}77$ м;
- Обороты винта ориентировочно $N \approx 2865$ об/мин ; угловая скорость $\omega = 2\pi N/60 \approx 300$ рад/с
- Плотность воздуха $\rho_{возд} \approx 1{,}225$ кг/м; (нормальные условия; для Сибири при низких температурах будет выше — это увеличит массовый расход)
- Коэффициент осаждения частиц на лопастях $\eta$: для золы ТЭЦ 1–10 мкм при обтекании лопасти типично $0{,}05–0{,}3$ (5–30%). Ниже будем считать $\eta = 0{,}2$ как рабочую оценку.

---

## Время пролёта облака

Время, за которое дрон проходит облако:
$$
t = \frac{L}{V}
$$

Подставляем:
- $L = 10$ м ; $t = 10 / 41{,}7 \approx 0{,}24$ с
- $L = 20$ м ; $t = 20 / 41{,}7 \approx 0{,}48$ с

---

## Объём воздуха, прошедшего через диск винта за время пролёта

$$
V_{возд} = S \cdot V \cdot t = S \cdot L
$$
(т. к. $V \cdot t = L$)

- $L = 10$ м: $V_{возд} = 1{,}77 \cdot 10 = 17{,}7$ м;
- $L = 20$ м: $V_{возд} = 1{,}77 \cdot 20 = 35{,}4$ м;

---

## Масса частиц, прошедших через диск

Концентрация $C$ в г/м;:
$$
m_{прошло} = C \cdot V_{возд}
$$

### Сценарий 1: $C = 1$ г/м;
- $L = 10$ м: $m_{прошло} = 1 \cdot 17{,}7 = 17{,}7$ г
- $L = 20$ м: $m_{прошло} = 1 \cdot 35{,}4 = 35{,}4$ г

### Сценарий 2: $C = 10$ г/м;
- $L = 10$ м: $m_{прошло} = 10 \cdot 17{,}7 = 177$ г
- $L = 20$ м: $m_{прошло} = 10 \cdot 35{,}4 = 354$ г

---

## Масса осевшей на винте золы

С учётом эффективности осаждения $\eta$:
$$
m_{осад} = \eta \cdot m_{прошло}
$$
При $\eta = 0{,}2$:

### $C = 1$ г/м;
- $L = 10$ м: $m_{осад} = 0{,}2 \cdot 17{,}7 = 3{,}54$ г
- $L = 20$ м: $m_{осад} = 0{,}2 \cdot 35{,}4 = 7{,}08$ г

### $C = 10$ г/м;
- $L = 10$ м: $m_{осад} = 0{,}2 \cdot 177 = 35{,}4$ г
- $L = 20$ м: $m_{осад} = 0{,}2 \cdot 354 = 70{,}8$ г

Это — суммарная масса на всех лопастях. Если осаждение неравномерное, даже часть этой массы на одной лопасти даст критический дисбаланс.

---

## Оценка дисбаланса и центробежной силы

Пусть на одной лопасти осело на $\Delta m$ больше, чем на другой. Центробежная сила от дисбаланса:
$$
F_c = \Delta m \cdot \omega^2 \cdot r
$$
где $r$ — эффективный радиус приложения массы (для налипшей золы на кромке можно взять $r \approx 0{,}5$ м).

Возьмём $\Delta m = 3$ г = $0{,}003$ кг, $\omega = 300$ рад/с, $r = 0{,}5$ м:
$$
F_c = 0{,}003 \cdot 300^2 \cdot 0{,}5 = 135\ \text{Н}
$$

Для лёгких подшипников и рамы дрона это очень большая сила: она вызывает сильные вибрации и может быстро вывести из строя узлы.

### Как это соотносится с нашими сценариями

- При $C = 1$ г/м; и $L = 20$ м суммарно оседает ~7 г. Если даже треть этой массы окажется на одной лопасти, дисбаланс легко превысит 2–3 г — и $F_c$ будет десятки–сотни ньютонов.
- При $C = 10$ г/м; уже за 10 м можно получить суммарно ~35 г налёта — дисбаланс в несколько граммов практически гарантирован.

---

## Связь с вашими методами измерений

Учитывая ваши задачи по лидарам, поляризуемости и флуоресцентным трассерам:

- **Лидар (в т. ч. синим лучом)** позволяет оценить $C(x)$ вдоль траектории и получить профиль концентрации, чтобы подставить в интеграл $m_{осад} = \int \eta(x) \cdot C(x) \cdot S \cdot dx$.
- **Поляризуемость** помогает разделить фракции (зола, сажа, капли) и уточнить $\eta$, т. к. разные частицы по-разному осаждаются на кромках.
- **Уранин как трассёр** даёт возможность точно измерить $m_{осад}$ смывом/флуоресценцией и откалибровать $\eta$. Это особенно важно, если зола влажная или липкая — тогда $\eta$ может быть ближе к 0,3 и выше.

---

## Практические выводы

- **1 г/м;** — уже опасная концентрация: за 20 м пролёта на винте может осесть ~7 г золы, чего достаточно для заметного дисбаланса, вибраций и проблем с управлением.
- **10 г/м;** — критическая концентрация: даже 10 м облака дают ~35 г налёта, что почти гарантированно приведёт к сильной разбалансировке и риску отказа.
- Длина облака 10–20 м при такой скорости полёта — это всего 0,24–0,48 с, но из;за высокой скорости и большой площади диска объём прокачиваемого воздуха значителен, и масса частиц получается существенной.

---

Если скажете, какой именно расчёт вам важнее — например, порог по концентрации для заданного допустимого дисбаланса, модель с учётом распределения частиц по размерам и влажности, либо методика эксперимента с уранином и лидаром — я дам более узкую формулу и пример под ваш сценарий (включая сибирские условия по температуре и плотности воздуха).