ダクテッドファンはより効率的ですか?
On 2月 15, 2021 by admin静的推力に関しては、シュラウド付き/ダクト付きプロペラはシュラウドなしのプロペラよりも優れていますか?ダクトの底にあるガイドブレードは、空気の流れを向け直すことによってプロペラが生成する渦から少し多くの推力を引き出すことを可能にするようです。また、ダクトは推進された空気(ロケットスラスターのように)を「集束」させて推力を向上させることができるようです。
(ソース)
Ofもちろん、不適切に実装されたダクトが実際に効率を低下させる(干渉と乱流を増やす)可能性があることはわかりますが、適切に設計されたダクトはどうでしょうか?そして、それらが優れているとしたら、なぜほとんどのプロペラ航空機がそれらを使用しているように見えないのでしょうか(ダクトがないことの利点は何ですか)
コメント
- 関連するが、モデル航空機には当てはまらない:エアバスE-Fanなどの設計におけるダクテッドファンの長所と短所は何ですか? —および- –プロペラブレードを連続リングで接続すると、誘発される抗力が減少しますか? —および— リングプロペラの周り
- ボールベアリングのカーペットの上を走っているところを想像してみてください。これは、プロペラの先端の空気がブレードを繰り返し循環するときに起こります。シュラウドはそれを止めます。
回答
ここでは多くのことが行われています。簡単な答えは、ダクテッドファン(あなたが描いたもの)です。同じサイズのオープンローターよりもはるかに多くの推力を生み出すことができます(1つの紙からの実験では2倍と言われています)。ダクテッドファンは、途中にダクトがあるため、翼端渦が発生する余地がないため、チップ損失が無視できるようになるという事実があります。うまく機能するシンプルで簡単なソリューション。
ただし、無料で提供されるものはありません。 1つは、そこにダクトが必要です。これは、重量&のお金です(ダクトとサポート構造を構築する必要があります。これにより、抗力も追加されます)。スケールについても考えてください。プロペラが大きくなるにつれて、ダクトも一緒に成長する必要があります。 B-36プロペラに20インチのダクトを配置することの難しさを想像してみてください!
次に、ダクトの製造公差が重要です。ダクトがきつくなるほど、効率が向上します(限界まで当然)…しかし、それがきつくなるほど、ダクトまたはブレードの屈曲により、ブレードがダクトにぶつかる可能性が高くなります。また、屈曲ブレードと必要なサポート構造について言えば、これは実行しようとしているスキームによっては、ピッチ制御(プロペラ、可変ピッチ、ローター、サイクリックおよびコレクティブ)の実装が困難になる可能性があります。次に、RPM制御を使用した小規模な実装の場合です。 。多分あなたはそれらをとにかく必要としないでしょう。
同様に、開いたローターの横風はパワーの突然の減少につながりますが、ダクトファンの横風はリップのために突然のピッチングモーメントにつながりますダクトとファンへの非対称流入(これは、最初からより多くの推力を生成しているため、非対称流入効果) ctsはさらに顕著になります)。さて、これを典型的なセスナ172の前面に貼り付けて、横風を投げると(離陸と着陸を考えると、特定の方向にある必要があるため、横風を持つことは実際にはかなりです)おそらく)プロペラによって引き起こされるヨーイングモーメント(静的推力に比例)を想像してください-航空機が着陸する前であり、それを打ち消すための多くの制御権限を持つ前でも!空中での同様のシナリオは、同じくらい劇的である可能性があります。そして、ええ、あなたはそれを助けるためにいくつかのガイドベーンを投げることができますが、無料で来るものは何もありません。実行可能なソリューションであるガイドベーンは、これらのベーン用のアクチュエーター、パワー&、アクチュエーター用の油圧、アクチュエーター用のマウントが必要であることを意味します。 、ベーンのヒンジ、アクチュエータからベーンへのリンケージ、作動の冗長性、または緊急時の制御を容易にする何らかの手段…それは多くの作業です。または、対照的に、ボルトで固定することもできます。セスナ172の前部にあるシャフトの固定ピッチ支柱で、1日と呼びます。
長期的には、これは推測ですが、特に次の場合は、より複雑なシステムにつながると思います。フルサイズの実装。これは、通常のオープンプロペラから十分なパフォーマンスを得ることができれば、メンテナンス、コスト、および製造上の問題であり、持つ価値はありません。ディフューザー増強風力タービンの世界に足を踏み入れた場合、同様の議論が何十年も続いています…そしてダクト式風力タービンはまだ大規模に成功していません。同様に、ダクテッドファン航空機が飛行している間…
(Ryan XV-5A Vertifan、 1950年頃。ダクテッドファンは、翼の円形ドームの下にあり、ピッチ制御のために鼻のシャッター領域の下にあります。出典: http://www.aero-web.org/specs/ryan/xv-5a.htm )
…今日の周りに私が知っている非MAVの例はありません。
出典: https://theses.lib.vt.edu/theses/available/etd-05262005-170916/unrestricted/WGraf_Thesis_2005.pdf
コメント
- 画像を次のように入手してください'それが論文の論文からのものなのか、それとも他の場所からのものなのかは明確ではありません。
- 了解しました。ありがとうございます!
- エッジリーオプティカは、飛行する民間のダクテッドファン航空機の良い例です。
- では、ダクトなしでガイドベーンのみを追加することについてどう思いますか?
- I ' XV-5AVertifanでダクテッドファンが使用されているかどうかはわかりません。これらはリフトファンによって駆動されます。エンジン(翼にはない)からのガスとファンの円周をタービンとして使用します。ダクトは実際にはタービン環状ダクトです。'ファンダクトとしても使用されているかどうかはわかりません。
回答
もう1つ覚えておくべきことは、ダクテッドファンには2つ以上のブレードがあるということです。ブレードの数を増やすと、プロペラ/ファンの効率が低下します。ブレード数を増やすことの主な利点は、より高い推力密度を得る、つまり同じプロペラ/ファン直径でより多くの推力を得るということです。つまり、ダクテッドファンが実際に行うことは、マルチブレードファンが多くの推力密度を提供し、ダクトが失われた効率を補おうとすることです。うまくいけば、ダクテッドファンは2枚羽根のプロペラと同じ効率を達成できます…
コメント
- まず、Aviation Stack Exchange @へようこそヘンリケモリッツ。あなたの答えに関しては、ブレード数を増やすと一般に効率の多くの要因が改善されるという説明には間違いなく有効なポイントがありますが、ダクテッドファンとダクテッドファンは同じブレード数に似ている可能性があります。具体的な問題は、ダクト自体の空力効果について尋ねることです。これは、主に先端での推力損失の領域に寄与し、ダクトによって対処される問題につながります。ただし、推力密度はダクト推進によって向上するため、'ここで言っていることがわかります。