Er kanaliserte vifter mer effektive?
On februar 15, 2021 by adminSå langt som statisk trykk, overgår en innhyllet / kanalert propell en ikke innhyllet propell? Det ser ut til at føringsbladene på bunnen av kanalen ville tillate at det ekstraheres litt mer fra virvelen rekvisita genererer ved å omdirigere luftstrømmen. Kanalen virker som om den kunne «fokusere» den fremdrevne luften (som en rakettthruster), noe som resulterer i bedre trykk.
( Kilde )
Av Selvfølgelig kan jeg se hvordan en feil implementert kanal virkelig kan drepe effektiviteten (skape mer forstyrrelser og turbulens), men hva med en godt designet? Og hvis de er bedre, hvorfor ser det ikke ut til at de fleste propellfly bruker dem (hva er fordelen med å ikke ha kanal)?
Kommentarer
- Relatert, men ikke for modellfly: Hva er fordelene og ulempene med kanalventilatorer i design som Airbus E-Fan? — og – – Ville tilkobling av propellblad med en kontinuerlig ring redusere indusert drag? — og — Ringer rundt propeller
- Tenk deg å løpe på et teppe med kulelagre. Det er hva som skjer når luften på tuppen av propellen går i sirkler gjennom bladene gjentatte ganger. li>
Svar
det skjer mye her. Kort svar er at en kanalert vifte (det du har avbildet) kan produsere mye mer skyvekraft (eksperimenter fra ett papir sier dobbelt så mye) enn en åpen rotor av samme størrelse. Den store tingen at disse ducted fans har gått for dem er det faktum at tipptap blir ubetydelige fordi det rett og slett ikke er rom for tip vortex å utvikle seg fordi det er en kanal i veien! Enkel, enkel løsning som fungerer bra.
Ingenting kommer imidlertid gratis. En, du må ha kanalen der, som er vekt & penger (du må bygge kanalen og støttestrukturen, noe som også gir litt drag). Tenk på skala også – når propellene blir større, må kanalen vokse med dem. Tenk deg vanskelighetene med å sette en 20 «kanal på en B-36 propell!
For det andre er produksjonstoleransene på kanalen kritiske – jo strammere den er, jo mer effektiv er du (til en grense, naturlig) … men jo strammere det er, desto mer utsatt er du for at bladene dine treffer kanalen på grunn av bøyningen av kanalen eller bladene. Og når du snakker om bøyebladene og den nødvendige støttestrukturen du trenger, dette kunne gjøre tonehøyde-kontroll (på en propell, variabel tonehøyde og på en rotor, syklisk og kollektiv) vanskelig å implementere, avhengig av hvilken av de ordningene du ønsker å gjøre. Så igjen, for en liten implementering ved hjelp av RPM-kontroll .. .kanskje du ikke trenger dem på noe vis.
Tilsvarende, mens en sidevind på en åpen rotor fører til en plutselig reduksjon i kraft, fører en sidevind på en kanalert vifte til et plutselig pitching øyeblikk på grunn av leppen av kanalen og den asymmetriske tilstrømningen til viften (siden du nå produserer mer trykk til å begynne med, asymmetrisk innstrømning cts blir enda mer uttalt). Nå, hvis du holder dette på forsiden av en typisk Cessna 172, si, og kast en sidevind mot den (som, hvis du tenker på start og landinger, som siden de må være i en viss retning, å ha en sidevind faktisk er ganske sannsynlig) forestill deg de gjevingsmomentene som ville bli indusert av propellen (proporsjonal med den statiske skyvkraften) – selv før flyet kom av bakken og før du har mye kontrollmyndighet til å motvirke det! Et lignende scenario i luften kan være like dramatisk. Og ja, du kan kaste noen ledeskovler på den for å hjelpe, men ingenting kommer gratis. Styreskovler, som er en brukbar løsning, betyr nå at du må ha aktuator (er) for de vingene, kraft & kanskje hydraulikk til aktuatoren (e), monteringer for aktuatorene , hengsler for vingene, koblinger fra aktuator (er) til vingene, redundans for aktivering eller noen midler for å lette kontrollen i en nødsituasjon … det er mye arbeid. Eller derimot kan du bare bolt en fast stigestøtte på en aksel på forsiden av Cessna 172 og kaller det en dag.
I det lange løp, og dette er en viss spekulasjon, tror jeg det bare fører til et mer komplekst system, spesielt i implementeringer i full størrelse, som er en vedlikeholds-, kostnads- og produksjonshodepine som ikke er verdt å ha hvis du kan få god ytelse fra en vanlig åpen propell. Hvis du drar inn i en verden av diffusorutvidede vindturbiner, har det vært lignende debatter i flere tiår … og en kanalisert vindturbin har ennå ikke lykkes i stor skala. Tilsvarende, mens luftkanalvifterfly har fløy …
(Ryan XV-5A Vertifan, circa 1950. De kanaliserte viftene er under de sirkulære kuplene på vingene og en annen under det lukkede området på nesen for tonerkontroll. Kilde: http://www.aero-web.org/specs/ryan/xv-5a.htm )
… det er ikke noen ikke-MAV eksempler rundt i dag som jeg vet om.
Kilde: https://theses.lib.vt.edu/theses/available/etd-05262005-170916/unrestricted/WGraf_Thesis_2005.pdf
Kommentarer
- Vennligst kildebilde som vel. Det ' er ikke klart om det kommer fra oppgaven, eller et annet sted.
- Greit det – takk!
- Edgley Optica er et godt eksempel på et flygende sivilt luftkanalfly.
- Så hva synes du om å bare legge til ledeskovler uten kanalen?
- I ' jeg er ikke sikker på at kanaliserte vifter ble brukt i XV-5A Vertifan. Dette er heisvifter drevet av gass fra motoren (som ikke er på vingene) og bruker omkretsen av viften som en turbin. Kanalen er faktisk turbinens ringformede kanal, jeg vet ikke ' om den også brukes som viftekanal.
Svar
En annen ting å huske på er at kanaliserte vifter har mye mer enn 2 kniver. Økende antall kniver reduserer propellens / vifteeffektiviteten. Den største fordelen med økende antall kniver er å få høyere skyvetetthet, dvs. få mer skyvekraft med samme propell / viftediameter. Så hva kanaliserte vifter egentlig gjør er: den flerbladede viften gir mye skyvetetthet, og kanalen prøver å kompensere den tapte effektiviteten. Forhåpentligvis kan den kanaliserte viften oppnå samme effektivitet som den 2-bladede propellen …
Kommentarer
- Velkommen til Aviation Stack Exchange @ HenriqueMoritz. Når det gjelder svaret ditt, har du definitivt et gyldig poeng med forklaringen din om at økende bladtall generelt forbedrer mange effektivitetsfaktorer, men ikke-ledede og kanaliserte vifter kan ha samme antall blad. Spørsmålet i det spesifikke spørsmålet er om de aerodynamiske effektene av selve kanalen, som sirkler ut på forhånd, bidrar hovedsakelig i området med tap av trykk ved spissene, noe som fører til problemer som motvirkes av kanalene. Tryktettheten forbedres imidlertid med kanalert fremdrift, så jeg ser hva du ' sier her.