Czy wentylatory kanałowe są bardziej wydajne?
On 15 lutego, 2021 by adminJeśli chodzi o ciąg statyczny, czy śruba napędowa osłonięta / kanałowa jest lepsza od śruby napędowej bez osłony? Wydaje się, że łopatki prowadzące na dnie kanału pozwoliłyby na wyciągnięcie nieco większego ciągu z wiru wytwarzanego przez śmigło poprzez przekierowanie przepływu powietrza. Wydaje się również, że kanał może „skupiać” napędzane powietrze (jak ster strumieniowy rakiety), co skutkuje lepszym ciągiem.
( Źródło )
Z Oczywiście widzę, jak źle zaimplementowany kanał może naprawdę zabić wydajność (powodując więcej zakłóceń i turbulencji), ale co z dobrze zaprojektowanym? A jeśli są lepsze, dlaczego nie wydaje nam się, że większość samolotów śmigłowych ich używa (jaka jest korzyść z braku kanału)?
Komentarze
- Powiązane, ale nie dla modeli samolotów: Jakie są zalety i wady wentylatorów kanałowych w konstrukcjach takich jak Airbus E-Fan? — i – – Czy połączenie łopatek śmigła z ciągłym pierścieniem zmniejszyłoby indukowany opór? — i — Pierścienie wokół śmigieł
- Wyobraź sobie jazdę po dywanie z łożyskami kulkowymi. Dzieje się tak, gdy powietrze na czubkach śmigła wielokrotnie krąży po łopatkach. Osłona to zatrzymuje.
Odpowiedź
dużo się tutaj dzieje. Krótka odpowiedź brzmi: wentylator kanałowy (co na zdjęciu) może wytworzyć o wiele większy ciąg (eksperymenty z jednego artykułu mówią dwa razy więcej) niż otwarty wirnik tego samego rozmiaru. wentylatory kanałowe mają na celu to, że straty końcówki stają się pomijalne, ponieważ po prostu nie ma miejsca na rozwój wiru końcówkowego, ponieważ na drodze znajduje się kanał! Proste, łatwe rozwiązanie, które działa dobrze.
Jednak nic nie jest darmowe. Po pierwsze, musisz mieć tam kanał, który jest obciążony & pieniędzmi (musisz zbudować kanał i konstrukcję wsporczą, co również zwiększa opór). Pomyśl też o skali – im większe śmigła, tym kanał musi rosnąć razem z nimi. Wyobraź sobie trudności związane z umieszczeniem 20-calowego kanału na śmigle B-36!
Po drugie, tolerancje produkcyjne kanału są krytyczne – im ciaśniejszy, tym wydajniejszy (do granic możliwości, naturalnie) … ale im mocniej jest, tym bardziej jesteś podatny na uderzenia ostrzy w kanał z powodu zginania przewodu lub łopatek. A mówiąc o zginających się ostrzach i niezbędnej konstrukcji wsporczej, której potrzebujesz, to może sprawić, że kontrola skoku (na śmigle, zmiennym skoku i na wirniku, cykliczna i zbiorcza) będzie trudna do wdrożenia, w zależności od tego, który z tych schematów chcesz zrobić. Z drugiej strony, dla małej implementacji z kontrolą obrotów. . może i tak ich nie potrzebujesz.
Podobnie, podczas gdy boczny wiatr na otwartym wirniku prowadzi do nagłego spadku mocy, boczny wiatr na wentylatorze kanałowym prowadzi do nagłego momentu pochylenia z powodu krawędzi kanału i asymetrycznego dopływu do wentylatora (który, ponieważ wytwarzasz teraz większy ciąg na początku, asymetryczny wpływ cts stają się jeszcze bardziej wyraźne). Teraz, jeśli przykleisz to z przodu typowej Cessny 172, powiedz i rzucisz w nią boczny wiatr (co, jeśli myślisz o startach i lądowaniach, które muszą odbywać się w określonym kierunku, boczny wiatr jest w rzeczywistości całkiem prawdopodobnie) wyobraź sobie momenty odchylające, które byłyby wywołane przez śmigło (proporcjonalne do ciągu statycznego) – nawet zanim samolot oderwał się od ziemi i zanim będziesz miał dużo uprawnień kontrolnych, aby temu przeciwdziałać! Podobny scenariusz w powietrzu mógłby być równie dramatyczny. I tak, możesz rzucić w niego łopatkami prowadzącymi, aby pomóc, ale nic nie jest za darmo. Kierownice, które jest praktycznym rozwiązaniem, teraz oznaczają, że musisz mieć siłownik (i) do tych łopatek, moc & może hydraulika siłownika (ów), mocowania siłowników , zawiasy łopatek, połączenia między siłownikami a łopatkami, nadmiarowość do uruchamiania lub niektóre środki ułatwiające sterowanie w sytuacji awaryjnej … to dużo pracy. Lub, dla kontrastu, możesz po prostu przykręcić śrubę Podpora o stałym skoku na wale z przodu wspomnianej Cessny 172 i nazwij to dzień.
Na dłuższą metę i to są spekulacje, myślę, że prowadzi to do bardziej złożonego systemu, szczególnie w pełnowymiarowe implementacje, co jest problemem związanym z konserwacją, kosztami i produkcją, którego nie warto mieć, jeśli możesz uzyskać dużą wydajność ze zwykłego otwartego śmigła. Jeśli zapuścisz się w świat turbin wiatrowych z dyfuzorem, podobne debaty toczą się od dziesięcioleci … a kanałowa turbina wiatrowa nie odniosła jeszcze sukcesu na dużą skalę. Podobnie, podczas gdy samolot z wentylatorem kanałowym latał …
(Ryan XV-5A Vertifan, około 1950 r. Wentylatory kanałowe znajdują się pod okrągłymi kopułami na skrzydłach, a drugi pod osłoną na nosie w celu kontroli nachylenia. Źródło: http://www.aero-web.org/specs/ryan/xv-5a.htm )
… nie ma dziś żadnych przykładów innych niż MAV, o których wiem.
Źródło: https://theses.lib.vt.edu/theses/available/etd-05262005-170916/unrestricted/WGraf_Thesis_2005.pdf
Komentarze
- Prosimy o źródło swojego obrazu, jako Cóż. ' nie jest jasne, czy pochodzi z pracy dyplomowej, czy z innego miejsca.
- Rozumiem – dzięki!
- Edgley Optica to dobry przykład latającego cywilnego samolotu z wentylatorem kanałowym.
- Co myślisz o dodaniu tylko kierownic bez kanału?
- I ' m nie jestem pewien, czy w XV-5A Vertifan użyto wentylatorów kanałowych. Są to wentylatory do podnoszenia napędzane przez gaz z silnika (który nie znajduje się na skrzydłach) i wykorzystując obwód wentylatora jako turbinę. Kanał jest w rzeczywistości przewodem pierścieniowym turbiny, nie ' nie wiem, czy jest również używany jako kanał wentylatora.
Odpowiedź
Kolejną rzeczą, o której należy pamiętać, jest to, że wentylatory kanałowe mają znacznie więcej niż 2 łopatki. Zwiększenie liczby łopatek zmniejsza wydajność śmigła / wentylatora. Główną zaletą zwiększania liczby łopatek jest uzyskanie większej gęstości ciągu, czyli uzyskanie większego ciągu przy tej samej średnicy śmigła / wentylatora. Tak więc, to, co naprawdę robią wentylatory kanałowe, to: wentylator wielołopatkowy zapewnia dużą gęstość ciągu, a kanał próbuje zrekompensować utraconą wydajność. Miejmy nadzieję, że wentylator kanałowy osiągnie taką samą wydajność jak śmigło z 2 łopatkami …
Komentarze
- Po pierwsze, witamy w Aviation Stack Exchange @ HenriqueMoritz. Jeśli chodzi o twoją odpowiedź, z pewnością masz rację, wyjaśniając, że zwiększenie liczby łopatek ogólnie poprawia wiele współczynników wydajności, ale nieprzewodzące i kanałowe wentylatory mogą mieć podobną liczbę łopatek. Konkretne pytanie dotyczy wpływu aerodynamicznego samego przewodu, który z drugiej strony przyczynia się głównie w obszarze utraty ciągu na końcach, co prowadzi do problemów, którym kanały przeciwdziałają. Jednak gęstość ciągu poprawia się w przypadku napędu przewodowego, więc rozumiem, co ' mówisz tutaj.