Os ventiladores conduzidos são mais eficientes?
On Fevereiro 15, 2021 by adminNo que diz respeito ao empuxo estático, uma hélice blindada / canalizada supera o desempenho de uma hélice não blindada? Parece que as lâminas-guia na parte inferior do duto permitiriam que um pouco mais de empuxo fosse extraído do vórtice gerado pela hélice redirecionando o fluxo de ar. Além disso, o duto parece poder “focalizar” o ar propelido (como um propulsor de foguete), resultando em um impulso melhor.
( Fonte )
De Claro que posso ver como um duto implementado incorretamente pode realmente matar a eficiência (criando mais interferência e turbulência), mas e um duto bem projetado? E se eles são melhores, por que não parece que a maioria das aeronaves a hélice os usa (qual é a vantagem de não ter o duto)?
Comentários
- Relacionado, mas não para modelo de aeronave: Quais são as vantagens e desvantagens dos ventiladores de dutos em designs como o Airbus E-Fan? — e – – Conectar as pás da hélice com um anel contínuo reduziria o arrasto induzido? — e — Anéis em torno das hélices
- Imagine correr em um tapete de rolamentos de esferas. Isso é o que acontece quando o ar nas pontas da hélice faz círculos nas pás repetidamente. A cobertura para isso.
Resposta
há muita coisa acontecendo aqui. A resposta curta é que um ventilador canalizado (o que você imaginou) pode produzir muito mais empuxo (experimentos de um jornal dizem duas vezes mais) do que um rotor aberto do mesmo tamanho. Os ventiladores com dutos têm a seu favor o fato de que as perdas na ponta se tornam insignificantes porque simplesmente não há espaço para o vórtice da ponta se desenvolver porque há um duto no caminho! Solução simples e fácil que funciona bem.
No entanto, nada vem de graça. Primeiro, você tem que ter o duto lá, o que custa & dinheiro (você tem que construir o duto e a estrutura de suporte, o que também adiciona algum arrasto). Pense na escala também – conforme as hélices ficam maiores, o duto tem que crescer com elas. Imagine as dificuldades em colocar um duto de 20 “em uma hélice B-36!
Em segundo lugar, as tolerâncias de fabricação do duto são críticas – quanto mais apertado, mais eficiente você é (até o limite, naturalmente) … mas quanto mais apertado, mais suscetível você fica a ter suas lâminas atingindo o duto devido à flexão do duto ou das lâminas. E, por falar em lâminas flexíveis e a estrutura de suporte necessária de que você precisa, isso pode tornar o controle de passo (em uma hélice, passo variável e em um rotor, cíclico e coletivo) difícil de implementar, dependendo de qual desses esquemas você está procurando fazer. Novamente, para uma pequena implementação usando o controle RPM. .talvez você não precise deles de qualquer maneira.
Da mesma forma, enquanto um vento cruzado em um rotor aberto leva a uma diminuição repentina na potência, um vento cruzado em um ventilador conduzido leva a um momento de inclinação repentino devido à borda do duto e o influxo assimétrico para o ventilador (que, uma vez que você está produzindo mais empuxo para começar, influxo assimétrico effe cts tornam-se ainda mais pronunciados). Agora, se você colocar isso na frente de um Cessna 172 típico, digamos, e lançar um vento cruzado nele (o que, se você pensar em decolagens e pousos, que, uma vez que devem estar em uma determinada direção, ter um vento cruzado é bastante provavelmente) imagine os momentos de guinada que seriam induzidos pela hélice (proporcional ao empuxo estático) – mesmo antes de a aeronave decolar e antes de você ter muita autoridade de controle para neutralizá-la! Um cenário semelhante no ar pode ser tão dramático. E, sim, você poderia lançar algumas vanes-guia nele para ajudar, mas nada vem de graça. Aletas-guia, que são uma solução viável, agora significam que você precisa ter atuador (es) para essas palhetas, alimentação & talvez hidráulica para o (s) atuador (es), suportes para os atuadores , dobradiças para as palhetas, ligações do (s) atuador (es) às palhetas, redundância para a atuação ou algum meio de facilitar o controle em uma emergência … é muito trabalhoso. Ou, pelo contrário, você poderia apenas parafusar um suporte de passo fixo em um eixo na frente do dito Cessna 172 e encerrar o dia.
No longo prazo, e isso é alguma especulação, acho que só leva a um sistema mais complexo, particularmente em implementações em tamanho real, o que é uma dor de cabeça de manutenção, custo e fabricação que não vale a pena ter se você puder obter muito desempenho de uma hélice aberta regular. Se você se aventurar no mundo das turbinas eólicas aumentadas com difusor, debates semelhantes acontecem há décadas … e uma turbina eólica com dutos ainda não teve sucesso em grande escala. Da mesma forma, enquanto aeronaves com ventilador duto voaram …
(Ryan XV-5A Vertifan, por volta de 1950. Os ventiladores conduzidos estão sob as cúpulas circulares nas asas e outro sob a área fechada no nariz para controle de inclinação. Fonte: http://www.aero-web.org/specs/ryan/xv-5a.htm )
… não há nenhum exemplo que não seja do MAV hoje que eu conheça.
Fonte: https://theses.lib.vt.edu/theses/available/etd-05262005-170916/unrestricted/WGraf_Thesis_2005.pdf
Comentários
- Forneça sua imagem, como bem. ' não está claro se vem do artigo da tese ou de outro lugar.
- Entendi – obrigado!
- O Edgley Optica é um bom exemplo de aeronave civil voadora com ventilador duto.
- Então, o que você acha de adicionar apenas palhetas-guia sem o duto?
- I ' m não tenho certeza se ventiladores conduzidos foram usados no XV-5A Vertifan. Estes são ventiladores de elevação acionados por gás do motor (que não está nas asas) e usando a circunferência do ventilador como uma turbina. O duto é na verdade o duto anular da turbina, não ' não sei se ele também é usado como duto de ventilação.
Resposta
Outra coisa a ter em mente é que os ventiladores dos dutos têm muito mais do que 2 lâminas. O aumento do número de pás diminui a eficiência da hélice / ventilador. A principal vantagem de aumentar o número de pás é obter maior densidade de empuxo, ou seja, obter mais empuxo com o mesmo diâmetro da hélice / ventilador. Então, o que os ventiladores com dutos realmente fazem é: o ventilador com várias pás fornece muita densidade de empuxo e o duto tenta compensar a perda de eficiência. Esperançosamente, o ventilador com duto pode atingir a mesma eficiência da hélice de 2 pás …
Comentários
- Em primeiro lugar, bem-vindo ao Aviation Stack Exchange @ HenriqueMoritz. Quanto à sua resposta, você definitivamente tem um ponto válido com sua explicação de que aumentar a contagem de pás geralmente melhora muitos fatores de eficiência, mas ventiladores não conduzidos e com dutos podem ter contagens de pás iguais. A questão nas especificidades é sobre os efeitos aerodinâmicos do próprio duto, que de improviso, contribuem principalmente na área de perda de empuxo nas pontas, o que leva a problemas que são contrariados pelos dutos. Porém, a densidade de empuxo melhora com a propulsão canalizada, então vejo o que você ' está dizendo aqui.
Resposta
Comentários
- Isso não responde à pergunta, tudo o que faz é expressar sua opinião. Referências estão faltando.
- Na verdade, ele responde à pergunta. Totalmente incorreto e sem qualquer referência, mas isso é outro assunto – que infelizmente às vezes também podemos ver com outros usuários.
- Da revisão: Esta resposta responde à pergunta, no entanto, não cita nenhuma referência para as reivindicações feitas. Como tal, a resposta tem pouco valor. No estado atual, eu não votaria positivamente na resposta, talvez até consideraria negá-la. Mas sinalizar para exclusão por causa do comprimento e do conteúdo é a ferramenta errada para usar aqui, na minha opinião.
- E antes que eu esqueça: bem-vindo a aviation.stackexchange.com.
- Existem nenhuma referência para as outras postagens afirmando que são superiores ou mais eficientes também. Por que perguntar a eles apenas de mim? Mas sim, posso fornecer muitos. Só não sei como alterar minha postagem original.
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