Sind Abluftventilatoren effizienter?
On Februar 15, 2021 by adminWas den statischen Schub betrifft, übertrifft ein Propeller mit Mantel / Kanal einen Propeller ohne Mantel? Es scheint, dass die Führungsschaufeln am Boden des Kanals es ermöglichen würden, dem Wirbel, den die Stütze durch Umlenkung des Luftstroms erzeugt, etwas mehr Schub zu entziehen. Außerdem scheint der Kanal die angetriebene Luft (wie ein Raketentriebwerk) zu „fokussieren“, was zu einem besseren Schub führt.
( Quelle )
von Natürlich kann ich sehen, wie ein nicht ordnungsgemäß implementierter Kanal die Effizienz wirklich beeinträchtigen kann (was zu mehr Interferenzen und Turbulenzen führt), aber was ist mit einem gut konzipierten? Und wenn sie besser sind, warum sollten sie dann nicht von den meisten Propellerflugzeugen verwendet werden (was ist der Vorteil, wenn der Kanal nicht vorhanden ist)?
Kommentare
- Verwandte, aber nicht für Modellflugzeuge: Welche Vor- und Nachteile haben Abluftventilatoren bei Konstruktionen wie dem Airbus E-Fan? — und – – Würde das Verbinden von Propellerblättern mit einem durchgehenden Ring den induzierten Widerstand verringern? — und — Ringe um Propeller herum
- Stellen Sie sich vor, Sie laufen auf einem Teppich aus Kugellagern. Das passiert, wenn die Luft an den Propellerspitzen wiederholt im Kreis durch die Blätter strömt. Die Abdeckung stoppt dies.
Antwort
Hier ist viel los. Kurze Antwort ist, dass ein Ventilator (was Sie sich vorgestellt haben) kann viel mehr Schub erzeugen (Experimente aus einem Papier sagen doppelt so viel) als ein offener Rotor der gleichen Größe. Das große Ding, dass diese Kanalventilatoren haben sich für die Tatsache entschieden, dass Spitzenverluste vernachlässigbar werden, weil sich der Spitzenwirbel einfach nicht entwickeln kann, weil ein Kanal im Weg ist! Einfache, einfache Lösung, die gut funktioniert.
Es ist jedoch nichts kostenlos. Erstens müssen Sie den Kanal dort haben, der das Gewicht & Geld hat (Sie müssen den Kanal und die Stützstruktur bauen, was ebenfalls etwas Luftwiderstand verursacht). Denken Sie auch an die Größe – wenn die Propeller größer werden, muss der Kanal mitwachsen. Stellen Sie sich die Schwierigkeiten vor, einen 20-Zoll-Kanal an einem B-36-Propeller anzubringen!
Zweitens sind die Fertigungstoleranzen am Kanal kritisch – je enger er ist, desto effizienter sind Sie (bis zu einem gewissen Grad). natürlich) … aber je enger es ist, desto anfälliger ist es für Sie, wenn Ihre Klingen aufgrund der Biegung des Kanals oder der Klingen auf den Kanal treffen. Und wenn Sie von Biegeklingen und der erforderlichen Stützstruktur sprechen, die Sie benötigen, ist dies der Fall Die Implementierung der Pitch-Steuerung (bei einem Propeller, variabler Pitch und bei einem Rotor, zyklisch und kollektiv) könnte schwierig sein, je nachdem, welches dieser Schemata Sie anstreben. Andererseits für eine kleine Implementierung mit RPM-Steuerung. Vielleicht brauchen Sie diese sowieso nicht.
Während ein Seitenwind auf einem offenen Rotor zu einem plötzlichen Leistungsabfall führt, führt ein Seitenwind auf einem Kanalventilator aufgrund der Lippe zu einem plötzlichen Nickmoment des Kanals und des asymmetrischen Zuflusses zum Lüfter (der, da Sie jetzt zunächst mehr Schub erzeugen, einen asymmetrischen Zuflusseffekt hat cts werden noch ausgeprägter). Wenn Sie dies auf die Vorderseite einer typischen Cessna 172 kleben, sagen Sie, und werfen Sie einen Seitenwind darauf (was, wenn Sie an Starts und Landungen denken, die, da sie in eine bestimmte Richtung gehen müssen, tatsächlich recht ist, einen Seitenwind zu haben wahrscheinlich) stellen Sie sich die Giermomente vor, die der Propeller auslösen würde (proportional zum statischen Schub) – noch bevor das Flugzeug vom Boden abhebt und bevor Sie viel Kontrollbefugnis haben, dem entgegenzuwirken! Ein ähnliches Szenario in der Luft könnte ebenso dramatisch sein. Und ja, Sie könnten ein paar Leitschaufeln darauf werfen, um zu helfen, aber nichts ist kostenlos. Leitschaufeln, die eine praktikable Lösung sind, bedeuten jetzt, dass Sie Aktuatoren für diese Flügel benötigen, Leistung & möglicherweise Hydraulik für die Aktuatoren, Halterungen für die Aktuatoren , Scharniere für die Flügel, Verbindungen von den Stellgliedern zu den Flügeln, Redundanz für die Betätigung oder ein Mittel zur Erleichterung der Steuerung im Notfall … es ist eine Menge Arbeit. Oder Sie könnten im Gegensatz dazu einfach eine verriegeln Stütze mit fester Steigung auf einer Welle an der Vorderseite der Cessna 172 und nennen wir es einen Tag.
Auf lange Sicht, und dies ist eine Spekulation, denke ich, dass dies nur zu einem komplexeren System führt, insbesondere in Implementierungen in voller Größe, was Wartungs-, Kosten- und Herstellungsprobleme darstellt, die sich nicht lohnen, wenn Sie mit einem normalen offenen Propeller viel Leistung erzielen können. Wenn Sie sich in die Welt der diffusorverstärkten Windkraftanlagen wagen, gibt es seit Jahrzehnten ähnliche Debatten … und eine Windkraftanlage mit Luftkanal ist im großen Maßstab noch nicht erfolgreich. In ähnlicher Weise, während Luftventilatoren geflogen sind …
(Ryan XV-5A Vertifan, circa 1950. Die Kanalventilatoren befinden sich unter den kreisförmigen Kuppeln an den Flügeln und ein weiterer unter dem geschlossenen Bereich an der Nase zur Tonhöhensteuerung. Quelle: http://www.aero-web.org/specs/ryan/xv-5a.htm )
… es gibt heute keine mir bekannten Nicht-MAV-Beispiele.
Quelle: https://theses.lib.vt.edu/theses/available/etd-05262005-170916/unrestricted/WGraf_Thesis_2005.pdf
Kommentare
- Bitte geben Sie Ihr Bild als Nun, es ist ' nicht klar, ob es aus dem Dissertationspapier stammt oder woanders.
- Verstanden – danke!
- Die Edgley Optica ist ein gutes Beispiel für ein fliegendes ziviles Abluftflugzeug.
- Was halten Sie davon, nur Leitschaufeln ohne Kanal hinzuzufügen?
- I ' Ich bin nicht sicher, ob im XV-5A Vertifan Kanalventilatoren verwendet wurden. Dies sind Hubventilatoren , die von angetrieben werden Gas aus dem Motor (der sich nicht auf den Tragflächen befindet) und den Umfang des Lüfters als Turbine verwenden. Der Kanal ist eigentlich der ringförmige Turbinenkanal. Ich weiß nicht, ob er auch als Gebläsekanal verwendet wird.
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Antwort
Eine andere Sache, die Sie beachten sollten, ist, dass Kanalventilatoren viel mehr als 2 Flügel haben. Eine zunehmende Anzahl von Blättern verringert den Wirkungsgrad von Propeller / Lüfter. Der Hauptvorteil einer zunehmenden Anzahl von Schaufeln besteht darin, eine höhere Schubdichte zu erhalten, d. H. Mehr Schub bei gleichem Propeller- / Lüfterdurchmesser zu erhalten. Kanalventilatoren tun also wirklich Folgendes: Der Mehrflügelventilator bietet eine hohe Schubdichte, und der Kanal versucht, den Wirkungsgradverlust auszugleichen. Hoffentlich kann der Abluftventilator den gleichen Wirkungsgrad wie der 2-Blatt-Propeller erzielen …
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- Willkommen bei Aviation Stack Exchange @ HenriqueMoritz. Was Ihre Antwort betrifft, haben Sie definitiv einen gültigen Punkt mit Ihrer Erklärung, dass eine Erhöhung der Schaufelanzahl im Allgemeinen viele Effizienzfaktoren verbessert, aber nicht leitungsgebundene und leitungsgebundene Lüfter können ähnliche Schaufelzahlen aufweisen. Die spezifische Frage betrifft die aerodynamischen Effekte des Kanals selbst, die nebenbei hauptsächlich im Bereich des Schubverlusts an den Spitzen beitragen, was zu Problemen führt, denen die Kanäle entgegenwirken. Die Schubdichte verbessert sich jedoch mit dem Kanalantrieb, sodass ich sehe, was Sie ' hier sagen.
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- Eigentlich beantwortet es die Frage. Völlig falsch und ohne Referenz, aber das ist eine andere Sache – die wir leider manchmal auch bei anderen Benutzern sehen können.
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