Какая тяга получается при размещении пропеллера в воздуховоде?

Если предположить, что мощность и диаметр одинаковы, какую дополнительную тягу можно получить, поместив пропеллер в воздуховод ? Как это влияет на обороты?

Уточняю: возьмем любую опору, поместим ее в хорошо спроектированный воздуховод, чего нам ждать? Я ожидаю более высоких оборотов при той же мощности, но также и повышенной тяги. Приближение, основанное на источниках, было бы здорово.

Этот «дублирующийся» вопрос в основном говорит «может быть, даже в два раза» больше, чем ответ на этот вопрос.
@mins Я не думаю, что он имеет в виду «подъемная сила крыла». Как винт с воздуховодом может сильно повлиять на крылья? Когда он говорит «поднять», я думаю, он имеет в виду тягу. Что делает его обманом другого вопроса, за исключением того, что он запрашивает более конкретные количества.
@whiteknight, можете ли вы подтвердить, что вы имеете в виду тягу, а не подъемную силу? (ну, технически тяга - это "подъем" лопастей винта, но тяга менее запутанна)
@TomMcW: я вернулся к версии ОП. Кстати, я не видел тега «вертолет».
Я не понимаю вашего вопроса. Вы хотите знать, какова мощность пропеллера в аэродинамической трубе, которая полностью его окружает, или просто пропеллера, установленного на самолете с конструкцией, которая окружает винт?
На этот вопрос трудно дать точный ответ. Например, вы оптимизируете винт с воздуховодом или это тот же аэродинамический профиль, который используется в версии без воздуховода? Кроме того, RPM обычно является функцией аэродинамического профиля винта и других вещей, так что это означает, что вы рассматриваете один и тот же аэродинамический профиль, независимо от того, имеет он канал или нет. Затем, если я могу выбрать аэродинамический профиль, я могу изменить поведение RPM, независимо от того, с воздуховодом или без него. Или вы просто ищете эмпирическое правило? Каков относительный ветер винта? И так далее. Расскажите нам больше, и вы получите больше информации.
Хорошо спроектированный воздуховод... для чего? Что такое приложение, каковы ограничивающие параметры? Я опубликовал ответ, и, хотя он касается проблем с эффективностью тяги, он не касается RPM. На RPM влияет ряд параметров, и нет определения того, какими могут быть предположения.

Ответы (2)

Относительно MAV, в отличие от крупногабаритных роторов:

По сравнению с базовым открытым ротором роторы с кожухами продемонстрировали увеличение тяги до 94% при том же энергопотреблении или снижение мощности до 62% при той же тяге.

При углах наклона ротора более 10° все модели с кожухом ротора продемонстрировали улучшение характеристик по сравнению с изолированным («открытым») ротором, т. е. более высокую тягу и более низкие требования к мощности. При одинаковом потреблении мощности наблюдалось увеличение тяги над открытым ротором до 94 % или, наоборот, снижение мощности до 49 % при той же тяге, для условия, когда открытый и защищенный роторы должны иметь одинаковая скорость наконечника. Если вместо этого требуется, чтобы площади дисков ротора были одинаковыми, то увеличение тяги до 90% при той же мощности.

Влияние изменения любого из четырех параметров (наконечник, rlip, d, Ld) на характеристики роторов с кожухами становилось более выраженным, поскольку другие три параметра изменялись для ухудшения характеристик. Поэтому невозможно категорически заявить, что какой-либо конкретный параметр оказывает большее влияние на производительность, чем любой другой, поскольку степень влияния любого параметра зависит от значений других параметров. Исключением, по-видимому, является радиус губ, изменения которого почти не меняют значения других параметров. Таким образом, в целом может показаться, что изменение значения любого параметра кожуха с целью улучшения рабочих характеристик приводит к меньшей чувствительности рабочих характеристик к изменениям любых других параметров; по аналогии,

Взято из: ИСПЫТАНИЯ КОРПУСНЫХ РОТОРОВ В АЭРОПРОВОДНОЙ ТРУБЕ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ МИКРОЛАМА Джейсон Л. Перейра Доктор философии, 2008 г. Диссертация под руководством: профессора Индерджита Чопры Факультет аэрокосмической инженерии Университета Мэриленд Колледж-Парк

Параметры ротора, включая зазоры наконечников, наклон и относительный ветер, коллективные характеристики и характеристики двигателя, будут влиять на скорость вращения ротора и косвенно рассматриваются в диссертации Перейры. Опять же, в вопросе OP есть очень широкие предположения, но Перейра обосновывает общие улучшения эффективности для конкретных конфигураций.

Не могли бы вы подробнее рассказать о тестовой установке? Было бы уместно, на мой взгляд, описать ориентацию ротора в кожухе в аэродинамической трубе. Кроме того, хороший выбор ... Я должен был подумать, чтобы проверить это. Я каждый день прохожу мимо результатов дипломной работы этого парня...
Он обращается к нескольким конфигурациям, и здесь нельзя отдать им должное в ответе. Я предлагаю вам прочитать диссертацию. Он широко доступен, и у него есть многочисленные схемы, описывающие висение, поступательный полет и т.д.
Подтверждено. Однако, поскольку ОП, похоже, спрашивает о пропеллере с кожухом, мне не совсем ясно, относится ли ответ именно к этому, потому что «роторы» обычно относятся к пропеллерам в полете или зависании. Не могли бы вы уточнить, к какой конфигурации относятся преимущества мощности / тяги, о которых вы говорите?
Мое знакомство с цитируемой диссертацией является общим (это пара сотен страниц), но он охватывает то, что происходит при изменении относительного ветра (например, при прямом полете) и под разными углами (зависание, поступательное движение, крейсерский полет). Я полагаю, что его цитата предназначена для зависания, но если вы читаете статью, она также применима к другим относительным углам и ветру (воздушная скорость в векторе). Автор не делает обобщенного утверждения, аналогичного тому, что задает ОП, и, как я уже говорил ранее, для обобщения результатов используется много предположений, поэтому я отказываюсь это делать.
Например, «взять любую опору и поместить ее в хорошо сконструированный воздуховод» не распознать, что роторы, опоры, вращающиеся крылья или как бы они ни назывались, работают как система в воздуховоде, а комбинированная система имеет характеристики в определенном диапазоне. среда. Предположения слишком широки, и этот плохо ограниченный вопрос постоянно переписывается.
Понятно. Вполне справедливо. Я посмотрю, смогу ли я просмотреть диссертацию в какой-то момент... звучит интересно.
@ ymb1, я понимаю, что вы пытаетесь прояснить вопрос и получить эффективные ответы. Но когда меняется формулировка вопроса и т. д., это делает ответ движущейся мишенью. Я не пытался кого-то поджарить, просто выразил небольшое разочарование (усмехнулся), которое, вероятно, было ни из-за чего.

Эта часть «любого реквизита» убивает. Большинство людей получают меньше тяги, пытаясь:

Мои эксперименты показывают, что возможно улучшение только максимум на 20%:

Он должен вращаться медленнее (потому что большая часть винта создает подъемную силу, а не застревает в вихре на концах) при той же мощности.

«Хорошо спроектированная» часть вашего вопроса также нетривиальна — такой вещи не существует, если вы хотите, чтобы винт работал оптимально в диапазоне скоростей полета — воздуховод должен быть спроектирован для конкретных условий эксплуатации, поэтому он всегда будет делать дела обстоят хуже в «нерабочих условиях» - что обычно будет хуже , чем опора без воздуховода.

Весь смысл воздуховода состоит в том, чтобы уменьшить вихри на конце, и весь смысл области конца «любого пропеллера» также состоит в том, чтобы уменьшить вихри, поэтому использование обоих сразу не будет работать должным образом, если вообще будет работать (см. видео выше). - в реале НЕ работает). Наконечники канального вентилятора должны иметь совершенно другую форму, чем кончики «любого пропеллера».

Я сомневаюсь в точности упомянутой статьи: он показывает, что уменьшенный угол диффузора улучшает тягу (стр. 51 - но совершенно не учитывает Бернулли для этого и никогда даже не пробовал углы меньше 0 градусов), и его результаты и диаграммы почти все на больших углах диффузора, что противоречит Бернулли, здравому смыслу и современной практике.

По моему относительно обширному опыту в этой области, почти все модели и прогнозы CFD являются ложными (статьи обычно пишут студенты, ни один из которых не понимает современные методы машинного обучения, особенно «загадку путешественника во времени» применительно к валидации CFD). Короче говоря, они не осознают, что «тренируют» свою математику, чтобы она соответствовала наблюдениям [почти всегда неудачных экспериментов и всегда крошечной выборки], вместо того, чем должна быть математика — предсказанием, для больше, чем просто наблюдаемая выборка. Вывод: если измерялось не что-то реальное, цифрам верить нельзя.

Думаю, что-нибудь о «вихрях» вызовет интерес у многих молодых инженеров. Пропеллеры создают подъемную силу, как и крылья. Обратите внимание, что многие из них имеют высокий аспект по тем же причинам, что и крылья, отступая к короткому низкому AR только тогда, когда Mach становится проблемой. При использовании кожухов преимущества снижения лобового сопротивления винта компенсируются дополнительным весом и, по мере увеличения воздушной скорости, увеличением сопротивления (от самого кожуха).