Канальные вентиляторы более эффективны?

Что касается статической тяги, превосходит ли гребной винт с кожухом / воздуховодом гребной винт без кожуха? Похоже, что направляющие лопасти на дне воздуховода позволили бы извлечь немного больше тяги из вихря, который винт создает, перенаправляя воздушный поток. Кроме того, кажется, что воздуховод может «сфокусировать» движущийся воздух (как ракетный двигатель), что приводит к лучшей тяге.

введите описание изображения здесь
( Источник )

Конечно, я понимаю, как неправильно установленный воздуховод может реально снизить эффективность (создавая больше помех и турбулентности), но как насчет хорошо спроектированного воздуховода? И если они лучше, почему бы нам не использовать их в большинстве винтовых самолетов (в чем преимущество отсутствия воздуховода)?

Представьте, что вы бежите по ковру из шарикоподшипников. Вот что происходит, когда воздух на концах пропеллера многократно проходит через лопасти по кругу. Плащаница останавливает это.

Ответы (3)

здесь многое происходит. Короткий ответ заключается в том, что канальный вентилятор (то, что вы нарисовали) может создавать гораздо большую тягу (эксперименты из одной статьи говорят, что в два раза больше), чем открытый ротор того же размера. Большое преимущество этих канальных вентиляторов заключается в том, что потери на наконечнике становятся незначительными, потому что просто нет места для образования вихря на наконечнике из-за наличия воздуховода на пути! Простое и удобное решение, которое хорошо работает.

Однако ничего не дается бесплатно. Во-первых, у вас должен быть воздуховод, а это вес и деньги (вы должны построить воздуховод и опорную конструкцию, что также увеличивает сопротивление). Подумайте и о масштабе — по мере того, как пропеллеры становятся больше, воздуховод должен расти вместе с ними. Представьте себе трудности установки 20-футового воздуховода на винт В-36!

Во-вторых, производственные допуски на воздуховоде имеют решающее значение - чем он плотнее, тем эффективнее вы (естественно, до предела) ... но чем он жестче, тем больше вероятность того, что ваши лезвия ударятся о воздуховод. из-за изгиба воздуховода или лопастей. И, говоря о гибких лопастях и необходимой опорной конструкции, это может затруднить реализацию управления шагом (на винте с переменным шагом и на роторе, циклическом и коллективном), в зависимости от того, какую из этих схем вы используете. хочу сделать. Опять же, для небольшой реализации, использующей управление RPM... возможно, вам это все равно не нужно.

Точно так же, в то время как боковой ветер на открытом роторе приводит к внезапному снижению мощности, боковой ветер на канальном вентиляторе приводит к внезапному моменту тангажа из-за кромки канала и асимметричного притока к вентилятору (что, поскольку вы теперь, создавая большую тягу для начала, эффекты асимметричного притока становятся еще более выраженными). Теперь, если вы наклеите это на переднюю часть типичной Cessna 172, скажем, и бросите на нее боковой ветер (который, если вы думаете о взлетах и ​​посадках, которые, поскольку они должны быть в определенном направлении, боковой ветер на самом деле довольно вероятно) представьте моменты рыскания, которые будут вызваны винтом (пропорциональные статической тяге) - даже до того, как самолет оторвется от земли, и до того, как у вас будет много полномочий управления, чтобы противодействовать этому! Подобный сценарий в воздухе мог быть столь же драматичным. И, да, Вы могли бы бросить несколько направляющих лопаток, чтобы помочь, но ничего не дается бесплатно. Направляющие лопатки, которые являются работоспособным решением, теперь означают, что вам нужен привод(ы) для этих лопаток, мощность и, возможно, гидравлика для привода(ов), крепления для приводов, шарниры для лопаток, тяги от привода( s) на лопасти, резервирование для приведения в действие или какие-то средства облегчения управления в аварийной ситуации... это много работы. Или, напротив, вы можете просто прикрутить винт с фиксированным шагом к валу в передней части упомянутой Cessna 172 и на этом закончить. резервирование для приведения в действие или какие-то средства облегчения управления в аварийной ситуации... это большая работа. Или, напротив, вы можете просто прикрутить винт с фиксированным шагом к валу в передней части упомянутой Cessna 172 и на этом закончить. резервирование для приведения в действие или какие-то средства облегчения управления в аварийной ситуации... это большая работа. Или, напротив, вы можете просто прикрутить винт с фиксированным шагом к валу в передней части упомянутой Cessna 172 и на этом закончить.

В долгосрочной перспективе, и это лишь некоторые предположения, я думаю, что это просто приводит к более сложной системе, особенно в полноразмерных реализациях, что является головной болью в обслуживании, затратах и ​​производстве, которая не стоит иметь, если вы можете получить много производительности от обычного открытого винта. Если вы окунетесь в мир ветряных турбин с диффузором, подобные дебаты велись на протяжении десятилетий ... и ветряная турбина с воздуховодом еще не добилась успеха в больших масштабах. Точно так же, когда летали самолеты с вентиляторами...

Райан XV-5A Vertifan, около 1950 г.(Ryan XV-5A Vertifan, 1950 г. Канальные вентиляторы находятся под круглыми куполами на крыльях, а еще один — под жалюзи на носу для управления тангажем. Источник: http://www.aero-web.org/specs/ Райан/xv-5a.htm )

... на сегодняшний день я не знаю примеров, отличных от MAV.

Источник: https://theses.lib.vt.edu/theses/available/etd-05262005-170916/unrestricted/WGraf_Thesis_2005.pdf .

Пожалуйста, источник вашего изображения, а также. Неясно, взято ли это из дипломной работы или откуда-то еще.
Понял, спасибо!
Edgley Optica - хороший пример летающего гражданского самолета с вентилятором.
Так что вы думаете о добавлении только направляющих аппаратов без воздуховода?
Я не уверен, что в XV-5A Vertifan использовались канальные вентиляторы. Это подъемные вентиляторы , приводимые в движение газом от двигателя (которого нет на крыльях) и использующие окружность вентилятора в качестве турбины. Воздуховод на самом деле является кольцевым воздуховодом турбины, я не знаю, используется ли он также как воздуховод вентилятора.
Глядя на это изображение ( прототипы.free.fr /vtol/lift-fan/xv5_22.jpg ) и слушая это видео, снятое Райаном ( youtube.com/watch?v=fg9guWqKShs -- перейти к 1:21), кажется, что двигатели в фюзеляже производят высокоскоростной воздух, который отводится к краю воздуховода вентилятора. Затем этот воздух приводит в движение вентиляторы с достаточно высокой скоростью, чтобы создать подъемную силу за счет движения ротора вентилятора. Глядя на структуру крыла в этих видео и на выхлопную трубу, я не вижу, как иначе получить вертикальную подъемную силу.
Да, это то, что я говорил. Но вентиляторы в канале? Я не уверен, поскольку «трубопровод», который мы видим, кажется воздуховодом, по которому циркулирует воздух двигателя, чтобы вращать вентилятор.
Ах я вижу. Мои извенения. Отличный вопрос... трудно сказать. Изображение, на которое я ссылаюсь, не очень описательно, но это может быть лучше: перейдите на 1:36 на youtube.com/watch?v=jUnUe9dBKAI&t=3s . Судя по всему, кожух вокруг подъемного вентилятора имеет преднамеренную форму, что указывает на мое намерение увеличить массовый расход через вентилятор. Я не могу точно определить геометрию воздуховода вокруг самого вентилятора из-за теней, но могу поверить, что по крайней мере часть вентилятора закрыта кожухом. Что дает вам воздуховод?

Еще одна вещь, о которой следует помнить, это то, что у канальных вентиляторов гораздо больше, чем 2 лопасти. Увеличение количества лопастей снижает эффективность пропеллера/вентилятора. Основное преимущество увеличения количества лопастей заключается в повышении плотности тяги, т. е. в получении большей тяги при том же диаметре винта/вентилятора. Итак, что на самом деле делают канальные вентиляторы: многолопастной вентилятор обеспечивает большую плотность тяги, а канал пытается компенсировать потерянную эффективность. Будем надеяться, что канальный вентилятор сможет достичь той же эффективности, что и двухлопастной пропеллер...

Во-первых, добро пожаловать на биржу авиационных стеков @HenriqueMoritz. Что касается вашего ответа, вы определенно правы, объясняя, что увеличение количества лопастей обычно улучшает многие факторы эффективности, но вентиляторы без воздуховодов и канальные вентиляторы могут иметь одинаковое количество лопастей. Конкретный вопрос заключается в аэродинамических эффектах самого воздуховода, которые, как ни странно, в основном вносят свой вклад в области потери тяги на концах, что приводит к проблемам, которым противодействуют воздуховоды. Тем не менее, плотность тяги улучшается с движителем в канале, так что я понимаю, что вы здесь говорите.

Это нонсенс, что канальные вентиляторы более эффективны. Об этом всегда говорят в Интернете, как если бы это была правда, но на самом деле это не так. Канальные вентиляторы выглядят круто, и они заставляют реквизит выглядеть и звучать как реактивные самолеты, поэтому люди ХОТЯТ, чтобы это было правдой, но это не делает это так. Канальные вентиляторы имеют примерно на 50-60% меньшую статическую тягу, чем пропеллеры того же размера, если они плохо спроектированы. Если бы они были спроектированы абсолютно идеально, они могли бы иметь 90% эффективности реквизита. Но это в статике. В воздухе, где у вас есть сопротивление, создаваемое воздуховодом и входом воздуховода, все становится еще хуже.

Мы должны прекратить увековечивать этот миф. Это мешало инновациям.

Это не ответ на вопрос, все, что он делает, это выражает ваше мнение. Ссылки отсутствуют.
Собственно, это и есть ответ на вопрос. Совершенно некорректно и без всякой ссылки, но это другое дело - что, к сожалению, иногда можно увидеть и у других пользователей.
Из обзора: Этот ответ действительно отвечает на вопрос, однако не содержит никаких ссылок на выдвинутые претензии. Таким образом, ответ не имеет большого значения. В текущем состоянии я бы не проголосовал за ответ, возможно, даже подумал бы о том, чтобы проголосовать за него. Но пометка об удалении из-за длины и содержания — неправильный инструмент для использования здесь, на мой взгляд.
И пока я не забыл: добро пожаловать на сайт Aviation.stackexchange.com.
Нет никаких ссылок на другие посты, утверждающие, что они лучше или эффективнее. Зачем спрашивать их только у меня? Но да, я могу дать им много. Просто не знаю, как изменить исходный пост.
нажмите кнопку редактирования под вашим ответом....
До сих пор никому не удавалось показать в эмпирических тестах (а их было проведено множество), что канальный вентилятор того же диаметра, что и винт, спроектированный в соответствии со всеми лучшими аэродинамическими методами для кожуха, будет более эффективным. в дозвуковом полете. Укажите мне хоть одну научную публикацию, в которой это показано. Вместо этого мы бесконечно повторяем этот миф в Интернете, потому что мы хотим, чтобы это было правдой, потому что EDF сексуальны и выглядят как самолеты.