Можно ли построить «ракету», используя серию канальных вентиляторов?

Меня интересует, можно ли построить канальную вентиляторную "ракету".

Моя идея состоит в том, чтобы сконструировать воздуховод из аккумуляторов 18650 и разместить по его длине ряд вентиляторов, вращающихся в противоположных направлениях.

Я могу напечатать новые лопасти на 3D-принтере, чтобы они имели более крутые углы по мере увеличения воздушного потока/скорости.

Это вентилятор, на который я смотрю.

Вентилятор диаметром 90 мм позволит вам сделать кольцо из 16 батарей по окружности, и это будет 6 батарей в высоту, так как это 6-секундный двигатель.

Возможно ли это/будет ли это работать? какую тягу я получу?

Вот быстрый рендер, который я сделал:

введите описание изображения здесь

Добро пожаловать на av.se. Не уверен, что этот вопрос действительно актуален здесь; может лучше подойти для другого форума по обмену стеками. Хотя проект выглядит интересным.
Располагая вентиляторы таким образом, вы получите меньшую тягу, чем ожидали.
Вероятно, это будет одна из тех вещей, которые вы должны указать в категории «ну, вы могли бы, но зачем вам это?»
Мне нужна платформа, на которой можно построить/испытать бортовой компьютер и систему управления ракетой, запуск — короткий баллистический полет — посадка. Я хочу сымитировать то, что вы получаете с настоящими ракетами: нижний вентилятор качается (5~10 градусов) и стабилизируется с помощью подруливающих устройств в верхней части (отклоняет воздушный поток от верхнего вентилятора). Я понимаю, что у него не будет 4-кратной тяги, мне просто интересно, сколько я получу с этой конструкцией, предполагая, что лопасти оптимизированы и т. Д.
@CarloFelicione «Почему ты этого хочешь» - это не вопрос, на который ОП нуждается в нашей помощи, чтобы ответить.
С достаточным количеством инженерных разработок вы, вероятно, могли бы получить несколько вариаций этой идеи с меньшим количеством ступеней, чтобы летать до определенной степени, но на самом деле это не будет имитировать проблемы управления фазой разгона ракеты.
Вам может не понадобиться сериал, это может сделать один фанат: youtube.com/watch?v=_kd64VE3A1c
да я видел это видео, тяговооруженность слабовата, планирую что-то с гораздо большей мощностью.

Ответы (1)

Из предоставленной вами ссылки:

Спецификация:

  • Диаметр ротора: 90 мм
  • Лопасти вентилятора: 11 лопастей
  • Вес: около 350 г
  • Рабочее напряжение: 6 с (22,2 В) липо-батарея
  • Двигатель: Бесщеточный двигатель 3553 1450кв
  • Ток без нагрузки: 4,1 А
  • Ток нагрузки: 83А
  • Скорость без нагрузки: 32190 об/мин
  • Скорость нагрузки: 16095 об/мин
  • Тяга: 3300г
  • Г/А: 45,16

Если предположить, что 16 * 6/4 = 24 элемента типа 18650 смогут обеспечить полную мощность вентилятора, проблема действительно будет заключаться в локальном угле атаки лопастей вентилятора.

Тяга при полной мощности указана как 3,3 кг = 32 Н. Это будет в условиях покоя / зависания на уровне моря, поскольку измерения на этом уровне обеспечивают самый высокий уровень тяги для рекламы. Диаметр 0,09м. Чистая тяга T =

(1) Т "=" м ˙ ⋅ ( В о ты т − В я н ) "=" м ˙ ⋅ Δ В

(2) м ˙ "=" р ⋅ А ⋅ В

Комбинируя (1) и (2) для парения, с В я н = 0:

В "=" Т р ⋅ А "=" 32 1,225 ⋅ π / 4 ⋅ 0,09 2 "="   64 м/с

Из соображений импульсной тяги обычно следует сужающийся след гребного винта для гребных винтов с индукционным двигателем. Канальные вентиляторы работают немного по-другому, и мы можем взять среднюю скорость за вентилятором для дальнейшего порядка магнитудирования. Рисунок ниже взят из этой исследовательской работы и показывает соображения для потока в канальном вентиляторе; он содержит некоторые методы для более подробных вычислений.

введите описание изображения здесь

Скорость вращения под нагрузкой 16095 об/мин = 1684 рад/с, скорость вращения = 0,045 * 1684 = 75,8 м/с. Треугольник скоростей на конце лопасти имеет угол т а н − 1 ( 64 / 75,8 ) "=" 40 град. Лопасть должна быть наклонена дальше, обычно около 6 градусов, поэтому угол наклона лопасти стандартного вентилятора будет 46 градусов. Было бы неплохо приобрести настоящий вентилятор для проверки вышеизложенного!

Для второго вентилятора можно использовать тот же метод: массовый поток останется прежним, если корпус закрыт, чтобы 2-й вентилятор создавал ту же тягу. Δ В = 64 => В о ты т "=" 64 + 64 "=" 128 РС. Треугольник угловой скорости кончика = т а н − 1 ( 128 / 75,8 ) "=" 59,4 град, угол лопасти вентилятора = 59,4 + 6 = 66 град и т.д.

Обратите внимание, что вышесказанное справедливо для наведения. Как только «ракета» наберет скорость, локальный угол атаки лопастей вентилятора уменьшится и, следовательно, уменьшится тяга. Таким образом, нужно было бы оптимизировать время тяги (время подачи ампер) с учетом веса, мгновенной скорости и ожидаемой конечной скорости, а затем усреднить углы лопастей для функции скорости.

Обратите внимание, что открытие корпуса между вентиляторами позволяет втягивать дополнительный воздух, увеличивая массовый расход. В упомянутой выше статье также есть результаты для такой установки - если увеличение массового расхода связано с более низкой скоростью входа, это, возможно, стоит рассмотреть.

вау, спасибо за отличный ответ! Я рад слышать, что это осуществимо. Сначала я могу сократить до 2 вентиляторов и 48 ячеек, но оставить место для полного дизайна. Я не особо разбираюсь во всех технических вещах, я просто собирался попробовать разные углы наклона лезвия, но я обязательно сделаю около 60 градусов. Если тяга достаточно хороша, я мог бы даже оптимизировать их ближе к прямому полету.
Шаг лопастей: первый вентилятор такой, какой его задал производитель для получения тяги 32 Н, второму нужен больший шаг, третьему еще больше, четвертому еще больше. Лучше всего проверить мой расчет 45 градусов шага первой лопасти, тогда можно следовать описанному выше методу для каждого последующего шага лопасти вентилятора.
А потом: установить полную тягу на старте. Определите потребляемый ток и как долго ячейки могут его выдерживать (зависимость ампер от времени дает функцию тяги от времени). Вычислите результирующее ускорение и скорость как функцию времени и отрегулируйте шаг лопастей таким образом, чтобы самая высокая конечная скорость была достигнута в конце срока службы ячейки. Лучше всего использовать численное решение, симуляцию всей физики в реальном времени. Mathworks может быть вашим другом здесь. У меня, к сожалению, не хватает времени, чтобы сделать это в данный момент.
Можно ли построить «ракету», используя серию канальных вентиляторов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v