Основываясь на других ответах, которые я прочитал здесь (1) (2) (3) , пропеллер с одной большой лопастью является наиболее эффективным типом тяги, который вы можете получить.
На это есть 2 причины (насколько я понимаю). Во-первых, потому что каждая лопасть на винте создает вихри на законцовках крыла, когда воздух низкого давления встречается с воздухом высокого давления.
Во-вторых, каждая лопасть на винте увеличивает площадь поверхности самолета, увеличивая паразитное сопротивление .
Итак, мой вопрос: что, если оба винта окружены воздуховодом? Предполагая, что это идеальное соответствие, воздуховод нейтрализует вихри на законцовках крыла, так что теперь все, что осталось, - это паразитное сопротивление.
Не могли бы вы просто использовать 2 гребных винта, площадь поверхности которых равна площади одного большого гребного винта, и получить такую же эффективность без дополнительного паразитного сопротивления?
Аналогичным образом, можете ли вы использовать всего 1 маленький пропеллер, окруженный воздуховодом, и достичь такой же эффективности (если не лучше), чем большой пропеллер, окруженный тем же воздуховодом?
Я говорю «если не лучше», потому что меньший пропеллер будет иметь меньшую площадь поверхности, а значит, и меньшее паразитное сопротивление.
Воздуховоды используются только для высоконагруженных винтов очень малого радиуса, а именно для вентиляторной ступени ТРДД. При более низких нагрузках на диск кожух или воздуховод создадут большее сопротивление трения, чем снизят эффективность.
Если число Маха законцовки гребного винта достаточно низкое (скажем, ниже 0,9 Маха), то одиночный гребной винт максимального диаметра будет наиболее эффективным способом создания тяги. Это условие выполняется, когда и скорость полета, и тяга на площадь диска воздушного винта (нагрузка на диск) малы.
По мере того, как самолет становится быстрее, число Маха законцовки может быть лучше всего ограничено за счет уменьшения диаметра воздушного винта. Теперь для создания нужной тяги потребуется больше лопастей , а помехи между ними снизят КПД. Кроме того, более высокая нагрузка на диск приведет к большим потерям на завихрение , и теперь становится привлекательным использовать второй пропеллер, вращающийся в противоположных направлениях, позади первого. Они могут быть либо близко друг к другу , либо, что еще лучше, на противоположных концах самолета .
Глядя на статично вращающуюся лопасть пропеллера, работающую на испытательном стенде, легко представить, насколько эффективен будет однолопастной пропеллер, а у многолопастного пропеллера не будет «чистого» воздушного потока из-за турбулентности лопастей. Это действительно так и очень заметно, если сравнивать веера с реквизитом и популярной теорией.
Однако важно понимать, что винт, движущийся по воздуху, движется по спиральной траектории в трех измерениях. Если он движется достаточно быстро, то 2 лопасти не будут мешать. Это был бы отличный проект аэродинамической трубы. Кроме того, роль будет играть шаг, и изучение шага в зависимости от «минимальной скорости интерференции для x количества лопастей при различных условиях шага» станет моей диссертацией в ближайшее время или на многие месяцы.
Во-вторых, винты с одной лопастью очень плохо воздействуют на подшипники и, как известно, подвержены проблемам с вибрацией, которых следует избегать как чума в самолетах.
Двухлопастная опора может быть идеально сбалансирована и очень эффективна. Неудивительно, что это лопасть, которую выбирают для легких самолетов, причем 3-лопастная также довольно распространена, когда дорожный просвет становится проблемой с более мощными двигателями.
Лопасть 1, хотя в прошлом она фактически применялась с маломощными двигателями (Piper Cub), что приводило к некоторому повышению эффективности, должна быть уравновешена противовесом.
Питер Кемпф
YAHсохраняет
Питер Кемпф