Почему в самолетах не используют пропеллеры с большим количеством лопастей, как у фанджета?

Воздухозаборник фанджета обычно имеет множество небольших угловых лопастей. У ветряного насоса в американском фильме может быть много широких пластинчатых лопастей. Мой настольный вентилятор имеет 3 очень больших лопасти и кажется довольно эффективным.

Мне кажется, что если каждая лопасть обеспечивает тягу, то чем больше у вас лопастей, тем на большую тягу можно рассчитывать. Мне также кажется, что винт с большим количеством лопастей мог бы быть меньше и вращаться медленнее, потенциально избегая перехода на сверхзвук, обеспечивая тот же уровень тяги.

Я спрашиваю, потому что собираю дрон и рассматриваю возможность использования шести маленьких многолопастных пропеллеров.

Каковы недостатки добавления большего количества лопастей к гребным винтам?

каждое лезвие также имеет собственное сопротивление
Связанный вопрос о конструкции гребного винта.
@ratchetfreak Не только сопротивление, но и вес. И чем ближе они друг к другу, тем меньшую тягу дают.
Не уверен, о каких ветряных мельницах «на американской ферме» вы говорите, но у новых, которые устанавливают на ветряных электростанциях здесь, на Среднем Западе, три очень длинных и тонких лопасти.
@FreeMan Он имеет в виду ветряной насос , обычно размещаемый над колодцем для перекачивания воды.
@FreeMan - да, я имею в виду ветряной насос. Классический, который вы видите в фильмах, с множеством решетчатых лопастей. Я из Великобритании.
@superluminary К вашему сведению, фильмы — это единственное место, где вы все еще можете их увидеть. Тот, что на изображении, указанном выше, согласно описанию, относится к 1880 году . На самом деле в большинстве районов США в наши дни есть электричество и водопровод. :)
На континууме между винтовыми и турбовентиляторными летательными аппаратами находится «винтовой вентилятор». Я нашел некоторое чтение о проектных соображениях тех, кто освещает этот вопрос.
Во время Второй мировой войны Supermarine Spitfire прошел около 24 марок. По мере развития двигателя Merlin (позже Griffon) винт проходил через 2, 3, 4, 5 и 6 лопастей.

Ответы (1)

Каждая лопасть будет создавать свой собственный пограничный слой и свой собственный вихревой лист. Более эффективно использовать меньшее количество лопастей с большей хордой, так как передняя часть пограничного слоя вносит наибольший вклад в сопротивление трения.

Сохранение коэффициента подъемной силы на секциях лопастей гребного винта в разумном диапазоне (от 0,6 до 1,0) для эффективности означает, что хорда лопастей будет уменьшена, что сделает их менее жесткими. Опять же, будет лучше уменьшить количество лезвий, чтобы получить более жизнеспособную конструкцию. Вся тяга, создаваемая пропеллером, приходится на эти тонкие лопасти, и они должны быть достаточно прочными, чтобы противостоять этой силе.

Только когда увеличивается нагрузка на гребной диск, большее количество лопастей начинает иметь смысл:
при увеличении мощности двигателя площадь гребного диска также должна увеличиваться, но этот рост ограничивается результирующей скоростью концов лопастей. Как только скорость потока становится сверхзвуковой, сопротивление на этом участке лопасти увеличивается без соответствующего увеличения тяги. Чтобы избежать этого, следующим лучшим вариантом является увеличение коэффициента прочности гребного винта, также называемого коэффициентом активности .

Не заблуждайтесь, это плохо для эффективности. Но если имеется достаточно мощности, лучшим выходом будет добавление большего количества лезвий.

Вы правы, меньшая скорость винта позволяет увеличить его диаметр, но при этом скорость законцовки упадет меньше, чем уменьшение скорости винта (ведь скорость полета не должна измениться), располагаемая тяга от этого винта упадет на квадрат снижения скорости, так как тяга пропорциональна динамическому давлению на лопасти. А тягу вы получаете только от окружной доли местной скорости у лопасти; скорость полета здесь не в счет и не способствует смягчению снижения.

Насколько я понимаю, вентилятор в турбовентиляторном двигателе работает, потому что гондола влияет на воздушный поток вокруг краев вентилятора, это правильно?
Действительно, самый «эффективный» винт — это, вероятно, однолопастной винт , но не эффективность приводит в движение самолет, а тяга.
Таким образом, вы фактически говорите, что лопасть будет обеспечивать тягу, если она движется относительно окружающего ее воздуха. Добавление большего количества лопастей будет закручивать воздух в диске винта, а это означает, что каждая лопасть будет двигаться медленнее относительно воздуха вокруг нее?
@superluminary: Нет, скорость вокруг каждого лезвия не изменится. Но большее количество лопастей будет работать с более низким коэффициентом подъемной силы, создавая большее трение (= крутящий момент) при той же подъемной силе (= тяге). Это как добавить второе крыло к самолету, который должен весить столько же и летать так же быстро, как раньше.
@FreeMan: обтекатель двигателя повышает эффективность высоконагруженных опор (= вентиляторов) и помогает выровнять скорость потока в зависимости от условий работы вентилятора. Но тяга создается на поверхности лопастей вентилятора за счет разницы давлений между двумя сторонами лопасти. Вентилятор по-прежнему будет работать без гондолы, но не так хорошо.
@voretaq7: Мотивом для создания этой конкретной опоры был меньший вырез в фюзеляже планера для убирающегося двигателя. Но вы правы в принципе, и некоторые конструкции были опробованы , но пока штатного применения однолопастных винтов не произошло.
@PeterKämpf Да, это моя любимая фотография с одним лезвием. На передней части «обычных» самолетов есть пара фотографий с противовесом , но они оскорбляют мои тонкие эстетические чувства :-)
@voretaq7: Похоже на человека с ампутированной конечностью. Ужасно!
Моя догадка заключалась в том, что использование большего количества лезвий означало бы, что каждое лезвие может быть намного менее прочным и, следовательно, легче. Возможно, вся опора могла бы быть из дешевого пластика, а не из металла или дерева. Потери при одном лезвии не были бы катастрофическими. Я здесь далеко?
@superluminary: Не стоит недооценивать силы, притягивающие эти лезвия. В ТРД легко возникает перепад давления в один бар между передней и задней сторонами вентилятора. Новые вентиляторы действительно сделаны из пластика, но из дорогого углеродного волокна и эпоксидной смолы. Кроме того, вся тяга, создаваемая пропеллером, приходится на эти тонкие лопасти. Они должны быть прочными, чтобы не оторваться.
Почему в самолетах не используют пропеллеры с большим количеством лопастей, как у фанджета?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v