Search in topic

Опыт работы с импеллерами разных фирм

Следуя традициям школы ракетостроения в прошедшие выходные провёл некоторые возможные статические эксперименты с импеллером HK 55 мм, установленном на вышеописанном ракетоплане-разведчике. Цель экспериментов была определить реальную тягу и. в статическом режиме (декларированная HK тяга F avg = 450 г+/- 10%) при открытом полностью туннеле воздухозаборника и при закрытой крышке, скорость потока на входе и выходе, а также температуру всех компонентов RC и двигателя. Для измерений использовался цифровой анемометр, радиационный термометр, цифровые весы (5 кг, 2 г), цифровая камера Panasonic - Lumix. Speed controller: HK 25-30 A.
Battery: Zippy 800 mhA &1300 mhA (Umax =12.7 V. Umin =10.7 V. t approx =3 min ). Высота над уровнем моря -800 м, Температура 5-8° Ц. Вот основные результаты этих экспериментов.

1. Скорость потока, м/с при полностью открытой крышке в.з. Вход в и. - 27 м/с, выход - 45 м/с. Отношение скоростей 1:2. То есть, вполне приемлимое для 6 лопастного и.
2. Тяга Favg = 250 - 270 г. То есть - 55% от декларированной Proveedor.
3. Скорость потока при надетой крышке с геометрической площадью в.з. примерно 1.5:1.0 к площади кольца и. - 25 м/с.
4. Тяга Favg = 60 - 70 г.
   Выводы:
5. Реальная тяга коммерческого образца EDF 55 mm в статическом режиме не соответствует декларированной фирмой производителем при прочих равных условиях проведения стендовых испытаний (кроме климатических)
6. При проектировании в.з. необходимо использовать не геометрическую, а “эффективную” площадь сечения. Находится, в основном, эмпирическим путём.
   После 1 этапа квалификационных стендовых испытаний и. в составе конструкции РП, были проведены анализ результатов и коррекция конструкции в.з. с целью повышения скорости потока на входе в и. Наиболее простым, в применении к уже имеющемуся прототипу, показался способ открытия дополнительных люков на поверхностях (нижней и верхней) аппарата. Были сделаны отверстия параллелограмной формы над рукавами в.з. на нижней крышке и квадратное отверстие на верхней палубе над входом в и. Таким образом могло быть использовано дополнительное ускорение потока на входе за счёт инжекции. Направляющих экранов над отверстиями пока решил не делать, чтобы не ухудшать аэродинамику аппарата.
   После этотого повторил испытания по п.п. 3.4.
7. Скорость потока при надетой крышке с геометрической площадью в.з. примерно 10 :1 к площади кольца и. - 45 м/с.
8. Тяга Favg = 250 - 270 г.
   То есть, эффективность EDF 55 mm с в.з. стала примерно равна э. при открытом канале. То есть, реальная тяга в статическом режиме примерна равна 50 % от лётной массы аппарата. Не думаю, чтобы какими-то конструктивными ухищрениями можно было бы серьёзно поднять эту величину (из мышки не будет кошки). Хотелось бы узнать мнение участников rcForum на этот счёт. Собственно, тактическая задача для данного обьекта - поддержать планирующий режим для осуществления сбора информации после отделения РП от ракетного бустера. Поэтому большой озабоченности на счёт “недостатка” тяги пока нет. Буду продолжать разработку в части конструкции управления вектором тяги.
   Кстати, замер радиационной температуры (после просадки батарей) показал следующее. Температура компонентов RC в t°C:
9. регуль - 36; батарея - 41, приёмник - 14, двигатель -26, поверхность РП (депрон) - 8. Зима у нас, однако.😮
   Некоторые фото в иллюстрацию вышесказанного.

Что такое “радиационная температура”?!
Что за крышка? Что за параметр “отношение входного/выходного потока” и что за вывод по нему?!
Я один офигел, прочитав эти “многабукав”?
И ещё: обалденный вывод о “несоответствии” характеристик импеллера, замеры параметров которого проводились в модели самолёта, при топорных шершавых воздухозаборниках, но при этом при отсутствии выходного диффузора. а на такие важные параметры как обороты (даже мотор не указан) и/или потребляемый ток просто “положили”. Каким образом на основании предоставленных даных можно делать подобные выводы (о несоответствии) - ума не приложу

Для обеспечения заявленной тяги этому фену нужно скормить 25-30А при номинальном напряжении, т.е. без просадки. Ваши баталерки ( 800 и 1300Мач) вряд ли на это способны. Опрометчиво делать выводы при недостатке информации.
Во, только рассмотрел: провода от рега до мотора сделаны с изрядным запасом по длине , а на вид тонковаты. На них тоже прилично мощности рассеивается.

Спасибо за комментарии. Попробую дать пояснения. Начальные условия стендовых испытаний для получения тяги в 470 г выбраны из данных Форума соответствующей ветки HK. Там приводятся именно те компоненты, которые я и использовал, а именно: батарея 800, 1300 mhA, 3S, speed controller 30A… Ток от 10 до 18 А… (Pо=1 Атм). Использованы кабли для разводки бортовых систем спутников сечением 1.5 мм2. С серебрянной полудой жил. Разьёмы позолочены. Из той же арии. Сопротивление линии не превышает 0.5 Ома. “Диффузор” за выходным отверстием и. называется “конфузором”. Необходимость в нём появляется только при сверхзвуковом истечении струи. Шероховатость стенок, туннеля воздухозаборника не влияет на скорости внутренних потоков, поскольку ламинарное течение, пригодное для питания вентилятора, имеет место быть только в его центральной части. Собственно, в случае импеллера воздухозаборник, это диффузор наизнанку (увеличивается скорость и падает давление). Метод измерения скорости до и после вентилятора позволяет получить реперную величину для оптимизации конструкции. Отношение скоростей Vin/Vout зависит от диаметра ротора и числа лопастей, показателя адиабаты газа, давления за бортом и температуры. Рост числа оборотов, который может вызвать увеличение мощности при других постоянных параметрах, заканчивается насыщением. То есть, коэффициент 2 -вполне достойное значение для воздушного и.
Радиационная температура измеряется данным термометром (в ИК области) с учётом “степени черноты” -(“эпсилон”) поверхности.

Сопротивление линии не превышает 0.5 Ома

0,5 Ома Х 18А = 6В ( падение на проводах) .И что остаётся импеллеру? 11-6=5В !!! И он на этом должен работать??? И тянуть? Ну-ну…

Удивительно, что человек, употребляющий такие умные слова как диффузор, конфузор, адиабата, ламинарный и .т.д. - на практике проектирует модель с полным пренебрежением к законам аэродинамики. Посмотрите на проточную часть канала импеллера и внешние обводы вашего аппарата. Один задний “транец” чего стоит в смысле донного сопротивления. Извините, но это не летательный аппарат, а…
И вообще тема была о другом, - не о летательных аппаратах, а о силовых установках для них.

“Диффузор” за выходным отверстием и. называется “конфузором”. Необходимость в нём появляется только при сверхзвуковом истечении струи. Шероховатость стенок, туннеля воздухозаборника не влияет на скорости внутренних потоков, поскольку ламинарное течение, пригодное для питания вентилятора, имеет место быть только в его центральной части. Собственно, в случае импеллера воздухозаборник, это диффузор наизнанку (увеличивается скорость и падает давление). Метод измерения скорости до и после вентилятора позволяет получить реперную величину для оптимизации конструкции. Отношение скоростей Vin/Vout зависит от диаметра ротора и числа лопастей, показателя адиабаты газа, давления за бортом и температуры. Рост числа оборотов, который может вызвать увеличение мощности при других постоянных параметрах, заканчивается насыщением. То есть, коэффициент 2 -вполне достойное значение для воздушного и.
Радиационная температура измеряется данным термометром (в ИК области) с учётом “степени черноты” -(“эпсилон”) поверхности.

Если бы вместо печатания “заумныхмногабукав” вы просто поинтересовались импеллерами - проку было бы больше. Тогда и “диффузор” появился бы, и входные каналы влияли бы, и ток бы меряли, раз уж на коэфициент отдачи аккумулятора вы забили, и простую математику применили бы, учитывая примерное отношение г/Вт китайских импеллеров, и радиационный термометр бы не понадобился (эпсилон вам контроллер и мотор нашептали?). И очень бы хотелось увидеть, как вы достигнете насыщения импеллера

Судари, успокойтесь! Александр провел работу в меру своих знаний, оборудования и опыта. Да, много непонятного и своеобразного, что затрудняет анализ результатов работы. Но он один из немногих, кто видит в импеллере аэродинамику и озадачился замером скоростей потока по тракту СУ с возможностью привязки по тяге. Работа его более информативна, чем простой пересчет количества лопаток ротора, банок. Да, он не замерял частоту вращения, потребляемый ток и напряжение, но у него, похоже, есть желание и определенные возможности заняться обследованием своей МВУ более полно.
Так может ему чем-то помочь (советом, методикой и т.п.), чем забрасывать тапочками?
Вопросы к Александру:

1. Площади проходных сечений входного устройства(от входа до импеллера, два-три сечения), сопла (особенно по срезу); геометрия (диаметры) проточной части вентилятора.
2. Что такое “крышка” - обозначьте на фото или сфотографируйте отдельно.
3. Чем вызвана такая конструкция воздухозаборника, более соответствующая сверхзвуковой машине, чем малых дозвуковых скоростей? На таком ВЗ Вы смело можете терять до половины тяги МВУ из-за низких коэффициента расхода и коэффициента восстановления давления…
4. Приведите технические данные импеллера от изготовителя (если есть) или дайте ссылку на них.

Это действительно так. Я сделал попытку охарактеризовать движетель РАКЕТНОГО ПЛАНЕРА ( постарайтесь пока воспринять его аэродинамическую схему (lifting body) так, как как вы её видите, поскольку на это есть свои соображения), как делается в ракетной технике. То есть, на стенде, с замерами основных параметров для построения графика тяги vs. время. Интеграл по площади такого графика даст общий импульс, выдаваемый и. Из него также можно получить параметры удельного импульса с учётом затраченной мощности (электрической) и среднюю тягу. Измерение скорости потока необходимо для оптимизации конструкции воздухозаборника. Его геометрия вполне стандартна в том числе и для импеллерных аппаратов. Прежде чем проектировать свой РП и заказать компоненты RC я провёл необходимый инфо. поиск. Например: rcpowers.com/…/f-22-ducted-fan-scratch-build-with-…
Напомню, также, что носовая гондола аппарата предназначена для несения полезной нагрузки, поэтому из-за соображений центровки пришлось искать место для отсека RC вокруг центра тяжести. Крышка (донышко планера) закрывает снизу воздухозаборник. Я бы позволил себе усомниться в ваших доводах о связи геометрии в.з. с результатами первого теста. Воздухозаборник был открыт и импеллер работал только своим диффузором. То есть силовой шпангоут и. планера работал как стенд.
ТТДанные всего оборудования приведены в первом посте. Могу только дать ссылку на линк HK hobbyking.com/…/__6566__EDF55_with_H300_Motor_Asse…
Кстати. Я очень давно участвую во многих мировых форумах по Experimental Rocketry и имею опыт общения с любыми группами пользователей на нескольких языках. Поэтому “закидать тапочками” меня вряд ли получится. Я ведь подставился не по наивности, а поступил по своему обычному рабочему принципу сбора информации о новом предмете на всех доступных уровнях. Мой 40 летний опыт научно-инженерной работы в космической индустрии (с 5 Space Agency) и nuclear energy уже позволяет мне не очень заботиться о том: “как меня воспринимают окружающие…”. Так что, повторяю, любые замечания и критика (любая) будут тщательно проанализированы и использованы в МОЕЙ дальнейшей работе. Gracias!😛
Спасибо, Георгий!
Особенно приятно читать доброжелательное сообщение от земляка. Оставляет надежду…

Александр! Чтобы не быть многословным в сообщениях, предлагаю Вам ознакомиться с документом по ссылке www.fayloobmennik.net/2791197 Он касается более крупного импеллера, но аналогичные расчеты были выполнены для WM400, что близко к Вашему. Потом можем обсудить “тонкости” через ЛС.

С удовольствием, Георгий. Тем более я уже сделал кое-какие числовые прикидки, используя impeller theory и сразу появились вопросы.

Приветствую вдумчивого коллегу по хобби.
Приятно почитать, приятно пообщаться.
Если будете строить сей самолёт, то арамид-наполнитель стоит отфрезеровать.
Если есть доступ к оборудованию, а он, похоже есть, то залейте соты водой, заморозьте и отфрезеруйте ядра консолей.
Ну и открывайте тему. Будет весьма интересно.

С
Кстати. Я очень давно участвую во многих мировых форумах по Experimental Rocketry и имею опыт общения с любыми группами пользователей на нескольких языках. Поэтому “закидать тапочками” меня вряд ли получится. Я ведь подставился не по наивности, а поступил по своему обычному рабочему принципу сбора информации о новом предмете на всех доступных уровнях. Мой 40 летний опыт научно-инженерной работы в космической индустрии (с 5 Space Agency) и nuclear energy уже позволяет мне не очень заботиться о том: “как меня воспринимают окружающие…”. Так что, повторяю, любые замечания и критика (любая) будут тщательно проанализированы и использованы в МОЕЙ дальнейшей работе. Gracias!

Приветствую, коллега 😃 !

Где бы еще встретились 😃 …

Приятно видеть хороший подход к вопросу, однако, в каждой сфере есть своя специфика, как правильно отметил коллега Жорж. А устройство интересное и спроектировано, как коллеги заметили, “по-аэрокосмически” нежели как правильно для устройства данного типа. Это касается и воздуховодов, и донного сечения модели. Лишние сопротивления - они никому не нужны. При всех прочих параметрах (даже с точки зрения использования потолочки/депрона) - можно сделать форму более удобоваримой 😃 .

Успехов 😃 !!!

Если будете строить сей самолёт, то арамид-наполнитель стоит отфрезеровать.

Евгений!
Я пока не очень догоняю ваш специальный сленг. Да и разговорный русский (после 20 лет…) также.
“Арамид” - это вспененный полиэтилен высокой плотности (depron)? Когда его нужно фрезеровать? После изготовления панели? Если можешь, поясни, пожалуйста.

В личке.

Лишние сопротивления - они никому не нужны

Хорошо помню твой Space Shuttle, Геннадий!
Именно тогда созрел и мой проект. И в работе с депроном мне помогли твои сообщения в том топике.
Я многое делаю с точки зрения общего технического опыта. Дилетант, но с профессиональным подходом к сбору, обработке и применению научно-технической информации. Аэродинамическая форма этого аппарата есть компилляция многих известных проектов “ракетного самолёта”. То, что вам кажется лишним донным сопротивлением, может оказаться дополнительным стабилизирующим фактором полёта РП, как платформы для размещения специальной полезной нагрузки. С другой стороны, сейчас для меня важно построить действующий ПРОТОТИП этого аппарата так, как я его вижу, пройдя с ним полный цикл как проектирования, так и испытаний. По дороге надеюсь подтянуться.😁

В личке.

Otvetil

Благодаря прекрасному отчёту о моделировании EDF DS 94 DIA HST (128 мм) (Жорж) сделал попытку разобраться с аэродинамикой EDF. Георгий подсказал необходимость использования СОПЛОВОГО НАСАДКА (конвергентного) с конусностью на выходе 90% от выходного диаметра корпуса импеллера. Не то, чтобы не знал, но не придавал большого значения. Небольшой минус для меня в работе земляка - очень специальный русско-технический сленг и отсутствие математической базы. Поднял тогда материалы по теме EDF на Инете и нашёл несколько вполне прикладных отчётов. Наиболее приемлимый оказался: “The Calculation and Design of Ducted Fans” Рекомендую желающим. По крайней мере эмпирическая формула для static thrust of EDF полностью удовлетворила собственным результатам и подтвердила правильность собственного идеологического подхода к статическим испытаниям ducted funs. Мерять нужно СКОРОСТь ПОТОКА. Анемометром. До того и после того. Остальные параметры вписаны в эмпирические коэффициенты. В том числе статическая тяга. Например, измеренная мною скорость 45 м/с соответствует F thrust = 2.4 N (238 g). То есть, соответствует, замеренной на стенде тяге. Провёл “работу над ошибками”
и повторил испытания импеллера уже с коническим конвергентным сопловым насадком. Изготовленным в 1 минуту из пенопластового стаканчика. Результаты были зафиксированы как на фото, так и на видео. После контрольного замера Vout = 45 м/с на выходной патрубок импеллера был установлен сопловый насадок с конвергентной формой корпуса. Первое значение выходного диаметра насадка соответствовало 70% выходному диаметру и. Скорость потока снизилась до 41 м/с. Отрезал по месту куттером стакан до 80% диаметра и скорость выросла до 48 м /с. Когда срезал примерно до 90% , скорость потока скачком изменилась до 56.5 м/с!!! После этого поставил РП на стенд для измерения тяги и весы показали 385 г. “Аэродинамика - это наука, Марья Кирилловна!” (“Девчата”). В указанном paper (“The Calculation and Design of Ducted Fans”) также приводится расчёт динамической тяги, необходимой для выбранной скорости полёта аппарата с EDF, расчёт потерь на импеллере и статической тяги EDF с учётом давления атмосферы на высоте места, температуры (эмпирический коэффициент), и электрической мощности двигателя. Кстати, скорость потока на выходе импеллера 55 мм (6 blades) должна составлять 64 м/с. То есть, пока в розыске ещё 7 м/с (64 -57)… Кстати, сопротивление каблей, конечно не “0.5 Ом”. Ошибку дал отошедший крокодил с тестера. После перепайки сопротивление каблей в ранге 0.05 Ома. Однако, веруя в тезис: “Экспериментатор! Не ленись экспериментировать”, попробую, всё же поставить кабли сечением 2 мм2 (сейчас 1.5 мм2). Пороемся в электричестве (говорил знакомый электронщик) поскольку в аэродинамике уже (пока) резервов не видится.😁

Александр, спасибо!

1. Со “сленгом” хуже всего - он ГОСТвский, но поправимо, т.к. там приведены англо-фраеко-немецко-испанские термины, соответствующие русским.
2. Мат.аппарат - поправимо, могу сбросить в личку (рапорт по DS-94 - “проба пера”, не предназначенная лоя “личных” расчетов неподготовленного человека).
3. Скачек тяги вполне соответствует теории-практике, реальной напорно-расходной характеристике вентилятора (импеллера), которая для применяемых импеллеров имеет “разрыв” по давлению. Приведу типовую характеристику вентилятора (вложение). Синие ветви парабол - напорно-расходные характеристики сопла (считаются легко). Сопла (70…80)% попали в “яму”, а 90% - “на горб” или правый склон напорно-расходной характеристики вентилятора, которая в любительских условиях может быль определена только опытным путем.
4. Недобор скорости может определяться и неблагоприятным затенением входа потока в вентилятор…

Спасибо, Георгий, прежде всего за стимул в самостоятельном изучении вопроса. Хотя, честно говоря, не хотелось бы утонуть в разборках с коммерческими компонентами. Других проблем хватает. Затенение входа: сомнение в том, что нет разницы в скорости потока при открытом и при закрытом (снизу крышкой) воздухозаборнике. То есть аэродинамические потери в и. происходят только при прохождении потока через обьём обечайки и лопасти. Поэтому, пока непонятно, где может быть спрятан запас по питанию рабочим телом (воздухом). Скорее, разница в актуальном атмосферном давлении (0.92 от 1 Атм) и достаточно низкая температура воздуха “за бортом” влияют на эмпирический амбиентный коэффициент (1.47 -1.52) в формуле статической тяги и.
То есть, пока эмпирический поиск “формулы совершенства” моего EDF продолжается.😎
P.S. Что-то перестала работать опция прикрепления файлов. Поэтому обещанные фото static test не
смог выложить.

Беда именно в том, что коммерциализация играет большую шютку над моделистами: производители МВУ скрывают действительные характеристики своего товара за тягой в одной точке; очень редко давая зависимости тяги по частоте вращения ротора, скорости на выходе из сопла и т.п.
Если взять паспорт на кулер для ПК, вентилятор общепромышленного применения (о специальных даже не говорю), то там всегда приводится напорно-расходная характеристика (НРХ), часто и дроссельная (ДХ), позволяющая подобрать вентилятор к условиям применения (сети) или режим работы вентилятора.
Моделистам они нужны позарез, но пока им приходится пересчитываль лопатка, банки и удивляться несуразностям.

1. Измеренную тягу Rизм можно приводить к условиям Международной стандартной атмосферы (МСА: Ро = 101325Па = 760 мм.рт.ст.; То = 288К = +15С, Vп = Мп = 0) по формуле Rпр = Rизм *760/Ви = Rизм * 101325/Ри, где Ви и Ри - давление окружающей среды в мм.рт.ст. и Па в ходе испытаний соответственно.
2. Передняя кромка входного устройства значительно влияет на коэффициент расхода через МВУ (см. вложение): на рис.1 скорость потока будет большая, а расход воздуха и тяга МВУ - низкой; на рис.4 - скорость потока ниже, а расход воздуха и тяга - значительно выше (при некоторых сочетаниях скорости потока могут быть равны или мало отличаться). Особенно в статике (добавится внешняя составляющая тяги МВУ).

Отрезал по месту куттером стакан до 80% диаметра и скорость выросла

Диаметра чего - импеллера? Выходной диаметр сопла считается 100%, когда его площадь равна рабочей площади импеллера, то есть разнице площади сечения импеллера (внутреннего диаметра) и площади сечения мотогандолы (наружнего диаметра) в нём