Опыт работы с импеллерами разных фирм
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!
- Со “сленгом” хуже всего - он ГОСТвский, но поправимо, т.к. там приведены англо-фраеко-немецко-испанские термины, соответствующие русским.
- Мат.аппарат - поправимо, могу сбросить в личку (рапорт по DS-94 - “проба пера”, не предназначенная лоя “личных” расчетов неподготовленного человека).
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
Передняя кромка входного устройства значительно влияет на коэффициент расхода через МВУ
В этом нет сомнений. Однако у коммерческого EDF уже имеет место быть “лемнискатный насадок” на входе. И какой бы ни была геометрия конфузора, последним элементом сечения будет именно этот насадок. В случае моего РП это геометрия трапециидальных сечений, имеющая на конце окружность с лемнискатным профилем. Учитывая, что на дозвуковых скоростях потока в тоннеле, только средняя его часть будет ламинарной, на входе в и. его форма будет уже адаптирована в циркулярную. Нужно также обеспечить высокую скорость входного потока. А вот здесь может помочь (IMHO) конвергентно-дивергентная геометрия воздухозаборника. То есть, стандартный в.з.-конфузор заканчивается своим минимальным сечением не на входе в и., а на некотором расстоянии от входа образует критическое сечение меньшего диаметра, чем л. насадок импеллера. Тогда рабочее тело (воздух) расширяясь, приобретает дополнительную скорость.
Диаметра чего - импеллера?
Da, poskol’ku rech’ idet o soplovom nasadke, sdelannom iz konicheskogo penoplastovogo stakana, ustanavlivaemogo na vyxod tonnelja impellera.
Na foto: rezul’taty static test, privedjonnye v predyduwem soobwenii. 45 m/s bez soplovogo nasadka; ustanovlen soplovyj nasadok s 90% diametrom; 56.5 m/s skorost’ potoka s soplovym nasadkom. 385 g (3.8 N) static thrust, zamerennyj posle ustanovki soplovogo nasadka.
Na foto: rezul’taty static test, privedjonnye v predyduwem soobwenii. 45 m/s bez soplovogo nasadka; ustanovlen soplovyj nasadok s 90% diametrom; 56.5 m/s skorost’ potoka s soplovym nasadkom
Может мне так кажется из-за особенности предоставленного фото, но выглядит как сопло с бОльшей чем 100% площадью, а не меньшей. Какой диаметр выхода в нём?
На фотографиях, на самом деле, два насадка. Первый, опытный образец, получен подрезанием пенопластового стаканчика. И с ним был проведен эксперимент (56.5 м/с). На втором фото (с установкой) показан уже технологический образец, выклеенный из двух стаканчиков с эпокси и ободка, вырезанного из такого же стаканчика. Такая техника применена для рефорсирования сборки. 2 мм telgopor (коммерческое название п/п в Аргентине) слишком мягкий для конечного продукта. Для последующих моделей присмотрел в супермаркете пластиковые стаканчики оживальной формы с подходящими диаметрами. А у данного соплового насадка диаметры относятся как 55/50 (1:0.9).
у данного соплового насадка диаметры относятся как 55/50 (1:0.9).
В вашем случае 100% выходного диаметра сопла - это 49мм. Так что оно у вас не сужающееся.
Учитывая, что на дозвуковых скоростях потока в тоннеле, только средняя его часть будет ламинарной, на входе в и. его форма будет уже адаптирована в циркулярную
???..
То есть, стандартный в.з.-конфузор заканчивается своим минимальным сечением не на входе в и., а на некотором расстоянии от входа образует критическое сечение меньшего диаметра, чем л. насадок импеллера. Тогда рабочее тело (воздух) расширяясь, приобретает дополнительную скорость.
Стандартный воздухозаборник в авиации - это диффузор (скорость потока в компрессоре двигателя меньше скорости полета, т.к. надо использовать энергию скоростного напора для повышения давления перед камерой сгорания).
В моделях с импеллером все наоборот - это д.б. конфузор (воздух должен ускоряться от скорости набегающего потока до скорости на срезе сопла). Повышать давление незачем - камеры сгорания нет и кпд цикла этим повысить нельзя.
Любые переходы от конфузора к диффузорам и обратно работают только при переходе через звуковую скорость (уравнение обращения воздействия)
hydrauliks.ru/ref/obra4eni9_vozde1stvi9.html
P.S.
Жаль хорошую тему…
Александр приветствую !
Рад вашему появлению на этом форуме 😉 … так сказать “новая струя” в устоявшиеся стереотипы …
Ваш подход к делу, очень импонирует !
Последний раз общались на “авиабазе” по поводу ракетных ускорителей для модели планера …
По поводу Вашей задачи и модели в общем:
Как писали выше, аэродинамическая схема несколько “напрягает” глаз 😎 …
Импеллер как движитель, (на данном этапе) явно будет проигрывать складному винту в плане простоты конструкции и экономичности (эффективности) …
Но учитывая дальнейшее масштабирование под “турбинный вариант” имеет право на жизнь …
Из наиболее грубых ошибок, видится конструкция входного канала … она ступенчатая, имеет большие углы перегиба, площадь варьирует в различных участках …
Особенно удручает “ступенька” перед входом в импеллер.😃
Все эти недостатки стоит устранить …
По поводу разгонного модуля …
На каких скоростях планируется вывод планера на траекторию ?
Входные каналы воздухозаборника при “буксировке” будут закрыты ?
Какова расчетная (предполагаемая) скорость модели в режиме “барражирования” ?
Дело в том, что характеристики импеллера в статике и в полете РЕЗКО изменяются …
ПС Для обсуждения проекта, безусловно стоит открыть отдельную тему …
Поменял на днях кабли с 1.5 мм2 на 2 мм2. Скорость потока с сопловым насадком выросла ещё на 5 м/с и стала равной 62 м/с. Это соответствует статической тяге в 4.5 Н. Есть ещё запасы как по аэродинамике конфузора, так и по электрической части (например, запас “удобности” на длине каблей, которые можно подкоротить). То есть, указанный коммерческий EDF с известной достоверностью соответствует заявленным производителем параметрам. Стоит отметить, что эта статическая тяга получена с воздухозаборником, получившимся в результате доработок. То есть, “щелевым”, а не “туннельным”. На этом со статикой пока закончим. Понятно, что на лётной модели будет установлен EDF большей мощности/тяги. И понятно как его его питать и рабочим телом, и электрической мощностью. Так что всем MUCHAS GRACIAS!
По поводу разгонного модуля … На каких скоростях планируется вывод планера на траекторию ? Входные каналы воздухозаборника при “буксировке” будут закрыты ? Какова расчетная (предполагаемая) скорость модели в режиме “барражирования” ? Дело в том, что характеристики импеллера в статике и в полете РЕЗКО изменяются …
Спасибо, Костя!
Я обязательно учту твои рекомендации. В смысле, проанализирую. У меня нет времени, ни желания открывать дискуссию/тему на Форуме. То что мне понадобится, я спрошу в рабочем порядке. Народ здесь грамотный, активный, а я умею учиться…
Проект пассивного ракетного разведчика у меня возник очень давно. Сначала как планера-“всадника”. С управлением только по курсу. С появлением доступных EDF становится реализуемой идея импеллерного дрона. Кстати, данная схема пока только набросок. Даже первые металки: video test
отличаются от неё большей стреловидностью и компактностью. Но в них мало места для полезной нагрузки и RC. Актуальная задача у меня - научиться строить и управлять такой платформой на небольших скоростях (10-20 м/с) и получать информацию с камеры и приборов. Однако поиск схемы, компоновки и общего концепта конечно не закончен. Есть более оптимальные решения, которые позволяют не сильно ухудшать аэродинамику связки носитель-дрон. Это и крыло Рогалло, и кольцевые крылья с и. внутри. То есть то, что можно спрятать под обтекателем бустера. Я уже приводил ТТД бустера Solaris_HL_50/100. В варианте 100 бустер может быть оборудован двигателем на комбинированном топливе (ГРД/ЖРД) с тягой до 600 N (7-12 с). В режиме бустера или со второй ракетной ступенью этот носитель может добивать до 3-5 км. Однако, на первом этапе, высота оперирования не должна превышать радиуса визуального контакта -300-500 м. Скорость при выводе связки может достигать 70 м/с. По весне попробуем с макетами. Также стоит готовый к пуску прототип с РДТТ. К сожалению у меня нет ни желания, ни возможностей заниматься РДДТ на композитном топливе. А на сахаре летать неприлично. Поэтому вариант пуска активного РП с РДТТ ускорителями не расматривается как задача проекта. Но как параллельная ветка имеет место быть.
Топик “Ракетоплан”, где описывается разработка этого аппарата (с ракетным уклоном) здесь:
…airbase.ru/…/t73753,7--raketoplan.1030.html#p3198…
У меня нет времени, ни желания открывать дискуссию/тему на Форуме.
Абсолютно напрасно ! 😉
Обсуждение на форуме, позволит вам получить необходимы знания ГОРАЗДО быстрее …
Просмотрел Вашу тему на балансере, все что касается ракетных технологий - СУПЕР !!! Авиационных - не очень (мягко 😌…)
С уважением, Соло.
Так я ж здесь для этого. Чтобы учиться. И уже многому научился. Но, повторяю, со своим видением проблемы. Никто из вас не посмотрел в корень задачи. А она вовсе не полёт. Ни ракеты, ни планера. Дрон - это scout. Для получения и передачи пользователю определённой информации. И именно к этому “шьётся костюм”. И как бы вашему авиамодельному сообществу это не звучало вызывающе, я знаю как его шить.
Для получения и передачи пользователю определённой информации. И именно к этому “шьётся костюм”.
Такие любители-проффи и здесь есть rcopen.com/forum/f90
Абсолютно напрасно ! 😉
Обсуждение на форуме, позволит вам получить необходимы знания ГОРАЗДО быстрее …Просмотрел Вашу тему на балансере, все что касается ракетных технологий - СУПЕР !!! Авиационных - не очень (мягко 😌…)
С уважением, Соло.
Спасибо, Константин, за очень ценные замечания (посмотрел твое сообщение на airbase). Я их обязательно учту. Но цель работы - набрать собственный опыт, в том числе и негативный. Как я уже заметил, прототипы для того и разрабатываются, чтобы потрогать основные аспекты технологий. Но не зацикливаться на них. Очень может быть, что векторный контроль тяги не столь эффективен для барражирования ( поверим автору замечания), зато хорошо накладывается на ракетную связку. Все управляющие поверхности прикрыты корпусом lifting body и не интерферируют со стабилизаторами бустера. Скорее всего, что в процессе разработки и накопления опыта и знаний, придёт совсем другое техническое решение.
P.S. Открыть тему несложно, сложно поддерживать её в сильно зашумленной атмосфере форума. 90 % участников любого ф. в основном пытаются представить в своих постах самих себя и сильно отвлекают от работы.
Такие любители-проффи и здесь есть rcopen.com/forum/f90
Речь, Георгий, не идёт о FPV управлении дрона (я внимательно просмотрел все темы этого сегмента форума). Это входит в общие задачи разработки. Речь идёт о специальных параметрах сенсорной платформы, несущей, скажем, оптические системы определённого спектрального диапазона и нужного разрешения. Это уже история, никак не связанная с импеллерами. Меня и так всячески пытаются выставить за дверь …(see " P.S. Жаль хорошую тему…").
Меня и так всячески пытаются выставить за дверь …
Александр! Не нужно наводить тень на плетень (обижаться): эта ветка посвящена чисто импеллерам и вопросы создания объектов К ним в ней выглядят чуждо (являются шумом), уводят от основного содержания. Открой в этом же разделе или в “Другие” ветку по своему специфичному БПЛА - заинтересованные люди тебя не покинут и всегда помогут. “Шум” - это зло форумов, но этот форум в тематических ветках - утренняя тишина в лесу.
Успехов!
не идёт о FPV управлении дрона
Но очень много общего. И ещё рано зарекаться о принципах управления.
…эта ветка посвящена чисто импеллерам и вопросы создания объектов К ним в ней выглядят чуждо (являются шумом), уводят от основного содержания.
Успехов!
Но очень много общего. И ещё рано зарекаться о принципах управления.
Георгий!
Я только отвечал на вопросы. И давал пояснения. Если это вышло за рамки тематики, прошу прощения. Постараюсь удалить лишнее (если это возможно?) За сим шум прекращаю и любые продолжения дискуссии о конструкции подобного аппарата с комбинированным propulsion (для заинтересованных лиц) на вышеуказанной ветке balancer.ru. Дублировать тему нет времени. Кроме хобби есть ещё основной проект на работе.
Кстати, по FPV. Ты не понял моей реплики. Я написал, что техника FPV (или другая) входит в обязательную инструментальную базу контроля положения обьекта. Это само собой разумеется.
вопросы создания объектов К ним в ней выглядят чуждо (являются шумом), уводят от основного содержания.
Это точно. А ведь начиналась эта тема совсем по-другому
Предлагаю обменяться опытом работы с импеллерами в таком формате:
- Название производителя
- Модель и диаметр
- Проблемы и их пути их решения
- Общие рекомендации и вывод
- Вопросы к участникам
неплохо было бы очистить ее от хлама и вернуть в первоначальный вид, а обсуждение ракетоплана вынести в отдельную тему.