Теория импеллера
Создаю отдельную тему для сбора теоретической информации по работе импеллера. В некоторых топиках такие обсуждения уже проскакивали, но найти эти отрывки практически нереально. Поэтому всех кто имеет информацию по расчетам и теоретическим аспектам работы это девайса прошу выкладывать здесь статьи и ссылки.
Я нашел неплохою статью, но сайт на котором она публиковалась видимо сдох. Поэтому есть только часть этой статьи. Полного варианта я не нашел.
Рекомендаций производителя Schubeler и некоторые выводы для частных случаев:
Теория на 3-х пальцах звучит так: импеллер является канальным вентилятором, приводимый в движение двигателем любого типа. При вращении вентилятора, по обе стороны крыльчатки образуется разница давлений, которая заставляет входной поток устремляться от входного отверстия к лопастям крыльчатки, а выходной вследствии большего давления, чем атмосферное, двигаться в сторону выхода. Скорость воздуха на выходе определяется только разницей между атмосферным давлением и давлением за крыльчаткой. Естественно, чем больше создаваемый перепад давлений, тем больше требуется мощность мотора и тем больше будет статическая тяга импеллера. Пропускная способность входного канала определяется формой передней кромки воздухозаборника. Она сильно влияет как на тягу, так и на потребляемую мощность. При недостатке количества подаваемого на вход воздуха не получится создать необходимый перепад давлений на крыльчатке. Просто острый край входной трубы пропускает лиш 60% массы воздуха, а закругленный край с радиусом от 10% от диаметра - 95%.
Картинки сами поищите. Их полно в интернете.
А как же соотношение площадей воздухощаборника и сечения импеллера? А длина и форма воздуховода? У большинства моделей именно воздухозаборник и канал убивают заметную часть тяги.
Передняя кромка импеллера работает согласно классической теории крыла. Вентилятор засасывает воздух. От этого поток разгоняется обтекая переднюю кромку. С внешней стороны давление атмосферы статично, внутри трубы возникает разряжение. Благодаря этому эффекту на кромку действует подъемная сила. Эта сила создает дополнительную статическую тягу импеллеру.
Согласно теории, данная сила максимальна в статике и быстро снижается с ростом скорости входного потока. На “летных” скоростях передняя кромка скорее будет создавать лишнее сопротивление, чем давать выигрыш в тяге. По этой причине дополнительное окольцовывание винтов эффективно для скоростных применений. Аэросани, суда на воздушной подушке и т.п.
Если есть статьи, тем более на русском, выкладывайте сюда.
Я пока не видел зависимостей как тяга зависит от количества лопастей, и от скоростного потока на входе.
Тяга, в первом приближении, зависит от мощности мотора. Как и количество лопаток аксиального импеллера. А линейная (угловая) скорость л. ограничена скоростью звука. Более оборотистый мотор - меньше мощность, меньше лопаток у и. И наооборот. Что такое скоростной поток на входе??? Вам, очевидно, нужно рассмотреть два случая создания тяги: статический и динамический (в полёте), ну и понять для себя, какая “теория импеллера” интересует. Очевидно - прикладная теория electric ducted fan, которую можно применить как к разработке ВМУ, так и к оптимизации коммерческих компонентов к частному случаю расчёта бортовой и. установки. Или будет также рассмотрен импеллер газотурбинного диффузора?
Не уверен что статический режим нам интересен. Все мы модели строим.
Меня интересует динамический режим. Термины я применяю возможно не совсем корректные. Под скоростным потоком на входе я понимаю скорость движения импеллерной системы в атмосфере. Иными словами скорость полета.
Попробую на примере сформулировать задачу. Модель массой 1 кг, мотор 1 кВт. Требуется получить максимальную скорость. Сколько при этом должно быть тяги? 1, 2 или 4 кг? Ведь очевидно, что с ростом скорости модели тяга будет падать. И вообще, будет ли импеллерная установка работать эффективнее обычного винта при одинаковой мощности? Частично ответ знаю сам - на низких скоростях движения (полета) импеллер гораздо эффективнее пропеллера. А на больших скоростях я не знаю. В этом и пытаюсь разобраться.
С ростом скорости будет расти сопротивление, квадратично, при малых М.
Поэтому тяги нужно столько, чтобы скомпенсировать сопротивление.
А почему на малых скоростях имп эффективнее? Это что-то новое. Если мы будем летать на одинаковой батарее 6S 5 Ач, я на Т-28 (3,7 кг., 2 кВт.) и мой товарищ на L-39 (3.8 кг. 2.5 кВт.) на скорости 80 в час, то я его перелетаю примерно в четыре раза, он 5 минут, я 23 минуты. А если на 120 км/ч, то тут расклад изменится, 4 минуты против примерно 10. На 160 км/ч у меня наверное время будет меньше, чем у него. 😃 Лоб здоровый, тяжело идет.
Пример не очень правильный, плАнеры разные, аэродинамика тоже. Но мне кажется наоборот все, имп на малых скоростях не нужен.
Дима меня может поправит.
Не уверен что статический режим нам интересен. Все мы модели строим.
Я ведь Вам выложил все применяемые на практике алгоритмы расчёта и оптимизации EDF. В том числе в статическом режиме создания тяги (взлёт и набор крейсерской скорости) и динамическом режиме (полёт) на углах атаки и скоростях, допускаемых для данного ЛА. С конкретными численными примерами и подробными разьяснениями. Да, на eng, но приходится признать, что 99% опубликованных материалов по ПРИКЛАДНОЙ теории EDF сделано англоязычными. И язык потенциального противника нужно понимать, если очень хочется его превзойти. Поток - скоростной или любой иной - это всегда отношение какой то физической величины к площади. В случае вентиляторной установки - поток рабочего тела - масса воздуха проходящая через площадь, ометаемую и. Именно эта масса, разогнанная до позволяемой физико-механическими параметрами ВМУ скорости на выходе, создаёт РЕАКТИВНУЮ силу, называемую тягой. Точка приложения этой силы - крепёжная рама ВМУ. Есть вполне работающие эмпирические соотношения площадей входа и выхода потока, а также соотношения длин участков воздуховода в eго приёмной и сопловой части. Также для проектирования и постройки прототипа EDF имеются размерные диапазоны допустимых значений углов крутки лопастей и. и статора, спрямляющего поток. Как и набор утилизуемых профилей лопаток. Как и геометрия входной части и соплового насадка для создания эффективной тяги. Это нужно просто изучить и использовать там, где это можно и нужно использовать. Если, конечно, создание Вашей “теории импеллера” не преследует какие-то другие цели. Но, в общем и целом, всё уже придумано и даже написано, и даже запатентовано, и даже используется всеми производителями работающих и копируемых прототипов EDF. Ни в коем случае я Вас не отговариваю от собственного анализа, но пытаюсь предложить сначала изучить хотя бы терминологию, и феноменологию данной проблемы, чтобы понимать ход Ваших будущих (наверняка логичных и эффективных) рассуждений, призванных улучшить качество продукта и общее массовое понимание процесса создания вентиляторной тяги.
a_centaurus, я не нашел в этом треде ссылок на упоминаемые материалы на английском. Я где-то ссылку пропустил?
импеллер гораздо эффективнее пропеллера.
Из фразы понято, что Вы хотите сравнить многолопастный вентилятор с двухлопастным винтом одного и того же диаметра?
a_centaurus, я не нашел в этом треде ссылок на упоминаемые материалы на английском. Я где-то ссылку пропустил?
Они остались в теме “Как посчитать шаг и.”
Мой вклад в общую копилку.
Теория на русском и немного всякого разного
yadi.sk/d/o87rItPi3PFPmP
Статья от Александра:
cloud.mail.ru/public/6csV/URHWYv3TD
Из фразы понято, что Вы хотите сравнить многолопастный вентилятор с двухлопастным винтом одного и того же диаметра?
Нет. Диаметр винта и вентилятора меня не интересует.
На классическом воздушном винте сложно получить большие скорости ( более 300 км/ч) т.к. возникает эффект “волнового кризиса”. Плюс у классического винта идет сильная закрутка потока. На что тратится часть энергии.
Импеллерная система, теоретически, свободна от этих недостатков. Поэтому я пытаюсь выяснить - будет ли импеллерная мотоустановка работать лучше пропеллерной. Критерий это одинаковая мощность. Т.е. по сути рассматриваем КПД обоих систем на низкой и высокой скорости.
Скажите, у Ан-32 классический винт?
А что в нем особенного?
Выше указано, что на классическом винте сложно получить более 300 км/ч. Я и хочу понять, у массы самолетов, таких как Ан-32, классический винт? Если да, то как же он летает на крейсерских 500 в час?