Pitanje:
Bi li spajanje lopatica propelera s kontinuiranim prstenom smanjilo inducirani otpor?
falstro
2014-01-08 13:43:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Turbinski motori su pokriveni, što naravno treba sadržavati postupak (baš kao i super / turbopunjač čim zrak uđe u usis). Ali potaknuo sam na razmišljanje, ne smanjuje li to također - ili čak u potpunosti uklanja - inducirano povlačenje oko vrhova lopatica ventilatora?

Bi li bilo moguće imati slične postavke za standardni podupirač, ne mora biti ni miran, mogao bi biti prsten koji spaja vrhove podupirača, vrteći se s njim, poput beskonačnog krila. Dodatna je sigurnosna prednost što će biti vidljivo kad se nosač zavrti. I smatram da je prsten dovoljno jak da održi opseg, opterećenje oslonca trebalo bi biti malo, jer se vrti oko vlastitog središta mase.

Je li inducirani otpor podupirača nedovoljno velik da opravdava bilo kakvu pomisao, ili bi takav potporni prsten-prsten (siguran sam da postoji pravo ime za to, zna li netko o čemu pričam?) uzrokovao druge poremećaje protoka zraka? Ili možda postoje drugi razlozi, kao što bi to bilo jednostavno preteško riješiti za rekvizite s konstantnom brzinom?

U nastavku već postoji mnoštvo odgovora koji rješavaju inducirano povlačenje rekvizita. Da biste izravno odgovorili na vaše pitanje u vezi s prstenom pričvršćenim izravno na lopatice - on bi pretrpio promjenjiva centrifugalna opterećenja, koja bi sama po sebi bila prilično velika pri visokim okretajima, ali činjenica da bi se opterećenja toliko razlikovala dovela bi do zamora i kvara materijala.
Kako biste spojili vrhove lopatica propelera s kontinuiranim prstenom, a da ih pritom ne učinite nesposobnima za promjenu visine tona?
Pet odgovori:
#1
+19
Daniel Steele
2014-01-08 17:45:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ono o čemu govorite postoji, oni se nazivaju Q-Tip propeleri.

Sjetite se da je lopatica propelera samo zračni profil - poput krila - a osnovna aerodinamika ne razlikuje se od krila. No rotacija oštrice stvara više pojava nego krilo, posebno helikoidni vrtlog koji se vidi iza podupirača i uzrokuje svakakve efekte propelera .

U teoriji nas ništa ne bi spriječilo da imamo krila na vrhovima podupirača: prednosti bi bile

  1. Učiniti podupirač učinkovitijim smanjenjem induciranog otpora (isto kao i krilo na krilu)
  2. Smanjivanje buke
  3. Održavanje podzvučne brzine vrha propelera smanjenjem njegove duljine

Veliki problem su aerodinamička naprezanja, i koliko znam došlo je do prilično spektakularnih kvarova tijekom ispitivanja, pa je rješenje sada dati veći zamah vrhovima (vidi to kao ekvivalent 777 vrha krila u usporedbi s 787 na primjer). Pokušajte pronaći članke o Hartzellovom Q-savjetu .

Kako su brodski propeleri širi i sposobni podnijeti veća naprezanja zakretnog momenta, moderni imaju krila. Na internetu možete pronaći neke slike.

Super! Znate li postoje li 'prstenovi' koji povezuju sve oslonce za podupirače, skroz okolo? Ili staviti okvir oko podupirača, kao na nekim vodenim vozilima i nekim helikopterima (barem znanstveno-fantastični, nisam siguran u prave)?
Koncept povezan s propelerom Q-Tip (s manje problema zbog aerodinamičkog naprezanja) je [Scimitar Propeller] (http://en.wikipedia.org/wiki/Scimitar_propeller), koji se nalazi na mnogim turbopropelerskim zrakoplovima, uključujući [ C-130J "Super Hercules"] (http://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Martin_C-130J_Super_Hercules). Iako je većina scimitar propelera s kojima sam upoznat konstantne brzine, vjerujem da postoje i neke varijante s fiksnim nagibom ...
#2
+12
Peter Kämpf
2014-09-29 00:59:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kao što su drugi istaknuli, postavljanje prstena na podupirač uvelike će povećati pritisak na lopatice. Isti učinak može se postići s lijepo postavljenim pokrovom.

Doista je postojala ravnina koja je koristila ovaj koncept, RFB FanTrainer (vidi sliku dolje). Da bi se smanjila težina i vlažna površina, promjer podupirača bio je mnogo manji nego kod uobičajenog propelera, tako da ukupna učinkovitost nije bila bolja. Međutim, manje rotirajuće inercije dobile su efekt sličniji turbinama (manje precesije), pa je koncept korišten za osnovni trener budućih mlaznih pilota.

FanTrainer 400

Na kraju je FanTrainer uživao samo ograničeni uspjeh i ukinut je nakon što je izgrađeno 50. Dizajn je bio previše lagan da bi podržao sve želje zračnih snaga za osnovnim trenerom, a privatno se tržište u to vrijeme smanjivalo i bilo puno starijih aviona koji su jednako dobro služili troškovima korisnih kupaca. Međutim, ponudio je gotovo mlazne karakteristike za jedinstveno nisku cijenu po satu leta.

Općenito, ako želite zaviti propeler radi veće učinkovitosti, morate prihvatiti veću površinu pokrov, koji će brzo dodati više povlačenja nego što ćete ikada spasiti sprečavanjem protoka oko savjeta podupirača.

Što bi se moglo spasiti pokrivanjem oslonca? Inducirano povlačenje bilo bi isto, jer to dolazi od stvaranja dizala. Klasična teorija za propelere s minimalnim induciranim gubitkom A. Betza i L. Prandtla zahtijeva eliptičnu raspodjelu podizanja preko diska propelera, tako da se glatki konusi podižu na vrhovima. Umjetno povećavanje pomoglo bi samo ako bi to moglo smanjiti tetivu oštrice na vrhovima - budući da vrhovi vide najveći dinamički pritisak, to bi doista moglo prevesti u manje kočenje pri trenju. Međutim, ovaj dobitak je mali u usporedbi s masivnim povećanjem otpora trenja pokrova.

Pri velikim brzinama inducirani gubici su mali, a drugi čimbenici postaju dominantni. Imajte na umu da turboventilatori i visoko opterećeni propeleri nisu dizajnirani za najmanji inducirani gubitak, već za najveći potisak s danim promjerom. Zaklonjeni propeler može uživati ​​u većem opterećenju diska, tako da ćete dobiti isti potisak s manjim lopaticama i nižim brzinama vrha, što će pomoći u učinkovitosti velike brzine. Manji noževi prevode se u manje gubitke trenja na podupiraču, a manje brzine vrhova prevode u veću brzinu krstarenja prije nego što Machovi gubici počnu gristi.

Dakle, pri velikoj brzini pokrov može biti od pomoći kad nije prevelik . Turboventilacijski motori pate od ove dileme. Mogli bi imati mnogo veće omjere zaobilaženja nego danas, ali to bi značilo ogromne gondole, a povećani otpor gondole nadoknadio bi dobit od povećanog omjera zaobilaženja. Aktivno laminariziranje protoka gondole put je ovdje naprijed, ali zasad se praktična primjena tek treba dogoditi.

Što se tiče rotacijske tromosti, pretpostavljam da bi rotirajući pokrov također imao visok kutni zamah, što bi dovelo do žiroskopskih učinaka kad god bi se promijenila orijentacija diska propelera. Osim što utječe na upravljanje zrakoplovom, mislim da bi to nametnulo ciklično opterećenje savijanja lopatica propelera tijekom manevra, a mogu zamisliti da je aranžman sklon lelujanju.
@sdenham: Da, puštanje rotacije pokrova s ​​propelerom donijet će puno problema. Bolje je držati ga fiksnim, kao na turboventilatorima.
@PeterKämpf - dodirnete brzinu vrha i samo povučete mahom, ali što je s povećanjem potiska? Svakako je to bio ključni cilj u ranim projektima poput različitih dizalica.
@MauryMarkowitz Povećanje potiska treba neko područje namotanog prema naprijed da bi usisavanje moglo raditi na njemu. Podizne platforme su to imale, ali potporni pokrivači nude vrlo malo jer su dizajnirani za rad velikom brzinom naprijed. Drugim riječima, male vertikalne brzine dizalnih platformi omogućuju onima da koriste povećavanje potiska, ali velika brzina leta potpornih pokrova pomiče optimum kako bi se ostavila prilika za povećanje potiska.
#3
+11
Philippe Leybaert
2014-01-08 22:17:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kanalni ventilator približava se onome što opisujete, iako je prsten oko propelera miran, umjesto da je pričvršćen za propeler i vrti se s njim.

Glavna prednost kanalnog ventilatora je veća učinkovitost zbog smanjenih gubitaka na vrhu lopatice propelera (u osnovi inducirani otpor), ali ta se prednost u učinkovitosti gubi pri većim brzinama i / ili manjoj potražnji potiska.

U "normalnim" zrakoplovima nedostaci ventilacijskog kanala nadmašuju dobitak u učinkovitosti. Kanalni ventilatori uglavnom se koriste u zračnim brodovima i VTOL-ovim zrakoplovima poput zloglasnog Bell X-22. Također se koriste u većini aviona s mlaznim modelima.

Desni kanalni ventilator bio je ono za čim sam tragao kad sam spominjao 'znanstveno-fantastične' sjeckalice, hvala! :)
#4
+4
StallSpin
2014-01-09 00:35:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Q-Savjeti i kanalski ventilatori veliki su za rješavanje problema na koje mislite.

Vašu ideju za prsten bilo bi vrlo teško implementirati iz više razloga, a težina je primarna. Metalni prsten skroz oko propelera dodao bi značajnu težinu zrakoplovu, što bi vjerojatno poništilo bilo koji dobitak u učinkovitosti koji se postiže stabilizacijom protoka zraka. Uz to, vrhovi propelera već imaju nekoliko tisuća G-a pri normalnom radnom broju okretaja. To je prihvatljivo jer oslonac postaje sve lakši dok se približavate savjetima. Ali ako biste pričvrstili metalni prsten težak nekoliko desetaka kilograma, sile bi bile astronomske, a vaš oslonac bi vrlo brzo propao.

Drugo je pitanje da bismo, kako bismo imali učinkovite propelere, trebali lagano zakrenite oštrice da biste promijenili kut pod kojim grizu u zrak. Oni se nazivaju propeleri s konstantnom brzinom i već su pomalo komplicirani. Ako idete i dodate drugu točku okretanja vrhovima podupirača kako bi se mogli kretati unutar prstena, samo dodajete hrpu ležajeva, masti, težine i još jednu točku kvara.

Konačno, uravnoteženje prstena vjerojatno bi bio težak zadatak. Prvo bi vaš prsten trebao biti izrađen u vrlo preciznim tolerancijama, što bi bilo prilično skupo. Najmanji udarac ili udubljenje u prstenu (što se često događa propelerima) prouzročit će da postane neuravnotežen i da će u najmanju ruku zahtijevati rad, a najviše bi mogao prouzročiti da se cijela propeler prodrma. To je već mala briga za rekvizite, ali kada stavite teški disk na dugačku ruku iz uporišnog mjesta, a zatim ga podvrgnete nevjerojatno visokim G silama, samo pojačavate eventualne nedostatke.

#5
+2
Skip Miller
2014-01-09 00:04:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Iz povijesne perspektive napravite neka istraživanja na krilu kanala Culver proizvedena 1952-53. Ova ravnina s dvostrukim motorom (potiskivač) ima dva kanala koji ne okružuju potporanj u potpunosti, ali su dio krila. To je dovelo do ekstremno kratkih mogućnosti uzlijetanja, jer protok zraka preko krila nije bio vezan za brzinu tla prema naprijed. Čak bih otišao toliko daleko da kažem da je to bio rani korak u mogućnostima VTOL-a ventilacijskog kanala.

Ovaj članak napisao je Doug Robertson objavljeno 2005. godine na airport-data.com sadrži nekoliko prekrasnih slika i, čini se, dobro istraženu narativnu povijest zrakoplova.



Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...