Будет ли соединение лопастей пропеллера с непрерывным кольцом уменьшать индуцированное сопротивление?

Вопросы / ответыБудет ли соединение лопастей пропеллера с непрерывным кольцом уменьшать индуцированное сопротивление?
0 +1 -1
flyman Админ. спросил 1 год назад

Турбинные двигатели покрыты, что, конечно, должно содержать процесс (так же, как супер/турбированный двигатель, как только воздух поступает на впуск). Но это заставило меня задуматься, не уменьшает ли это также — или даже полностью удаляет-индуцированное сопротивление вокруг кончиков лопастей вентилятора?

Возможно ли иметь аналогичную установку для стандартной опоры, она даже не должна быть стационарной, это может быть кольцо, соединяющее концы опоры, вращающееся с ней, как бесконечное крыло. Он имеет дополнительное преимущество безопасности, что он будет виден, когда опора вращается. И я полагаю, что если кольцо достаточно сильное, чтобы поддерживать его окружность, нагрузка на опору должна быть предельной, так как она вращается вокруг собственного центра масс.

Является ли индуцированное сопротивление на опоре недостаточно большим, чтобы оправдать какую-либо мысль, или такое опорное кольцо (я уверен, что для этого есть настоящее имя, кто-нибудь знает, о чем я говорю?) вызывают другие нарушения воздушного потока? Или, возможно, есть и другие причины, как это было бы просто слишком трудно решить для постоянной скорости реквизита?

flyman Админ. ответил 1 год назад

Есть уже много ответов ниже, которые решают индуцированное перетаскивание реквизита. Чтобы прямо ответить на ваш вопрос относительно кольца, прикрепленного непосредственно к лопастям, — он будет испытывать переменные центробежные нагрузки, которые сами по себе будут довольно большими на высоких оборотах, но тот факт, что нагрузки будут меняться так сильно, приведет к усталости материала и отказу.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Как бы вы соединили кончики лопастей винта с непрерывным кольцом, не делая их неспособными изменять высоту?

5 ответ
0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

То, о чем вы говорите, существует, они называются пропеллерами Q-Tip.

Помните, что лопасть пропеллера — это просто аэродинамический профиль, подобный крылу, и основная аэродинамика ничем не отличается от крыла. Но вращение лопасти создает больше явлений, чем крыло, в частности спиралевидный вихрь, который можно увидеть за опорой и вызывает всевозможные эффекты пропеллера .

Теоретически, ничто не помешает нам иметь крылышки на кончиках опоры :преимущества были бы

  1. Делая опору более эффективной, уменьшая индуцированное сопротивление (то же, что и крылышко на крыле )
  2. Уменьшить шум
  3. Поддержание скорости кончика винта дозвуковым путем уменьшения его длины

Большая проблема заключается в аэродинамических напряжениях, и, насколько я знаю, во время испытаний были некоторые довольно впечатляющие неудачи, поэтому решение теперь заключается в том, чтобы дать большую стреловидность наконечникам (см. Это как эквивалент наконечника крыла 777 по сравнению с 787, например). Попробуйте найти статьи на Q-tip Харцелла .

По мере того как военно-морские пропеллеры более широки и способны deealing с более большими напряжениями вращающего момента, самомоднейшие одни имеют winglets. Вы можете найти несколько фотографий в интернете.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Круто! Знаете ли вы, есть ли какие-либо «кольца», которые соединяют все опоры, все вокруг? Или поставьте рамку вокруг опоры, как на некоторых водных транспортных средствах, и на некоторых вертолетах (по крайней мере, sci-fi, не уверен в реальных)?

flyman Админ. ответил 1 год назад

Концепция, связанная с воздушным винтом Q-Tip (с меньшим количеством проблем из-за аэродинамического напряжения), является гребным винтом Scimitar, который встречается на многих турбовинтовых самолетах, включая C-130J «Super Hercules» . Хотя большинство винтов scimitar, с которыми я знаком, являются постоянными скоростями, я считаю, что есть и некоторые варианты с фиксированным шагом…

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

Как указывали другие, установка кольца на опору значительно увеличит нагрузку на лопасти. Такой же эффект можно получить с хорошо подогнанным кожухом.

Действительно, был самолет, который использовал эту концепцию, RFB FanTrainer (см. рисунок ниже). Чтобы уменьшить вес и площадь смачивания, диаметр опоры был намного меньше, чем у обычного пропеллера, поэтому общая эффективность была не лучше. Однако, более малые вращая инерции произвели больше турбин-как влияния (меньше прецессии), поэтому принципиальная схема была использована для основного тренера для будущих пилотов двигателя.

FanTrainer 400

В конце концов, FanTrainer пользовался лишь ограниченным успехом и был прекращен после 50 был построен. Дизайн был слишком легким, чтобы поддержать все желания военно-воздушных сил для основного тренера, и частный рынок в то время сокращался и был полон старых самолетов, которые служили экономичным клиентам одинаково хорошо. Тем не менее, он предлагал почти реактивные характеристики за уникально низкую цену за час полета.

В общем, если вы хотите окутать пропеллер для лучшей эффективности, вам нужно принять более высокую площадь поверхности кожуха, что быстро добавит больше сопротивления, чем вы когда-либо сможете сэкономить, предотвращая поток вокруг наконечников опоры.

Что можно было спасти, прикрыв опору? Индуцированное сопротивление будет таким же, поскольку это происходит от создания лифта . Классическая теория для пропеллеров с минимальными индуцированными потерями A. Betz и L. Prandtl требует эллиптического распределения подъема по диску пропеллера, так что подъем сглаживания сужается на кончиках. Искусственно увеличивать его помогло бы только если это смогло уменьшить хорду лезвия на подсказках — в виду того что подсказки видят самое высокое динамическое давление, это смогло действительно перевести в меньше сопротивления трением. Однако, это увеличение мало сравнивано к массивному увеличению в сопротивлении трением кожуха.

При высоких скоростях индуцированные потери невелики, и доминирующими становятся другие факторы. Отметим, что турбовентиляторы и высоконагруженные винты рассчитаны не на минимальные вынужденные потери, а на максимальную тягу с заданным диаметром. Покрытый пропеллер может наслаждаться более высокой загрузкой диска, поэтому вы получаете ту же тягу с меньшими лопастями и более низкими скоростями наконечника, что поможет в высокой эффективности скорости. Меньшие лезвия переводят в меньшие потери на трение на опоре, а более низкие скорости наконечника переводят в более высокую крейсерскую скорость, прежде чем потери Маха начнут кусаться.

Таким образом, на высокой скорости кожух может быть полезен, когда он не слишком большой. Турбовентиляторные двигатели страдают от этой дилеммы. Они могли бы иметь гораздо более высокие коэффициенты обхода, чем сегодня, но это означало бы огромные гондолы, а увеличенное сопротивление гондолы компенсировало бы выигрыш от увеличенного коэффициента обхода. Активно ламинаризующий поток гондолы — это путь вперед, но до сих пор практической реализации еще не произошло.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Что касается вращающейся инерции, я полагаю, что вращающийся кожух также будет иметь высокий угловой момент, что приведет к гироскопическим эффектам при изменении ориентации диска пропеллера. В дополнение к влиянию на управление самолетом, я думаю, что это наложит циклическую изгибную нагрузку на лопасти пропеллера во время маневра, и я могу представить, что устройство подвержено колебаниям.

flyman Админ. ответил 1 год назад

@sdenham: да, позволяя кожуху вращаться с пропеллером принесет много проблем. Лучше держать его неподвижным, как на турбовентиляторах.

flyman Админ. ответил 1 год назад

@PeterKämpf-вы касаетесь скорости наконечника и просто волнового сопротивления, но как насчет увеличения тяги? Конечно, это было ключевой целью в ранних проектах, таких как различные подъемные платформы.

flyman Админ. ответил 1 год назад

@Maurymarkowitz увеличение тяги нуждается в некоторой передней области кожуха для всасывания для работы. Подъемные платформы имели это, но опорные кожухи предлагают очень мало, потому что они предназначены для работы на высокой скорости вперед. Другими словами, низкие вертикальные скорости подъемных платформ позволяют использовать увеличение тяги, но высокая скорость полета опорных Кожухов смещается оптимально, чтобы оставить небольшую возможность для увеличения тяги.

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

Канальный вентилятор приближается к тому, что вы описываете, хотя кольцо вокруг пропеллера неподвижно, а не прикреплено и вращается с пропеллером.

Основным преимуществом канального вентилятора является более высокая эффективность из-за снижения потерь наконечника лопасти винта (по существу, вызванного сопротивления), но это преимущество эффективности теряется при более высоких скоростях и/или более низком требовании тяги.

В» нормальном » самолете недостатки канального вентилятора перевешивают выигрыш в эффективности. Канальные вентиляторы в основном используются в дирижаблях и самолетах VTOL, таких как печально известный Bell X-22 . Они также используются в большинстве реактивных моделей самолетов.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Правый вентиляторный вентилятор был тем, что я искал, когда я упоминал «научно-фантастические» вертолеты, спасибо! 🙂

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

Q-подсказки и Дактированные вентиляторы большие одни для того чтобы разрешить проблемы вы думаете.

Ваша идея кольца было бы очень трудно реализовать по ряду причин, вес является основным. Металлическое кольцо на всем пути вокруг пропеллера добавит значительное количество веса к самолету, что, вероятно, отменит любые выигрыши в эффективности, которые вы получите от стабилизации воздушного потока. Кроме того, наконечники пропеллера испытывают уже несколько тысяч G при нормальных рабочих оборотах. Это приемлемо, потому что опора становится постоянно легче по мере приближения к кончикам. Но если бы вы прикрепили металлическое кольцо весом в несколько десятков фунтов, силы были бы астрономическими, и Ваша опора очень быстро потерпела бы неудачу.

Вторая проблема заключается в том, что для того, чтобы иметь эффективные пропеллеры, мы слегка поворачиваем лопасти, чтобы изменить угол, под которым они кусаются в воздух. Они называются пропеллерами постоянной скорости, и они уже несколько сложны. Если вы идете и добавляете вторую точку поворота к наконечникам опоры, чтобы они могли перемещаться внутри кольца, вы просто добавляете кучу подшипников, смазки, веса и другую точку отказа.

Наконец, балансировка кольца, вероятно, будет трудной задачей. Сначала ваше кольцо должно быть изготовлено с очень точными допусками, что было бы довольно дорого. Малейший порез или вмятина в кольце (что часто случается с пропеллерами) приведет к тому, что он станет неуравновешенным и, как минимум, потребует работы, и, самое большее, может привести к тому, что весь пропеллер встряхнется. Это уже незначительная проблема для реквизита, но когда вы кладете свой тяжелый диск на длинную руку с его точки опоры, а затем подвергаете его невероятно высоким силам G, вы просто усиливаете любые ошибки, которые могут иметь.

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

Для исторической перспективы сделайте некоторые исследования на крыле канала Калвер, произведенном в 1952-53. Этот двойной двигатель (толкатель) самолет имеет два канала, которые не полностью окружают опору, но являются частью крыла. Это привело к чрезвычайно коротким взлетным возможностям, потому что воздушный поток над крылом не был привязан к скорости движения вперед. Я бы даже сказал, что это был ранний шаг в возможностях канального вентилятора VTOL.

Эта статья Дуга Робертсона опубликована в 2005 году airport-data.com содержит несколько красивых фотографий и то, что кажется хорошо изученной повествовательной историей самолета.