Кто может сделать импеллер?

[Anatoliy.]

А что касается теорий расчёта вентилятора, то у меня сложилось впечатление что мало кто толком знает правильную теорию расчёта, но каждый старается "двигать" свою теорию, смешивая всё в "кучу"...

Вы совершенно правы.

С этим я столкнулся когда решил рассчитать ВИШ.
Чего только я не начитался в научной литературе.
Пришлось этим заняться с нуля.
Как я поступил?
Я решил, что если создавать программу расчета, то её надо делать универсальной, подходящей для всяких вращающихся лопаточных устройств.
Представьте себе, что Вы (вы) дотошный исследователь такого малого размера по сравнению с лопастью, что находясь на поверхности лопасти не видите одновременно краев лопасти и Вам (вам) абсолютно безразлично как называется то, к чему прикреплена лопасть, и Вы (вы) не знаете даже сколько там лопастей.
Вам (вам) только известно местный угол набегания потока и угол атаки профиля лопасти конкретно в точке наблюдения.
Во всех случаях лопаточных устройств законы будут действовать одни и те же.
Вот с этого и началась работа по созданию программы расчета.
Что там будет твориться за задней кромкой лопасти Вам (вам) уже безразлично, поскольку это будет только следствием уже проделанных действий ЗАКОНОВ.
Теорий (не законов) о аэродинамических силах на аэродинамическом профиле несколько, но все во всех расчетах (не взирая на свою веру в ту или иную теорию) пользуются зависимостями поведения аэродинамических коэффициентов которые получены при натурных продувках (предпочтительно) или при виртуальных продувках (с долей ошибки).
Но, как вы справедливо заметили, каждый старается "двигать" свою теорию.
Ладно, если бы это касалось только простых обывателей, но это касается и тех, кто пишет учебники, старательно разделяя осевые компрессоры, от вентиляторов, от импеллеров, от воздушных винтов и от ветряков, создавая для каждого подвида лопаточных устройств свои отдельные правила.

Поэтому споры так и будут продолжаться о том, кто правильнее "ест бутерброд".

 

[Иванов]

У чехов вообще проблема не только с мотором, но и с вентилятором тоже. Мощность мотора у них примерно одинаковая с нашим(на вентилятор), обороты и диаметр тоже близки к нашим, но вентилятор совсем другой и спрямляющего аппарата нет. А самолёт разрабатывался в Пражском авиационном университете и куча профессоров в этом участвовало и было финансирование, оборудование для исследований, но всё равно что-то не так посчитали...

Посмотреть вложение 520241

"У семи нянек - дитя без глаза."

Сдается, что у меня есть ответ на этот "парадокс"...

Классическая теория аэродинамики не учитывает сжимаемость газа. Газ считается "идеальным" - как жидкость. Так удобнее производить теоретическую оценку движения потока, имеющимся расчетным математическим аппаратом. Он и так сильно "загроможден". Научный мат-аппарат и теория позволяет определить граничные ( предельные ) значения рассматриваемых физических параметров, их зависимости и качественную оценку. Проблемы теории и практики наука "отдаёт на откуп" эксперименту и инженерному расчёт. Потому, после натурных и модельных испытаний, в инженерных расчётах появляются коэффициенты и несколько отличные от теории графики зависимостей. Без практической аэродинамики ( натурных экспериментов ) теоретическая аэродинамика представляет собой "чисто академический интерес"...

Однако, мне видится способ увязать физику реальных процессов взаимодействия движущихся в воздушной среде тел с обтекающим воздухом. Но это требует отличного от принятого ( более сложного ) представления о протекании процессов. Классический научный метод этого не допускает...

И ещё, замечание... Представьте себе, что будет если дать простой и понятный математический аппарат, позволяющий точно рассчитывать аэродинамические, электромагнитные и прочие трёхмерные вихревые взаимодействия. Простой и понятный даже школьнику, не только инженеру для расчётов сложных механических конструкций. Что останется делать кандидатам, доцентам, академикам, университетам с их штатом сотрудников?

 

[Иванов]

Зависит от того, с какой интенсивностью высасывать. Поставьте вопрос более полно.

Ответ требуется качественный, а не конкретно-количественный.

Рассмотрите обратную задачу:
Вентилятор в канале. Когда будет легче мотору вращать вентилятор ( легче вращаться вентилятору ): когда вход или выход из канала на половину прикрыть заслонкой или когда канал открыт?
Подсказка: (Ключевое слово: РАСХОД.)

 

[Malish]

Без практической аэродинамики ( натурных экспериментов ) теоретическая аэродинамика представляет собой "чисто академический интерес"...

Однако, мне видится способ увязать физику реальных процессов взаимодействия движущихся в воздушной среде тел с обтекающим воздухом. Но это требует отличного от принятого ( более сложного ) представления о протекании процессов. Классический научный метод этого не допускает...

Поэтому "начитавшись" всей этой научной литературы, я понял что теория работы вентилятора в канале - очень "серое место"(gray area) в котором мало кто особо "вращается", а ещё меньше кто хорошо знает эту область аэродинамики. Даже проф. Шахов просто взял за основу вентилятор ЦАГИ ОВ-23М и перевёл эти параметры под наше ТЗ и особенно сильно не "заморачивался" с теорией. Думаю тоже самое было у чехов с вентиляторной установкой для UL-39 - кто-то просто скопировал уже готовый(чей-то) вентилятор и даже не подумали о спрямляющем аппарате и как правильно спроектировать воздушный канал и особенно его воздухозаборники(там столько ошибок наделали). И это всё под "надзором" и руководстве профессоров Пражского университета. К стати они тоже "игрались" с лопатками вентилятора:

Расположение вентилятора в канале и воздухозаборники:

 

[Иванов]

Возможно, на этих каналах воздухозаборника они и потеряли половину тяги...
Зато красиво.
Полагаю, цели коллектива, задействованного в расчётах и изготовлении этого самолёта, немножечко совсем другие, нежели у PJ-II. Это, всё-таки учебное заведение и там руками работают студенты - учатся. Плохо не то, что человек совершает ошибку - плохо если он её не признаёт. Часто, цена ошибки ( полезность выводов ) выше, чем цена достижения...

 

[tern]

Если позади первого вентилятора отсасывать воздух (вторым вентилятором) будет ли легче первому вентилятор вращаться?

Ответ требуется качественный, а не конкретно-количественный.

Тогда есть 3 путя:

- второй винт отсасывает ровно столько воздуха, сколько закачивает первый. Тогда условия работы первого никак не поменялись и ему ни легче и ни труднее.

- второй отсасывает меньше, чем закачивает первый. Первый переходит в режим компрессора и ему вращаться сложнее.

- второй отсасывает больше, чем туда закачивает первый. Первому в таких условиях вообще не требуется подводить мощности, чтобы вращаться.

 

[Иванов]

Позволю высказать своё видение вопросов, но сперва поведаю...

Моя специальность на которую учился в институте - "Ракетные Двигатели". Её ликвидировали как раз в период моего обучения по специальности... Учился на факультете "Авиационные двигатели". НО, это ровным счётом ничего не значит... Было это 30 лет назад. Институт я не окончил и диплом не имею, хотя и "проучился" почти 6 лет. Ко мне вполне применим тезис: "Когда не знал, да ещё и забыл..., то совсем плохо!". Многие вопросы технического образования и науки, я постигал на практике и в библиотеках. Результат, спустя многие годы, иногда меня удивляет. Я могу, по интересующему меня вопросу, за два-три вечера бегло прочитать учебник по термодинамике и ( исключая вникание в сложные для меня интегральные и дифференциальные преобразования ) разобраться с физикой интересующего вопроса.
Потому, в вычислениях и жонглировании формулами, предпочитаю доверять авторам. Мне более интересна физика процессов и ответы на вопросы, которые не содержатся в учебной литературе...

Сообразно вышеизложенному, каждый аппонент ( или "Виз-А-Ви" )может избрать собственное отношение и степень доверия к моим высказываниям...

По Чешскому вентилятору... На вид, мала крутка лопатки. Что у первого, что у второго.
Первый вариант имеет бОльшее перекрытие, чем второй. Значит, мотор не вытягивал первый и, по аналогии с обычным пропеллером, уменьшили ширину лопаток, чтобы "облегчить" пропеллер. Однако и второй вентилятор не позволил получить желаемую ( расчётную?) тягу.
Полагаю, что для вентилятора в канале, перекрытие ( ширина и количество лопаток ) - вторично. На первое место выходит общий шаг ( угол установки на 0,75R ) и крутка лопатки.
Однако, перекрытие лучше иметь побольше, чтобы вентилятор работал как компрессор.
Крутка должна соответствовать распределению скорости потока по радиусу канала. Оно очень не равномерно без специальных спрямляющих и выравнивающих устройств. Разница в скорости потока в центре и у стенки примерно 50%...25%. Для этого, замеряется "поле скоростей" в сечении канала перед вентилятором.

Потому, однозначно ответить по новому вентилятору для PJ-II не получится. Нужно прикинуть поле скоростей в канале и провести расчёт вентилятора с учётом этого. Плюс, расчёт будет состоять из двух частей: в статике ( тяга на стопе ); и тяга на расчётной скорости.
Как я понимаю, происходящие в канале процессы, тяга не должна сильно меняться до достижения критической скорости полёта, когда выходящий поток "далеко за пропеллером" не начинает поджиматься внешним потоком, обтекающим ЛА. В этот момент система ( вентилятор в канале ) начинает "вырождаться" - по аналогии с изолированным пропеллером. Вентилятор лишается "упора" в поток за плоскостью вращения. Тяга снижается.

Вполне возможно, что Ваши ( PJ-II ) новые лопатки, с увеличенной круткой и перекрытием, будут работать на меньшем шаге, но с более оптимальным распределением углов атаки по радиусу. КПД такого вентилятора будет выше.

 

[Иванов]

Тогда есть 3 путя:

- второй винт отсасывает ровно столько воздуха, сколько закачивает первый. Тогда условия работы первого никак не поменялись и ему ни легче и ни труднее.

- второй отсасывает меньше, чем закачивает первый. Первый переходит в режим компрессора и ему вращаться сложнее.

- второй отсасывает больше, чем туда закачивает первый. Первому в таких условиях вообще не требуется подводить мощности, чтобы вращаться.

На первый взгляд, мой ответ парадоксальный... Но
1- Согласен ( ну,... почти );
2- Первому вентилятору вращаться легче, он переходит в "режим компрессора". При этом давление растёт, а расход* снижается - мотор раскручивается на большие обороты;
3- Первый начинает не справляться с увеличившимся расходом, воздух в плоскости вращения "уплотняется", и ему вращаться труднее. Нагрузка на мотор возрастает. Его обороты падают.

В третьем варианте, первый вентилятор из "режима компрессора" переходит в "режим шнекового насоса", которому подают более плотное рабочее тело. Представьте, что вентилятор прокачивал воздух и вдруг, вместе с воздухом на лопасти стала обильно подаваться распылённая жидкость...

* Если быть точным, то не просто расход. а МАССОВЫЙ РАСХОД. Увеличивается масса с которой взаимодействует пропеллер. Дальше, простая физика... F=m x a.

 

[JohnDoe]

Я именно для того сначала и рассматривал 2 прямых импеллера, чтобы не думать, куда вторая половина массы денется.

Поясните, плиз, что такое "прямой импеллер"? И нафига нужен 2й импеллер, если он гонит с той же скоростью всего половину потока от 1го?

 

[Ромашчандр]

Тогда есть 3 путя:

- второй винт отсасывает ровно столько воздуха, сколько закачивает первый. Тогда условия работы первого никак не поменялись и ему ни легче и ни труднее.

- второй отсасывает меньше, чем закачивает первый. Первый переходит в режим компрессора и ему вращаться сложнее.

- второй отсасывает больше, чем туда закачивает первый. Первому в таких условиях вообще не требуется подводить мощности, чтобы вращаться.

А теперь давайте поставим в такие же условия второй вентилятор, но не с откаяиванием воздуха после него, а с нагнетанием воздуха перед ним.
Кажется мы увидим закономерность.

 

[JohnDoe]

Прекрасный вывод! Согласен...
Вот, только что делать на скорости в 300 км/ч с внешним сечением "конуса" канала вентилятора, который летит сужающейся частью к "хвосту"?...

А что с ним не так? (опусти вообще бредовость, извините, самой идеи)

 

[JohnDoe]

Второй винт не умеет "эффективно" ускорять поток от статики до 2 V.

В компании с первым винтом он будет взлетать с 700 метров, а в одиночку может потребовать 3.1 км полосы.

Давно придуманы ВИШ и повлротные/регулируемые решётки ВНА/СА. Вентиляторам ТВРД большой (и не очень) двухконтурности ничего не мешает летать от 0 до транс звука в 900-950км/ч
Имху

 

[JohnDoe]

"У семи нянек - дитя без глаза."

Сдается, что у меня есть ответ на этот "парадокс"...

Классическая теория аэродинамики не учитывает сжимаемость газа. Газ считается "идеальным" - как жидкость. Так удобнее производить теоретическую оценку движения потока, имеющимся расчетным математическим аппаратом. Он и так сильно "загроможден". Научный мат-аппарат и теория позволяет определить граничные ( предельные ) значения рассматриваемых физических параметров, их зависимости и качественную оценку. Проблемы теории и практики наука "отдаёт на откуп" эксперименту и инженерному расчёт. Потому, после натурных и модельных испытаний, в инженерных расчётах появляются коэффициенты и несколько отличные от теории графики зависимостей. Без практической аэродинамики ( натурных экспериментов ) теоретическая аэродинамика представляет собой "чисто академический интерес"...

Однако, мне видится способ увязать физику реальных процессов взаимодействия движущихся в воздушной среде тел с обтекающим воздухом. Но это требует отличного от принятого ( более сложного ) представления о протекании процессов. Классический научный метод этого не допускает...

И ещё, замечание... Представьте себе, что будет если дать простой и понятный математический аппарат, позволяющий точно рассчитывать аэродинамические, электромагнитные и прочие трёхмерные вихревые взаимодействия. Простой и понятный даже школьнику, не только инженеру для расчётов сложных механических конструкций. Что останется делать кандидатам, доцентам, академикам, университетам с их штатом сотрудников?

Аэродинамика не учитывает сжимаемость воздуха лишь до определённых скоростей, емнип 700км/ч, где влиянием сжимаемости можно пренебречь. Свыше 700км/ч вполне даже учитывает.

ЗЫ. У семи нянек четырнадцать сисек!

 

[Иванов]

А что с ним не так? (опусти вообще бредовость, извините, самой идеи)

Площадь поперёк потока создаёт сопротивление на полётной скорости. "Тыльная сторона" конус, в проекции на плоскость, даёт диск большой площади. Так называемое, "Донное сопротивление"у ЛА.

ЗЫ. У семи нянек четырнадцать сисек!

Я запишу... и повешу на кафедре...

 

[JohnDoe]

Площадь поперёк потока создаёт сопротивление на полётной скорости. "Тыльная сторона" конус, в проекции на плоскость, даёт диск большой площади. Так называемое, "Донное сопротивление"у ЛА

Подождите, сначала шла речь про сужающейся к корме конус. Далее, через трубу воздух прокачивантся и выбрасывает я, это не в чистом виде "перегородка поперек потока", как считается сопротивление я фиг знает. Не спец. Про" донное сопротивление" не особо в курсе. Хотя примерно себе представляю о чем речь.

 

[Malish]

Позволю высказать своё видение вопросов, но сперва поведаю...

Моя специальность на которую учился в институте - "Ракетные Двигатели". Её ликвидировали как раз в период моего обучения по специальности... Учился на факультете "Авиационные двигатели". НО, это ровным счётом ничего не значит... Было это 30 лет назад. Институт я не окончил и диплом не имею, хотя и "проучился" почти 6 лет. Ко мне вполне применим тезис: "Когда не знал, да ещё и забыл..., то совсем плохо!". Многие вопросы технического образования и науки, я постигал на практике и в библиотеках. Результат, спустя многие годы, иногда меня удивляет. Я могу, по интересующему меня вопросу, за два-три вечера бегло прочитать учебник по термодинамике и ( исключая вникание в сложные для меня интегральные и дифференциальные преобразования ) разобраться с физикой интересующего вопроса.
Потому, в вычислениях и жонглировании формулами, предпочитаю доверять авторам. Мне более интересна физика процессов и ответы на вопросы, которые не содержатся в учебной литературе...

Сообразно вышеизложенному, каждый аппонент ( или "Виз-А-Ви" )может избрать собственное отношение и степень доверия к моим высказываниям...

По Чешскому вентилятору... На вид, мала крутка лопатки. Что у первого, что у второго.
Первый вариант имеет бОльшее перекрытие, чем второй. Значит, мотор не вытягивал первый и, по аналогии с обычным пропеллером, уменьшили ширину лопаток, чтобы "облегчить" пропеллер. Однако и второй вентилятор не позволил получить желаемую ( расчётную?) тягу.
Полагаю, что для вентилятора в канале, перекрытие ( ширина и количество лопаток ) - вторично. На первое место выходит общий шаг ( угол установки на 0,75R ) и крутка лопатки.
Однако, перекрытие лучше иметь побольше, чтобы вентилятор работал как компрессор.
Крутка должна соответствовать распределению скорости потока по радиусу канала. Оно очень не равномерно без специальных спрямляющих и выравнивающих устройств. Разница в скорости потока в центре и у стенки примерно 50%...25%. Для этого, замеряется "поле скоростей" в сечении канала перед вентилятором.

Потому, однозначно ответить по новому вентилятору для PJ-II не получится. Нужно прикинуть поле скоростей в канале и провести расчёт вентилятора с учётом этого. Плюс, расчёт будет состоять из двух частей: в статике ( тяга на стопе ); и тяга на расчётной скорости.
Как я понимаю, происходящие в канале процессы, тяга не должна сильно меняться до достижения критической скорости полёта, когда выходящий поток "далеко за пропеллером" не начинает поджиматься внешним потоком, обтекающим ЛА. В этот момент система ( вентилятор в канале ) начинает "вырождаться" - по аналогии с изолированным пропеллером. Вентилятор лишается "упора" в поток за плоскостью вращения. Тяга снижается.

Вполне возможно, что Ваши ( PJ-II ) новые лопатки, с увеличенной круткой и перекрытием, будут работать на меньшем шаге, но с более оптимальным распределением углов атаки по радиусу. КПД такого вентилятора будет выше.

Я здесь полностью разделяю Ваше мнение, но меня всё-таки "терзают" сомнения по поводу новых лопаток(и не только). Наши "оригинальные" лопатки имеют тоже приличную крутку(но меньшую чем новые) и по нашим расчётам их нужно было 5(новых 6) и площадь новых шире. Получается что вентилятор с новыми лопатками будет иметь бОльшую рабочую площадь чем старый. Новые лопатки нам рекомендовали поставить на 24 градуса(на 0,75R) для макс. тяги(на стопе).
наши-же лопатки были рассчитаны на лучший КПД на скорости 150-160 км/ч и их установочный угол был в районе 30-32 градусов, но двигатель не "раскручивался" до максимальных оборотов(5000) в статике и тяга была 300-325 кг. Но так как обороты двигателя не увеличивались в полёте, то мы решили уменьшить углы установки лопаток что-бы получить расчётные максимальные обороты. Уменьшив угол установки до 20 градусов мы получили 5000 об/м и тяга на стопе стала 350 кг. Но я хорошо помню что в одном из "учебников" по расчёту вентилятора, было написано - "если двигатель не "выходит" на расчётный режим, то не в коем случае не меняйте расчётный угол установки лопаток, а уменьшайте их площадь или количество". Выходит что новый вентилятор будет иметь не только бОльшую площадь, но и бОльшие углы установки лопаток - думаю "движок" эти вентиляторы вообще не потянет...
К стати пере домной лежит таблица с данными вентилятора ЦАГИ ОВ-23М - так там угол установки лопастей вообще 30 градусов.

 

[tern]

И нафига нужен 2й импеллер, если он гонит с той же скоростью всего половину потока от

3- Первый начинает не справляться с увеличившимся расходом, воздух в плоскости вращения "уплотняется", и ему вращаться труднее. Нагрузка на мотор возрастает. Его обороты падают.

Ваш ответ действительно для меня парадоксален.
Что означает воздух "уплотняется"? До скоростей 0.5 М вроде считается что воздух несжимаем.

Вот смотрю я на ветряк: ветер небольшой, лопасти крутятся. И думаю: если перепад давлений возрастёт, то ветер усилится, расход сквозь плоскость ветряка должен увеличиться, и ветряк станет крутиться медленнеe ?
А если ветер вообще стихнет, то расход упадёт до нуля и ветряк разгонится не на шутку. Или нет?

Поясните, плиз, что такое "прямой импеллер"?

Это ровная прямая труба с винтом внутри

И нафига нужен 2й импеллер, если он гонит с той же скоростью всего половину потока от 1го?

Чтобы посчитать потребную мощность второго винта и умножать на 8 именно её, а не потребную мощность первого винта.

 

[tern]

Давно придуманы ВИШ

Ув. Malish, у которого есть не только теоретическиe знания но и практический опыт работы с импеллером, сказал, что ВИШ в импеллере не нужен.

А теперь давайте поставим в такие же условия второй вентилятор, но не с откаяиванием воздуха после него, а с нагнетанием воздуха перед ним.
Кажется мы увидим закономерность.

Если соглашаться с моими ответами, которые Вы процитировали, то мы должны увидеть, что второму винту вращаться легче. Что это наблюдение нам даёт?

 

[Ромашчандр]

Если соглашаться с моими ответами, которые Вы процитировали, то мы должны увидеть, что второму винту вращаться легче. Что это наблюдение нам даёт?

Я соглашаюсь с вашими ответами, но давайте также разложем со вторым вентилятором...
Я сам не уверен что получится
1. Если первый вентилятор перекачивает столько же сколько и второй....
2. Первый перекачивает меньше чем второй...
3. Первый перекачивает меньше чем второй.....

 

[Иванов]

Ваш ответ действительно для меня парадоксален.
Что означает воздух "уплотняется"? До скоростей 0.5 М вроде считается что воздух несжимаем.

Вот смотрю я на ветряк: ветер небольшой, лопасти крутятся. И думаю: если перепад давлений возрастёт, то ветер усилится, расход сквозь плоскость ветряка должен увеличиться, и ветряк станет крутиться медленнеe ?
А если ветер вообще стихнет, то расход упадёт до нуля и ветряк разгонится не на шутку. Или нет?

Ветряк - это пассивный элемент в потоке. Однако и он работает по тому же закону, только с противоположным знаком:
Если "усилится ветер", то перепад давления на ветряке увеличится. РАСХОД воздуха через ветряк увеличится. Прикрепив к ветряку генератор, мы получим бОльшую мощность, снимаемую с ветряка.
В обратном случае ( вентилятор с приводом от мотора ) работает как компрессор. Что он делает? Он перекачивает воздух из объёма воздуха ПЕРЕД плоскостью вращения в объём ЗА плоскостью вращения. Стенки канала играют роль корпуса насоса, не позволяющие давлению воздуха, создаваемому вентилятором, перетекать* из одного объёма в другой вокруг "клапана компрессора" - вентилятора .
*( что, собственно, происходит в случае изолированного пропеллера ).
Так вот, наш вентилятор - "компрессор" обеспечивает два важных параметра на выходе ( в объёме "ЗА"): 1- давление воздуха; 2- расход воздуха. В зависимости от того, что нас больше интересует ( давление или расход ), мы выбираем конструкцию компрессора, которая обеспечивает максимальное значение давления или расхода на выходе. ( Давление - это мембранные или поршневые компрессоры. Расход - это вентиляторы ). У нас "компрессор" - это вентилятор, потому как нас интересует расход. Именно за счёт расхода воздуха мы можем получить тягу для полёта нашего ЛА. Причём ( в отличие от настоящего компрессора, у которого в приоритете создание перепада давления ), у вентилятора, при значительном изменении расхода, изменение величины перепада** давления происходит в меньшей степени.
**( поскольку он не большой по абсолютной величине ).

п. 1 :
Мощность мотора, затрачиваемая на вращение вентилятора, зависит от РАСХОДА воздуха через вентилятор. Больше расход - больше мощности требуется на привод вентилятора. Потому, что расход - это масса воздуха, проходящая через сечение канала вентилятора за время. Вентилятор взаимодействует с этой массой, "проталкивая" её ( ветряк, наоборот - "подталкивается" массой воздуха ). Чем больше расход, тем большую массу "проталкивает" = ускоряет вентилятор. Тем большая сила сопротивления возникает на каждой лопасти вентилятора ( F=m x a ). Сумма сил на лопастях создаёт момент, равный которому подводится от мотора.
п.2 :
"Затыкая" - перекрывая - дросселируя входное или выходное отверстие у "компрессора" - вентилятора, в первую очередь***, уменьшается расход... см. П. 1:
***( в значительно большей степени, чем изменяется перепад давления. )