Да..., садитесь студент, Вам двойка...
Умение объяснять сложные вещи просто - "на пальцах" или "с помощью сургуча и бечевки" - это считается "высшим пилотажем" среди знающих предмет людей. Подобрать простую, понятную и отражающую суть аналогию, порой бывает очень не просто...
Меня буквально восхитила удачная аналогия с мясорубкой...
👍
Попробую и я предложить что-либо подходящее к случаю.
На мой взгляд, для пропеллера, создающего тягу ( не важно, в канале или открытым пропеллером ) всё что происходит после плоскости вращения пропеллера способно только ухудшить работу самого пропеллера и его тягу.
Отбрасываемый пропеллером поток - это как выхлоп у двигателя внутреннего сгорания. Он неизбежен для получения полезной работы и столь же бесполезен для использования.
( Забудем на время про турбину и наддув ДВС ). Попытка заткнуть выхлоп приведёт к тому, что мотор заглохнет.
Так же и с пропеллером в канале.
Во первых:
Всё полезное происходит в плоскости вентилятора. Именно он и создаёт
тягу, которая через ступицу пропеллера передаётся на корпус ЛА и тянет его вперёд.
Поток воздуха, выходящий из канала тягу не создаёт. Он участвует в замыкании "циркуляции" потока воздуха вокруг плоскости пропеллера, проходя через неё. Так сказать, "компенсирует" убыль воздуха перед вентилятором и, далеко и вокруг плоскости пропеллера "обеспечивает" перетекание воздуха по зади - в область перед плоскостью пропеллера. Циркулирование воздушного потока значительного объёма вокруг плоскости пропеллера - это необходимое условие получения
тяги на пропеллере ( совершения им полезной работы ).
Препятствуя свободной циркуляции этого потока воздуха, мы будем получать потери. В первую очередь, в полезной работе пропеллера ( вентилятора ). Потому как влияя на поток будут изменяться условия взаимодействия пропеллера с потоком в его плоскости вращения. Во вторую, дополнительные потери на трение и взаимодействие ( индуктивные потери ) с этим потоком.
Можно посмотреть на процесс создания
тяги с разных сторон... Пропеллер ( в канале ) втягивает в себя поток воздуха - пропеллер тянет ( не отбрасывает ) поток и так же создаёт
тягу. Это лишь вопрос точки зрения.
Во вторых:
Из условия неразрывности среды, поджимая сечение канала и увеличивая скорость потока воздуха, одновременно уменьшается давление в этом потоке. Значительно больше, чем с ростом высоты в атмосфере. В разреженной среде пропеллер теряет эффективность.
Теоретически допустимо использовать не один, а два пропеллера. Не важно, близко расположены их плоскости вращения или разнесены. Но, если можно в данных габаритах конструкции обойтись одним пропеллером, то это всегда будет выгоднее ( с точки зрения получения полезной работы ), чем двумя. Потому, что КПД этих пропеллеров будут перемножаться и суммарный КПД будет хуже, чем у единичного.
Опять же, в аналогии с ДВС - можно получить мощность 100 л.с. применив два мотора по 50 л.с., но вес мотоустановок с редукторами и пропеллерами будет, минимум, раза в полтора выше, чем у одного винтомотора в 100 л.с.
Два пропеллера ( соосные винты ) применяют когда диаметр винта ограничен скоростью конца лопасти или конструктивно, а мощность двигателя на реализована. Если же в конструктивном габарите
движителя ( пропеллера, вентилятора... ) удаётся реализовать всю мощность
двигателя, то всегда выгоднее использовать один пропеллер. Даже увеличивая количество его опастей и их ширину.
В канале, в отличие от открытого пропеллера, эта задача решается ещё эффективнее. Здесь применяют широкие лопасти и их количество может обеспечить степень перекрытия ометаемой площади
больше единицы.
Если не исчерпаны все возможности одной ступени вентилятора, то "городить" вторую незачем... ( Даже если Вы желаете достичь околозвуковых скоростей полёта ).
Важнейший параметр для пропеллеров в канале - это РАСХОД. Масса воздуха за единичное время. Расход, считаем, что неизменен = константа. Он включает в себя и плотность среды и скорость движения и площадь сечения и давление. Эти параметры связаны.
Расход - это наша располагаемая "
тяга". Расход обеспечил вентилятор - первый пропеллер. Всё, что будет совершаться далее по каналу ( за вентилятором ) - это всевозможные переходы от изменения одного параметра потока - в компенсаторное изменение другого, так, чтобы РАСХОД остался "константой".
( Таковы законы природы ).
Мы можем увеличить площади сечения, но уменьшится скорость и возрастёт давление. Можем уменьшить давление ( вторым пропеллером ), но уменьшится плотность среды... И т.д.
Реактивный эффект от разгона потока, выходящего из канала -НЕ РАБОТАЕТ. Всё, что с потоком можно было совершить, совершается перед плоскостью первого пропеллера и в его плоскости вращения. ВАЖНО, чтобы условия взаимодействия, оптимальные для первого вентилятора, оставались
неизменными.
Поджав канал после вентилятора,
чтобы на вентиляторе не изменились условия взаимодействия с потоком, нам нужно обеспечить "прежнее"давление за плоскостью вентилятора. Поджимая сечение, увеличивается сопротивление канала для потока. Мы будем
вынуждены, для компенсации добавочного сопротивления, принудительно
"отсасывать" поток вторым вентилятором, затрачивая на его привод мощность.
Хорошо... Мы затратили дополнительную мощность и обеспечили вентилятору ( первому пропеллеру ) неизменность оптимальных условий взаимодействия с потоком, не которые он рассчитан. Далее, желаем, чтобы второй пропеллер создал ещё дополнительно
тягу. Для этого, нам потребуется подвести к нему ЕЩЁ ... дополнительную мощность...
Продолжение ( вливания мощности в нагрев потока воздуха ) считаю излишним... Но, препятствий к тому не вижу.
