В начале Вы хотели увеличить скорость выходной струи, для того что-бы увеличить скорость полёта и для этого Вам нужен был второй вентилятор. Теперь как я понял разговор идёт об увеличении тяги, но не скорости потока? Тогда я не вижу смысла во втором вентиляторе, если для его установки придётся увеличивать мощность. В этом случае проще будет добавить количество лопаток на одновентиляторной СУ под более мощный двигатель. Не так-ли?
Кто может сделать импеллер?
В начале Вы хотели увеличить скорость выходной струи, для того что-бы увеличить скорость полёта и для этого Вам нужен был второй вентилятор. Теперь как я понял разговор идёт об увеличении тяги, но не скорости потока? Тогда я не вижу смысла во втором вентиляторе, если для его установки придётся увеличивать мощность. В этом случае проще будет добавить количество лопаток на одновентиляторной СУ под более мощный двигатель. Не так-ли?
- Откуда
- По ту сторону пруда
Из формулы T = M*(2*V - Ve ) следует сразу и увеличение статической тяги в 2 раза (Ve = 0) и увеличение (теоретически вдвое, при отсутствии торможения первым винтом) предельной скорости Ve = 2*V.
- Откуда
- По ту сторону пруда
При удвоеннии числа лопаток (при неизменном установочном угле) - увеличится ли вдвое скорость потока в канале?
Думаю что увеличится т.к. большее число лопаток будут "загребать" больше воздуха, а сечение(площадь) канала останется прежней, то естественно скорость потока увеличится.
- Откуда
- По ту сторону пруда
Да, это так. Но у меня акцент был на слове вдвое. 🙂
С другой стороны, даже если она (скорость потока) увеличится хотя бы в полтора раза, то конечно, лучше будет пойти Вашим путём, нежели городить огород с сужением, вторым винтом и остальным блекджеком.
- Откуда
- По ту сторону пруда
Так, если просто увеличить число лопаток и скорость поднимется вдвое, тогда учитывая, что сечение канала то же самое, то потребная мощность получится в 8 раз больше - согласно формуле.
Если скорость воздуха в канале увеличится в полтора, тогда мощность нужна будет в 3.375 раз больше. А это уже лучше, чем предлагаемый заужающийся импеллер.
Если скорость воздуха в канале увеличится в полтора, тогда мощность нужна будет в 3.375 раз больше. А это уже лучше, чем предлагаемый заужающийся импеллер.
Речь о перепаде давления и расходе я завёл только в контексте работы второго внтилятора.
Вот на диаграммах, представленных выше, изображено, что вентилятор, создавая перепад давления, одновременно в него и "упирается" ( выражаясь не научно, "опирается на него" ). Этот упор создаёт тягу.
Если какам-либо образом уменьшать этот подпор ( перепад давления ), то тяга будет снижаться. Не важно, какое действие мы производим после первого вентилятора - поджимаем выходной канал ( уменьшаем сечение ) или откачиваем воздух из канала вторым вентилятором, уменьшение величины статического давления "за" первым вент. приведёт к снижению тяги. Одновременно, к снижению потребляемой мощности. Потому, работа второго вентилятора должна быть согласована с первым. Как производится согласование ( и нужно ли оно, посредством второй активной ступени "компрессора" ) рассматривается в конструировании осевых компрессоров ТРД.
Ещё замечу, что в конструкции PJ-II применён скорее пропеллер, чем вентилятор. степень перекрытия и количество лопастей ближе к пропеллеру. У него несколько иная картинка закрутки потока и распределения компонент скорости "ЗА" плоскостью вращения. Методика расчёта отличается от вентиляторных.
Проштудировав несколько методик по расчёту вентиляторов в каналах, пока ещё не оформился с выводами, но много интересного... Встретилось, что в системе из двух последовательных 4-х лопастных пропеллеров КПД увеличился порядка 10%. ( АЖ1 на 10% ). Что вентилятор в канале создаёт тягу, которая не меняется от осевой обдувки ( практически до критической скорости ), не зависит от косой обдувки во всех углах ( от осевой до перпендикулярной )...
Так же, полагаю, что установка второго пропеллера имеет смысл ещё и с противоположным вращением, как это реализовано на соосных пропеллерах. Тогда не понадобится направляющий аппарат.
Anatoliy.
Верной дорогой идете товарищи!!!
- Откуда
- Севастополь
При удвоеннии числа лопаток (при неизменном установочном угле) - увеличится ли вдвое скорость потока в канале?
Если увеличивать количество лопаток, то следует и увеличивать установочные углы лопастей.
Если бы не то противное и непонятное многим индуктивное сопротивление лопастей, то такой вентилятор с большим числом лопастей потребовал бы увеличение мощности по такому алгоритму рассуждения:
Скорость потока воздуха увеличится в два раза - массовый расход увеличился в два раза - - тяга увеличится в четыре раза - мощность увеличится в 8 раз.
Но это справедливо только для идеального импеллера у которого КПД равно 100 % и вообще нет лопастей.
Львиная доля мощности реального импеллера тратится именно на преодоление того самого индуктивного сопротивления, которое индуцируется из подъемной силы лопастей.
А при увеличении скорости воздуха в канале мало того, что та подъемная сила сильнее отклоняется от оси вращения и уменьшается по косинусоидальному закону, так в добавок еще практически в два раза (по синусоидальному закону) растет и то индуктивное сопротивление лопастей, которое индуцируется из отклоненной подъемной силы лопастей.
Так что увеличение потребной мощности будет более чем в8 раз больше.
Лопасть "загребает" воздух не потому, что она называется лопастью, а потому, что она "гребет" воздух за счет своего угла атаки, который УМЕНЬШИТСЯ если скорость воздуха в канале увеличится.
Если увеличивать количество лопаток, то следует и увеличивать установочные углы лопастей.
Если бы не то противное и непонятное многим индуктивное сопротивление лопастей, то такой вентилятор с большим числом лопастей потребовал бы увеличение мощности по такому алгоритму рассуждения:
Скорость потока воздуха увеличится в два раза - массовый расход увеличился в два раза - - тяга увеличится в четыре раза - мощность увеличится в 8 раз.
Но это справедливо только для идеального импеллера у которого КПД равно 100 % и вообще нет лопастей.
Львиная доля мощности реального импеллера тратится именно на преодоление того самого индуктивного сопротивления, которое индуцируется из подъемной силы лопастей.
А при увеличении скорости воздуха в канале мало того, что та подъемная сила сильнее отклоняется от оси вращения и уменьшается по косинусоидальному закону, так в добавок еще практически в два раза (по синусоидальному закону) растет и то индуктивное сопротивление лопастей, которое индуцируется из отклоненной подъемной силы лопастей.
Так что увеличение потребной мощности будет более чем в8 раз больше.
Anatoliy.
Верной дорогой идете товарищи!!!
- Откуда
- Севастополь
Да оставьте в покое всякие там воздействия давления внутри импеллера.
Всё что твориться в импеллере до среза выходного сопла не тягу не повлияет.
Загните канал буквой зет так, чтоб ось вентилятора была перпендикулярна направлению истечения воздушной струи.
И что по Вашему будет с вектором тяги если по вашему вентилятор обопрется на некое то повышенное давление позади него?
Смотрите проще на импеллер как на черный ящик.
Всё что творится внутри черного ящика по барабану, важно разница в процессах на входе и выходе черного ящика.
Согласен с Анатолием, угол установки нужно увеличивать, но его можно увеличить только до определённого угла - дальше начнётся "срыв". На примере вентилятора ЦАГИ ОВ-23М - там рекомендовано 6 лопаток с углом 30 градусов, но на наш вентилятор проф. Шахов рекомендовал(ссылаясь на ОВ-23М) 6 лопаток с углом 24 градуса. В чём разница? И ещё, опять возвращаюсь к практическим показателям нашего самолёта - обороты двигателя не растут с увеличением скорости, значит скорость потока воздуха в нашем(длинном) канале не меняется и вентилятор не должен тогда "вырождаться". Этот "феномен" кто-то может объяснить?
Я всегда всем говорил, ссылаясь на этот эффект - что наши вентиляторы "живут своей жизнью" в этом длинном канале и им "чихать" что вокруг происходит! Такое впечатление, что вентилятор создаёт "свой режим", т.е. пропускает через себя столько воздуха сколько ему нужно, а остальной(лишний") набегающий снаружи воздух просто упирается в "затычку" на входе в канал и банально перетекает наружу канала, как вода перетекает края полного стакана.
Это моё представление этого аффекта...
Я всегда всем говорил, ссылаясь на этот эффект - что наши вентиляторы "живут своей жизнью" в этом длинном канале и им "чихать" что вокруг происходит! Такое впечатление, что вентилятор создаёт "свой режим", т.е. пропускает через себя столько воздуха сколько ему нужно, а остальной(лишний") набегающий снаружи воздух просто упирается в "затычку" на входе в канал и банально перетекает наружу канала, как вода перетекает края полного стакана.
Это моё представление этого аффекта...
Последнее редактирование:
Anatoliy.
Верной дорогой идете товарищи!!!
- Откуда
- Севастополь
Перешлите мне параметры Вашего вентилятора и я постараюсь что то прояснить с помощью своей программы расчета.
Меня интересуют такие данные:
Радиус корня лопасти (радиус ступицы)
Диаметр вентилятора.
Закон распределения хорды лопасти по радиусу.
Закон распределения относительной толщины лопасти по радиусу.
Закон распределения углов установки лопасти пао радиусу.
Тип аэродинамического профиля лопасти.
Подводимая мощность к одному вентилятору (после всех редуктором)
Скорость вращения вентилятора.
Число лопастей (знаю что их пять)
Для более точной оценки еще интересна высота над уровнем моря и температура воздуха в том месте где будут проходить испытательные полеты.
Давайте проведём мысленный эксперимент...
Увеличим количество лопастей до 40. При этом, диаметр ступицы увеличится и займёт больше половины диаметра канала. Скорость потока несколько увеличится, но расход при этом упадёт. Скорость потока увеличится, в основном за счёт поджатия канала увеличением диаметра ступицы. Можем ли мы увеличением оборотов вентилятора ( теперь пропеллер стал полноценным вентилятором ) ещё увеличить скорость и поднять её в два раза? НЕТ! Максимально возможный перепад скоростей, набегающего на лопатку потока и отбрасываемого лопаткой ограничен срывом потока с лопатки.
Чтобы продолжить разгон потока, потребуется вторая ступень вентилятора. Если желаем эффективно разгонять поток, потребуется спрямляющий /направляющий аппарат... НО! не нужно разгонять поток. В некотором смысле, скорость потока - враг тяги для вентиляторного движителя. Полное давление состоит из двух компонент = скоростной напор и+ статическое давление. При разгоне потока ( массовый расход остался прежним ) будет уменьшаться статическая составляющая полного давления. Каждый десяток процентов добавки препада давления на следующей ступени = тяги ( и скорости ) будет оплачиваться "кубом мощности", а КПД системы будет падать. Мощность из давления = тяга будет преобразовываться в тепло.
Если у нашего движителя на выходе из канала скорость примерно равна максимальной полётной для ЛА, то больше разгонять поток не требуется.
На мой взгляд, смысл увеличения тяги вентиляторного движителя не в скорости, а в увеличении перепада давлений и расхода. Это достигается, в первую очередь, оптимизацией конструкции и увеличением КПД вентилятора и его напорных характеристик. Во вторую очередь - увеличением диаметра... вентилятора или, чисто гипотетически - подводом дополнительного количества воздуха ( Чур, кислород + керосин не рассматриваем 😉 ) .
На мой взгляд, в случае вентилятора "пропеллерного типа", удвоение количества лопастей ведёт к увеличению перекрытия и увеличению КПД. Оно преобразует пропеллер к виду вентилятора. как я понимаю, вентилятор оптимально работает, когда ступица занимает не менее 45% площади канала. Это связано с поджатием потока непосредственно перед плоскостью вентилятора и улучшает безотрывное течение на профиле лопатки.
( Тут есть альтернативное "не паханое поле"... Пока, на уровне интуитивного ощущения... Несколько ступеней пропеллеров с малым количеством узких лопастей, чтобы обеспечить минимальный диаметр ступицы. Этот вариант подходит для каналов малого диаметра, чтобы реализовать мощность и обеспечить максимально возможный для такого канала расход = тягу. )
Вот почему, у Чехов"не летит" самолётик, а PJ-II ( извините за фамильярность, "пыжик" ) летит ? ( и не плохо летит... АЖ! 250 км/ч летит! ). Потому, что у "пыжика" два большого сечения канала = расход. И с прямым входом/выходом. А у Чехов - один канал, задушенный кривыми входными воздухозаборниками.
*( Извините, что я так "просто объясняю очевидный факт"...)
Последнее редактирование:
Согласен, и у меня приходит такая же аналогия со стаканом... *( без него не разобраться... 😉 )
Завтра, приеду на работу, прикреплю выдержку из расчёта вентилятора в канале, где показано, почему тяга не зависит от скорости ЛА
- Откуда
- По ту сторону пруда
Мне кажется, что если перевести максимально возможный перепад давлений для данной реализации вентилятора на язык масс, скоростей и ускорений, то он будет в точности соответствовать максимально возможному перепаду скоростей. Правда, за такой перевод я не возьмусь.
Мне понятней такой подход, который предлагает Anatoliy:
Каждую секунду определённая масса воздуха загребается с одной стороны этого "чёрного ящика" и, ускорившись этим устройством, вылетает из другой стороны. А это значит, что чёрный ящик должен испытывать ускорение в противоположном направлении, согласно Ньютону.
Перепады давлений, индуктивные и лобовые сопротивления лопастей и ступиц - все учтены внутри ящика. Они важны только для того, чтобы понять устройство его устройство.
Последнее редактирование:
В приложениях вся информация что Вам нужна. По лопаткам сейчас у меня информации нет, Михаил(кто их делал) сейчас с нами не работает, но я постараюсь на днях у него узнать, если у него эта информация сохранилась. Таблица мощности и крутящего момента двигателя в приложении.
Максимальные обороты двигателя(взлётный режим) - 5000 об/м
Мощность на этих оборотах(по таблице) --------------- 388 л/с
Редуктор(один с двумя выходными валами), повышающий (соотношение 1 : 1,42), КПД 0,8(по инфо от А. Чернова)
Обороты вентиляторов(двигатель - 5000 об/м) - 7100 об/м
Статическая тяга на этих оборотах - 350 кг.
Угол установки лопаток(0,75R) - 20 градусов.
Высота над уровнем моря - 100м, Темп. берите пока стандартную.
Спасибо.
По лопаткам может эти фотки помогут?:
Последнее редактирование:
Масса учтена в РАСХОДЕ.
Мы не можем измерять "массу, загребаемую лопатками"... А вот, давление и скорость - можем. И очень точно. Что там происходит с массой - это "чисто академический интерес"...
В принципе, весь расчетный аппарат, приведен к зависимостям от параметров, которые мы способны точно измерить или вычислить.
Опять же, "массовый" подход к рассмотрению физики процесса - это одно из возможных описаний... Достаточно примитивное, как и "несжимаемость газа", на которой построена вся классическая теория.
Если описание даёт удовлетворительную модель для понимания, то это ещё не означает, что она верна...
Потому, описывать процесс имеет смысл в удобных для инженерного расчета величинах. ( Не обязательно, что описание будет отражать реальную физику процесса - тот самый "черный ящик").
Можно, к примеру описать аэродинамические процессы на уровне атомарных, спиновых, квантовых взаимодействий, но это не упростит вычисление конкретных геометрий механизмов.
Последнее редактирование:
JohnDoe
Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
- Откуда
- где-то в России....
Условие "отсутствия торможения первым винтом" в предлагаемой Вами конструктиве выполнено не будет, т. К. для 1го винта формула будет иметь вид T1 = M (V - Ve), для Ve = 0, T1 = MV. Потому что 1й винт ускоряет воздух лишь до скорости V. 2й винт буквально со стопа будет давать такую же тягу, что и первый, потому как он УЖЕ работает в услрвиях набегаюшего потока(он уже "летит") со скоростью V! Ускоряя поток вдвое он будет выдавать тягу T2 = M (2V - V) => MV. Смысла во 2м винте нет.
При росте Ve до прeдельного для 1го винта случая V = Ve(T1 = 0) тяга всей системы не изменится, но с дальнейшим ростом Ve начнёт падать, тк 1й винт будет создавать ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ тягу, те Ve > V. Добавим сюда рост сопротивления ЛА и идея тандем обращается, пардон, в тыкву.
Итого: на скоростях полёта до Ve = V 2й винт бесполезен, на скоростях полёта Ve > V бесполезен и даже вреден 1й. 🙂
Имху
Ссылка на работу "Аэродинамика винта в кольце", Шайдакова Владимира Ивановича, преподавателя МАИ. Одного из немногих, кто глубоко разбирался в теоретических вопросах расчёта пропеллеров разных ЛА и вентиляторов.
В этом учебном пособии, подробно описаны теоретические основы конструирования и методы расчёта винтов в кольце и винтов в канале.
В этом учебном пособии, подробно описаны теоретические основы конструирования и методы расчёта винтов в кольце и винтов в канале.
Последнее редактирование:
Это значит что мои догадки про "свою жизнь" вентилятора в канале нашего самолёта были правильными. Значит наш вентилятор будет иметь одинаковую тягу в статике и в полёте! И углы установки лопаток нужно выбирать из расчёта максимального КПД в статическом режиме работы(макс. тяга в начале разбега). Может поэтому проф. Шахов рекомендовал угол установки лопатки 24 градуса(вместо 30) для максимальной тяги в статическом положении самолёта?
- Откуда
- По ту сторону пруда
Ну вот и хорошо: первый винт вырабатывает тягу М и второй винт вырабатывает тягу М. Складываем вместе получаем 2 М.
Извините, но Вы повторно ломитесь в открытую дверь. Да, при достижении и превышении скорости V первый винт вместо тяги начнёт оказывать сопротивление потоку воздуха. Но это сопротивление не появится скачком, а будет постепенно возрастать. Поэтому хоть какой-то выигрыш в максимальной скорости должен быть. Об этом я Вам написал буквально на предыдущей странице. Если вы не читаете мои ответы, то я не вижу смысла в дискуссии такого формата.