Кто может сделать импеллер?

[Malish]

Что показали измерения на стенде?
Интересны замеры с раздвоением.

Так же, интересно узнать, почему Ваш выбор был сделан в пользу двух вентиляторов в независимых каналах? Мощность мотора?

Раздвоение выходного сопла мы не делали, так что сравнивать было не с чем. Вообще это был испытательный стенд для разработки вентиляторной СУ для этого самолёта(первый вариант):

На этом самолёте должен был стоять тот-же двигатель(GM LS6 V8) что сейчас установлен на нашем PJ-II "Dreamer"(второй вариант), но с прямым приводом(без редуктора) на один 960мм вентилятор. Для этого и был сделан этот стенд, на котором мы испытывали и доводили концепцию его СУ. Результаты были не плохие - на максимальных 4500 об/мин.(340лс) статическая тяга была 450кг. Можно было-бы ещё поработать с доводкой и увеличить тягу(в теории до 600кг), но мы решили что самолёт похожий на современный истребитель будет иметь больший спрос. Т.е. второй вариант самолёта был выбран из чисто коммерческих побуждений.

 

[Malish]

То есть диаметр импеллера от мощности двигателя не зависит?

В принципе общую компоновку вентиляторной СУ можно "прикинуть" не делая всех доскональных расчётов(для начала) что-бы можно было сделать общий проект самолёта. Приведу в пример как я сделал с проектом нашего самолёта(первый вариант):
Самолёт должен был иметь(по расчётам) максимальный взлётный вес 1000кг и максимальную скорость полёта 300-350км/ч.
Энерговооружённость самолёта желательно должна была быть в районе 0,4-0,5(400-500кг тяги на взлётном режиме).
Зная что в реальности с вентиляторной СУ можно получить 1,0-1,5кг/лс тяги, то нужно было использовать двигатель мощностью 300-400лс.
Для этого был выбран автомобильный двигатель LS6 используемый на спортивных машинах Шевролет Корвет. Этот двигатель развивает мощность 405лс на 6000об/м и имеет хороший крутящий момент в диапазоне 3500-6000об/м. Но использовать двигатель на максимальных оборотах нельзя("умрёт" быстро) и что-бы двигатель мог иметь ресурс(между капитальными ремонтами) хотя-бы 1000-1500 часов, нужно было его максимальные обороты ограничить до 4500об/м(взлётный режим) и до 3500-4000об/м(крейсерский режим). На 4500об/м двигатель развивает мощность в 340лс(см. таблицу), что вполне достаточно для Техзадания на этот самолёт.
Зная максимальные обороты вентилятора(4500) и максимально допустимую скорость концов лопастей(лопаток) 250м/с(900км/ч) - диаметр вентилятора должен быть в районе 960мм.
Эти данные дали возможность проектировать сам самолёт...

 

[Malish]

Когда мы решили всё таки строить второй вариант самолёта, то так-же использовали упрощённый вариант компоновки вентиляторной СУ, но делали это уже в обратном порядке. Сначала "нарисовали" сам самолёт, стараясь максимально использовать разработки сделанные для первого варианта - передняя часть фюзеляжа до моторного отсека(включая кабину пилотов) осталась не изменённой, так-же частично использовали некоторые части хвостового оперения, передней стойки шасси и органы управления самолётом. Крыло, воздухозаборники и заднюю часть фюзеляжа пришлось делать с "нуля". Что-бы самолёт выглядел пропорциональным реальному двухмоторному истребителю, диаметр вентиляторов пришлось уменьшить до 690мм:

Для вентилятора диаметром 690мм, что-бы получить максимальный КПД, нужно его "крутить" до 7100об/м. Естественно LS6 двигатель дать такие обороты не способен. Нужно было сделать повышающий обороты "редуктор"(мультипликатор) и он так-же должен был иметь два "выходных" вала для вентиляторов. Получался "агрегат" с пятью шестернями, так как он ещё будучи повышающим обороты, то естественно на нём будет происходить потеря мощности. Что-бы как-то компенсировать эту потерю мощности было решено увеличить максимальные обороты двигателя до 5000об/м, где он выдаст 390лс. Получился вот такой агрегат с передаточным соотношением (1 : 1,42):

Всё таки два относительно длинных воздушных канала, вентиляторы меньшего диаметра и "редуктор"(мультипликатор) дали о себе "знать", понизив статическую тягу до 350кг...
Сейчас мы занимаемся доводкой вентиляторов и надеемся получить тягу в 400кг. А так-же в будущем планируем использовать двигатель LS3 который развивает 430лс на 6000об/м(LS6 405лс), что позволит нам получить те же 450кг тяги.

 

[Ромашчандр]

Меня в этом смысле интересует компановка Edgley Optica.
Думаю у них в первую очередь вентилятор, чтобы не делать очень высокое шасси и на винт не летели камни.
Но с другой стороны для такой компановка можно не разоряться на Lycoming, а поставить например субару подходящей мощности без редуктора.

 

[Антон Алексеев]

Как раз спрямляющий аппарат увеличивает тягу на те-же 7-10% "раскручивая" воздушный поток созданный вентилятором. На этих фото хорошо видна "крутка" воздушного потока за вентилятором:

Посмотреть вложение 517322

Вы используете очень простые неоптимизированные лопасти вентилятора. У вас нет спеца по аэродинамике? Ниже вы даёте ссылку на статью в которой видно, как в ТВД менялась форма лопастей от поколения к поколению. Может, вы используете неподходящие программы? Я когда перешёл с SolidWorks на NX и начал щупать FiberSIM, понял, что последние несколько лет занимался ерундой.

 

[Malish]

Вы используете очень простые неоптимизированные лопасти вентилятора. У вас нет спеца по аэродинамике? Ниже вы даёте ссылку на статью в которой видно, как в ТВД менялась форма лопастей от поколения к поколению. Может, вы используете неподходящие программы? Я когда перешёл с SolidWorks на NX и начал щупать FiberSIM, понял, что последние несколько лет занимался ерундой.

"Замутить" можно всё что угодно, но нужно прикинуть "будет ли овчина выделки стоить"? Форма лопаток вентилятора современного турбо-вентиляторного двигателя рассчитана на работу в широком диапазоне скоростей, в том числе и на сверхзвуковых, поэтому они такие "замысловатые". В нашем случае нет никакого смысла "лезть в дебри" - где стоимость и сложность изготовления таких лопаток станет "заоблачной", а толку от этого будет "0"...
Наши "новые" лопатки были рассчитаны в Казанском Авиационном Университете профессором по аэродинамике:

Или эти вентиляторы Казанских аэродинамических труб:

или этот вентилятор Чешского самолёта UL-39 сделанного в Авиационном университете Праги:

или эти вентиляторы самолёта E-Fan сделанные компанией Airbus:

были неправильно рассчитаны и изготовлены?
Вы что, считаете что все эти люди или компании ничего не "шарят" в аэродинамике?

 

[Антон Алексеев]

Теперь вижу поверхности двойной кривизны, на предыдущих фото они не просматривались.

 

[Malish]

Вы используете очень простые неоптимизированные лопасти вентилятора. У вас нет спеца по аэродинамике? Ниже вы даёте ссылку на статью в которой видно, как в ТВД менялась форма лопастей от поколения к поколению.

Компания VasyFan разрабатывает EDF VF-570 который должен "выдавать" 150кг статической тяги. Они тоже "замутили" ультрасовременную форму лопаток вентилятора(похоже просто скопировали) как на ДТВД.
И получается что соотношение тяги к мощности у них получается такое-же, как на вентиляторе с простыми по форме лопатками, как Вы говорите "не оптимизированными" - 1,5кг/лс., а стоить такой "агрегат" будет 25,000 Евро!:

 

[Malish]

Меня в этом смысле интересует компановка Edgley Optica.
Думаю у них в первую очередь вентилятор, чтобы не делать очень высокое шасси и на винт не летели камни.
Но с другой стороны для такой компановка можно не разоряться на Lycoming, а поставить например субару подходящей мощности без редуктора.

В принципе это возможно - практически сделать что-то вроде уменьшенной реплики этого самолёта, но даже для неё Вам нужен будет двигатель мощностью порядка 200лс... Тут важно помнить о трёх главных недостатков Вентиляторной СУ с ДВС - сложность конструкции, ограниченная максимальная скорость полёта и нужная(большая) мощность ДВС, чем у ЛА с Винтовой СУ.
Как правило нужная мощность ДВС для Вентиляторной СУ будет примерно на 50% больше чем для Винтовой СУ, что-бы у ЛА были схожие ЛТХ.
Как я уже ранее говорил, использование Вентиляторной СУ(Ducted fan) должно быть чем-то оправдано - эстетикой, копийностью, ограничением размеров СУ или чем-то ещё(например простота в пилотировании).

 

[Антон Алексеев]

Компания VasyFan разрабатывает EDF VF-570 который должен "выдавать" 150кг статической тяги. Они тоже "замутили" ультрасовременную форму лопаток вентилятора(похоже просто скопировали) как на ДТВД.
И получается что соотношение тяги к мощности у них получается такое-же, как на вентиляторе с простыми по форме лопатками, как Вы говорите "не оптимизированными" - 1,5кг/лс., а стоить такой "агрегат" будет 25,000 Евро!:

Посмотреть вложение 517467
Посмотреть вложение 517468

Я на данном уровне знакомства с предметом могу сделать следующие предположения:
1. EDF VF-570 имеет электропривод, что заставляет бороться за каждый % КПД. На арбусовском электровентиляторе внутри канала в зоне концов лопаток, кстати, это компенсатор зазора виден?
2. Хотят получить максимальный КПД в широком диапазоне мощности - получили от 3,58кгс/л.с. при 27кВт до 2,06кгс/л.с. при 146кВт. Вероятно, неплохо.
3. Если они делают лопатки инфузией, то степень их вычурности на стоимость формы влияет очень слабо, даже в России.
4. Самое главное. Вы можете меня убедить, что хитровычурная форма не лучше простой, но не я Ваш покупатель. А целевой аудитории за 25 тыщ как раз и заходят формы со свистоперделками.

 

[Malish]

Я на данном уровне знакомства с предметом могу сделать следующие предположения:
1. EDF VF-570 имеет электропривод, что заставляет бороться за каждый % КПД. На арбусовском электровентиляторе внутри канала в зоне концов лопаток, кстати, это компенсатор зазора виден?
2. Хотят получить максимальный КПД в широком диапазоне мощности - получили от 3,58кгс/л.с. при 27кВт до 2,06кгс/л.с. при 146кВт. Вероятно, неплохо.
3. Если они делают лопатки инфузией, то степень их вычурности на стоимость формы влияет очень слабо, даже в России.
4. Самое главное. Вы можете меня убедить, что хитровычурная форма не лучше простой, но не я Ваш покупатель. А целевой аудитории за 25 тыщ как раз и заходят формы со свистоперделками.

Для производителя ДТВД каждый "лишний" грамм тяги и каждый грамм сэкономленного топлива очень важен, там речь идёт о десятках тысяч ЛС и тоннах израсходованного топлива, а стоимость их штучной продукции выражается в миллионах... Там есть за что "бодаться" и на что тратить миллионы.
Изготовление лопаток вентилятора, как и лопастей ВВ - очень критичный и ответственный процесс, там просто инфузией не отделаешься, процесс это "ручной" и сложный. Изготовить лопатку вентилятора в виде формы лопасти винта не представляет больших проблем и затрат, а вот сделать её "хитровычурной" формы, да ещё всё это рассчитать(не просто скопировать вид) что-бы на самом деле была польза - это под вопросом, а стоимость такой лопатки увеличиться в разы!
Сейчас стоимость нашего вентилятора сопоставима со стоимостью композитного винта для легкого самолёта, а это важно т.к. существует вероятность повреждения лопаток посторонними предметами в процессе эксплуатации(впрочем как и лопастей винта). И я не думаю что эксплуатант нашего самолёта будет "рад" платить в десятки раз дороже за лопатку(или вентилятор) только лишь потому что он(вентилятор) выглядит "круто"...
А если кому-то и захочется иметь вентиляторы с "видом" реального ДТВД, то за дополнительную плату его "хотелку" мы можем и удовлетворить под его ответственность 😉

 

[Сергей Фролович]

Уважаемые коллеги, у Вас есть внятное техническое обоснование целесообразности данной конструкции? Как то широко все очень.
Есть ли, используется ли методика проектирования и расчетов данного устройства. Чем пользуетесь. Какие аналоги существуют, в чем преимущество?

 

[Malish]

Уважаемые коллеги, у Вас есть внятное техническое обоснование целесообразности данной конструкции? Как то широко все очень.
Есть ли, используется ли методика проектирования и расчетов данного устройства. Чем пользуетесь. Какие аналоги существуют, в чем преимущество?

Всё это и об этом уже многократно обсуждалось не на одной ветке, включая преимущества и недостатки этой системы. Аналогов десятки(если не сотни), расчёты и конструктивные особенности тоже приводились...
Даже если почитать эту всю ветку(внимательно), то на многие Ваши вопросы найдутся ответы...
А так про эту систему(Ducted fan system) ещё можно почитать здесь:

https://reaa.ru/threads/ventiljatornye-su-ventiljator-v-vozdushnom-kanale-ducted-fan.100030/page-3

https://reaa.ru/threads/samoljot-pj-ii-dreamer.16731/page-102

https://reaa.ru/threads/impeller-ili-vint-v-nasadke.95257/

https://reaa.ru/threads/03-06-2016-samoljot-ul-39-ljotnoe-proisshestvie.5511/page-2

https://reaa.ru/threads/soosnyj-impeller-s-reduktorom-dlja-sudna-na-vozdushnoj-podushke.17148/page-2

https://reaa.ru/threads/zagljanul-sluchajno-v-odin-angarchik.16811/page-18

https://reaa.ru/threads/postrojka-samoljota-pj-ii.8293/page-54

 

[Антон Алексеев]

Изготовление лопаток вентилятора, как и лопастей ВВ - очень критичный и ответственный процесс, там просто инфузией не отделаешься, процесс это "ручной" и сложный. Изготовить лопатку вентилятора в виде формы лопасти винта не представляет больших проблем и затрат, а вот сделать её "хитровычурной" формы, да ещё всё это рассчитать(не просто скопировать вид) что-бы на самом деле была польза - это под вопросом, а стоимость такой лопатки увеличиться в разы!

Пишут, что выкладкой с прессованием препрегов или 3D жаккардом для ПД-35 делают: ОДК создает из композитов детали для двигателя ПД-35 . Препреговая технология не сказать, что сильно дороже и сложнее инфузии тканей. Да и с инфузией, думаю, решаемы сложные геометрии - можно купить материал, который на черное крыло МС-21 идёт. Там специальный полимер держит слои при сборке пакета, а потом он же служит пластификатором отверждённой смолы.
Не знаю, что Вы имели в виду под "ручным" процессом, но в массовой авиации наоборот всеми силами человеческий фактор минимизируют.

 

[Malish]

Пишут, что выкладкой с прессованием препрегов или 3D жаккардом для ПД-35 делают: ОДК создает из композитов детали для двигателя ПД-35 . Препреговая технология не сказать, что сильно дороже и сложнее инфузии тканей. Да и с инфузией, думаю, решаемы сложные геометрии - можно купить материал, который на черное крыло МС-21 идёт. Там специальный полимер держит слои при сборке пакета, а потом он же служит пластификатором отверждённой смолы.
Не знаю, что Вы имели в виду под "ручным" процессом, но в массовой авиации наоборот всеми силами человеческий фактор минимизируют.

Мы с Вами говорим на "разных языках"... Вы питаетесь сравнить возможности доступа к технологиям и финансовой базе фирм "гигантов" и небольшой компании из нескольких человек? Это просто смешно... И о какой "массовой авиации" Вы говорите? Мы здесь говорим о ШТУЧНОМ производстве, а не о серии в сотни самолётов в год. Поверите или нет, а производители композитных винтов для малой авиации(а их только несколько) делают их "в ручную", даже наши лопатки делали в "ручную" на фирме которая стоит на уровне ОДК, ОПК и т.п.(не буду называть название, но все её прекрасно знают) и делали они их больше года потому-что запустить их в серию будет стоить миллионы(причём не рублей).
Как-то так...

 

[Ромашчандр]

В принципе это возможно - практически сделать что-то вроде уменьшенной реплики этого самолёта, но даже для неё Вам нужен будет двигатель мощностью порядка 200лс.

Вентиляторной СУ(Ducted fan) должно быть чем-то оправдано - эстетикой, копийностью, ограничением размеров СУ или чем-то ещё(например простота в пилотировании

А насколько примерно упадёт КПД винта при именьшении его диаметра 1,5 или 2 раза?

 

[Malish]

А насколько примерно упадёт КПД винта при именьшении его диаметра 1,5 или 2 раза?

Если Вы говорите о вентиляторе, то если его диаметр позволит иметь прямой привод от двигателя, то практически КПД не изменится. В случае копийности Оптики, то проблем вообще не должно быть - у неё вентилятор довольно большого диаметра и короткий воздушный канал(почти кольцо). Вообще-то основные проблемы с КПД вентилятора бывают в конструкции воздушного канала(особенно длинного) и большого зазора между лопатками и кожухом вентилятора. Коэффициент КПД правильно рассчитанного и сделанного вентилятора в канале(ducted fan) будет около(0,8), а в плохом случае(0,6), так-что потери КПД могут быть выражены в десяток процентов но не в разы...

 

[Ромашчандр]

Если Вы говорите о вентиляторе, то если его диаметр позволит иметь прямой привод от двигателя, то практически КПД не изменится. В случае копийности Оптики, то проблем вообще не должно быть

Нет, я имел ввиду обычный винт.
Мне интересна не копия Оптики, а концепция двухбалочного моноплана и кокпита с максимальным обзором.

 

[Malish]

Нет, я имел ввиду обычный винт.
Мне интересна не копия Оптики, а концепция двухбалочного моноплана и кокпита с максимальным обзором.

Тогда этот вопрос адресуйте уже не ко мне. Хотя в принципе идея одна, будь это вентилятор или винт, взять энергию(мощность) с двигателя и передать её в другое движение(воздуха или другое) с минимальными потерями. И если винт малого диаметра правильно рассчитать(более высокие обороты, количество лопастей и т.п.), то потери в КПД могут быть не большими. Но опять, этот вопрос лучше задать специалистам по винтам...

 

[Ромашчандр]

Спасибо за доходчивые разъяснения.