Кто может сделать импеллер?

@КАА Если определять шаг опирпясь не на установочный угол лопасти, то есть не между хордой сечения лопасти и плоскостью вращения, а угол соответствующий Су= 0, то всё встанет на место.
P.S.Не знаю ЭТОТ самолёт, но предполагаю, что у него весьма высокое МАК.
 
Последнее редактирование:
Для чего делают импеллеры?
1. Что бы снизить уровень шумов.
2. Что бы разместить его внутри конструкции.
3. Что бы повысить безопасность при аэродромном маневрировании.
4. Что бы визуально подменить газотурбинный двигатель.
5. Что бы ... (можно вписать еще несколько причин)

Но во всех случаях от импеллера требуется получить силу тяги.
Как создается тяга у импеллера.
Тут предложили представить импеллер в виде черного ящика в виде цилиндра в передний торец которого входит воздух, а из заднего торца выходит тот же воздух с большей скоростью.

А тяга будет строго зависеть от произведения секундного расхода воздуха и приращения скорости приданного воздуху.
Если посмотреть на воздушный винт с тем же количеством лопастей как у импеллера и с тем же диаметром, то при подведении определенной мощности он будет обладать определенной тягой.
Это почти похоже на поведение импеллера.
Вот только у импеллера будут дополнительные потери за счет трения воздуха о стенки туннеля.
Задача состоит в том, чтобы придать лопастями определенное приращение скорости воздуха внутри тоннеля.
Как и у воздушного винта у импеллера удельная тяга будет уменьшаться с уменьшением диаметра вентилятора.
Придется увеличивать подводимую мощность для создания приемлемой тяги.
Это уже на вкус конструктора, что ему важнее, внешний вид или экономный режим полета.
Тут есть прекрасный пример такого решения у Malishа.
И для того чтоб получился приличный полет тот самолет сделан максимально обтекаемым, что облегчило задачу с потребной мощностью..
Конечно можно побороться за тот самый КПД импеллера.
Но вот есть такая сумасбродная идея применить у импеллера сопло с изменяемым диаметром на подобии современных реактивных двигателей.
Импеллер больше похож на осевой одноступенчатый компрессор и скорее всего такое сопло может дать некое приращение тяги и несколько увеличить скорость полета.

Что касается двухступенчатого импеллера, то как писали чуть раньше это не даст ни какого положительного эффекта.
Если у открытых соосных воздушных винтов и соосных несущих винтов наблюдается прирост тяги примерно на 10 - 14 %, то это происходит за счет подсоса внешнего воздуха задним винтом из за ометаемой площади переднего винта.
Так вот у импеллера не будет такого подсоса, а потери на всякое трение и особенно на индуктивное сопротивление лопастей существенно ухудшат результат.
Другими словами упадет удельная тяга.

Здесь я во многом согласен с Вами, но внесу некоторые поправки:
Вентилятор нельзя сравнивать с осевым компрессором - само название "вентилятор"(fan) говорит о том что он "продувает" воздух(без создания значительного давления воздуха позади вентилятора), а компрессор его сжимает. В этом и принцип создания тяги вентилятором - перемещение массы воздуха за промежуток времени(mass flow), а не за счёт скорости реактивной струи(jet flow). Поэтому сильно "заужать" сопло вентилятора нельзя(допускается сужение только до 10% от площади вентилятора), иначе "закупорка" воздуха за вентилятором просто его "задушит".
Использовать двухступенчатый вентилятор не имеет смысла по выше указанной причине - вентилятор это не компрессор.
А вот сделать его соосным(два вентилятора с разносторонним вращением) можно, это позволит избавиться от спрямляющего аппарата. Но будет ли эта "овчина выделки стоить" остаётся под вопросом(усложнение, удорожание и вес конструкции), может только в случае если это будет EDF(электрический вентилятор) где можно поставить два электромотора(один за другим)...
И ещё, с равнозначными параметрами(диаметр винта и вентилятора, а так-же мощностью двигателя) вентиляторная СУ будет иметь на 30% большую тягу. Однако это преимущество будет только до скорости полёта ЛА 150-200км/ч, где сопротивление воздуха кожуха/канала "съест" эту повышенную тягу, поэтому что-бы ЛА с вентиляторной СУ мог иметь примерно такие-же скоростные характеристики, он должен иметь более мощный двигатель чем ЛА с винтовой СУ.
 
Последнее редактирование:
Сделать осевой компрессор не позволит мощность или обороты поршневого двигателя?
 
Сделать осевой компрессор не позволит мощность или обороты поршневого двигателя?

Совершенно два разных принципа работы - осевой компрессор не создаёт тяги, а сжимает и подаёт воздух в камеры сгорания ТРД, где происходит горение смеси воздуха с топливом и из-за роста температуры воздух расширяется, но так-как компрессор создал повышенное давление перед камерами сгорания, то воздуху остаётся только один путь выхода - это в сопло ТРД, что и создаёт его тягу в виде реактивной струи...
Вентилятор же создаёт тягу за счёт перемещения массы холодного воздуха(о чём я выше писал) и он это делает за счёт механического воздействия(вращения) от вала турбины ДТРД или ДВС. На современных ДТРД вентилятор создаёт до 75% тяги(холодный контур) и только 25% приходится на реактивную струю(горячий контур). Отсюда и название этого двигателя - Двухконтурный ТурбоРеактивный Двигатель(ДТРД):


8778619.png

Если у этого ДТРД убрать часть ТРД(компрессор, камеры сгорания, турбину) и заменить всё это на ДВС, то получится обыкновенная вентиляторная СУ с ДВС "холодного" типа. Конечно такая силовая установка будет производить намного меньше тяги(ДВС может производить только сотни ЛС, а ТРД тысячи), но для малой авиации такой мощной(по тяге) СУ и не надо, да и стоить она будет в тысячи раз дешевле...
 
Последнее редактирование:
. В этом и принцип создания тяги вентилятором - перемещение массы воздуха за промежуток времени(mass flow), а не за счёт скорости реактивной струи(jet flow).
Посмотрим как этот принцип создания тяги вентилятором будет выглядеть более научным языком.
Заменим Ваши слова "перемещение массы воздуха за промежуток времени" на секундный расход воздуха
Теперь посмотрим как эти массы воздуха будут перемещаться по каналу импеллера.
Ясно, что эти массы воздуха будут двигаться с определенной скоростью и с такой же скоростью покинут задний срез импеллера.
Поэтому в строгом соответствии с законом Ньютона тяга импеллера будет равна произведению секундного расхода и скорости истечения того самого воздуха.
Поэтому как ни крути, а от скорости реактивной струи ни отделаться, ни откреститься не получится .
 
осевой компрессор не создаёт тяги, а сжимает и подаёт воздух в камеры сгорания ТРД,
Тоже так думал. Но оказывается, даже в обычном ТРД без форсажа основную долю тяги создает компрессор. Даже делают специальные разгрузочные полости за компрессором, чтобы уменьшить осевую нагрузку на подшипники ротора. Диффузор воздухозаборника тянет вперед, а с наружными "губами" - просто всасывается в набегающий поток. Камера сгорания чуток тянет вперед. Турбина в общем сильно тянет назад. Кстати, сужающийся насадок сопла не создает тяги, а тянет назад.
 
Посмотрим как этот принцип создания тяги вентилятором будет выглядеть более научным языком.
Заменим Ваши слова "перемещение массы воздуха за промежуток времени" на секундный расход воздуха
Теперь посмотрим как эти массы воздуха будут перемещаться по каналу импеллера.
Ясно, что эти массы воздуха будут двигаться с определенной скоростью и с такой же скоростью покинут задний срез импеллера.
Поэтому в строгом соответствии с законом Ньютона тяга импеллера будет равна произведению секундного расхода и скорости истечения того самого воздуха.
Поэтому как ни крути, а от скорости реактивной струи ни отделаться, ни откреститься не получится .

Я и не открещиваюсь, в какой-то степени эффект реактивной струи здесь присутствует, но её скорость намного ниже скорости реактивной струи ТРД и основное значение тяги выходит из массы воздуха перемещаемого вентилятором в промежуток времени.
И вообще этот термин и метод расчёта вентиляторной СУ придумал не я - существует литература по этой теории и методов её расчёта:
 
Тоже так думал. Но оказывается, даже в обычном ТРД без форсажа основную долю тяги создает компрессор. Даже делают специальные разгрузочные полости за компрессором, чтобы уменьшить осевую нагрузку на подшипники ротора. Диффузор воздухозаборника тянет вперед, а с наружными "губами" - просто всасывается в набегающий поток. Камера сгорания чуток тянет вперед. Турбина в общем сильно тянет назад. Кстати, сужающийся насадок сопла не создает тяги, а тянет назад.

В какой-то степени может это и правильно(хотя я сомневаюсь), но это относится к ТРД, а здесь мы говорим об ДТРД где основную тягу создаёт вентилятор. Что касается вентиляторной СУ с ДВС, то зачем нам "крутить" компрессор если больше тяги даст вентилятор?
 
В общем виде, тяга реактивного движителя выражается произведением массового расхода газа на разность скорости его истечения и скорости набегающего потока: P=G*(Vс-V), и придётся обеспечивать и массовый расход и скорость истечения из сопла.
 
Тоже так думал. Но оказывается, даже в обычном ТРД без форсажа основную долю тяги создает компрессор. Даже делают специальные разгрузочные полости за компрессором, чтобы уменьшить осевую нагрузку на подшипники ротора. Диффузор воздухозаборника тянет вперед, а с наружными "губами" - просто всасывается в набегающий поток. Камера сгорания чуток тянет вперед. Турбина в общем сильно тянет назад. Кстати, сужающийся насадок сопла не создает тяги, а тянет назад.
Всё, что Вы описали касается вала на котором находится и компрессор и турбина.
Повышенное давление между компрессором и турбиной раздавливает наружу и компрессор, и турбину, и стенки тоже.
Компрессор вперед, а турбину назад как Вы тут писали.

А по законам физики тяга бог знает какого движителя из которого что либо истекает исчисляется, как уже многие тут написали, произведением массового расхода того, что истекает (секундно-отбрасываемой массы) на разность скоростей выходящей и входящей массы (приращение скорости).

На счет всасывания диффузора в воздух Вы сильно погорячились.

Давайте подвергнем эти Ваши слова сомнению.

Проведем эксперимент с домашним аналогом ТРД. Это простой пылесос.
Подключим шланг к всасывающему отверстию пылесоса.
Поднимем пылесос так, чтоб шланг свисал вертикально вниз не касаясь пола и перед ним хотя бы на метр не было препятствий, а на всасывающий конец шланга оденем насадку для чистки ковров.
Она загнута примерно на 90 градусов от оси шланга.
Включим пылесос и станем наблюдать за отклонением шланга.
Висящий шланг представляет довольно чувствительный измеритель малых усилий. Своего рода маятниковые весы.
Можете убедиться отклоняя конец шланга пальцем и фиксируя на ощупь усилие и угол отклонения шланга.
Теперь проделаем это же самое, но шланг подключим к выходному отверстию пылесоса и станем наблюдать.
Условия те же, на пути исходящей струи не должно быть препятствий в районе хотя бы метра.
Результаты проведенного эксперимента очень сильно удивят безграмотного исследователя.
Первое удивление это то, что исходящая струя воздуха обладает тягой которая в бесконечно раз больше нулевой силы возникающей при всасывании воздуха. Вспомним результат запрещенного деления числа на ноль.
Второе удивление поразит ясным громом испытателя тем фактом, что разряжение на некоторой поверхности не создает вообще никакой силы.
Это камешек в огород теории создания подъемной силы за счет разницы давлений над ти под крылом.
Кстати, если почитать инструкцию на пылесос, то там можно встретить степень разряжения создаваемое пылесосом.
У моего пылесоса это разряжение равно 150 мм водного столба, что в атмосферах равно 0,015 атм, или 15 грамм на квадратный сантиметр.
Если входное всасывающее сечение насадки равно10 квадратным сантиметрам, то ожидаемое незадачливым исследователем якобы усилиле должно быть примерно равно 150 граммам.
 
В общем виде, тяга реактивного движителя выражается произведением массового расхода газа на разность скорости его истечения и скорости набегающего потока: P=G*(Vс-V), и придётся обеспечивать и массовый расход и скорость истечения из сопла.

Но мы здесь говорим не о тяге чисто реактивного движителя, а о тяге вентилятора... Это всё таки две разные вещи.
 
Разница только в организации рабочего процесса и, как следствие, разных мощностях. А суть одна: придать ускорение воздушному потоку.
 
Разница только в организации рабочего процесса и, как следствие, разных мощностях. А суть одна: придать ускорение воздушному потоку.

Я об этом и говорю - нужно рассматривать только то, что относится к принципу работы вентиляторной СУ, а то мы скоро начнём говорить о космических скоростях, принципах полёта и реактивной тяге в безвоздушном пространстве...
 
Извините за болтовню, но придется оправдываться.
На счет всасывания диффузора в воздух Вы сильно погорячились.
Да. В диффузоре и перед компрессором двигателя скоростным напором должно создастся повышенное давление, а на "губах" - подсасывающая сила. Сам по себе ВЗ не создаст тягу, только сопротивление.

Подключим шланг к всасывающему отверстию пылесоса...
Да. Это уже где-то обсуждали.
 
Извините за болтовню, но придется оправдываться.

Да. В диффузоре и перед компрессором двигателя скоростным напором должно создастся повышенное давление, а на "губах" - подсасывающая сила. Сам по себе ВЗ не создаст тягу, только сопротивление.


Да. Это уже где-то обсуждали.

Ну вот, "прилетели" к пылесосам... Напомню, тема о создании вентиляторной СУ(ducted fan) и Топикастер спрашивал именно об этом, а теория работы и принципы конструкции такой системы уже существуют...
 
В принципе, любой окольцованный пропеллер можно считать импеллером. 🙂 Было исследование ЦАГИ в 34-м кажись году, на сей счёт. Там было сравнение характеристик обычных винтов, и их же в кольцевых насадках разной длины вплоть до довольно длинной трубы, длиной больше диаметра. И как я помню, при небольшой относительных поступях, кольца длиной до 1/4 диаметра давали преимущество, а вот длинные трубы-ухудшали параметры винта.
Исследование было спровоцировано появлением этого вот уродца Капрони-Стипа.
stipa-3.jpg

Труба не шибко уменьшила эффективность его ВМУ. При мощности двигателя 120 л.с. большой площади крыла(19 кв.м.) с растяжками и огромной омываемой поверхности, самолёт развивал скорость 120 км/ч, а если бы немного задвинуть ВМУ вглубь, то было бы ещё лучше!
 
В принципе, любой окольцованный пропеллер можно считать импеллером. 🙂 Было исследование ЦАГИ в 34-м кажись году, на сей счёт. Там было сравнение характеристик обычных винтов, и их же в кольцевых насадках разной длины вплоть до довольно длинной трубы, длиной больше диаметра. И как я помню, при небольшой относительных поступях, кольца длиной до 1/4 диаметра давали преимущество, а вот длинные трубы-ухудшали параметры винта.
Исследование было спровоцировано появлением этого вот уродца Капрони-Стипа.
stipa-3.jpg

Труба не шибко уменьшила эффективность его ВМУ. При мощности двигателя 120 л.с. большой площади крыла(19 кв.м.) с растяжками и огромной омываемой поверхности, самолёт развивал скорость 120 км/ч, а если бы немного задвинуть ВМУ вглубь, то было бы ещё лучше!
По этим причинам, дедушка Жуковский, на выделенный бюджет, стал строить не самолёты, а аэродинамические трубы...
Понимание - оно дорогого стоит...
 
По этим причинам, дедушка Жуковский, на выделенный бюджет, стал строить не самолёты, а аэродинамические трубы...
Понимание - оно дорогого стоит...

К стати в аэродинамических трубах ЦАГИ тоже установлены вентиляторы:

aa8d122d7274b291d465865c312d017f.jpg

th.jpg
RIAN_00032919.HR.ru.jpg
 
Было дело, проектировал вентилятор для градирни диаметром 7 м. Предмет был совершенно мне не знакомый. Взял книгу Брусиловского по проектированию осевых вентиляторов, и вперёд! 🙂Нужный расход получился, но была неравномерность скорости по радиусу, впрочем заказчика устроило.
 
Назад
Вверх