Thread moderators: Malish
Так выглядит мастер-модель статора. Готовое изделие будет состоять из двух частей - самого статора и его обтекателя:

P7020388 (Large).jpg


Отформовали статор:

PB050399 (Large).jpg


Статор без обтекателя:

P1140573 (Large).jpg


И с обтекателем:

Статор.jpg


Установили(вклеили) статор в кольцо вентилятора, для прочности каждая лопатка ещё крепилась к кольцу четырьмя 5мм винтами. Приформовали лопатки статора к кольцу и установили анкерные гайки для болтов крепления ступицы вентилятора:

P8300660.jpg

P1231390.jpg
 
Обтекатели статора так-же работают как воздухозаборники для охлаждения ступиц вентиляторов. В отверстия крепления ступицы вентилятора вмонтированы втулки которые создают зазор между её фланцем и корпусом статора, через который поступивший в заборную часть обтекателя воздух проходит в зону втулки вентилятора, тем самым постоянно обдувает ступицу во время работы вентилятора:

P4060497 (Large).jpg

P3240832.jpg

P3260837.jpg
 
Если не секрет. каким способом формовали статор?

Секретов здесь нет, процесс формовки статора очень "муторный". Я лично в этом процессе не участвовал(меня в это время в городе не было), Михаил Никитин и его жена Наташа(она-же технолог) этим процессом занимались. Постараюсь описать этот процесс формовки(со слов Михаила):
Миша с Наташей(и ещё пару помощников) поочерёдно укладывали, заранее заготовленные(разные по ширине) и уже пропитанные смолой слои ткани, на матрицы сегментов(в виде треугольника с обрезанной верхушкой по корпусу втулки). Поочерёдно их укладывали на нижний стальной диск матрицы, когда все сегменты были уложены, то их стягивали стальным кольцом(по наружному периметру) до тех пор пока все отверстия(по два на каждый сегмент) в сегментах и нижнем диске матрицы совпадали и в них снизу диска вставлялись болты. Затем доформовывали несколько слоёв ткани внутри корпуса втулки статора, что-бы "связать" эту конструкцию в одно целое. Когда всё было готово, то сверху опускали верхний стальной диск матрицы и вся эта "конструкция(матрица) затягивалась болтами... К сожалению фоток этого процесса у меня нет(так как меня там не было), кто-либо другой если и делал(но вряд ли), то мне их не дал.
Продублирую эти фотографии, что-бы легче было понять(представить) весь этот процесс формовки и конструкцию матрицы статора. Фотографий сегментов(7 шт.) у меня тоже нет, но знаю что они были изготовлены из "матричного" материала и имели покрытие из зелёного геля(как в основном и все наши матрицы):

PB050399 (Large).jpg

P7020384 (Large).jpg
 
Вентиляцию ступиц мы решили сделать потому что рабочие обороты подшипников большие и мы не хотели что-бы они грелись, хотя мы используем специальные подшипники MRC 206 SZZ которые рассчитаны на работу до 13,000об/м и не нуждаются в смазке(специальная смазка уже находится внутри подшипника, а подшипник закрыт сальниками с обеих сторон):

71-CA2zKk9L._SL1500_.jpg


Первые корпуса ступиц нам сделали литыми и с ребрами охлаждения, но позже мы заменили их на фрезерованные. Причина замены была в том, что нам не понравилось качество материала, то ли дюраль был "левый", то ли была нарушена технология литья - металл был "зернистым".
Литой корпус ступицы:

P6270108.jpg

P4090521.jpg


И фрезерованный:

P12-09-17_14.43.jpg
 
Первые лопатки вентилятора мы решили делать сами исходя из имевшейся у нас литературы, а так-же опыта Михаила в изготовлении ВВ для лёгких ЛА.
Было решено сделать первые вентиляторы с изменяемыми углами установки лопаток(на земле), т.к. мы не были уверены что всё рассчитали правильно, включая установочный угол лопаток. После испытаний и доводки вентиляторов предполагалось делать серийные вентиляторы уже с фиксированным креплением лопаток(как на фото ниже), что-бы избавиться от "наплыва" на комле лопатки, который нарушает аэродинамику и КПД вентилятора в целом. На "опытных" вентиляторах решили делать лопатки из стеклоткани, а уже потом делать "боевые" из углеволокна.
Наш вентилятор(с "наплывами" на лопатках) с возможностью установки лопаток на любые углы:

P6270108.jpg

P9300360.jpg


И возможный вариант крепления лопатки с фиксированным углом установки(лопатки без "наплывов"):

ul39-004 (Large).jpg
 
История интересная, но какие планы на будущее?

Как раз к этому и подхожу... В двух словах, ситуация не однозначная, но и не тупиковая. Закончу тему о изготовлении вентиляторной СУ и тогда отвечу на Ваш вопрос более подробно.
 
Мы все за вас болеем.
И рассказываете интересно, спасибо за такой экскурс в историю создания вашего самолёта.
 
Мы все за вас болеем.
И рассказываете интересно, спасибо за такой экскурс в историю создания вашего самолёта.

Спасибо!
Я думаю что любая информация(если не секретная), которую кто-то предоставил общественности, обязательно будет кому-то полезна. Я тоже "почерпнул" много интересного и полезного для нашего проекта, изучая информацию на форумах и блогах строителей ЛА(Lancair, Glasair и др).
Как говорят - "Одна голова хорошо, а две лучше!"
 
Лопатки решили делать пустотелыми для уменьшения их веса и соответственно их "сокрушительной" энергии. Когда мы сделали лопатки для вентилятора первого варианта самолёта(одновентиляторного), то одна лопатка весила более 500 гр т.к. она была "монолитная". И когда мы посчитали ту силу на её "отрыв"(на максимальных оборотах), то она выражалась в тоннах и это получался "бронебойный снаряд"! Поэтому стенд для испытаний этой СУ мы поместили в отдельное помещение, а пульт управления двигателем установили в другом помещении:

DCP_4717 (Large).jpg

DCP_4712 (Large).jpg


Михаил сделал "хитрую" матрицу для формовки пустотелой лопатки, где не только формовалась сама лопатка, но и приформовывался её крепёжный металлический(дюраль) стакан и всё это формовалось под давлением помещённого внутрь воздушного пузыря/мешка(сделанного из куска камеры шины гоночного велосипеда). Лопатки получились очень лёгкие, чуть более 110гр.
На этих фото лопатка в разрезе и виден записанный вес одной из них 114,4 грамма:

P8300661.jpg

P4060498 (Large).jpg
 
Подтверждение о правильности сделать лопатки вентиляторов лёгкими пришло быстро и неожиданно, на одной из первых "гонок" СУ на взлётном режиме, лопатки вентиляторов "развалились" в щепки... Как оказалось, не выдержали резиновые пыльники шлицевых соединений валов вентиляторов, они порвались и их куски засосало в вентиляторы. Что интересно - оба пыльника "слетели" практически одновременно(в течении секунды), похоже что сначала "сорвался" один пыльник и от вибрации и заброса оборотов слетел второй, прежде чем мы успели среагировать и заглушить двигатель. На фото повреждённые вентиляторы(чёрные куски пыльников рядом) и эти пыльники на валах до аварии:

P6190596.jpg

P4060497 (Large).jpg

P4090521.jpg


Что интересно, я буквально за несколько дней до этого подумал о том что их нужно снять. Правда я думал не о том что они могут "развалиться", а о том что на самолёте они не нужны(в воздухе нет грязи), а их лишний вес и сопротивление воздушному потоку самолёту точно не нужны... На новые вентиляторы пыльники на валы мы уже не ставили:

P12-09-17_14.43.jpg


Но самое главное, что НИКАКИХ повреждений самолёту(и персоналу около него) эта авария с вентиляторами не причинила, кроме нескольких мелких задиров и царапин на кольце вентилятора...
 
Сделали новые лопатки, но уже из углеволокна:

P16-10-12_13.41[01].jpg


и добавили защитную окантовку из нержавейки:

P8300647 (Large).jpg


Вес лопатки сильно не изменился как и вес всего комплекта(вентилятор, ступица и вал) вентилятора(16,3 кг):

P1231368.jpg


Наши валы были изготовлены "на заказ" и они стальные, но сейчас уже делают дюралевые и даже из углепластика. Они конечно будут легче стальных, но вес всего комплекта вентилятора сильно не изменится(максимум на пару кг.). А вот стоимость вала будет в два(а то и в три) раза дороже:
 
Установили "новые" вентиляторы на самолёт и никакой разницы(по сравнению со "старыми" лопатками) в работе вентиляторов мы не наблюдали. Угол установки(расчётный) лопаток был 30 градусов и это для наилучшего КПД вентиляторов на скорости полёта 150-160 км/ч(скорость набора высоты после отрыва). Но в "статике" двигатель больше 4700-4750 об/мин не развивал и статическая тяга была в районе 315-320 кг.

PA222042.jpg


На этих оборотах двигатель "выдавал"(согласно динамометрическим испытаниям этого двигателя) около 360 лс. и при КПД "редуктора" (0,8) на вентиляторы приходило 290 лс. Получалось что с 1 лс вентиляторы производили 1,1 кг. статической тяги, что в принципе не совсем плохо, но и не то что мы хотели.
Мы решили что оставим всё как есть до лётных испытаний.

LS-6 engine table (Large).jpg


Лётные испытания преподнесли нам несколько "сюрпризов".
Первый сюрприз - самолёт оказался "летучим" и отрывался на скорости 95-100 км/ч, что намного меньше расчётной (120-125 км/ч) и его приходилось "удерживать" над полосой несколько секунд, пока он не наберёт эту скорость.
Второй сюрприз - у самолёта на скорости 150-160 км/ч(а это через нескольких секунд после взлёта) как будто открывалось "второе дыхание", он начинал резко набирать скорость и этот эффект продолжался до скорости около 200 км/ч, потом это ускорение замедлялось. Может действительно у вентиляторов нашего самолёта в этом диапазоне скоростей наилучший КПД? Или что-то происходит с воздушным потоком в канале на этой скорости?(на статике мы наблюдали некую турбулентность(в виде вихря) во входящем канале). Может на скорости 150-160 км/ч этот "вихрь" исчезает(его сдувает)? Много неизвестного...
Третий и самый главный сюрприз - обороты двигателя(и соответственно вентиляторов тоже) не меняются(не растут) с набором скорости, какие они были(на взлётном режиме в статике) такими они и остаются до скорости 250 км/ч(быстрее пока мы самолёт не "разгоняли").
Но мы рассчитывали эти вентиляторы из расчёта что максимальные обороты двигателя(взлётный режим) должны быть 5000 об/мин(а не 4700) и думали что вентиляторы "раскрутятся" при увеличении скорости самолёта(как это происходит с ВВ фиксированного шага).
Тогда мы решили увеличить максимальные обороты двигателя в статике до 5000 об/мин путём уменьшения установочных углов лопаток вентилятора, хотя в литературе по расчётам вентиляторных СУ ЧЁТКО написано - если двигатель не "раскручивает" вентилятор до нужных(расчётных) оборотов, то не в коем случае не менять расчётный угол установки лопаток, а уменьшать их площадь или количество...
Но как всегда, в качестве эксперимента, мы решили попробовать(не зря же мы сделали вентиляторы с изменяемым углом установки лопатки). Мы получили нужные обороты(5000 об/мин) при угле установки лопатки в 20 градусов, что по моему(и моей интуиции) очень маленький угол для вентилятора в канале(Dacted fan). При этих оборотах статическая тяга увеличилась до 350 кг., но нам нужно иметь хотя-бы 400 кг, что-бы самолёт имел ЛТХ которые мы планировали.
Тогда мы и обратились за советом к Валентину Пятнице(его ник здесь на форуме - Friday) из Самары, он имеет опыт изготовления аэротруб(для парашютистов) и их вентиляторов. Он пообещал обратиться за советом к профессору Самарского университета.
 
Я объяснил Валентину, что изменить полностью конструкцию вентиляторной СУ на этом самолёте мы не сможем, поэтому все её параметры и размеры должны остаться прежними, а изменить мы можем только лопатки самих вентиляторов. Мы передали им всю информацию по вентиляторной СУ нашего самолёта, включая размеры воздушных каналов и ЛТХ самолёта(которые мы хотели-бы получить).
Этот процесс длился несколько месяцев и к концу 2019 года расчёты были готовы. Эти расчёты включают цифровую(3D) информацию для изготовления новых лопаток, а так-же для статора, спрямляющего аппарата и каналов, что в принципе можно будет использовать при изготовлении серийных наборов. Как я уже говорил раньше, мы планируем изготовлять(печатать) на 3D принтере статоры(вместе с кольцом) и спрямляющие аппараты(вместе со стекателем), а так-же возможно что-то ещё:

thumbnail (8).jpg

thumbnail (6).jpg
thumbnail (5).jpg


Так-же есть письменное обоснование этим расчётам. Кому интересно, то это обоснование можно скачать(слишком большое что-бы прикрепить здесь) по этой ссылке:
DropMeFiles – free one-click file sharing service
Для того что-бы было легче визуально оценить новую лопатку мы "распечатали" несколько штук на 3D принтере из разных материалов(только как образцы):

thumbnail (12).jpg

P2282103.jpg

P2282101.jpg


А это вентилятор ЦАГИ ОВ-23М на основе данных которого были сделаны расчёты нашего нового вентилятора, об этом говорится в обосновании расчётов(ссылка выше):

004.jpg
 
Новая лопатка явно была шире(и больше по площади) чем наша лопатка, да и её крутка(особенно ближе к комелю) была больше. Но спрашивать профессора о правильности расчётов мы не стали, а решили сначала физически опробовать новые вентиляторы прежде чем задавать ему вопросы. Тем более что по его расчётам новый вентилятор имел 6 лопаток, а наш 5 и мы решили что просто поставим для начала 5 лопаток вместо 6(используем старые втулки вентиляторов), а если нужно будет то потом сделаем новые втулки на 6 лопаток. Заказали комплект(12 штук) новых лопаток и переслали изготовителю весь файл 3D и одну нашу(запасную) лопатку для визуализации того что нам нужно, но как у нас в России часто бывает "хотели как лучше, а получилось как всегда" - кто-то решил что у нас вентиляторы разного вращения и сделали 6 лопаток правильного вращения, а 6 обратного. Правда в какое-то им оправдание в 3D файле была информация по лопаткам разного вращения. Пришлось им половину лопаток переделывать. Короче вся эта ситуация заняла почти год времени...
Но это ещё не всё, когда в конце концов получили лопатки, то оказалось что диаметр стакана крепления новой лопатки на 1,8 мм больше чем у старой. Почему так получилось никто толком ответить не смог(сказали что такой размер стакана был в 3D файле), хотя мы им давали нашу лопатку. Так наверно случается в "больших" компаниях - пока вся информация по инстанциям дошла до непосредственного исполнителя, то часть её потерялась или была искажена. Есть здесь и наша вина, нужно было давать чёткое ТЗ, а не просто 3D файл и образец лопатки... Теперь что-бы опять не ждать год новых лопаток решили лучше сделать новые втулки вентиляторов под эти лопатки, тем более что все основные размеры(диаметр, толщину и крепления к валу ступицы) менять не придётся.

P1012111.jpg

P1012112.jpg
 
Вообще-то расчёт вентилятора для нашего самолёта, сделанный профессором Шаховым В.Г., до сих пор не даёт мне покоя. С одной стороны с этим вентилятором(у нас их два, поэтому все "цифры" нужно удваивать) ЛТХ нашего самолёта должны быть очень даже "приличными", но с другой стороны есть ещё несколько не понятных для меня "заключений" от которых будет зависеть работа нашей вентиляторной СУ в полёте. Со статической тягой в этих расчётах всё понятно, а вот как себя вентиляторы "поведут" в полёте(на разных скоростях), здесь для меня есть "серые места" на которые у меня возникли вопросы. Скорее всего ответы на эти вопросы придут только когда мы испытаем эти вентиляторы на самолёте, но хотелось бы "подискутировать" на эту тему, может у кого-то будут ответы...
Поэтому я решил отсканировать этот расчёт вентилятора и "выложить" его здесь(хотя я давал на него ссылку выше) что-бы было понятнее о чём разговор вообще:

Расчёт вентилятора(1).jpg

Расчёт вентилятора(2).jpg

Расчёт вентилятора(3).jpg

Расчёт вентилятора(4).jpg

Расчёт вентилятора(5).jpg

Расчёт вентилятора(6).jpg

Расчёт вентилятора(7).jpg

Расчёт вентилятора(8).jpg

Расчёт вентилятора(9).jpg

Расчёт вентилятора(10).jpg
 
Я кстати тот файл скачал, но открылся он криво. Ни формул, ни таблиц, ни графиков. Точки вместо них.
 
Я кстати тот файл скачал, но открылся он криво. Ни формул, ни таблиц, ни графиков. Точки вместо них.

Странно, только-что проверил, всё скачалось без проблем... Может у Вас "глюк" какой-то произошёл? Попробуйте ещё раз, если ещё нужно.
А так, спасибо что сказали - я первый раз этим файлообменником пользуюсь. На днях там-же "выложу" ещё один файл о нашей вентиляторной СУ, на этот раз "негативный" расчёт СУ от одного нашего "профессора". По его расчётам наш самолёт вообще не должен был летать(расчёты он делал ещё до первого полёта нашего самолёта) и вообще СУ сделана не правильно и не соответствует авиационным стандартам... А оказалось что он был не прав, наш самолёт летает и не так уж плохо...
 
Назад
Вверх