Самолёт PJ-II "Dreamer"

[Malish]

Возвращаюсь опять к вентиляторам и сколько тяги из них можно "выжать".
Исходя и разных источников, с вентилятора в канале можно получить чуть ли не 2-2,5кг на 1лс, но на практике получается 1,5кг/лс в лучшем случае... Если конечно не считать примеры от Генрика. Как всем известно, КПД вентилятора в канале сильно зависит от зазора лопаток с кожухом вентилятора, чем меньше будет этот зазор тем выше будет КПД вентилятора и соответственно его тяга. Опять, исходя из разных источников "рекомендуемые" зазоры варьируются от 0,25% до 1%(от диаметра вентилятора) и даже от 1% до 4%(от радиуса вентилятора).
На нашем самолёте зазор лопаток вентилятора примерно 3,5мм, что при диаметре вентилятора 680мм, зазор получается равным 0,5%(по диаметру) или 1%(от радиуса), т.е. попадает в "рекомендуемый" диапазон. Я считаю что зазор можно ещё уменьшить до 2,5мм, но не уверен что это нужно.
Например на самолёте Fantrainer 600 зазор лопаток где-то 10мм(судя по фото) и это при диаметре вентилятора 1200мм. и это около 1%(от диаметра). И самолёт
не плохо летает...

 

[JohnDoe]

Возвращаюсь опять к вентиляторам и сколько тяги из них можно "выжать".
Исходя и разных источников, с вентилятора в канале можно получить чуть ли не 2-2,5кг на 1лс, но на практике получается 1,5кг/лс в лучшем случае... Если конечно не считать примеры от Генрика. Как всем известно, КПД вентилятора в канале сильно зависит от зазора лопаток с кожухом вентилятора, чем меньше будет этот зазор тем выше будет КПД вентилятора и соответственно его тяга. Опять, исходя из разных источников "рекомендуемые" зазоры варьируются от 0,25% до 1%(от диаметра вентилятора) и даже от 1% до 4%(от радиуса вентилятора).
На нашем самолёте зазор лопаток вентилятора примерно 3,5мм, что при диаметре вентилятора 680мм, зазор получается равным 0,5%(по диаметру) или 1%(от радиуса), т.е. попадает в "рекомендуемый" диапазон. Я считаю что зазор можно ещё уменьшить до 2,5мм, но не уверен что это нужно.
Например на самолёте Fantrainer 600 зазор лопаток где-то 10мм(судя по фото) и это при диаметре вентилятора 1200мм. и это около 1%(от диаметра). И самолёт
не плохо летает...

Посмотреть вложение 522328

Зазор нужен для компенсации "аытягивания", удлинения лопаток от действия центробежных сил и/или температуоного расширения. Коэффициент удлинения зависит от материала, оборотов, конструкции и тд.
Имху

 

[Malish]

Зазор нужен для компенсации "аытягивания", удлинения лопаток от действия центробежных сил и/или температуоного расширения. Коэффициент удлинения зависит от материала, оборотов, конструкции и тд.
Имху

Я об этом и говорю, зазор нужен обязательно, но какой? Поэтому нужно выбирать между улучшения параметров работы вентилятора и надёжностью (безопасностью) установки. Поэтому если размер зазора попадает в рекомендованный диапазон, то больше уменьшать его не надо. Вот и у нас зазор 3,5мм очень
даже хорошо(ближе к минимуму) попадает и думаю что так и надо оставить.

 

[JohnDoe]

Я об этом и говорю, зазор нужен обязательно, но какой? Поэтому нужно выбирать между улучшения параметров работы вентилятора и надёжностью (безопасностью) установки. Поэтому если размер зазора попадает в рекомендованный диапазон, то больше уменьшать его не надо. Вот и у нас зазор 3,5мм очень
даже хорошо(ближе к минимуму) попадает и думаю что так и надо оставить.

Вполне согласен. Тут ещё и люфты в подшипника и тп нужно учитывать и прочее такое. Если очень интересно поэкспериментировать, то можно наклеить кольцо из истираемого материала толщиной пару миллиметров. Перфорированного полиэтилена, скажем. Сотовые уплотнения на статорах газотурбинников в области вращения лопаток применялись, емнип. В учебниках видел такое. Или пасты, типа графитовых и тд. Перфорация, соты работают как лабиринтное уплотнение, шенерируемые в них микротурбулентности препятствуют перетекания воздуха на концах лопаток, воздух неохотно "лезет" в этот "бардак", предпочитая более "удобный" путь.
Имху
С другой стороны мелкия перфорация и соты могут забивать я нагаром, пылью, мусором и потребуют дополнительного внимания к себе. Так что, если они не дадут в Вашем случае существенных преимуществ, то может и не стоит ими заморачиваться. Разве что из интереса. Попробовать, померить, сравнить, сделать выводы. Ну, и с народом поделиться. ;}

 

[Malish]

Вполне согласен. Тут ещё и люфты в подшипника и тп нужно учитывать и прочее такое. Если очень интересно поэкспериментировать, то можно наклеить кольцо из истираемого материала толщиной пару миллиметров. Перфорированного полиэтилена, скажем. Сотовые уплотнения на статорах газотурбинников в области вращения лопаток применялись, емнип. В учебниках видел такое. Или пасты, типа графитовых и тд. Перфорация, соты работают как лабиринтное уплотнение, шенерируемые в них микротурбулентности препятствуют перетекания воздуха на концах лопаток, воздух неохотно "лезет" в этот "бардак", предпочитая более "удобный" путь.
Имху

Нет, экспериментировать не хочу - вентиляторы работают с этим зазором без проблем и вроде-бы как и тяги хватает(хотя хотелось-бы и побольше). Сейчас у самолёта энерговооружённость где-то 0,3(хотелось-бы 0,4), но если сравнить с Фентрэйнером, то у него тоже 0,3. А у Л-29 вообще 0,25...

 

[JohnDoe]

Нет, экспериментировать не хочу - вентиляторы работают с этим зазором без проблем и вроде-бы как и тяги хватает(хотя хотелось-бы и побольше). Сейчас у самолёта энерговооружённость где-то 0,3(хотелось-бы 0,4), но если сравнить с Фентрэйнером, то у него тоже 0,3. А у Л-29 вообще 0,25...

Ну, Вы спросили, я высказался. . Уговаривать на эксперимент, или, упаси небеса, навязывать его... Зачем. Если Вас все устраивает, то и хорошо.
Имху

 

[Дьулус]

Такие варианты что нибудь дадут?

 

[JohnDoe]

Такие варианты что нибудь дадут?
Посмотреть вложение 522339

Дадут. В общем случае правый вариант(канавка) можно рассматривать как частный случай истираемого покрытия ранее уже упоминавшегося. Примере ся в конструкция ГТД.
Левый вариант(ступенька) тоже будет работать так или иначе. На ступеньки будет срыв потока и генерация вихря, как на профилях Кляйна-Фогельмана. Эти турбулентности будут препятствовать перетекания воздуха на концах лопаток, но также будут увеличивать сопротивление их. Вопрос чего окажется больше, прироста из-за уменьшения утечек или роста сопротивления. Турбулизация пограничного, пристеночного слоя может позволить более крутое сужение канала, тк отрыв потока становится менее вероятным. Тут тоже возможны плюшки типа сокращён я длины канала, смачивпемой поверхности, те потерь на трение и тд. В общем дело во многом за эксперимента и и конкретными решениями.
Имху

 

[Malish]

Ну, Вы спросили, я высказался. . Уговаривать на эксперимент, или, упаси небеса, навязывать его... Зачем. Если Вас все устраивает, то и хорошо.
Имху

Дадут. В общем случае правый вариант(канавка) можно рассматривать как частный случай истираемого покрытия ранее уже упоминавшегося. Примере ся в конструкция ГТД.
Левый вариант(ступенька) тоже будет работать так или иначе. На ступеньки будет срыв потока и генерация вихря, как на профилях Кляйна-Фогельмана. Эти турбулентности будут препятствовать перетекания воздуха на концах лопаток, но также будут увеличивать сопротивление их. Вопрос чего окажется больше, прироста из-за уменьшения утечек или роста сопротивления. Турбулизация пограничного, пристеночного слоя может позволить более крутое сужение канала, тк отрыв потока становится менее вероятным. Тут тоже возможны плюшки типа сокращён я длины канала, смачивпемой поверхности, те потерь на трение и тд. В общем дело во многом за эксперимента и и конкретными решениями.
Имху

Спасибо за Ваши заметки, для этого и пишу что-бы услышать мнения по этому поводу. Согласен с Вашим мнением, что все эти "примочки" не всегда принесут пользу, а заниматься научно-исследовательскими экспериментами можно бесконечно, но у нас на это времени и финансов нет... Да и не только у нас - многие
производители вентиляторных СУ тоже этим особо не "заморачиваются", т.к. "овчина выделки не стоит", пример тому тот-же Fantrainer(и не только).

 

[дима043]

Возвращаюсь опять к вентиляторам и сколько тяги из них можно "выжать".
Исходя и разных источников, с вентилятора в канале можно получить чуть ли не 2-2,5кг на 1лс, но на практике получается 1,5кг/лс в лучшем случае...

Статической тяги ? Зависит от диаметра вентилятора и длины канала. Если канал короткий а загрузка ометаемого диска не большая то почему бы и нет ? Вентилятор вырождается в винт в кольце.

 

[Иванов]

Возвращаюсь опять к вентиляторам и сколько тяги из них можно "выжать".
Исходя и разных источников, с вентилятора в канале можно получить чуть ли не 2-2,5кг на 1лс, но на практике получается 1,5кг/лс в лучшем случае...

На мой взгляд, можно... но, при "избыточной" мощности двигателя. Если у Вас установить мотор, скажем, в два раза мощнее и оставить тот же диаметр канала, пересчитать форму лопаток на новое значение мощности. Получится широкая лопатка, с большой круткой и углом установки, возможно, число лопаток возрастёт... В результате это будет уже не "пропеллер в канале", а классический вентилятор и с него будет сниматься соответствующая тяга ( возможно, в пике мощности: 2 - 2,5 кг/л.с. ). Особенно в статике, когда есть профилированный вход. Но это будет только статическое значение тяги.

Для Мото Вентиляторной Установки (МВУ).
Если для вас важнее статическая тяга ( низкоскоростные аппараты ), то можете получить высокие значения удельной тяги. Если вам важно сохранение тяги на высокой скорости - аппарат скоростной, то в статике значения удельной тяги не могут быть большими ( в принципе, не могут...).

Ниже привожу выдержку из литературы...

."... Есть эмпирический график с наилучшими значениями угла, который показывает лучшую эффективности крутки лопатки именно в этом диапазоне. Если вы угол увеличите, то будет турбулентное торможение потока, если уменьшите, холостая работа лопатки. А тяга есть производная от многих переменных. Когда Вы дойдёте в своей конструкции до замера тяга vs. хххх, то убедитесь в справедливости этого утверждения. "

R/N - отношените тяги к мощности.
ПИв - Повышение давления.
ВВ - Воздушный Винт
НВ - Несущий Винт
МВУ - Мото Вентиляторная Установка

• величина отношения (R/N) зависит ТОЛЬКО от степени повышения ПОЛНОГО давления в СУ, КПДад вентилятора, потерь по тракту силовой установки, КПД привода (электродвигателя, ДВС);
• зависимость, построенная по КПДад, соответствует КПДэд=100%;
• под тягой R подразумевается ВНУТРЕННЯЯ тяга силовой установки (эйлерова тяга); внешняя тяга (входного коллектора, “губы”) не учитывается;
• границы степени повышения давления для разных видов движителей указаны по данным реализованных СУ (ЛА) и принятых в технической литературе.

( Здесь представлен график зависимости отношения Тяги к Мощности ( R/N ) от степени повышения давления для различных движителей.
КПДэд - КПД электро двигателя, в общем случае - КПД привода )

Опять же, для "пропеллера" в канале , уменьшение торцевого зазора скорее приведёт к незначительному дополнительному увеличению сопротивления. Есть различие в методах расчёта и работе "пропеллера" и "решётки профилей" - которой является вентилятор.

Ниже, привожу вырезку из : В.И Шайдаков "Аэродинамика винта в кольце"

https://kaf102.mai.ru/bibl_files/L_17.pdf?referer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

Здесь приводятся графики для теоретического расчёта "винта НЕЖ", с законом циркуляции "поток как твёрдое тело". Чтобы реализовать эти теоретические допущения, следует весьма и весьма постараться, что на практике не всегда возможно. С учётом этого: мы видим, к чему следует стремиться, но понимаем, что возможно, а что не достижимо на 100%. Сравниваем величину потерь и технические возможности реализации "идеального" варианта. Если потери не велики, то проще ими пренебречь, чем "изголяться" сложными конструктивными решениями.

 

[Malish]

Статической тяги ? Зависит от диаметра вентилятора и длины канала. Если канал короткий а загрузка ометаемого диска не большая то почему бы и нет ? Вентилятор вырождается в винт в кольце.

На мой взгляд, можно... но, при "избыточной" мощности двигателя. Если у Вас установить мотор, скажем, в два раза мощнее и оставить тот же диаметр канала, пересчитать форму лопаток на новое значение мощности. Получится широкая лопатка, с большой круткой и углом установки, возможно, число лопаток возрастёт... В результате это будет уже не "пропеллер в канале", а классический вентилятор и с него будет сниматься соответствующая тяга ( возможно, в пике мощности: 2 - 2,5 кг/л.с. )

Я веду разговор о вентиляторах в канале(ducted fan) для ЛА АОН(General Aviation Aircraft), где мощность СУ(ДВС) обычно не более 300-400лс и диаметр вентилятора от 500мм до 1000-1200мм. По моим наблюдениям и информации которую я смог найти, в этом секторе вентиляторы в канале больше
1,5кг на 1лс статической тяги не дают. Я нигде не нашёл информации по статической тяги самолёта Fantrainer 400, но сравнив видео его взлёта с влётом нашего самолёта и Л-29, я пришёл к выводу что у Fantrainer 400 тяга в районе 600кг(при энерговооружённости 0,3), а это соответствует тому что его вентилятор производит 1,5кг/лс(двигатель мощностью 425лс).
Взлёт Л-29(энерговооружённость 0,25):

Взлёт нашего самолёта(энерговооружённость 0,3):

Взлёт Fantrainer 400:

 

[JohnDoe]

Если уд. Тяга импеллеров на сла 1,5 кгс/лс, то это довольно близко к уд. тяге трд. 1 кгс/лс. Если, скажем, гипотетически, рассмотреть установку на PJ-II двух ГТДЭ-117М, то прикидочно на стартерном/максимальном режиме от выхлопа можно получить 57-60 кГс тяги. Плюс 110(+10) лс на валу при 4500 об/мин это ещё 150-160 кгс. В сумме 200-220 кгс взлетных с одной СУ. Вес движка 40 кг. Расход только конский - 70 кг/час причём, что на взлёте, что на "крейсере" (90(+5) лс/2500об/мин)

 

[Malish]

На мой взгляд, можно... но, при "избыточной" мощности двигателя. Если у Вас установить мотор, скажем, в два раза мощнее и оставить тот же диаметр канала, пересчитать форму лопаток на новое значение мощности. Получится широкая лопатка, с большой круткой и углом установки, возможно, число лопаток возрастёт... В результате это будет уже не "пропеллер в канале", а классический вентилятор и с него будет сниматься соответствующая тяга ( возможно, в пике мощности: 2 - 2,5 кг/л.с. ). Особенно в статике, когда есть профилированный вход. Но это будет только статическое значение тяги.

Для Мото Вентиляторной Установки (МВУ).
Если для вас важнее статическая тяга ( низкоскоростные аппараты ), то можете получить высокие значения удельной тяги. Если вам важно сохранение тяги на высокой скорости - аппарат скоростной, то в статике значения удельной тяги не могут быть большими ( в принципе, не могут...).

Ниже привожу выдержку из литературы...

."... Есть эмпирический график с наилучшими значениями угла, который показывает лучшую эффективности крутки лопатки именно в этом диапазоне. Если вы угол увеличите, то будет турбулентное торможение потока, если уменьшите, холостая работа лопатки. А тяга есть производная от многих переменных. Когда Вы дойдёте в своей конструкции до замера тяга vs. хххх, то убедитесь в справедливости этого утверждения. "

R/N - отношените тяги к мощности.
ПИв - Повышение давления.
ВВ - Воздушный Винт
НВ - Несущий Винт
МВУ - Мото Вентиляторная Установка

• величина отношения (R/N) зависит ТОЛЬКО от степени повышения ПОЛНОГО давления в СУ, КПДад вентилятора, потерь по тракту силовой установки, КПД привода (электродвигателя, ДВС);
• зависимость, построенная по КПДад, соответствует КПДэд=100%;
• под тягой R подразумевается ВНУТРЕННЯЯ тяга силовой установки (эйлерова тяга); внешняя тяга (входного коллектора, “губы”) не учитывается;
• границы степени повышения давления для разных видов движителей указаны по данным реализованных СУ (ЛА) и принятых в технической литературе.

( Здесь представлен график зависимости отношения Тяги к Мощности ( R/N ) от степени повышения давления для различных движителей.
КПДэд - КПД электро двигателя, в общем случае - КПД привода )
Посмотреть вложение 522358


Опять же, для "пропеллера" в канале , уменьшение торцевого зазора скорее приведёт к незначительному дополнительному увеличению сопротивления. Есть различие в методах расчёта и работе "пропеллера" и "решётки профилей" - которой является вентилятор.

Ниже, привожу вырезку из : В.И Шайдаков "Аэродинамика винта в кольце"

https://kaf102.mai.ru/bibl_files/L_17.pdf?referer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

Здесь приводятся графики для теоретического расчёта "винта НЕЖ", с законом циркуляции "поток как твёрдое тело". Чтобы реализовать эти теоретические допущения, следует весьма и весьма постараться, что на практике не всегда возможно. С учётом этого: мы видим, к чему следует стремиться, но понимаем, что возможно, а что не достижимо на 100%. Сравниваем величину потерь и технические возможности реализации "идеального" варианта. Если потери не велики, то проще ими пренебречь, чем "изголяться" сложными конструктивными решениями.

Посмотреть вложение 522357
Посмотреть вложение 522356

Как я и говорил, в теории можно сделать "идеальный" вентилятор, но на практике получим результат умноженный на коэффициент 0,5-0,6 😉 На днях я разговаривал с одним американцем, он проектирует 50% реплику самолёта-штурмовика А-10. Он тоже "начитался" всевозможной литературы по вентиляторам в канале и у него вышло что на два 700мм вентилятора нужен будет двигатель развивающий 120лс при оборотах 4700(прямая передача 1:1 через ремни на вентиляторы🤔 Когда я первый раз "прикидывал" 960мм вентилятор на первый вариант самолёта, то у меня получилась статическая тяга почти 700кг(двигатель LS6 350лс/4000об/м), а в реале вышло 450кг...

Если уд. Тяга импеллеров на сла 1,5 кгс/лс, то это довольно близко к уд. тяге трд. 1 кгс/лс. Если, скажем, гипотетически, рассмотреть установку на PJ-II двух ГТДЭ-117М, то прикидочно на стартерном/максимальном режиме от выхлопа можно получить 57-60 кГс тяги. Плюс 110(+10) лс на валу при 4500 об/мин это ещё 150-160 кгс. В сумме 200-220 кгс взлетных с одной СУ. Вес движка 40 кг. Расход только конский - 70 кг/час причём, что на взлёте, что на "крейсере" (90(+5) лс/2500об/мин)

Мне несколько человек советовали поставить два ТРД, но когда я им объяснил сколько они будут "кушать" керосина и сколько им придётся заплатить за сами "движки", то они сразу соглашались с моей идеей "простого и дешёвого реактивного самолёта". Сейчас новый LS3 (V8 6,2 литра 430лс) стоит около $12,000, плюс
все переделки(конверсия), то его стоимость будет $20,000. За эти деньги сейчас даже Ротакс 912 не купишь😉

 

[Иванов]

у него вышло что на два 700мм вентилятора нужен будет двигатель развивающий 120лс при оборотах 4700(прямая передача 1:1 через ремни на вентиляторы

Может быть ему достаточно 200 кг тяги в статике?

 

[JohnDoe]

Как я и говорил, в теории можно сделать "идеальный" вентилятор, но на практике получим результат умноженный на коэффициент 0,5-0,6 😉 На днях я разговаривал с одним американцем, он проектирует 50% реплику самолёта-штурмовика А-10. Он тоже "начитался" всевозможной литературы по вентиляторам в канале и у него вышло что на два 700мм вентилятора нужен будет двигатель развивающий 120лс при оборотах 4700(прямая передача 1:1 через ремни на вентиляторы🤔 Когда я первый раз "прикидывал" 960мм вентилятор на первый вариант самолёта, то у меня получилась статическая тяга почти 700кг(двигатель LS6 350лс/4000об/м), а в реале вышло 450кг...



Мне несколько человек советовали поставить два ТРД, но когда я им объяснил сколько они будут "кушать" керосина и сколько им придётся заплатить за сами "движки", то они сразу соглашались с моей идеей "простого и дешёвого реактивного самолёта". Сейчас новый LS3 (V8 6,2 литра 430лс) стоит около $12,000, плюс
все переделки(конверсия), то его стоимость будет $20,000. За эти деньги сейчас даже Ротакс 912 не купишь😉

Ваш движок тоже с нормальным таким аппетитом. Если брать крейсер в 300 лс и уд. расход 0,25 кг/лс*час, то за час крейсера он вызлебает 75 кг бензина, 100 литров. Те примерно столько же, сколько один гтдэ-117м. Выходит, что описанная мной выше гипотетическая "гтд-ремоторизация" имеет "лишь" вдвое больший аппетит. 😉

 

[Anatoliy.]

Выходит, что описанная мной выше гипотетическая "гтд-ремоторизация" имеет "лишь" вдвое больший аппетит.

Не в аппетите дело, "ложка" хлебающая керосин уж больно дорогая.

 

[Malish]

Может быть ему достаточно 200 кг тяги в статике?

50% реплика А-10 будет иметь размах 9 м и длину 8 м, а если ещё он будет двухместным(как реплика Р-51 Мустанга), то я думаю что ему надо будет 300 кг.

Ваш движок тоже с нормальным таким аппетитом. Если брать крейсер в 300 лс и уд. расход 0,25 кг/лс*час, то за час крейсера он вызлебает 75 кг бензина, 100 литров. Те примерно столько же, сколько один гтдэ-117м. Выходит, что описанная мной выше гипотетическая "гтд-ремоторизация" имеет "лишь" вдвое больший аппетит. 😉

Ну да, он "кушает" как хороший джип и это терпимо для любителя, а вот купить для него два ТРД уже будет стоить в "копеечку"..., да ещё их обслуживать надо.
Я желающим говорил - покупайте набор за минусом редуктор и вентиляторы и на свой "страх и риск" устанавливайте на него что хотите, хоть с форсажной камерой...

 

[JohnDoe]

Не в аппетите дело, "ложка" хлебающая керосин уж больно дорогая.

Турбостартеры периодически продают занедорого(относительно) "с рук". Я поиском нашёл в 5сек за 75 тыс. рублей. Официально, "в магазине" их нет, потому сказать сколько их стоимость с завода нельзя .

Ну да, он "кушает" как хороший джип и это терпимо для любителя, а вот купить для него два ТРД уже будет стоить в "копеечку"..., да ещё их обслуживать надо.
Я желающим говорил - покупайте набор за минусом редуктор и вентиляторы и на свой "страх и риск" устанавливайте на него что хотите, хоть с форсажной камерой...

Я немного не о том глаголил. Предложенная гипотетическая "ремоторизация" это не "чистая замена на ТРД". Это такая же импеллерная установка, но с приводом от гтд + замес горячего выхлопа. Что даёт в сумме примерно те же, или чуть лучшие параметры по тяге и максимальной скорости полета(за счёт большей скорости истечения) при расходе топлива на уровне 2тактника.
Вот обслуживание да, требует некоторых специфических навыков, опыт обслуги автомобиля будет недостаточен.
Имху

ЗЫ. ГТДЭ-117М + импеллер + замес выхлопа перед соплом получается такой эрзац турбовентиляторной СУ с большой степенью двухконтурности. 🙂

 

[Stas]

Бен, если можно, расскажите пожалуйста о своей команде. Как нашли единомышленников? Кто они? Есть ли у них материальный интерес или на чистом энтузиазме помогают Вам?