Haben Impeller eine Zukunft in Vorwärtsflugflugzeugen? Können sie effizienter gemacht werden als offene Rotoren?

Ich bin fasziniert davon, wie Impeller im Vertikalflug durch die Verwendung von engen Toleranzen, leichtem Kanalmaterial, der richtigen Kanallippenform und anderen Faktoren effizienter sind als offene Propeller mit gleichem Durchmesser. Wenn ich jedoch erfahre, dass sich diese Vorteile aufgrund des induzierten Widerstands- und Nickmoments des Kanals nicht auf den Horizontalflug übertragen, frage ich mich, ob wir in zukünftigen Flugzeugen jemals Impeller sehen werden.

Ich kenne das bemannte Flugzeugprojekt der NASA mit Kanalventilatoren, das in den 60er Jahren gescheitert ist, aber heute habe ich von AgustaWestlands Project Zero erfahren und festgestellt, dass sie die Kanäle neigen und feste Flügel enthalten, um ausreichend Auftrieb zu bieten. Wie würde ein Flugzeug wie dieses in Bezug auf die Effizienz mit etwas wie einem ähnlich großen Hubschrauber mit zwei Rotoren verglichen werden?

AgustaWestland Project ZeroFoto

Ist dies nicht nur ein Turbofan mit ultrahohem Bypass ohne Turbo (Turbine)?
@ user3528438, nicht wirklich; Es gibt immer noch einen großen Unterschied zwischen einem kurzen Deckband wie diesem und einem langen Kanal eines Turbofans.

Antworten (1)

Lüfterabdeckungen sind eine Lösung für ein Problem, das normalerweise auf andere, effizientere Weise umgangen werden kann. Sie reduzieren Spitzenverluste, aber normalerweise sind die Spitzenverluste geringer als das Gewicht und der Widerstandsnachteil der Ummantelung.

Die Grundlagen des Propeller-/Lüfter-/Rotordesigns sind, dass der Schub proportional zum erhöhten Impuls des Luftstroms ist, aber die Leistung, die erforderlich ist, um diesen Schub zu erhalten, ist proportional zur hinzugefügten kinetischen Energie, dh dem „Quadrat“ der Geschwindigkeitserhöhung.

Daher sind kleine, hochbelastete Lüfter im Vergleich zu einem herkömmlichen Hubschrauberrotor immer ineffizient. Die Tatsache, dass sie unter großen Spitzenverlusten leiden, macht die Sache nur noch schlimmer.

Also nein, wir werden in zukünftigen Flugzeugen nicht mehr viele Kanäle sehen – außer dass Jets bereits Kanäle verwenden, weil die Größe ihrer Lüfter durch die Bodenfreiheit und das Halten der Lüfterflügel im Unterschallbereich begrenzt ist.

Beachten Sie, dass Turbofans ihre Lüfterblätter im Allgemeinen nicht im Unterschallbereich halten. Die Spitzengeschwindigkeit geht bis etwa M1.5. Der eigentliche Grund für den Kanal besteht darin, dass die Luft Geschwindigkeit gegen Druck im Einlass austauscht und unabhängig von der Geschwindigkeit des Flugzeugs mit ungefähr der gleichen Geschwindigkeit durch den Kanal strömt, sodass die feststehenden Blätter über einen großen Geschwindigkeitsbereich angemessene Arbeit leisten können. Aber es erfordert nicht nur eine Ummantelung, sondern einen Kanal von minimaler Länge.
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