Könnte ein Dyson-Lüfter vergrößert werden, um als flügelloser Flugzeugmotor verwendet zu werden?

Dyson stellt seit einigen Jahren Lüfter ohne Flügel her, die einen gleichmäßigen Luftstrom ohne freiliegende Flügel beschleunigen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn dieses Konzept auf Flugzeugtriebwerke angewendet würde, könnte es möglicherweise die Anzahl der Vogelschläge, die Triebwerkskomplexität/Anzahl der Teile, die Gefahr für das Bodenpersonal usw. reduzieren. Das heißt, es wurde nicht getan (oder wurde es?). Was sind die größten Hindernisse, die Ingenieure daran hindern, diese Technologie auf große Flugzeuganwendungen zu skalieren?

Die Theorie besteht darin, einen Hochdruckfluss zu verwenden, um einen Strahl mit hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, und der Strahl würde einen Fluss mit niedrigerer Geschwindigkeit bei einem höheren Volumen (die x15-Zahl oben) induzieren. Da der Zweck eines Triebwerks eher darin besteht, Schub zu erzeugen als Luft zu bewegen, lautet der Kern dieser Frage: "Erzeugt diese Umwandlung von hoher Geschwindigkeit in hohes Volumen Auftrieb" oder "ist eine Ringdüse besser als eine herkömmliche kreisförmige Düse". Ich denke, die Antworten auf beide sind "Nein".
Der Dyson ist nur eine Ejektorpumpe, die einen elektrisch angetriebenen Zentrifugalkompressor verwendet, um den Strahl zu erzeugen, und auf kunstvolle Weise angeordnet ist. Es scheint eine sehr ineffiziente Art zu sein, Schub zu erzeugen, mit all den Reibungsverlusten und dergleichen, aber es wäre interessant zu sehen, ob der Dyson mehr oder weniger Watt pro cfm bewegter Luft verbraucht als ein normaler Lüfter mit Flügeln (weil es der ist Luft, die bewegt wird, das ist der Schub). Dysons Marketing versucht, seine Erfindungen, wie das Partikelabscheider-Vakuumdesign, als bahnbrechend darzustellen, aber diese Dinge werden seit Jahrzehnten in industriellen Prozessen eingesetzt.
Humorvollerweise wird ein turbulenter Luftstrom im Allgemeinen als kühler für die menschliche Haut empfunden, als auch glatte oder laminare Strömungen.
@JohnK, der Zyklonabscheider von Dyson ist auf seine Weise beeindruckend. Industrielle Zyklonabscheider sind normalerweise ziemlich empfindlich in Bezug auf die Betriebsbedingungen, während Dyson einen robust genug gemacht hat, um in einem Haushaltsstaubsauger zu arbeiten.
Theoretisch ja, aber es würde dich 300 Millionen Pfund kosten und nur Hipster könnten damit fliegen
@RomaH ist kein Eindruck. Turbulenzen erhöhen die Durchmischung und damit den Wärmetransport von der Oberfläche weg.
Wenn Sie es nicht wissen, ist der Dyson-Lüfter im Wesentlichen das Design des Luftstroms eines Düsentriebwerks, wobei der Lüfter mit Kanälen neu positioniert wird, anstatt die Lüfterstrahlturbine inline zu haben. Man könnte argumentieren, dass die Entwicklung dessen, was Sie vorgeschlagen haben, zu dem typischen Design führen würde, das Sie bereits gesehen haben.
Haben Sie jemals einen Dyson-Lüfter verwendet und ihn mit einem anständigen herkömmlichen Lüfter (in derselben Preisklasse) verglichen? Dyson ist ein Gimmick, das ungewöhnliche Looks über die Funktion stellt. Es gibt immer noch einen Lüftereinlass, er ist nur dort platziert, wo Sie ihn nicht suchen. Die Sicherheit ist sogar noch schlechter, denn statt eines großen Lüfters mit niedriger Drehzahl gibt es einen kleinen Lüfter mit hoher Drehzahl, der heftiger saugt. Straßensperren sind irrelevant, wenn eine bestimmte Technologie weder Vorteile bietet noch Probleme löst.
@Agent_L Ihr Sicherheitsanspruch ist unvollständig. Der Dyson-Lüfter hat einen kleinen geschlossenen Hochgeschwindigkeitslüfter: Höhere Geschwindigkeit macht die Dinge gefährlicher, aber mehr Gehäuse macht sie sicherer (im Allgemeinen). Sie betrachten nur einen der konkurrierenden Faktoren.
@DavidRicherby: Abgesehen von Deckenventilatoren habe ich sowieso keinen Ventilator gesehen, der nicht eingeschlossen war. Sie haben Recht, dass es geschlossen ist, aber das sind die "traditionellen" Lüfterblätter. Der einzige wirkliche Unterschied ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Klingen drehen. Höhere Geschwindigkeit = höhere Belastung = höhere Bruchwahrscheinlichkeit (aber ich stimme zu, dass Sicherheit hier nicht das entscheidende Wort ist, sondern Haltbarkeit ).
@JohnK Ich weiß nichts über die Aerodynamik von Dyson, aber das Design ihrer kleinen Reluktanzmotoren und bürstenlosen Motoren ist für Konsumgüter ziemlich revolutionär.
@DavidRicherby Alle Tischventilatoren sind in einem Drahtgeflecht eingeschlossen. Herkömmliche Ventilatoren saugen mit niedrigem Druck durch eine große Maschenfläche, durch viele Öffnungen, Dyson saugen mit hohem Druck durch kleine Maschenflächen, durch wenige Öffnungen. Ich glaube, dass mein Anspruch vollständig ist. Ich vergleiche Dyson-Ventilatoren mit Tischventilatoren, nicht mit Turbofan-Flugzeugtriebwerken.
@Agent_L Der Einlass ist kleiner und befindet sich in einer verdeckten Position, wodurch es schwieriger ist, Dinge hineinzustecken als durch die weit auseinander liegenden Maschen eines herkömmlichen Tischventilators.
@DavidRicherby Ja, kleiner und in einer verdeckten Position, genau das sind die Hauptprobleme. Ein Lufteinlass ist sicher in der Luft, wenn keine Gegenstände vorhanden sind, und unsicher, wenn er sich in der Nähe der Schreibtischoberfläche befindet, wo kleine Dinge aufbewahrt werden und sich Staub ansammelt. Zweitens, je kleiner der Einlass für einen bestimmten Luftstrom ist, desto schwerer saugt er Luft an und es ist wahrscheinlicher, dass er Fremdkörper aufnimmt und einsaugt. Wenn Sie sich wundern, dass Leute absichtlich Dinge in den Lüfter stecken, dann hat Dyson tatsächlich einen psychologischen Vorteil, weil die große Hauptschleife die Aufmerksamkeit von der eigentlichen Ansaugung ablenkt. Keine technische.
Ich hatte gerade das Unglück, 10 Tage (24 Stunden/Tag) in einem Gebäude zu verbringen, in dem die einzige Klimaanlage Dysons sogenannte "Lüfter" waren, abgesehen von einem einsamen, in China hergestellten Tier ohne Marke mit rotierenden Metallflügeln (10x billiger , 10x effektiver), sie sind unverblümt für nichts zu gebrauchen, es sei denn, Sie betrachten sie als moderne Skulpturen. Mein persönlicher Eindruck, dass Dysons Zielmarktsektor „Menschen mit mehr Geld als Verstand sind, die britische Ingenieurskunst unterstützen wollen, aber nichts über Ingenieurskunst wissen*, wurde stark verstärkt – sie sind völlig nutzlos, um tatsächlich Luft zu bewegen.
Anscheinend hat jemand eine Firma gegründet, um diese Hypothese zu testen. jetoptera.com/research-and-development

Antworten (3)

Nein. Kein brauchbarer Antriebsmotor.

Das erste Problem ist die Macht. Der Luftstrom von Dysons Lüftern ist schwächer als der eines herkömmlichen Lüfters derselben Größe, und Strahltriebwerke benötigen einen sehr starken Strahl. Sie werden feststellen, dass sie auch ziemlich schwer sind; Dyson AM-06 hat ein Schub-zu-Gewicht-Verhältnis von nur 0,06, 100-mal weniger als ein Düsentriebwerk.

Der zweite Grund ist, dass sie bei hohen Geschwindigkeiten sehr ineffizient sind. Die Ventilatoren von Dyson nutzen den Venturi-Effekt, der auch in Flugzeugnotrutschen verwendet wird, um einen schmalen Strom schneller Luft in einen breiten Strom langsamer Luft umzuwandeln. Dies geschieht durch Reibung, indem einfach langsame Luft neben dem schnellen Strom gezogen wird.

Aktuelle Airliner-Triebwerke machen das Gleiche, aber besser. Dort dreht hochenergetische Luft eine Turbine, die dann einen Ventilator dreht. Die Umwandlungseffizienz dieses Prozesses ist 3x-5x besser und erzeugt eine gleichmäßige Geschwindigkeit - wichtig, wenn Sie nahe an der Schallgeschwindigkeit sind. Der Lüfteransatz führt auch zu einem kleineren, leichteren Motor.

Strahltriebwerke, die Dysons Ventilatoren imitieren, würden Kerne und Kerneinlässe benötigen, die mindestens die gleiche Größe wie aktuelle haben. Der Grund, warum Dyson sich dafür entscheidet, seinen Einlass mit einem Gitter zu schützen und Rolls-Royce oder GE nicht, ist, dass Dyson-Lüfter in der Größenordnung von 50 W Leistung produzieren, Düsentriebwerke 50+ MW. Niemand kümmert sich um ein paar Watt, sie kümmern sich um ein paar Megawatt, was über die Lebensdauer eines Flugzeugs hinweg ein paar Hochseetanker voller Öl bedeutet.

Wenn Sie möchten, können Sie den Einlass eines Jets auch mit einem Gitter schützen - siehe F-15SE, Su-57 (PAK-FA) mit Radarblockern, Mig-29s "Dirt Runway" Top-Einlässe. Das hat nichts mit der Verwendung eines Ejektors zu tun oder nicht. Dysons Design entfernt den langsamen Lüfter, aber auf Kosten von viel Gewicht und Effizienz, und sein Kernschaden ist das schlimmste Szenario bei Vogelschlägen.

Der dritte Grund ist, dass Dysons Fans nicht skalieren würden. Um mit Mach 0,8 zu fliegen, müsste der Ejektorstrom stark überschallen, was an sich schon ein Problem darstellt. Um sie zum Schweben zu verwenden, wo sie einigermaßen effizient sind, würden Sie mit dem Problem konfrontiert, dass der Venturi-Effekt mit der Entfernung nachlässt – was ein ganzes Gitter von Ejektoren erfordert, nicht einen einfachen Ring. Hubschrauberblätter machen das Gleiche besser, während sie viel leichter und einfacher zu falten sind.

+1 für eine sehr gut gemachte und umfassende Antwort!
Ich erinnere mich, dass ich über jemanden gelesen habe, der diese Technik verwendet hat, um eine fliegende Untertasse herzustellen. Die Manövrierfähigkeit war beeindruckend, aber wie Sie bemerken, war die Effizienz miserabel.
Im Allgemeinen würde ein "Dyson-Motor" also viel mehr wiegen und ein viel ineffizienteres Schubmittel sein. Beides sind gute Gründe, KEINEN zu machen. Wenn nur "total toll aussehen" ein aussagekräftigerer Designparameter wäre :D Danke für den Einblick @Therac
Ich habe einige Daten zu einem Dyson-Lüfter im Vergleich zu normalen Lüftern für CFM pro Watt gefunden, und der Dyson ist erheblich effizienter als ein normaler Lüfter, aber dies bei sanften Lüftergeschwindigkeiten. Der Effizienzvorteil fällt mit zunehmender Drehzahl ab. Dies deutet darauf hin, dass ein "ringförmiges Ejektor-Triebwerk", das genügend Luft bewegen könnte, um ein Flugzeug anzutreiben, viel weniger effizient wäre als das direkte Antreiben der Luft. Ich würde vermuten, dass der statische Schub eines solchen Geräts nicht so schlecht wäre, aber mit zunehmender Geschwindigkeit stark abfallen würde, so ziemlich das Gegenteil eines normalen Jets.
Diese Bewertung zeigt, dass der Dyson-Lüfter einen Spitzenwert von 120 CFM pro Watt erreicht. Es wäre interessant, die gleichen Zahlen für ein Strahltriebwerk zu sehen. Kann man Pfund Schub in CFM umrechnen oder wie geht das?
@JollyJoker Sie können Volumen mit Geschwindigkeit mit Dichte multiplizieren. Dysons Einstellung 10 kommt auf 1,83 N Schub für 19 W oder ~96 N/kW. Dieser Schub ist aber nur unter 2,78 m/s (Strömungsgeschwindigkeit) nutzbar. N/kW skaliert im Allgemeinen umgekehrt zur Geschwindigkeit, und eine Skalierung auf 278 m/s würde 0,1 N/kW ergeben. Ein Strahltriebwerk mit TSFC = 0,6 bei 278 m/s und 46 % thermischer Effizienz entspricht 3,1 N/kW.
@JollyJoker Ein weiterer Vergleichspunkt könnten Hubschrauber sein. Der de Bothezat musste mindestens 120 N/kW liefern, mehr als der Ventilator des Dyson. Alles neuere liegt näher bei 80 N/kW – aber bei viel höheren Schubgeschwindigkeiten fangen selbst Spielzeuge bei 6 m/s an. Bei statischem Schub ist Dysons Lüfter also nicht besser als Hubschrauber; Es erweist sich nur im Vergleich zu billigen Tischventilatoren als effizient.

Tatsächlich wird das vom Dyson-Lüfter ausgenutzte Prinzip in einigen Gasturbinen verwendet, nur nicht ganz so, wie Ihre Frage es erwartet hat.

Siehe hierzu den Abschnitt „ Ejektordüsen “.

Hier ist ein Bild des J58-Motors. Wenn die tertiären Türen offen sind, wird Luft durch sie mitgerissen, was dem Motor einen Massenstrom hinzufügt. Theoretisch gibt der zusätzliche Massenstrom zusätzlichen Schub. Der zusätzliche Luftstrom wurde jedoch vom Kernluftstrom mitgerissen, sodass die Energieeinsparung in Wirklichkeit wahrscheinlich bedeutet, dass kein zusätzlicher Schub auftritt, da Sie einen höheren Massenstrom haben, aber ein Teil der Geschwindigkeit vom Kernstrom auf das Tertiär übertragen wurde fließen, so dass die durchschnittliche Geschwindigkeit niedriger sein wird.

(@John K wäre fast dort angekommen, als er „ringförmiges Ejektor-Triebwerk“ erwähnte.)

Das zugrunde liegende Konzept des Dyson-Ventilators kann als ähnlich angesehen werden wie das sogenannte „Trompe“ (siehe Wikipedia), bei dem ein Wasserstrahl einen Luftstrom mit sich zieht. Sie können sich im ESPACENET die Patente FR935340 ansehen: „Flow Enhancer for Jets and Compressors“; US2946540: „Flugzeuge mit Düsenantrieb“; CA611861, für eine „Flying Disc“, alle von Henri Coanda, und US2918233: „Aerodyne“, von Alexander Lippisch, alle in derselben Linie, daher würde ich als beste Option betrachten, Dyson-Fan als Alternative zu akzeptieren oder abzulehnen Propeller, Impeller oder Turbofans, die einige Experimente durchführen, wobei das Design an den Antrieb angepasst ist, nicht um Luft zu kühlen oder zu bewegen, sind die Dyson-Lüfterdaten, die in einem Antwortlink von JollyJoker bereitgestellt werden, vielversprechend. Nicht?

Das Konzept des Dyson-Fans war in einigen Flugzeugdesigns enthalten, die Avro Canada Flying Disc ging nie in die Luft und war unkontrollierbar, aber die P Moeller-Disc m200x -

- flog mit mehreren Ventilatoren und wurde in ein Spielzeug namens "Magic UFO", eine Drohnenvariante, umgewandelt.
Siehe Patente: US3065935, J. Dubbury; GB383408, CEJohnson; US3022963, JCM Frost, zeigt das Konzept des Dyson-Lüfters, der in Flugzeugen berücksichtigt wurde, Berechnungen und Experimente haben das letzte Wort, aber wenn eine Anordnung mehr Luft bewegt, bedeutet mehr Masse, bei ähnlicher Geschwindigkeit, was mehr Schub bedeutet, und dies mit weniger Leistung , Männer, Sie haben eine Idee, die es wert ist, im Flugzeugmaßstab getestet zu werden. Gruß +

Bitte posten Sie nicht zwei Antworten, wenn Sie Informationen zu einer anderen Ihrer Antworten hinzufügen möchten
Könnte ein Dyson-Lüfter vergrößert werden, um als flügelloser Flugzeugmotor verwendet zu werden?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v