Sind Impeller effizienter?

hier ist viel los. Kurze Antwort ist, dass ein Impeller (was Sie sich vorgestellt haben) viel mehr Schub erzeugen kann (Experimente aus einem Papier sagen doppelt so viel) als ein offener Rotor derselben Größe. Das große, was diese Impeller zu bieten haben, ist die Tatsache, dass die Spitzenverluste vernachlässigbar werden, weil es einfach keinen Platz für die Entwicklung des Spitzenwirbels gibt, weil ein Kanal im Weg ist! Einfache, einfache Lösung, die gut funktioniert.

Allerdings gibt es nichts umsonst. Erstens müssen Sie den Kanal dort haben, was Gewicht und Geld kostet (Sie müssen den Kanal und die Stützstruktur bauen, was auch etwas Luftwiderstand hinzufügt). Denken Sie auch an den Maßstab – wenn die Propeller größer werden, muss der Kanal mit ihnen wachsen. Stellen Sie sich die Schwierigkeiten vor, einen 20-Fuß-Kanal an einem B-36-Propeller anzubringen!

Zweitens sind die Herstellungstoleranzen des Kanals kritisch – je enger er ist, desto effizienter sind Sie (bis zu einem gewissen Grad natürlich) … aber je enger er ist, desto anfälliger sind Sie dafür, dass Ihre Klingen den Kanal treffen durch Durchbiegung des Kanals oder der Lamellen. Apropos gebogene Blätter und die notwendige Stützstruktur, die Sie benötigen würden, dies könnte die Pitch-Steuerung (bei einem Propeller mit variabler Steigung und bei einem Rotor mit zyklischer und kollektiver Steigung) schwierig zu implementieren machen, je nachdem, welches dieser Schemata Sie verwenden. re suchen zu tun. Andererseits, für eine kleine Implementierung mit RPM-Steuerung ... vielleicht brauchen Sie diese sowieso nicht.

Während ein Seitenwind bei einem offenen Rotor zu einem plötzlichen Leistungsabfall führt, führt ein Seitenwind bei einem Impeller zu einem plötzlichen Nickmoment aufgrund der Lippe des Kanals und der asymmetrischen Zuströmung zum Lüfter (was, da Sie es sind erzeugt nun zunächst mehr Schub, asymmetrische Anströmungseffekte werden noch ausgeprägter). Nun, wenn Sie dies beispielsweise auf die Vorderseite einer typischen Cessna 172 kleben und einen Seitenwind darauf werfen (was, wenn Sie an Starts und Landungen denken, die, da sie in eine bestimmte Richtung gehen müssen, Seitenwind hat, eigentlich ganz schön ist wahrscheinlich) stellen Sie sich die Giermomente vor, die durch den Propeller hervorgerufen würden (proportional zum statischen Schub) - noch bevor das Flugzeug vom Boden abgehoben hat und bevor Sie viel Steuerbefugnis haben, um dem entgegenzuwirken! Ein ähnliches Szenario in der Luft könnte ebenso dramatisch sein. Und, ja, Sie könnten einige Leitschaufeln darauf werfen, um zu helfen, aber nichts ist kostenlos. Leitschaufeln, die eine praktikable Lösung darstellen, bedeuten jetzt, dass Sie Stellantriebe für diese Leitschaufeln, Strom und möglicherweise Hydraulik für die Stellantriebe, Halterungen für die Stellantriebe, Scharniere für die Leitschaufeln und Gestänge vom Stellantrieb benötigen ( s) zu den Flügeln, Redundanz für die Betätigung oder irgendeine Möglichkeit, die Steuerung im Notfall zu erleichtern ... es ist eine Menge Arbeit. Oder Sie könnten im Gegensatz dazu einfach einen Propeller mit fester Steigung auf eine Welle an der Vorderseite der Cessna 172 schrauben und es einen Tag nennen. Redundanz für die Betätigung oder ein Mittel zur Erleichterung der Steuerung im Notfall ... es ist eine Menge Arbeit. Oder Sie könnten im Gegensatz dazu einfach einen Propeller mit fester Steigung auf eine Welle an der Vorderseite der Cessna 172 schrauben und es einen Tag nennen. Redundanz für die Betätigung oder ein Mittel zur Erleichterung der Steuerung im Notfall ... es ist eine Menge Arbeit. Oder Sie könnten im Gegensatz dazu einfach einen Propeller mit fester Steigung auf eine Welle an der Vorderseite der Cessna 172 schrauben und es einen Tag nennen.

Langfristig, und das ist nur eine Spekulation, führt dies meiner Meinung nach nur zu einem komplexeren System, insbesondere bei Implementierungen in voller Größe, was zu Wartungs-, Kosten- und Herstellungsproblemen führt, die sich nicht lohnen, wenn Sie viel bekommen können Leistung von einem normalen offenen Propeller. Wenn Sie sich in die Welt der Windkraftanlagen mit Diffusorverstärkung wagen, gibt es seit Jahrzehnten ähnliche Debatten ... und eine Windkraftanlage mit Kanal muss sich im großen Maßstab erst noch durchsetzen. Während in ähnlicher Weise Düsenflugzeuge geflogen sind ...

(Ryan XV-5A Vertifan, ca. 1950. Die Impeller befinden sich unter den kreisförmigen Kuppeln an den Flügeln und ein weiterer unter dem geschlossenen Bereich an der Nase zur Pitch-Steuerung. Quelle: http://www.aero-web.org/specs/ ryan/xv-5a.htm )

... es gibt heute keine Nicht-MAV-Beispiele, die ich kenne.

Quelle: https://theses.lib.vt.edu/theses/available/etd-05262005-170916/unrestricted/WGraf_Thesis_2005.pdf

Eine andere zu beachtende Sache ist, dass Impeller viel mehr als 2 Flügel haben. Eine zunehmende Anzahl von Blättern verringert die Effizienz des Propellers/Lüfters. Der Hauptvorteil einer zunehmenden Anzahl von Schaufeln besteht darin, eine höhere Schubdichte zu erhalten, dh mehr Schub bei gleichem Propeller-/Lüfterdurchmesser zu erhalten. Was Impeller also wirklich tun, ist: Der mehrblättrige Ventilator sorgt für eine hohe Schubdichte und der Kanal versucht, den Effizienzverlust auszugleichen. Hoffentlich erreicht der Impeller den gleichen Wirkungsgrad wie der 2-Blatt-Propeller...

Es ist Unsinn, dass Impeller effizienter sind. Es wird immer im Internet verbreitet, als ob es die Wahrheit wäre, aber es ist einfach nicht so. Impeller sehen cool aus und sie lassen Requisiten wie Jets aussehen und klingen, also WOLLEN die Leute, dass es wahr ist, aber es macht es nicht so. Impeller haben etwa 50-60 % weniger statischen Schub als Propeller gleicher Größe, wenn sie schlecht konstruiert sind. Wenn sie absolut perfekt konstruiert sind, können sie 90 % der Effizienz einer Stütze haben. Aber das ist in einer statischen Einstellung. In der Luft, wo der Luftwiderstand durch den Kanal und den Kanaleinlass erzeugt wird, wird das noch schlimmer.

Wir müssen aufhören, diesen Mythos fortzuschreiben. Es schadet der Innovation.