Verwenden irgendwelche Propeller / Propfans Statorschaufeln? Warum ist das kein alltägliches Feature?

Ich verstehe, dass Axialturbinentriebwerke im Allgemeinen Leitschaufeln hinter jeder (?) Kompressor- und Turbinenstufe enthalten. Das ist intuitiv sinnvoll, denn ohne sie würden die rotierenden Schaufeln die Luft meistens durch das Triebwerk herumwirbeln, was nicht nur verhindern würde, dass die Stufen die Luft richtig in axialer Richtung transportieren/komprimieren/expandieren, sondern auch nutzlose kinetische Rotationsenergie hineingeben würde diese Luft. Letzteres ist vermutlich auch der Grund, warum auch Turbofans solche Leitschaufeln hinter dem Fan haben .

All dies gilt ebenso für Lüfter/Propeller ohne Abzug. Aber ich habe noch nie Statorblätter hinter einem offenen Propeller gesehen. Es gibt natürlich gegenläufige Koaxialpropeller , deren Idee ähnlich zu sein scheint: die nutzlose Solenoid-Luftbewegung loswerden. Das aktive gegenläufige Rotieren beider Requisiten fügt jedoch eine Menge Komplexität hinzu und erscheint etwas unnötig, wenn das Ziel hauptsächlich darin besteht, einen großen Teil der Wirbelbewegung zu entfernen . Das Aufheben des gesamten Drehmoments ist für ein Flugzeug nicht erforderlich.

Insbesondere würde ich denken, dass Statoren auch so geformt werden könnten, dass sie helfen, etwas Energie aus den Spitzenwirbeln wie ein Kanal zu gewinnen, ohne jedoch den Zufluss zu stören, was der Grund zu sein scheint, warum Kanäle Requisiten bei niedriger Geschwindigkeit ineffizient machen .

Der Verlust an Antriebseffizienz wird durch schnellere Flugzeuge mit geringerem Luftwiderstand, höheren Fluggeschwindigkeiten und größeren Flugzeugen (weniger parasitärer Luftwiderstand pro Masseneinheit) ausgeglichen. Die 747 ist Champion bei 80 Tonnenmeilen pro Gallone Kraftstoff, obwohl sie 5 Gallonen Kraftstoff pro Meile verbrennt!
Der Stator ist der Flügel direkt hinter dem Propfan. Die gegenläufigen Propeller sind genau dazu da, Drall zu entfernen und drallbedingte Verluste und Asymmetrien zu reduzieren. Und die Spitzenwirbel werden trotzdem da sein.
@PeterKämpf, aber die Gegenrotation erfordert im Gegensatz zu einem Stator ein mechanisch anspruchsvolles Getriebe. Und wenn Spitzenwirbel durch den Propeller erzeugt würden, aber der größte Teil ihrer Energie (oder auch nur ein Teil davon) vom Stator wieder zurückgewonnen würde, wäre dies kein Problem.
Sie liefen nur auf Drallverluste zurück, nicht aber auf die Energie in den Spitzenwirbeln.
@PeterKämpf naja, ein Kanal kann das. Warum sollte es mit clever konstruierten Schaufeln unmöglich sein?
Wirklich? Sagt wer? Der Verkäufer des Kanals?
@PeterKämpf wahrscheinlich. ...Ok, ich habe das gerade aus The Internet™, wie Wikipedia „Durch die Verringerung der Propellerblattspitzenverluste ist der Impeller effizienter“, aber wie auch immer – wenn es das Spitzenproblem nicht anspricht, das, was ist Der Zweck eines Kanals?
Der Kanal trägt dazu bei, die Strömung zu begradigen und ihr unabhängig von äußeren Bedingungen (Fluggeschwindigkeit, Anstellwinkel) eine gleichmäßige und konstante Geschwindigkeit zu geben. Und glauben Sie alles, was jemand im Internet oder Wikipedia gesagt hat? Ja, ich bin mir der Ironie dieser Aussage, die hier im Internet erscheint, vollkommen bewusst.
Klar, das Internet hat immer recht, oder? ... Im Ernst, ein Teil des Grundes, warum das für mich Sinn macht, ist, dass es mit dem übereinstimmt, was Sie verschiedentlich über die Anzahl der Propellerblätter gesagt haben : Viele Blätter sind wegen der Spitzenwirbel schlecht; Dennoch kommen Mantelstromfans mit vielen Schaufeln davon und erreichen dennoch einen recht guten Wirkungsgrad.

Antworten (2)

Wenn eine Verdichterrotorstufe die Strömung beschleunigt, bewirkt der Stator:

  1. Verlangsamt es wieder und wandelt kinetische Energie in Druck um (siehe Bild hier aus dem Buch The Jet Engine )
  2. Präsentiert die Strömung im richtigen Winkel für die nächste Rotorstufe.

Eine Düsenleitschaufelstufe (wie eine Turbinenstatorstufe gerne genannt wird) kommt vor der Turbinenstufe, und sie tut dasselbe, aber umgekehrt (wandelt Druck in Geschwindigkeit um) und passt die Strömungsrichtung für die nachfolgende Turbinenstufe an.

Die Entdrallfunktion der Statorstufe hinter einem Fan in einem Turbofan (die Austrittsleitschaufeln – OGVs) ist vorteilhaft, weil der Fan viel Luft beaufschlagt hat.

Die Anzahl (und Größe) der Klingen erzählt die ganze Geschichte. Es wird oft gesagt, dass Propeller die Luft ein wenig bewegen und Düsentriebwerke viel. Zum Vergleich: Der typische Druckverhältnisanstieg hinter einem Lüfter beträgt 1,4–1,6, während er hinter einem Propeller weniger als 1,02 beträgt. 1

Hier kommen die OGVs eines Turbofans zum Tragen. Das Hinzufügen einer statischen Schaufelstufe hinter einem Propeller (mit oder ohne Gehäuse), die die Luft nicht so stark beschleunigt, um einen sinnvollen Druck (im Vergleich zu einem Turbofan-Lüfter, zunächst nicht viel kinetische Energie) in axialer Richtung wiederherzustellen, hat gewonnen nicht helfen. Im Gegenteil, es wird Luftwiderstand (Luft trifft auf ein statisches Objekt) und Gewicht hinzufügen.

Das aktive gegenläufige Rotieren beider Requisiten fügt viel Komplexität hinzu und erscheint etwas unnötig, wenn das Ziel hauptsächlich darin besteht, einen großen Teil der Wirbelbewegung zu entfernen. Das Aufheben des gesamten Drehmoments ist für ein Flugzeug nicht erforderlich.

Ein Propeller ist wie ein Flügel, er muss auf Luft wirken (schlagen), um eine Normalkraft zu erzeugen. Wenn wir den zweiten Satz beweglicher Propellerblätter durch statische ersetzen, haben wir nur viel Schub verloren.

1 : https://history.nasa.gov/SP-468/ch10-3.htm

Zusammenfassend lässt sich sagen: Da Requisiten einen so viel größeren Radius haben, können sie sich wenige Blätter und niedrige Anstellwinkel leisten, sodass sie überhaupt nicht viel Luft kreisförmig bewegen . Die Motivation für gegenläufige Propeller ist hauptsächlich das Drehmoment (wieder wegen des großen Radius) und das Durchsaugen von mehr Luft als die Rotationsenergie. Ich frage mich immer noch, wie ein eher fächerartiger Propeller ohne Kanal, aber mit Auslassleitschaufeln funktionieren würde.
@leftaroundabout - Aufgrund der weniger und kleineren (Sehnen-) Blätter einer Stütze bewegt eine Stütze nicht viel Luft, sodass nicht viel Druck zur Wiederherstellung vorhanden ist. Denken Sie daran, dass Turbofans viel mehr Schub erzeugen als Propeller .

Schnelle Antwort ist, dass es auf Schub und Widerstand hinausläuft. Propeller erzeugen Schub als Flügel und Massenbeweger, Ventilatoren sind weniger effiziente Massenbeweger, die bei ausreichender Leistung viel mehr Masse bewegen können. Aus diesem Grund werden Fans mit Düsentriebwerken kombiniert. Rohe Gewalt.

Ein Stator wird dem effizienteren Propeller nicht zugute kommen, aber ich möchte die Forschung nicht entmutigen.

Der oben bereitgestellte Link "Grund, Kanäle machen Requisiten" ist insofern herausragend, als er zeigt, dass jede effizientere Antriebsmethode auf der Strecke bleibt, wenn die Geschwindigkeit aufgrund des Luftwiderstands zunimmt, während sich der Turbojet weiter verbessert.

Verwenden irgendwelche Propeller / Propfans Statorschaufeln? Warum ist das kein alltägliches Feature?
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