Wie kann man die Blattinterferenz in einem Propeller oder Lüfter abschätzen?

Für eine einfache 2D-Näherung können Sie dies auf ähnliche Weise tun, wie Sie die Auswirkung von Nachlauf auf ein Leitwerk oder einen anderen Körper analysieren würden, dh indem Sie das Strömungsfeld um beide gleichzeitig lösen. Da die Bewegung der Schaufeln zyklisch ist und die Strömung Unterschall ist, beeinflusst jede Schaufel sowohl die voraus als auch die hinter ihr. Daher müssten Sie für eine unendliche Anzahl von Flügeln gleichzeitig auflösen, damit der in der Mitte einen realistischen Luftstrom hat, aber da die Wirkung des N-ten Flügels gegen Null tendiert, ist eine gute Annäherung möglich nur ein paar Klingen auf beiden Seiten der untersuchten.

Der Ablauf würde wie folgt aussehen:

• Wählen Sie die Spannweitenstation des Blattes, an dem Sie interessiert sind, und den Betriebspunkt (Drehzahl und Vorwärtsgeschwindigkeit), den Sie untersuchen möchten. Diese geben Ihnen den effektiven Anstellwinkel für die Klingenstation.

• Wenn Sie den Winkelabstand der Schaufeln um die Nabe, die von Ihnen gewählte Station in Spannweitenrichtung, die Drehzahl und die Vorwärtsgeschwindigkeit kennen, finden Sie heraus, wo das erste Schaufelblatt relativ zum zweiten in einer 2D-Darstellung sein wird.

• Lösen Sie das Strömungsfeld für eine effektiv unendliche Anzahl von Tragflächen, die auf diese Weise beabstandet sind. In der Praxis liefert die Lösung für eine relativ kleine Anzahl von Blattinstanzen eine gute Annäherung an die reale Strömung an den zentralen Blättern in der Reihe, da die an den Rändern nur verwendet werden, um Randbedingungen bereitzustellen, die dem realen Fall ähneln :

Es ist möglich, die Verluste für eine bestimmte Konfiguration zu berechnen, aber es ist keine leichte Aufgabe. Mittlerweile gibt es hundertjährige Versuche und Erfahrungen mit Propellern, also wenn Sie ein klassisches Prop-Design haben und typische Trends wissen wollen, finden Sie die meisten Ergebnisse in der Literatur.

Eine der besten klassischen Quellen zu diesem Thema ist NACA-TR-640 (1938!)

Ich werde eine Grafik daraus zitieren, die für die Frage direkt relevant ist:

Wie zu sehen ist, verursacht das Hinzufügen eines ansonsten identischen Blattes einen Leistungsverlust von maximal 6–8 % pro Blatt (unter statischen Bedingungen, bei Nullgeschwindigkeit) und sehr wenig (1–4 %) unter normalen Flugbedingungen.

Noch interessanter ist der Vergleich der jeweiligen Vortriebswirkungsgradkurven (Abb. 35 in der Arbeit): Der Unterschied ist noch geringer, und in einigen Bereichen (bei Blattstillstand) können die Mehrblattpropeller effizienter sein als die Zweiblattpropeller .

Wenn Sie in der Praxis zusätzliche Leistung vom Motor aufnehmen müssen und durch den Durchmesser eingeschränkt sind, müssen Sie die Festigkeit der Stütze erhöhen. Sie können dies entweder durch Hinzufügen von Klingen oder durch Erhöhen des Klingenakkords tun. Das Papier zeigt, dass das Hinzufügen von Klingen in Bezug auf die Effizienz besser ist. Daher ist die Prämisse "Der ideale Propeller hat ein Blatt" angesichts der realistischen Einschränkungen nicht unbedingt wahr.

Der Leistungsverlust durch Drall beträgt bis zu 10 % der aufgebrachten Leistung, abhängig von der aufgebrachten Schubkraft. Von Prouty, Hubschrauberleistung, Stabilität und Kontrolle.