Warum verwenden Flugzeuge keine Propeller mit mehr Blättern wie der Einlass eines Fanjets?

Der Lufteinlass eines Fächerstrahls hat typischerweise viele kleine abgewinkelte Schaufeln. Eine Windpumpe in einem amerikanischen Film könnte viele breite Lamellenblätter haben. Mein Tischventilator hat 3 sehr große Schaufelblätter und scheint ziemlich effektiv zu sein.

Es scheint mir, dass wenn jede Klinge Schub liefert, je mehr Klingen Sie haben, desto mehr Schub können Sie erwarten. Es scheint mir auch, dass ein Propeller mit mehr Blättern kleiner sein und sich langsamer drehen könnte, wodurch möglicherweise Überschall vermieden wird, während derselbe Schub bereitgestellt wird.

Ich frage, weil ich eine Drohne baue und erwäge, sechs kleine Requisiten mit mehreren Klingen zu verwenden.

Was sind die Nachteile des Hinzufügens von mehr Blättern zu Propellern?

Jede Klinge hat auch ihren eigenen Widerstand
Verwandte Frage zum Propellerdesign.
@ratchetfreak Nicht nur Luftwiderstand, sondern auch Gewicht. Und je näher sie beieinander liegen, desto weniger Schub liefern sie.
Ich bin mir nicht sicher, auf welche Windmühlen "auf einer amerikanischen Farm" Sie sich beziehen, aber die neuen, die sie hier im Mittleren Westen auf Windparks errichten, haben 3 sehr lange, schlanke Flügel.
@FreeMan Er meint eine Windpumpe , die normalerweise über einem Brunnen platziert wird, um Wasser zu pumpen
@FreeMan - ja, ich meine eine Windpumpe. Der Klassiker aus Filmen mit vielen Lamellen. Ich komme aus dem vereinigten Königreich.
@superluminary Nur zu Ihrer Information, Filme sind die einzigen Orte, an denen Sie diese noch sehen werden. Der auf dem oben verlinkten Bild stammt laut Beschreibung aus dem Jahr 1880 . Die meisten Teile der USA haben heutzutage tatsächlich Strom und fließendes Wasser. :)
Auf dem Kontinuum zwischen Propeller- und Turbofan-Fahrzeugen befindet sich der „Profan“. Ich habe einige Lektüre zu den Designüberlegungen derjenigen gefunden , die in Bezug auf diese Frage aufschlussreich sind.
Die Supermarine Spitfire hat im Zweiten Weltkrieg etwa 24 Mark durchgemacht. Als sich der Merlin-Motor (später Griffon) weiterentwickelte, durchlief der Propeller 2, 3, 4, 5 und 6 Blätter.

Antworten (1)

Jede Schaufel erzeugt ihre eigene Grenzschicht und ihre eigene Wirbelschicht. Es ist effizienter, weniger Schaufeln mit tieferer Sehne zu verwenden, da der vordere Teil einer Grenzschicht am meisten zum Reibungswiderstand beiträgt.

Um den Auftriebskoeffizienten an den Propellerblattabschnitten aus Effizienzgründen in einem angemessenen Bereich (0,6 bis 1,0) zu halten, bedeutet dies, dass die Blattsehne verringert wird, wodurch sie weniger steif werden. Auch hier ist es besser, die Anzahl der Klingen zu reduzieren, um zu einem praktikableren Design zu gelangen. Der gesamte Schub, den der Propeller erzeugt, zieht an diesen dünnen Blättern, und sie müssen stark genug sein, um dieser Kraft standzuhalten.

Erst mit zunehmender Propellerscheibenbelastung beginnen mehr Blätter sinnvoll zu werden:
Mit zunehmender Motorleistung sollte auch die Propellerscheibenfläche wachsen, aber dieses Wachstum wird durch die resultierende Geschwindigkeit der Blattspitzen begrenzt. Sobald die Strömungsgeschwindigkeit dort Überschall erreicht, erhöht sich der Luftwiderstand an diesem Abschnitt des Blattes ohne eine entsprechende Erhöhung des Schubs. Um dies zu vermeiden, besteht die nächstbeste Option darin, das Festigkeitsverhältnis des Propellers zu erhöhen, das auch als Aktivitätsverhältnis bezeichnet wird .

Machen Sie keinen Fehler, das ist schlecht für die Effizienz. Aber wenn genügend Leistung zur Verfügung steht, ist das Hinzufügen weiterer Klingen der beste Ausweg.

Sie haben Recht, eine niedrigere Propellergeschwindigkeit ermöglicht eine Vergrößerung des Durchmessers, aber während die Spitzengeschwindigkeit um weniger als die Reduzierung der Propellergeschwindigkeit abfällt (schließlich sollte sich die Fluggeschwindigkeit nicht ändern), sinkt der verfügbare Schub dieses Propellers im Quadrat der Geschwindigkeitsreduzierung, da der Schub proportional zum dynamischen Druck auf die Schaufeln ist. Und Schub erhalten Sie nur aus dem Umfangsanteil der lokalen Geschwindigkeit an der Klinge; Fluggeschwindigkeit zählt hier nicht und hilft nicht, die Reduzierung zu mildern.

Wenn ich verstehe, funktioniert der Lüfter in einem Turbofan-Triebwerk, weil die Gondel den Luftstrom um die Kanten des Lüfters beeinflusst, ist das richtig?
In der Tat ist der "effizienteste" Propeller wahrscheinlich ein Einblattpropeller - aber Effizienz treibt Flugzeuge nicht an, Schub tut es.
Wollen Sie damit sagen, dass eine Klinge Schub liefert, wenn sie sich relativ zur Luft um sie herum bewegt? Das Hinzufügen weiterer Blätter wird die Luft in der Propellerscheibe herumwirbeln, was bedeutet, dass sich jedes Blatt im Verhältnis zur Luft um es herum weniger schnell bewegt?
@superluminary: Nein, die Geschwindigkeit um jede Klinge ändert sich nicht. Aber mehr Blätter arbeiten bei einem niedrigeren Auftriebskoeffizienten und erzeugen mehr Reibung (= Drehmoment) für den gleichen Auftrieb (= Schub). Es ist, als würde man einem Flugzeug eine zweite Tragfläche hinzufügen, die immer noch so viel wiegen und so schnell fliegen soll wie zuvor.
@FreeMan: Die Motorverkleidung verbessert die Effizienz für hochbelastete Propeller (= Lüfter) und hilft, die Strömungsgeschwindigkeit über die Betriebsbedingungen des Lüfters auszugleichen. Aber Schub wird auf der Oberfläche der Fanschaufeln durch den Druckunterschied zwischen den beiden Seiten der Schaufel erzeugt. Der Lüfter würde immer noch ohne die Gondel funktionieren, aber nicht so gut.
@voretaq7: Die Motivation für diese spezielle Requisite war der kleinere Ausschnitt im Segelflugzeugrumpf für den einziehbaren Motor. Aber im Prinzip haben Sie recht, und einige Konstruktionen wurden getestet , aber bisher ist der regelmäßige Einsatz von Einblattstützen nicht erfolgt.
@PeterKämpf Ja, das ist zufällig mein Lieblings-Einzelblatt-Requisitenbild. Es gibt ein paar Requisitenfotos mit Gegengewichten auf der Vorderseite von "normalen" Flugzeugen , aber diese beleidigen mein feines ästhetisches Empfinden, wenn ich sie anschaue :-)
@voretaq7: Sieht aus wie ein Amputierter. Entsetzlich!
Meine Vermutung war, dass die Verwendung von mehr Klingen bedeuten würde, dass jede Klinge viel weniger robust und daher leichter sein könnte. Vielleicht könnte die gesamte Requisite eher aus billigem Kunststoff als aus Metall oder Holz bestehen. Der Verlust einer einzelnen Klinge wäre nicht katastrophal. Bin ich hier draußen?
@superluminary: Unterschätzen Sie nicht die Kräfte, die an diesen Klingen ziehen. Bei einem Turbofan entsteht leicht eine Druckdifferenz von einem bar zwischen der Vorder- und der Rückseite des Lüfters. Neuere Lüfter sind zwar aus Plastik, aber der teuren Kohlefaser-Epoxy-Sorte. Außerdem zieht der gesamte Schub, den ein Propeller erzeugt, an diesen dünnen Blättern. Sie müssen stark sein, damit sie nicht abreißen.
Warum verwenden Flugzeuge keine Propeller mit mehr Blättern wie der Einlass eines Fanjets?
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