質問:
プロペラブレードを連続リングで接続すると、誘導抗力が減少しますか?
falstro
2014-01-08 13:43:05 UTC
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タービンエンジンがカバーされていますが、これにはもちろんプロセスが含まれています(空気が吸気に入るとすぐにスーパー/ターボチャージャー付きエンジンが使用されるように)。しかし、それは私に考えさせられました、これはファンブレードの先端の周りに誘発された抗力を減らすか、あるいは完全に取り除くことさえしませんか?

標準的な支柱のために同様のセットアップを持つことは可能でしょうか?静止している必要はありません。無限のウィングレットのように、支柱の先端を接続して回転するリングにすることもできます。小道具が回転しているときに表示されるという追加の安全上の利点があります。そして、リングがその円周を維持するのに十分な強さである場合、それはそれ自体の重心の周りを回転しているので、支柱への負荷はわずかであるはずです。

支柱に誘導抗力は十分に大きくありませんか?何か考えを正当化するか、またはそのようなプロペラウィングレットリング(それの本当の名前があると確信しています、誰かが私が話していることを知っていますか?)は他の気流の混乱を引き起こしますか?あるいは、恒速プロペラを解くのが難しすぎるなど、他の理由があるのではないでしょうか?

小道具の誘導抗力を解決する答えは、以下にすでにたくさんあります。ブレードに直接取り付けられたリングに関する質問に直接答えると、遠心力の負荷が変動し、高RPMではそれ自体がかなり大きくなりますが、負荷が大きく変動するという事実は、材料の疲労と破損につながります。
プロペラのブレードの先端を、ピッチを変更できないようにすることなく、連続リングにどのように接続しますか?
五 答え:
#1
+19
Daniel Steele
2014-01-08 17:45:37 UTC
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あなたが話していることは存在します。それらはQ-Tipプロペラと呼ばれます。

プロペラブレードは翼のような単なる翼型であり、基本的な空気力学は翼と同じです。しかし、ブレードの回転は、翼よりも多くの現象を引き起こします。特に、支柱の後ろに見えるらせん状の渦は、あらゆる種類のプロペラ効果を引き起こします。

理論的には、プロペラの先端にウィングレットがあることを妨げるものは何もありません。利点は、誘導抗力を減らすことでプロペラをより効率的にすることです(翼のウィングレット)

  • ノイズの低減
  • プロペラの先端速度を長さを短くすることで亜音速に保つ
  • ol>

    大きな問題は、空力応力にあります。そして、私が知る限り、テスト中にかなり壮大な失敗があったので、解決策は、チップに大きなスイープを与えることです(たとえば、787と比較して777ウィングチップと同等です)。 Hartzell Q-tip の記事を探してみてください。

    海軍のプロペラは幅が広く、より大きなトルク応力で対処できるため、現代のプロペラにはウィングレットがあります。あなたはウェブ上でいくつかの写真を見つけることができました。

    涼しい!すべての支柱をつなぐ「リング」があるかどうか知っていますか?または、一部の水上車両や一部のヘリコプター(少なくともSF、実際のものについては不明)のように、支柱の周りにフレームを配置しますか?
    Q-Tipプロペラに関連する概念(空力応力による問題が少ない)は[Scimitar Propeller](http://en.wikipedia.org/wiki/Scimitar_propeller)であり、[the C-130J「スーパーヘラクレス」](http://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Martin_C-130J_Super_Hercules)。私がよく知っているシミタープロペラのほとんどは恒速プロペラですが、固定ピッチのバリエーションもいくつかあると思います...
    #2
    +12
    Peter Kämpf
    2014-09-29 00:59:03 UTC
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    他の人が指摘しているように、リングを支柱に取り付けると、ブレードへのストレスが大幅に増加します。ぴったりとフィットしたシュラウドでも同じ効果が得られます。

    確かにこのコンセプトを使用した飛行機、RFB FanTrainerがあります(下の写真を参照)。重量と接液面積を減らすために、プロペラの直径は通常のプロペラよりもはるかに小さかったため、全体的な効率は良くありませんでした。ただし、回転慣性が小さいほどタービンのような効果が得られ(歳差運動が少ない)、この概念は将来のジェットパイロットの基本的な練習機に使用されました。

    FanTrainer 400

    結局、FanTrainerは限られた成功しか収めておらず、50台が製造された後に中止されました。設計は軽量すぎて基本的な練習機に対する空軍のすべての欲求をサポートできませんでした。当時の民間市場は縮小し、コスト意識の高い顧客にも同様に役立つ古い飛行機でいっぱいでした。ただし、飛行時間あたりの価格が非常に低く、ほぼジェットのような特性を備えていました。

    一般に、プロペラを覆って効率を高めたい場合は、より高い表面積を受け入れる必要があります。シュラウド。プロペラの先端の周りの流れを防ぐことで、これまで節約できる可能性があるよりも多くの抗力をすばやく追加します。

    プロペラをシュラウドすることで何を節約できますか?誘導抗力は同じです。これはリフトの作成によるものだからです A.BetzとL.Prandtlによる最小誘導損失プロペラの古典的理論では、揚力が滑らかに先端で先細になるように、プロペラディスク全体に楕円形の揚力分布が必要です。人工的に増やすと、先端のブレードの弦を減らすことができる場合にのみ役立ちます。先端には最高の動圧がかかるため、摩擦抵抗が少なくなる可能性があります。ただし、シュラウドの摩擦抵抗の大幅な増加と比較すると、このゲインは小さいです。

    高速では、誘導損失は小さく、他の要因が支配的になります。ターボファンと高負荷のプロペラは、誘導損失を最小限に抑えるようには設計されていませんが、特定の直径で最大推力を実現するように設計されていることに注意してください。シュラウド付きプロペラはより高いディスクローディングを楽しむことができるので、より小さなブレードとより低い先端速度で同じ推力を得ることができ、高速効率に役立ちます。ブレードが小さいほど、支柱の摩擦損失が少なくなり、先端速度が低いほど、マッハ損失が噛み始める前の巡航速度が高くなります。

    したがって、高速では、シュラウドが大きすぎない場合に役立ちます。 。ターボファンエンジンはこのジレンマに悩まされています。それらは今日よりもはるかに高いバイパス比を持つ可能性がありますが、これは巨大なナセルを意味し、ナセルの抗力の増加はバイパス比の増加による利益を相殺します。ここでは、ナセルの流れを積極的に層状化することが前進の道ですが、これまでのところ、実際の実装はまだ行われていません。

    回転慣性については、回転シュラウドも角運動量が大きく、プロペラディスクの向きが変わるたびにジャイロスコープ効果が生じると思います。飛行機の操縦に影響を与えるだけでなく、操縦中にプロペラブレードに周期的な曲げ荷重がかかると思いますし、配置がぐらつきやすいと想像できます。
    @sdenham:はい、シュラウドをプロペラと一緒に回転させると、多くの問題が発生します。ターボファンのように、固定しておくことをお勧めします。
    @PeterKämpf-先端の速度に触れ、波の抗力だけですが、推力の増大についてはどうでしょうか?確かに、それはさまざまなリフティングプラットフォームのような初期の設計における重要な目標でした。
    @MauryMarkowitz推力増強には、吸引が機能するためにシュラウドの前向きの領域が必要です。リフティングプラットフォームにはそれがありましたが、プロペラシュラウドは高い前進速度で動作するように設計されているため、ほとんど提供されません。言い換えれば、リフティングプラットフォームの垂直速度が遅いため、推力増強を利用できますが、支柱シュラウドの飛行速度が速いため、推力増強の機会がほとんど残されません。
    #3
    +11
    Philippe Leybaert
    2014-01-08 22:17:38 UTC
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    ダクテッドファンはあなたが説明しているものに近づきますが、プロペラの周りのリングはプロペラに取り付けられて回転するのではなく静止しています。

    ダクテッドファンの主な利点は、プロペラブレードの先端損失(本質的に誘導抗力)が減少するため効率が高くなることですが、この効率の利点は、高速および/または推力要求が低くなると失われます。

    「通常の」航空機では、ダクテッドファンの欠点が効率の向上を上回ります。ダクテッドファンは主に、悪名高いベルX-22のような飛行船やVTOL航空機で使用されます。ほとんどのジェットモデルの飛行機でも使用されています。

    右ダクテッドファンは、私が「SF」チョッパーについて言及したときに探していたものでした、ありがとう! :)
    #4
    +4
    StallSpin
    2014-01-09 00:35:01 UTC
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    Q-ヒントとダクテッドファンは、考えている問題を解決するための大きなものです。

    リングのアイデアは、重量が主な理由で、さまざまな理由で実装するのが非常に困難です。プロペラの周りに金属製のリングがあると、航空機にかなりの重量が加わり、気流の安定化によって得られる効率の向上が相殺される可能性があります。さらに、プロペラの先端は、通常の動作RPMですでに数千Gを経験しています。 先端に近づくにつれて支柱が継続的に軽くなるため、これは許容範囲です。しかし、数十ポンドの重さの金属のリングを取り付けると、力は天文学的になり、プロペラはすぐに故障します。

    2番目の問題は、効率的なプロペラを使用するために、ブレードをわずかに回転させて、空中に噛む角度を変更します。これらは恒速プロペラと呼ばれ、すでにやや複雑です。プロップチップに2つ目のピボットポイントを追加して、リング内を移動できるようにすると、ベアリング、グリース、ウェイト、および別の障害ポイントが追加されるだけです。

    最後に、リングのバランスを取るのは難しい作業になるでしょう。まず、リングは非常に正確な公差で製造する必要があり、非常に高価になります。リングのわずかな傷やへこみ(プロペラに頻繁に発生します)は、リングのバランスを崩し、少なくとも作業が必要になり、せいぜいプロペラ全体が揺れる原因になります。これは小道具にとってはすでに小さな懸念事項ですが、重いディスクを支点から長い腕に置き、それを信じられないほど高いG力にさらすと、障害が発生する可能性があります。

    #5
    +2
    Skip Miller
    2014-01-09 00:04:40 UTC
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    歴史的な観点から、1952年から53年に製造されたカルバーチャネル翼について調査を行ってください。このツインエンジン(プッシャー)飛行機には、支柱を完全には取り囲んでいないが翼の一部である2つのダクトがあります。これにより、翼上の気流が対地速度の前進に結び付けられなかったため、離陸能力が非常に短くなりました。ダクテッドファンのVTOL機能の初期段階だったと言っても過言ではありません。

    Doug Robertson は、2005年に airport-data.com には、いくつかの美しい写真と、よく研究された航空機の物語の歴史のように見えるものが含まれています。



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