¿Alguna hélice/ventilador utiliza paletas de estator? ¿Por qué no es esta una característica común?

Entiendo que los motores de turbina de flujo axial generalmente incluyen paletas de estator detrás de cada (?) compresor y etapa de turbina. Esto tiene un sentido bastante intuitivo, porque sin ellas, las aspas giratorias en su mayoría harían girar el aire alrededor del motor, lo que no solo evitaría que las etapas transporten/compriman/expandan correctamente el aire en dirección axial, sino que también pondrían energía cinética de rotación inútil en ese aire Presumiblemente, esta última es también la razón por la cual los turboventiladores también tienen paletas de guía detrás del ventilador .

Todo esto se aplica igualmente a los ventiladores/hélices sin conductos. Sin embargo, nunca he visto palas de estator detrás de una hélice abierta. Por supuesto, hay hélices coaxiales contrarrotantes , cuya idea parece ser similar: deshacerse del inútil movimiento del aire solenoidal. Pero la rotación inversa activa de ambos puntales agrega mucha complejidad y parece algo innecesario si el objetivo es principalmente eliminar gran parte del movimiento giratorio . Cancelar todo el torque no es necesario para un avión.

Especialmente, creo que los estatores también podrían moldearse para ayudar a recuperar algo de energía de los vórtices de la punta como lo hace un conducto, sin interferir con el flujo de entrada que parece ser la razón por la cual los conductos hacen que los accesorios sean ineficientes a baja velocidad .

La pérdida de eficiencia de propulsión se recupera con aeronaves más rápidas, de menor resistencia, de mayor vuelo y más grandes (menos resistencia parásita por unidad de masa). El 747 es campeón en 80 toneladas-milla por galón de combustible, ¡aunque quema 5 galones de combustible por milla!
El estator es el ala justo detrás del propfan. Las hélices de rotación contraria están ahí precisamente para eliminar el remolino y reducir las pérdidas y asimetrías relacionadas con el remolino. Y los vórtices de punta estarán allí independientemente.
@PeterKämpf pero la contrarrotación requiere engranajes mecánicamente exigentes, a diferencia de un estator. Y, si el puntal creara vórtices en las puntas, pero el estator recuperara la mayor parte de su energía (o incluso solo parte de ella), entonces esto no sería un problema.
Corriste solo para recuperar pérdidas por remolinos, pero no la energía en los vórtices de las puntas.
@PeterKämpf bueno, un conducto puede hacer esto. ¿Por qué sería imposible con paletas ingeniosamente diseñadas?
¿En realidad? ¿Dice quién? ¿El vendedor del conducto?
@PeterKämpf probablemente. ...Ok, acabo de obtener esto de Internet™, como Wikipedia "Al reducir las pérdidas en las puntas de las palas de las hélices, el ventilador con conductos es más eficiente" pero de todos modos, si no soluciona el problema de las puntas, ¿qué es? el propósito de un conducto?
El conducto ayuda a enderezar el flujo y darle una velocidad uniforme y constante, independiente de las condiciones exteriores (velocidad de vuelo, ángulo de ataque). ¿Y crees todo lo que alguien en Internet, o Wikipedia para el caso, ha dicho? Sí, soy plenamente consciente de la ironía de esta declaración que aparece aquí en Internet.
Claro, Internet siempre tiene la razón, ¿verdad? ... En serio, parte de por qué eso tiene sentido para mí es porque coincide con lo que dijiste sobre el número de palas: muchas palas son malas debido a los vórtices de las puntas; sin embargo, los turboventiladores con conductos se salen con la suya con muchas palas y aún así logran una eficiencia razonablemente buena.

Respuestas (2)

Cuando una etapa del rotor del compresor acelera el flujo, el estator:

  1. Lo ralentiza, convirtiendo la energía cinética en presión (ver imagen aquí del libro The Jet Engine )
  2. Presenta el flujo en el ángulo correcto para la siguiente etapa del rotor.

Una etapa de álabes guía de la boquilla (como le gusta llamarse a la etapa del estator de la turbina) viene antes de la etapa de la turbina, y hace lo mismo pero a la inversa (convierte la presión en velocidad) y ajusta la dirección del flujo para la siguiente etapa de la turbina.

La función de remoción de la etapa del estator detrás de un ventilador en un turboventilador (los álabes guía de salida - OGV) es beneficiosa debido a la cantidad de aire sobre la que ha actuado el ventilador.

El número (y el tamaño) de las hojas cuentan toda la historia. A menudo se dice que las hélices mueven poco el aire y los motores a reacción mucho. Para ponerlo en perspectiva, el aumento típico de la relación de presión detrás de un ventilador es de 1,4 a 1,6, mientras que detrás de una hélice es inferior a 1,02. 1

Aquí es donde los OGV de un turboventilador se vuelven beneficiosos. Agregar una etapa estática de palas detrás de una hélice (con o sin caja) que no acelera tanto el aire para recuperar una presión significativa (en comparación con el ventilador de un turboventilador, no hay mucha energía cinética para empezar) en la dirección axial ganada no ayuda Por el contrario, agregará arrastre (aire golpeando un objeto estático) y peso.

La rotación inversa activa de ambos puntales añade mucha complejidad y parece algo innecesario si el objetivo es eliminar gran parte del movimiento giratorio. Cancelar todo el torque no es necesario para un avión.

Una hélice es como un ala, necesita actuar (golpear) el aire para crear una fuerza normal. Si sustituimos el segundo juego de palas móviles por unas estáticas, acabamos de perder mucho empuje.

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

Entonces, para resumir: debido a que los accesorios tienen un radio mucho más grande, pueden permitirse pocas palas y ángulos de ataque bajos, por lo tanto , en primer lugar, no mueven mucho el aire circularmente; la motivación para los puntales de rotación contraria es principalmente el torque (nuevamente debido al gran radio) y la succión de más aire, en lugar de la energía de rotación. Todavía me pregunto cómo funcionaría un accesorio más parecido a un ventilador sin un conducto pero con paletas de guía de salida.
@leftaroundabout: debido a las menos y más pequeñas aspas (cuerdas) de un accesorio, un accesorio no mueve mucho aire, por lo que no hay mucha presión para recuperarse. Recuerde, los turboventiladores producen mucho más empuje que las hélices .

La respuesta rápida es que se reduce a empuje frente a arrastre. Las hélices crean empuje como superficies aerodinámicas y motores de masa, los ventiladores son motores de masa menos eficientes que pueden mover mucha más masa si hay suficiente potencia disponible. Es por eso que los ventiladores se combinan con motores a reacción. Fuerza bruta.

Un estator no beneficiará a la hélice más eficiente, pero no quisiera desalentar la investigación.

El enlace "los conductos de la razón hacen accesorios" proporcionado anteriormente es sobresaliente porque muestra que cada método de propulsión más eficiente se queda en el camino a medida que aumenta la velocidad debido a la resistencia, mientras que el turborreactor sigue mejorando.

¿Alguna hélice/ventilador utiliza paletas de estator? ¿Por qué no es esta una característica común?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v