¿Sería una hélice que extrae aire de un cilindro con orificios un aparato de elevación ideal para un avión VTOL?

Me pregunto si se puede crear suficiente sustentación para un avión VTOL usando una hélice que extrae aire de un cilindro que está cerrado en un extremo y tiene orificios en la mitad superior del cilindro.

Consulte el dibujo conceptual a continuación.

Creo que cuando se enciende la hélice y el aire fluye a través de los orificios y sale del cilindro, habrá una presión estática baja dentro del cilindro y el cilindro será levantado por la presión del aire exterior que empuja contra el cilindro. mitad inferior del cilindro. El levantamiento debe ocurrir porque la mitad inferior del cilindro tiene un área de superficie más grande en comparación con el área de superficie de la mitad superior del cilindro que tiene orificios.

Entonces, ¿sería una hélice que extrae aire de un cilindro con agujeros un aparato de elevación ideal para un avión VTOL?

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Respuestas (4)

Me parece muy ineficiente. Hay un par de maneras de ver esto.

Desde la perspectiva del impulso, estás haciendo mucho trabajo para acelerar el aire hacia abajo. Pero una vez que entra en el tubo, tiene que ser acelerado hacia arriba nuevamente porque golpea el fondo. Pierdes muchos beneficios aquí.

La otra perspectiva es observar dónde la presión en el límite difiere de la atmosférica.

  • Alta presión en la parte trasera. Solo contribuye al empuje, no a la sustentación.
  • Baja presión solo por encima de los agujeros. Área total muy pequeña para que actúe la presión, crea una pequeña cantidad de sustentación. Si intenta aumentar el área de los agujeros, el ventilador ya no puede mantener la misma baja presión en el interior.

Me parece que simplemente girar el ventilador para soplar hacia abajo y eliminar el tubo sería mucho mejor.

Ya inventado por un sacerdote italiano en el siglo XVII. Su versión era más simple, sin motores ni hélices...

https://en.wikipedia.org/wiki/Francesco_Lana_de_Terzi

@xxavier, gracias por publicar ese enlace. No sabía de ese inventor ni del diseño de su nave. Creo que mi diseño debe crear suficiente sustentación para levantar pequeños aviones VTOL como drones debido a los materiales livianos de hoy en día y a los potentes motores.

Su diseño no funcionará.

Si quieres reproducir el concepto del sacerdote italiano, entonces no quieres agujeros en la superficie superior, porque su concepto se basaba en tener un vacío en las esferas (globos) adheridas a su nave. Dado que tiene agujeros, no obtendrá mucha reducción en la presión estática, porque el aire fluirá al tratar de volver a llenar el tubo. Y, como se señaló desde la perspectiva del impulso, crea un empuje lateral, no un empuje hacia abajo.

Entonces, no, solo obtendrá una pequeña elevación con una reducción muy pequeña en la presión estática, pero incluso con materiales modernos, su peso será mucho mayor.

@ Penguin, en realidad no estoy tratando de crear un vacío total dentro del cilindro, solo uno parcial. Estoy pensando que si cada orificio tuviera, digamos, 6 pulgadas de diámetro y hay 3 orificios, el área de superficie total de los tres orificios sería de 84,9 pulgadas cuadradas. Entonces, si la presión estática dentro del cilindro pudiera reducirse en 5 psi, eso sería producir 424.5 lbs de fuerza de elevación. Este cilindro solo está destinado a crear sustentación vertical para el avión VTOL. El avión necesitaría otra hélice para impulsarlo hacia adelante por el aire.
@HRIATEXP. Lo entiendo, pero sigue sin funcionar. La menor presión estática no actúa únicamente sobre la zona de los agujeros. Actúa sobre todas las superficies con las que está en contacto. Ese es tu error. Según tu razonamiento, cuanto más grandes sean los agujeros, mayor será la fuerza de sustentación. Pero, cuanto más grandes sean los orificios, menor será la caída de la presión estática, porque entra más aire debido a la caída de la presión estática, por lo que no se puede mantener una presión estática baja. Si lo que quieres es levantar, obtendrás más sin agujeros. Es necesario comprender cómo se produce la flotabilidad. Véase la respuesta de Hobbes, punto 2. Estamos diciendo lo mismo.

No.

  1. Una hélice solo puede reducir la presión de aire en el cilindro en una pequeña cantidad. Cuando se alcance ese valor, el aire comenzará a fluir alrededor de las palas de la hélice de regreso al cilindro.

  2. Los agujeros alrededor de la circunferencia harán que esa "pequeña cantidad" sea aún más pequeña: filtran más aire en el cilindro.

  3. Por el bien del argumento, digamos que su idea funciona. Cerró los agujeros en la parte superior y desarrolló una hélice unidireccional que no permite que el aire regrese al cilindro. Enciende el motor y la hélice tira de la presión de aire en el cilindro hasta el vacío. Su cilindro ahora tiene que soportar 1 kg/cm 2 de fuerza, es decir, necesita paredes gruesas.

@ Hobbes, esos son buenos puntos que has hecho. Ahora me pregunto si la hélice fue reemplazada por un impulsor centrífugo como el que se usa en una aspiradora, si eso produciría suficiente vacío dentro del cilindro para levantarlo. Sin embargo, como usted señaló, la pared del cilindro tendría que ser más gruesa y ese peso adicional probablemente cancelaría la elevación que se está creando.
¿Sería una hélice que extrae aire de un cilindro con orificios un aparato de elevación ideal para un avión VTOL?
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