¿Son más eficientes los ventiladores canalizados?

En cuanto al empuje estático, ¿una hélice cubierta/con conductos supera a una hélice no cubierta? Parece que las palas guía en la parte inferior del conducto permitirían extraer un poco más de empuje del vórtice que genera la hélice al redirigir el flujo de aire. Además, parece que el conducto podría "enfocar" el aire propulsado (como un propulsor de cohete), lo que resulta en un mejor empuje.

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( Fuente )

Por supuesto, puedo ver cómo un conducto implementado incorrectamente podría matar la eficiencia (creando más interferencia y turbulencia), pero ¿qué pasa con uno bien diseñado? Y si son mejores, ¿por qué parece que la mayoría de los aviones de hélice no los usan (cuál es la ventaja de no tener el conducto)?

Imagina correr sobre una alfombra de rodamientos de bolas. Eso es lo que sucede cuando el aire en las puntas de la hélice pasa en círculos a través de las palas repetidamente. El sudario detiene eso.

Respuestas (3)

Muchas cosas están pasando aquí. La respuesta corta es que un ventilador con conductos (lo que ha ilustrado) puede producir mucho más empuje (los experimentos de un artículo dicen el doble) que un rotor abierto del mismo tamaño. Lo más importante que tienen estos ventiladores con conductos es el hecho de que las pérdidas en la punta se vuelven insignificantes porque simplemente no hay espacio para que se desarrolle el vórtice de la punta porque hay un conducto en el camino. Solución simple y fácil que funciona bien.

Sin embargo, nada viene gratis. Primero, debe tener el conducto allí, que es peso y dinero (debe construir el conducto y la estructura de soporte, lo que también agrega algo de resistencia). Piense también en la escala: a medida que las hélices se hacen más grandes, el conducto tiene que crecer con ellas. ¡Imagínese las dificultades de poner un conducto de 20' en una hélice B-36!

En segundo lugar, las tolerancias de fabricación en el conducto son fundamentales: cuanto más ajustado es, más eficiente es (hasta un límite, naturalmente)... pero cuanto más ajustado es, más susceptible es a que las cuchillas golpeen el conducto. debido a la flexión del conducto o de las palas. Y, hablando de palas flexibles y la estructura de soporte necesaria que necesitaría, esto podría hacer que el control de paso (en una hélice, paso variable y en un rotor, cíclico y colectivo) sea difícil de implementar, dependiendo de cuál de esos esquemas necesite. estoy buscando hacer. Por otra parte, para una pequeña implementación usando el control de RPM... tal vez no los necesite de todos modos.

De manera similar, mientras que un viento cruzado en un rotor abierto provoca una disminución repentina de la potencia, un viento cruzado en un ventilador con conductos provoca un momento de cabeceo repentino debido al borde del conducto y la entrada asimétrica al ventilador (que, dado que está ahora produciendo más empuje para empezar, los efectos de flujo de entrada asimétricos se vuelven aún más pronunciados). Ahora, si colocas esto en la parte delantera de un Cessna 172 típico, digamos, y le lanzas un viento cruzado (lo cual, si piensas en despegues y aterrizajes, que dado que deben ser en una dirección determinada, tener un viento cruzado en realidad es bastante probable) imagine los momentos de guiñada que induciría la hélice (proporcional al empuje estático), ¡incluso antes de que la aeronave despegara y antes de que tenga mucha autoridad de control para contrarrestarlo! Un escenario similar en el aire podría ser igual de dramático. Y si, podría arrojarle algunas paletas guía para ayudar, pero nada es gratis. Paletas guía, que es una solución viable, ahora significa que necesita tener actuadores para esas paletas, potencia y tal vez hidráulica para los actuadores, soportes para los actuadores, bisagras para las paletas, conexiones del actuador ( s) a las paletas, redundancia para la actuación o algún medio para facilitar el control en caso de emergencia... es mucho trabajo. O, por el contrario, podría simplemente atornillar un puntal de paso fijo en un eje en la parte delantera de dicho Cessna 172 y darlo por terminado. redundancia para la actuación o algún medio para facilitar el control en caso de emergencia... es mucho trabajo. O, por el contrario, podría simplemente atornillar un puntal de paso fijo en un eje en la parte delantera de dicho Cessna 172 y darlo por terminado. redundancia para la actuación o algún medio para facilitar el control en caso de emergencia... es mucho trabajo. O, por el contrario, podría simplemente atornillar un puntal de paso fijo en un eje en la parte delantera de dicho Cessna 172 y darlo por terminado.

A la larga, y esto es un poco de especulación, creo que solo conduce a un sistema más complejo, particularmente en implementaciones de tamaño completo, lo cual es un dolor de cabeza de mantenimiento, costo y fabricación que no vale la pena tener si puede obtener suficiente de rendimiento de una hélice abierta regular. Si se aventura en el mundo de las turbinas eólicas aumentadas con difusor, ha habido debates similares durante décadas... y una turbina eólica canalizada aún no ha tenido éxito a gran escala. Del mismo modo, mientras que los aviones de ventilador con conductos han volado...

Ryan XV-5A Vertifan, alrededor de 1950(Ryan XV-5A Vertifan, alrededor de 1950. Los ventiladores con conductos están debajo de las cúpulas circulares en las alas y otro debajo del área cerrada en la nariz para controlar el cabeceo. Fuente: http://www.aero-web.org/specs/ ryan/xv-5a.htm )

... no hay ningún ejemplo que no sea MAV en la actualidad que yo sepa.

Fuente: https://theses.lib.vt.edu/theses/disponible/etd-05262005-170916/unrestricted/WGraf_Thesis_2005.pdf

Por favor, fuente de su imagen, también. No está claro si proviene del trabajo de tesis o de algún otro lugar.
¡Gracias!
El Edgley Optica es un buen ejemplo de un avión civil volador con ventilador canalizado.
Entonces, ¿qué piensa acerca de agregar solo paletas guía sin el conducto?
No estoy seguro de que se usaran ventiladores con conductos en el XV-5A Vertifan. Son ventiladores de sustentación impulsados ​​por el gas del motor (que no está en las alas) y que utilizan la circunferencia del ventilador como turbina. El conducto es en realidad el conducto anular de la turbina, no sé si también se usa como conducto del ventilador.
Mirando esta imagen ( prototypes.free.fr/vtol/lift-fan/xv5_22.jpg ) y escuchando este video hecho por Ryan ( youtube.com/watch?v=fg9guWqKShs -- vaya a 1:21) parece que el Los motores del fuselaje producen aire a alta velocidad que se desvía hacia el borde del conducto del ventilador. Luego, este aire impulsa los ventiladores a una velocidad suficientemente alta para crear una fuerza de elevación a partir del movimiento del rotor del ventilador. Mirando la estructura del ala en estos videos y el enrutamiento del escape, tampoco veo de qué otra manera obtener la sustentación vertical.
Sí, eso es lo que estaba diciendo. ¿Pero los ventiladores están canalizados? No estoy seguro ya que el "conducto" que vemos parece ser el conducto por donde circula el aire del motor para encender el ventilador.
Ah, ya veo. Mis disculpas. Excelente pregunta... es difícil saberlo. La imagen a la que vinculé no es muy descriptiva, pero esta podría ser mejor: ve a 1:36 de youtube.com/watch?v=jUnUe9dBKAI&t=3s . Parece que hay una forma deliberada de la carcasa alrededor del ventilador de elevación, lo que me indicaría alguna intención de aumentar el caudal másico a través del ventilador. No puedo decir con certeza la geometría del conducto alrededor del ventilador debido a las sombras, pero podría creer que al menos parte del ventilador está cubierto. ¿Qué califica un conducto para usted?

Otra cosa a tener en cuenta es que los ventiladores con conductos tienen mucho más de 2 aspas. El aumento del número de palas disminuye la eficiencia de la hélice/ventilador. La principal ventaja de aumentar el número de palas es obtener una mayor densidad de empuje, es decir, obtener más empuje con el mismo diámetro de hélice/ventilador. Entonces, lo que realmente hacen los ventiladores con conductos es: el ventilador de múltiples palas proporciona mucha densidad de empuje y el conducto intenta compensar la pérdida de eficiencia. Con suerte, el ventilador canalizado puede lograr la misma eficiencia que la hélice de 2 palas...

En primer lugar, bienvenido a Aviation Stack Exchange @HenriqueMoritz. En cuanto a su respuesta, definitivamente tiene un punto válido con su explicación de que aumentar el número de aspas generalmente mejora muchos factores de eficiencia, pero los ventiladores con y sin conductos pueden tener un número de aspas similar o igual. La pregunta específica es acerca de los efectos aerodinámicos del conducto en sí mismo, que de repente contribuye principalmente en el área de pérdida de empuje en las puntas, lo que genera problemas que son contrarrestados por los conductos. Sin embargo, la densidad de empuje mejora con la propulsión por conductos, así que veo lo que estás diciendo aquí.

Es una tontería que los ventiladores con conductos sean más eficientes. Siempre se difunde en Internet como si fuera la verdad, pero simplemente no es así. Los ventiladores con conductos se ven geniales y hacen que los accesorios se vean y suenen como jets, por lo que la gente QUIERE que sea verdad, pero no lo hace así. Los ventiladores con conductos tienen entre un 50 y un 60 % menos de empuje estático que los ventiladores del mismo tamaño si están mal diseñados. Si se diseñan absolutamente a la perfección, podrían tener el 90% de la eficiencia de un accesorio. Pero eso es en un entorno estático. En el aire, donde tienes arrastre creado por el conducto y la entrada del conducto, eso empeora aún más.

Tenemos que dejar de perpetuar este mito. Daña la innovación.

Esto no responde a la pregunta, todo lo que hace es expresar su opinión. Faltan referencias.
En realidad, responde a la pregunta. Totalmente incorrecta y sin ninguna referencia, pero ese es otro asunto, que lamentablemente a veces también podemos ver con otros usuarios.
De la revisión: esta respuesta responde a la pregunta, sin embargo, no cita ninguna referencia para las afirmaciones realizadas. Como tal, la respuesta es de poco valor. En el estado actual, no votaría a favor de la respuesta, tal vez incluso consideraría rechazarla. Pero, en mi opinión, marcar para su eliminación debido a la longitud y el contenido es la herramienta incorrecta para usar aquí.
Y antes de que lo olvide: bienvenido a Aviation.stackexchange.com.
Tampoco hay referencias para las otras publicaciones que afirman que son superiores o más eficientes. ¿Por qué preguntarles sólo a mí? Pero sí, puedo proporcionarles mucho. Simplemente no estoy seguro de cómo cambiar mi publicación original.
haga clic en el botón editar debajo de su respuesta....
Hasta ahora, nadie ha logrado demostrar en pruebas empíricas (y han hecho toneladas de ellas) que un ventilador con conductos, del mismo diámetro que un puntal, diseñado de acuerdo con las mejores prácticas aerodinámicas para la cubierta, sea más eficiente. en vuelo subsónico. Apúnteme a una sola publicación científica que haya demostrado esto. En cambio, seguimos reiterando este mito en línea sin cesar, porque queremos que sea cierto porque los EDF son sexys y parecen jets.
¿Son más eficientes los ventiladores canalizados?
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