Soru:
Bir fanın pervaneden farkı nedir?
Southbob
2016-05-01 06:23:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Turbofandaki fan neden küçük bir uçaktaki pervaneden farklıdır? Neden pervanelerde tipik olarak 2 veya 3 kanat var, ancak fanda çok daha fazlası var? Ve neden fan örtülü ama pervane açık?

Kanallı bir fanın çok düşük hızlarda daha verimli olduğunu (açık bir pervaneden daha statik itme üretir), ancak yüksek hızlarda sürükleme çok iyi ve açık bir pervane ile daha iyi durumda olursunuz. Bu yüzden örneğin hovercraftlarda kanallı bir fan kullanıyorlar. Ancak bu doğruysa, yüksek hızlar (pervaneden daha yüksek) göz önüne alındığında, bir turbofandaki fan açık (örtüsüz) olmamalı mı?

Ayrıca, fan süpersonik devrilme hızlarından nasıl kurtulur ve destek gelmez? Uç hızları daha düşük olsaydı fan daha verimli olur muydu?

[İlgili] (http://aviation.stackexchange.com/q/22316/8730)
Ayrıca ilgili: [Uçaklar neden bir fanjet'deki giriş gibi daha fazla kanatlı pervaneler kullanmıyor?] (Http://aviation.stackexchange.com/questions/13545/why-dont-aeroplanes-use-propellers-with-more -bir fanjet-giriş-giriş-benzeri-bıçaklar? rq = 1)
Beş yanıtlar:
Peter Kämpf
2016-05-01 15:50:48 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Motorların çoğunu kapsayan basit cevap, bir fanın bir örtüye sahip olduğudur. Olası istisna, bir turboprop ile bir fan motoru arasında bir hibrit olan kanalsız fanlar veya Açık Rotor Motorları 'dır.

Daha bilimsel bir cevap, disk yüklemesindeki farklılığa dayanır: Tahrik için fana disk alanı başına ne kadar güç pompalanabilir. Pervaneler için bu, fanlar için olduğundan belirgin bir şekilde daha azdır. Bazı örnekler:

  • O-320 motorlu (150 hp) Cessna 172 ve McCauley 1C160 destek (1,9 m çap): 39,45 kW / m².
  • P-51D ile Packard-Merlin 1650 (1590 hp) ve Hamilton-Standard pervane (3,4 m çap): 130,59 kW / m².
  • Allison T-56 motorlu (4590 hp) Lockheed C-130H Hercules ve Aeroproducts pervane ( 4,1 m çap): 259,25 kW / m².

Jetlerle, itme gücü listelendiğinde bu karşılaştırma güce ihtiyaç duyar. Bu nedenle, statik koşullarda fandaki hızın Mach 0.4 olduğunu ve itmenin baypas oranına göre bölündüğünü (ki bu tamamen kesin değildir, ancak burada amaç için işe yarar) şeklinde kahramanca bir varsayım yapıyoruz:

Sanırım artık bunun nereye gittiğini görüyorsunuz: Turbofans ön alan başına itme söz konusu olduğunda basitçe farklı bir sınıftır. Bunun mümkün olması için üç koşulun karşılanması gerekir:

  1. Motor yüzü üzerinde tek tip akış sağlayan iyi tasarlanmış bir giriş. Örtü, yalnızca fana bir giriş sağlamanın sonucudur.
  2. Fanın / pervanenin yüksek bir sağlamlık faktörü (pervanenin toplam kanat alanının pervane döndüğünde disk süpürüldü)
  3. Motor yüzeyinde yüksek dinamik basınç, böylece motor gücü fan / pervane tarafından emilebilir.

Bu koşulların birbirine bağlı olduğunu unutmayın: Sağlamlık olmadan çok daha az güç emilebilir. Giriş olmasaydı, hayran uçlarındaki süpersonik akış korkunç kayıplar ve gürültüler yaratırdı.

Şimdi çılgın olanlar için. Uyumsuzlar. İsyancılar. Sorun çıkaranlar. Kare deliklerdeki yuvarlak çiviler:

Burada, bunların fan mı yoksa pervane mi olduğunu net bir şekilde söylemek zordur. Gerçek adı "propfanlar" bunu zaten ima ediyor.

Terminoloji hakkında son bir söz

Verimlilik, belirli bir sonuç için ne kadar çaba sarf edilmesi gerektiğinin bir ölçüsüdür . Verimli bir pervane, üretilen itme birimi başına daha az güce ihtiyaç duyar. Birkaç kanadı vardır, yavaş döner ve çapı büyüktür. Ses altı bir fan daha verimli olur, ancak belirli bir boyut için çok daha az itme kuvveti yaratır.

Belirli bir çapta itme yaratma kapasitesini ifade etmek istiyorsanız, verimliliği değil disk yüklemesini kullanın.

Yani örtü, temelde fan girişinin aerodinamik bir tamamlayıcısı mı? Ama aynı zamanda, fanın biraz kompresör gibi davrandığı, havanın basıncını yükselttiği ve ardından havanın giriş hızından daha yüksek bir hızda dışarı atıldığı izlenimine kapıldım. Bunu motor bölümü şekli nedeniyle söylüyorum. Çıkışın genellikle küçük bir çapı vardır ve bu bana yakınsak bir nozul gibi görünür. Jet çekirdeğinin bu prensibi kullandığını biliyorum, ancak daha küçük ölçüde fanın soğuk akışı için de geçerli mi, yoksa örtü yalnızca giriş akışını kontrol etmek için mi? Teşekkürler
@Anonymous; Haklısın, akış hızlanırken daralır. [Bir pervane için bu yanıta] bakın (http://aviation.stackexchange.com/questions/8819/is-there-any-equation-to-bind-velocity-thrust-and-power/8822?s=2|0.1651 # 8822), aynı şeyin olduğu yerde, sadece iç ve dış akış arasında bir duvar olmadan. Örtü, aerodinamik çizgiyi takip ediyor.
Tamam, @PeterKämpf, kesirli notasyon kullanımınızda tutarlı olabilir misiniz? Dikmeler ve kW / m² için, Amerikan ondalık sayılarını "1C160 prop (1,9 m çap)" ve "4254,35 kW / m²" fraksiyonlarından ayırmak için kullanırsınız, ancak Avrupa virgülünü "3,124 m fan çapı" jetler için kullanırsınız . O fanın ne kadar büyük olduğunu kafama sardıktan sonra, benim için yöntemleri değiştirdiğinizi fark ettim. :)
@FreeMan: Üzgünüm, o içinden geçti. Listeyi kopyalayıp yapıştırarak yaptım ve ondalık noktaya bakmadım. Yakaladığınız için teşekkürler!
Bunun muhtemelen bir kopya / makarna sorunu olduğunu düşündüm. Yine de beni bir dakikalığına attı! Cevaplarınız o kadar güzel ki, bizim gibi insan olduğunuzu fark etmek çok eğlenceli. ;)
-1
@fooot: Bölünmeyen boşluklar düzeni bozuyor mu? Satırları sayı ve birim arasında bölmekten kaçınmaya çalıştım. Lütfen gönderiyi düzenlemenize neyin sebep olduğunu bana yardım edin - benim için hiçbir fark görmüyorum.
Sanırım bu ** Şimdi çılgın olanlar için ... **, ama çok fazla ticari TV izlemiyorum.
Bunu reddettim çünkü "prop" Wright veya Curtiss gibi birinin erken konuşma dilinden geldiğini düşünüyorum. Ve şimdi "turbofan" dediğimiz cihazı adlandırmaya karar verdiklerinde, oturup disk yükünü ölçmediler, bazı pervane / fan ayrım çizgisini aşıp aşmadığını kontrol ettiler ve ona "fan" demeye karar verdiler. . Şeye baktılar ve dediler ki, pervaneden çok bir hayrana benziyor.
@rbp: Soruyu cevaplamaya çalıştığımı düşündünüz mü? Ve bu arada, pervane kelimesi [çok önce] (https://en.wikipedia.org/wiki/Jean_Baptiste_Meusnier) Curtiss veya Wright kullanılıyordu.
@FreeMan: Evet ve bunun [kendi Wikipedia sayfası] (https://en.wikipedia.org/wiki/Think_different) var.
@PeterKämpf evet bunu düşündüm. Ancak, belirlediğiniz kurala uymayan istisnalar dışında, gözlemlenen özelliklere dayalı bir yanıta tersine mühendislik uyguladığınızı düşünüyorum. "Prop" kelimesinin Wright'tan önce "havacılık" bağlamında kullanıldığını sanmıyorum, bu konu şu anda konu olan ve Mariners'tan gelen terimden bahsederken bundan kaçmıştım.
@FreeMan Şimdi 3.124 km'lik hayranı görmek istiyorum. - lol - Fan çapı çoğu pistten daha uzun olacaktır.
Sen ve ben ikimiz de @reirab, sen ve ben ikimiz de ... :)
@FreeMan Uçları ses altı tutmak için, maksimum dönüş hızı yaklaşık 2 rpm olacaktır. - lol
rbp
2016-05-01 22:20:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

İlk olarak, dönme hareketini doğrusal harekete dönüştüren en basit makine olan vida ile başlayalım.

fan , birincil amacı onu çevreleyen sıvıyı (bir uçak için hava veya bir tekne için su) hareket ettirmek olan bir vidadır .

Pervane , asıl amacı bağlı olduğu nesneyi hareket ettirmek ( itmek ) olan bir vidadır , bir tekne veya pervane uçağı gibi. Ve aslında, denizciler prop yerine vida terimini kullanırlar.

turboprop ve turbofan durumunda , turboprop pervanesini birincil hareket aracı olarak kullanırken, turbofan 'da fan basitçe havanın hızını arttırır, ancak uçak.

türbinin kendisi tarafından dışarı atılan gazlar
şimdi etimolojiye giriyoruz. * turbofan * kelimesi icat edildiğinde, yalnızca düşük baypas oranlı fanlar vardı ve egzoz gazları birincil itme aracını sağladı. yüksek baypas hayranları geliştirilse bile, isim değişmedi.
olumlu oy vermekten çekinmeyin, sonra :)
Bu, düşük BPR motorları için doğrudur, ancak yakıt verimliliği amacıyla günümüzün inşaat motorlarında değil, burada açıklandığı gibi: [Turbofan motorundaki baypas havası gerçekte ne içindir?] (Http://aviation.stackexchange.com / sorular / 24536 / turbofan-motorda-baypas-hava-aslında-için-nedir? lq = 1)
Evet ve ben (tekrar), * turbofan * 'ın LBPR motorlarına verilen tarihsel bir terim olduğunu söylüyorum, itme gücünün çoğunu baypas havası değil, gaz verildi. İtme gücünün çoğu artık HBPR motorlarında baypas havası tarafından üretilse de isim takıldı.
"fan basitçe havanın hızını arttırıyor" Bununla ne dediğinden emin değilim. * Uçağa hareket sağlar *. Belki LBP'de * birincil * anlam değildir, ancak yine de bir pervane ile aynı işlevi yerine getirmektedir.
Bu cevap ve Peter'ın cevabı hakkındaki yorumlarınız arasında, pervane ve hayranın bir süreklilik olduğuna işaret ediyorsunuz gibi görünüyor, bu doğru. Ancak Peter, propfanlar dışında bugün kullanılan aksesuarlar ve fanlar arasında belirgin farklılıklar olduğunu belirtiyor. Terminolojideki fark değil, sorunun ne olduğu
Krauss
2016-05-03 05:48:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Basit bir ifadeyle, çalışma prensibi farklıdır:

Pervane dönen bir kanattır. Bu, ana çalışma prensibinin Bernoulli prensibi olduğu anlamına gelir. Basınç farkı (yani öndeki düşük basınç ve arkadaki yüksek basınç) uçağın ileri doğru hareket etmesine neden olur. Helikopter rotorlarında olduğu gibidir. https://en.wikipedia.org/wiki/Lift_(force) ve https://en.wikipedia.org/wiki/Airfoil sayfalarına bakın

Turbofan esas olarak bir reaktördür. Bu, temel çalışma prensibinin Newton'un üçüncü yasası olduğu anlamına gelir. Nozül boyunca zorlanan yüksek hızlı hava, uçağı ileri doğru iter. Bahçe hortumundakiyle aynı. https://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_laws_of_motion 'a bakın

Ek sorularınızdan birini yanıtlamak için, yüksek hızlarda daha az verimli olan pervanedir . Bunun nedeni, pervanede yüksek hızlarda havanın önden arkaya doğru akması ve önden basıncın yükselmesine neden olarak pervanenin durmasıdır.

Turbofanda ise, ön taraftaki ek basınç aslında havanın nozuldan geçerek performansı artırmasına yardımcı olur.

Son derece yüksek hızlarda, ancak, fandan gelen sürükleme çok yükselir ve hız tekrar sınırlanır (ancak pervaneden daha yüksek bir hızda). Daha da fazla hız elde etmek için, dönen kanatlar kaldırılır ve öndeki çok yüksek basınç nedeniyle hava kompresöre doğru zorlanır (Bkz. ramjet.) Ramjet'in çalışma prensibi aynı zamanda Newton'un üçüncü yasasıdır.

@SMSvonderTann, Bir turbo fan , kanallı bir fan ve açıkça OP'nin bahsettiği kanallı fan türüdür.
Hayır, prensip farklı değil. Pervane ve fan (turbo kompresör) dönen kanatlardır. Havanın herhangi bir şeye kuvvet uygulamasının tek yolu basınç farkıdır, bu yüzden ikisi de bunu kullanır. Ayrıca ikisi de havayı reaksiyon kütlesi olarak kullanır, çünkü biri hareket yasaları etrafında çalışamaz.
Gerçekten haklısın Ocak. Her iki cihazda da tüm fizik kanunları mevcuttur. Aradaki fark, tasarım gereği ana ilkenin farklı olmasıdır. Örneğin pervanede kanatlardan geçen hava ağırlıklı olarak yanlardan gelir (önden değil). Bu nedenle pervanelerde Venturi etkisi Newtonw'un üçüncü yasasından daha önemlidir. Öte yandan, turbofanda, bıçakların arkasındaki hava nozülden çıkmadan önce sıkıştırılır ve hızlandırılır, bu da Newton'un üçüncü yasasının Venturi etkisinden daha büyük bir etkiye sahip olmasını sağlar.
Sanırım haklısın Krauss, çünkü sahne pratik sınırı 700 km / s civarında görünüyor, havayı daha hızlı hızlarda itemezler. Bununla birlikte, turbofanlar 900km / s hızla seyrederler, bu nedenle pervanelerden farklı bir şey yapıyor olmaları gerekir. Görünüşe göre daha çok kompresör gibi davranıyorlar.
Her şeyden önce, Venturi etkisi bir boru gibi kapalı yapılara özgüdür. Sanırım [Bernoulli müdüründen] (https://en.wikipedia.org/wiki/Bernoulli%27s_principle?wprov=sfla1) kastediyorsunuz. Ben ikinci JanHudec. Hem pervaneler hem de fan kanatları, havayı hızlandırmak için aynı basıncı düşürme yöntemini kullanır. Newton reaksiyon kuvveti, bu havanın hızlanmasının sonucudur. Önem sırası yok. Ne kadar çok Bernoulli varsa, o kadar çok Newton'unuz var.
Haklısın Tom. Benim hatam. Venturi yerine Bernoulli prensibini söylemeliydim. Ayrıca, sunduğum açıklamanın aşırı derecede basit olabileceğini de kabul ediyorum, ancak asıl mesele (daha önce açıkladığım gibi) tüm fizik yasaları itme kuvvetini oluşturmaya katkıda bulunsa da, tasarım farklılıkları farklı ilkelerden yararlanır. Not: Düzeltme için teşekkür ederim, cevabı düzenliyorum.
@Anonymous: Farklı olan alımdır. Fan durumunda havayı yavaşlatır, böylece gerçek uçuş hızını asla "görmez".
Urquiola
2016-05-04 01:49:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sanırım hem pervane hem de fan momentumun korunumu ilkesine göre hareket ediyor, buna 'etki-tepki' diyor, cihazı ileri iten bir hava kütlesini geriye doğru gönderiyor, dışarı çıkan hava kütlesinin hızı ve Uçağın hava hızının, hangi tür itici yöntemin daha iyi sonuçlar verdiğini, çok yüksek olmayan bir hızda çok fazla havanın veya daha düşük bir hava kütlesinin çok hızlı bir şekilde dışarı atıldığını etkilemektedir. Mach 1'in biraz üzerinde, ancak F-84 Thunderstreak jet avcı uçağının ters dönen pervaneli versiyonu o kadar gürültülü ki, çalışan motora veya uçak pistine yakın olanlar hastalandı. İşte F-84H 'Thunderscreech'in kısa bir YouTube ses kaydı:

Kitapçıktan ekli tabloyu beğenebilirsiniz: RW Hovey'den 'Ultralight Aircraft için Kanallı Fanlar'. Uçan bir makinenin AirSpeed'ine göre farklı tahrik sistemlerinin verimliliğini gösterir. Tipik Tahrik sistemlerinin verimliliği

Konunun daha ayrıntılı bir analizi, Pennsylvania Eyalet Üniversitesi'nden Leighton Montgomery Myers tarafından yazılan 2009 tarihli bir tezde var: 'Hover ve Edgewise'de Kanallı Fan Üzerinde Aerodinamik Deneyler Flight ' http://www.engr.psu.edu/rcoe/theses/Myers_Leighton.pdf

Ayrıca: AIAA-98-3116 NASA / TM - 1998-208411 Genel Havacılık Hafif Uçak Tahrik: 1940'lardan Gelecek Yüzyıla Leo A. Burkardt Lewis Araştırma Merkezi, Cleveland, Ohio AIAA, ASME, SAE ve ASEE Cleveland, Ohio, 12-15 Temmuz 1998 Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi Lewis Araştırma Merkezi, Temmuz 1998. http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19980209647.pdf

Sonucun ne olduğunu daha açık hale getirmek için bu referanslardan bazı bilgileri dahil etmek faydalı olacaktır.
@fooot, ile hemfikiriz, yalnızca bir bağlantı (veya yalnızca referans) sitesi olmaktan uzak durmaya çalışıyoruz. İlgili bilgileri cevabınıza çekmek daha iyidir.
Alıntı yapılan makalelerin çok sayıda sayfası vardır, sadece birkaçını veya bazı çizelgeleri eklemek bilgi kaybına neden olur. İlk resim temel bilgidir, daha fazlası bağlantılarda mevcuttur. İlginç geri bildiriminiz için teşekkürler
robert roig
2016-09-22 16:48:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Fan, mutlaka bir vida değildir, havayı bir şeye doğru hareket ettirmek için kullanılan herhangi bir nesnedir. Sarmal şekli oldukça ideal olur, ancak bir pervanenin sarmal şekilli bir şey olması gerekmez, sadece bir sıvı veya gazdaki bir şeyi itmek için kullanılan bir nesne. (Bir cismin içinden itme, zamanda yolculuk gibidir: Muhtemelen imkansızdır. Bir tünel açıcı gibi bir şeyin, ilerlemek için diğer ucunda ne olursa olsun dışarı attığını hayal edemiyorsak.)

Aviation.SE'ye hoş geldiniz. Biraz düzenleme çalışması yapmalı, cümlelerin başında büyük harf ve sonunda basit nokta kullanmalısınız. Ayrıca, daha fazla okuma için referanslar ve bağlantılar ekleyerek cevabınızı geliştirebilirsiniz.


ⓘ
Bu Soru-Cevap, otomatik olarak İngilizce dilinden çevrilmiştir.Orijinal içerik, dağıtıldığı cc by-sa 3.0 lisansı için teşekkür ettiğimiz stackexchange'ta mevcuttur.
Loading...