Jeśli jesteś entuzjastą dronów, prawdopodobnie wiesz, że większość dronów ma dość podobną konstrukcję, w tym sensie, że używają śmigieł, aby uzyskać siłę nośną, aby wzbić się w powietrze, podobnie jak działają helikoptery. Mając to na uwadze, możesz się zastanawiać, dlaczego większość dronów jest zaprojektowana w ten sposób i nie używa innego sposobu napędzania się, na przykład projektu takiego jak wentylator kanałowy. Dlaczego więc drony nie używają wentylatorów kanałowych?
Wentylatory kanałowe po prostu nie są tak wydajne jak śmigła do statycznego podnoszenia. Mają mniejsze średnice łopatek i silniki o niższym momencie obrotowym i mogą kompensować wyższą prędkość obrotową i większą liczbą łopatek wentylatora, aby zapewnić wymagany ciąg, ale oznacza to, że nie są tak wydajne jak łopatki śmigła, gdy są używane w dronach.
Być może widziałeś wentylatory kanałowe używane w wielu różnych obiektach latających, a nawet pojazdach latających. Musisz jednak również zrozumieć, że istnieje różnica między tymi przedmiotami i pojazdami a dronem. Drony, tak małe i lekkie jak są, muszą działać znacznie wydajniej. Spróbujmy więc lepiej zrozumieć, dlaczego drony nie używają wentylatorów kanałowych.
Jak skuteczni są wentylatory kanałowe?
Kiedy patrzysz na różne obiekty latające, które potrzebują pewnego poziomu ciągu, aby wzbić się w powietrze, musisz wziąć pod uwagę fakt, że potrzebują one silników, które napędzają je w górę i w kierunku, w którym chcą lecieć. Jednym z podstawowych sposobów, aby to zrobić, jest użycie klasycznego wentylatora śmigłowego, który obraca się z dużą prędkością, dzięki czemu może napędzać samolot lub pojazd w górę. Klasyczne śmigło było używane do latania pierwszym samolotem.
Jednak innym z bardziej popularnych sposobów napędzania samolotu lub obiektu latającego jest wentylator kanałowy. Wentylator kanałowy wygląda jak klasyczny wentylator śmigłowy, ale teraz ma kanał obejmujący szereg krótszych i liczniejszych łopatek wentylatora. Zasadniczo wentylator kanałowy nadal będzie się obracał, aby wytworzyć moment obrotowy i siłę nośną, których samolot potrzebuje do lotu, ale działa przy wyższych prędkościach obrotowych.
Tak więc, zasadniczo, mimo że wentylatory kanałowe nadal wyglądają bardzo podobnie do zwykłych wentylatorów śmigłowych, z wyjątkiem faktu, że są krótsze i więcej łopatek oraz że mają kanał, są one do pewnego stopnia korzystne w porównaniu z łopatkami bezkanałowymi. .
Dzieje się tak, ponieważ kanał jest w stanie zmniejszyć straty siły ciągu wytwarzanego przez łopatki. W międzyczasie możesz również zmienić przekrój kanału, aby móc zmieniać i zmieniać prędkość i ciśnienie przepływu powietrza zgodnie z zasadą Bernoulliego na swoją korzyść. Właśnie dlatego wentylatory kanałowe są częściej używane w nowoczesnych wersjach samolotów, takich jak zwykłe sterowce i poduszkowce.
Oto kilka innych zalet, które możesz mieć, używając wentylatorów kanałowych na obiekcie latającym:
- Straty wierzchołkowe z łopat śmigła można zmniejszyć za pomocą kanału. Kiedy tak się dzieje, wentylator kanałowy może działać na bardziej wydajnym poziomie, ponieważ może wytwarzać ciąg, którego nie mogą osiągnąć śmigła o podobnej średnicy i rozmiarze. Najlepiej widać to, gdy samolot lub obiekt leci z małą prędkością i wysokimi wartościami ciągu statycznego.
- Jeśli jesteś w stanie zmienić rozmiar kanału we właściwy sposób, możesz dostosować rozmiar wentylatora, aby umożliwić mu pracę na bardziej wydajnym poziomie przy wyższych prędkościach powietrza w porównaniu z tym, co może zrobić śmigło.
- Oczywiście wentylatory kanałowe pracują znacznie ciszej niż śmigła, ponieważ kanały chronią hałas wytwarzany przez łopaty, jednocześnie zmniejszając prędkość końcówki, która może bardzo przyczynić się do większego hałasu.
- Przy tym samym poziomie ciągu wentylator kanałowy może być mniejszy niż śmigło. Pozwala to na używanie mniejszych silników w latającym samolocie lub obiekcie przy zachowaniu tego samego poziomu ciągu.
- Wentylatory kanałowe, ze względu na sposób, w jaki kanały osłaniają i zakrywają łopaty śmigła, są bezpieczniejsze podczas pracy na ziemi, ponieważ ryzyko uderzenia łopatami w kogoś lub coś jest znacznie zmniejszone.
Jak widać, korzystanie z wentylatorów kanałowych ma pewne zalety. Innymi słowy, te śmigła są bardzo skuteczne w przypadku wszelkiego rodzaju różnych obiektów latających i dlatego poduszkowce i samoloty wolą używać wentylatorów kanałowych niż wentylatorów śmigieł. Nawet po wprowadzeniu silnika turboodrzutowego mniejsze i tanie samoloty nadal korzystają z wentylatorów kanałowych, ponieważ są one bardziej przystępne cenowo. Obecnie wiele różnych zdalnie sterowanych modeli samolotów jest napędzanych za pomocą wentylatorów kanałowych.
Dlaczego drony nie używają wentylatorów kanałowych?
Niektóre z najpopularniejszych nowoczesnych modeli samolotów, które są obecnie używane przez różnych hobbystów, to drony.
Kiedy zauważysz, jak zbudowana jest większość dronów, jedną z rzeczy, które od razu zobaczysz, jest to, że drony wykorzystują łopatki śmigła zamiast wentylatorów kanałowych. W tym momencie już wiesz, jak skuteczne są wentylatory kanałowe podczas napędzania samolotów i modeli samolotów. Więc to może sprawić, że będziesz się zastanawiać, dlaczego drony nawet nie używają wentylatorów kanałowych, a używają tradycyjnych śmigieł?
Aby to zrozumieć, spójrzmy na wady wentylatorów kanałowych:
- Nie działają tak wydajnie, gdy latający obiekt znajduje się na poziomie przelotu lub działa na niskim poziomie ciągu.
- Musisz mieć bardzo małe odstępy między końcówkami łopatek a samym kanałem, aby wentylatory kanałowe działały wydajnie.
- Pracuje przy wyższych obrotach, a wibracje, których potrzebuje, są dość minimalne.
- Kanał może zwiększyć ciężar całego latającego pojazdu lub obiektu, nawet jeśli jest wykonany z lekkich materiałów kompozytowych.
Tak więc, jeśli na to spojrzysz, dość łatwo zrozumieć, dlaczego większość dronów nie używa wentylatorów kanałowych i dlaczego jest tylko kilka z tych dronów, które faktycznie ich używają. Drony pracują na niskim poziomie ciągu, a ich silniki muszą być w stanie zapewnić stały ciąg na niskim poziomie przez cały czas, aby drony mogły utrzymać swój lot. To sprawia, że wentylatory kanałowe są nieefektywne, ponieważ nie działają zbyt dobrze przy niskich poziomach ciągu.
Oczywiście należy również wziąć pod uwagę, jak trudno byłoby korzystać z wentylatorów kanałowych w dronach, które mają być lekkie i łatwe do przenoszenia. Same kanały zwiększają wagę dronów, co teraz wymagałoby cięższej pracy śmigieł tylko w celu zapewnienia nośności i ciągu potrzebnego dronom. Utrudnia to producentom dronów projektowanie dronów, które mogą być wystarczająco lekkie, gdy używają wentylatorów kanałowych jako śmigieł.
Tymczasem, ponieważ coraz więcej mini i lekkich dronów staje się popularnych, ponieważ można je w zasadzie złożyć wraz ze śmigłami, aby umieścić je w torbie, trudno byłoby przenieść drony z wentylatorami kanałowymi. Same kanały musiałyby zajmować mnóstwo miejsca i nie miałyby łatwej do złożenia konstrukcji. I chociaż tradycyjne łopaty śmigła są zwykle dłuższe niż łopaty wentylatora kanałowego, faktem jest, że łopatki śmigła w większości dronów można złożyć, co ułatwia ich przenoszenie. Jest to coś, czego prawdopodobnie nie możesz zrobić z wentylatorami kanałowymi ze względu na kanały.
Podsumowując, tradycyjne łopaty śmigła są po prostu znacznie bardziej wydajne pod względem wydajności i konstrukcji w porównaniu z wentylatorami kanałowymi, gdy rozważamy ich zastosowanie w dronach.
Jak duży nacisk wytwarza wentylator kanałowy?
Siła ciągu, jaką może wytworzyć wentylator kanałowy, w dużym stopniu zależy od wielu różnych czynników, takich jak konstrukcja kanałów i rozmiar samego wentylatora kanałowego. W związku z tym tak naprawdę nie ma określonej liczby, jeśli chodzi o ciąg, jaki może wytworzyć wentylator kanałowy, ponieważ może on być całkowicie zależny od tego, jak został wykonany i zaprojektowany.
Jako przykład możemy przyjrzeć się wentylatorowi kanałowemu o średnicy 15 cm, aby zrozumieć, ile ciągu może wytworzyć większy lub mniejszy wentylator kanałowy. Wentylator kanałowy 5,9 cala (15 cm) prawdopodobnie może unieść około 8,8 funta (4 kg) masy. Ale możesz zwiększyć jego siłę ciągu, zwiększając solidność wirnika. W takim przypadku wentylator kanałowy może być w stanie podnieść około 6 kg. Potrzebujesz jednak więcej wentylatorów kanałowych o podobnej wielkości, jeśli chcesz udźwignąć 10 lub więcej kilogramów.
Innym dobrym przykładem jest Martin Jetpack, który wykorzystuje dwa wentylatory kanałowe, które prawdopodobnie mają średnicę około 80 cm. Ten plecak odrzutowy wystarczy, aby podnieść osobę z ziemi, ale nie do tego stopnia, aby zapewnić wystarczającą pionowość. Plecak odrzutowy Martina nie mówi, ile wytwarza ciągu, ale może być wystarczająco dobry, ponieważ może podnieść z ziemi człowieka średniej wielkości.