Коли мені в руки потрапили Імпелери з 10 лопатями, традиційні 5 і 6 лопатеві виглядали в моїх очах вже не так барвисто. Я займаюся будівництвом і летательством моделей авіалайнерів на реактивній тязі, тому, поряд з гарним зовнішнім виглядом літака, хотілося б мати відповідний вигляд у вентиляторів імпеллер, тк ці деталі дуже добре помітно.
Для початку я поставив собі за мету зробити полукопійний импеллер для моделі літака Боїнг-737. Це зовсім не просто, тк в вихідному каналі импеллера розміщується імітація конуса турбіни, що викличе певні втрати тяги. Щоб не переробляти по кілька разів, я створив картонний макет.
Перш, ніж я розповім, що і як, позначимо масштаби дії. Діаметр вентилятора 70мм, 10 лопатей. На фото показаний повний комплект импеллера, використовуватися буде лише перехідник на вал 3,17мм і сам вентилятор.
Мотор 29-55 2400КВ, взятий від импеллера RC Lаnder на 6S.
В оригіналі, у Ландера було 5 лопатей. Установка даного вентилятора в корпус Ландера викликала негайний блювотний рефлекс у мотора, що супроводжувався зривом синхронізації і запахом горілої ізоляції. Все це відбувалося при харчуванні від 4 банок. Тяга при цьому була просто смішною. Струм не міряв, тк було ясно, що мотор просто не справляється з навантаженням. Зміна таймінгу нічого нового не принесла. Колись встановлений середній таймінг виявився найкращим. Регулятор TURNIGY PLUSH 60.
Тоді я вирішив, що створю інший статор, щоб даний вентилятор в найбільшою мірою розкрив свої плюси і не душив з такою люттю двигун. Оскільки це по суті експеримент, вирішено було зробити корпус з картону з просоченням клеєм. Структура спрямляющего апарату підглянена на цьому двигуні
Як видно на фото, спочатку йде ряд дрібних нерухомих лопаток, а потім більших опорних.
Для початку я вирішив перевірити як буде сидіти на валу двигуна вентилятор. Мені напевно пощастило, вентилятор обертався рівно, без будь-яких биття і вібрацій. Це означає, що швидше за все процедура балансування не знадобиться.
Після установки вентилятора, корпус двигуна зовні був щільно обмотаний смугою паперу для принтера, змоченою в клеї ПВА. Вийшло 3 шари паперу, поверх яких була намотана смуга склотканини 48гр / м в 2 шари. Все це справа сушилася 2 дня, після чого я приступив до відповідальної операції - треба було визначити кут установки лопаток спрямляющего апарату. Побудувавши на око швидкісний векторний трикутник (а де мені взяти точні значення?), Накреслив напрямок установки лопатки, під розрахунковим кутом. Пробна підстановка 1 лопатки показала близьке розрахункове значення до оптимального. У зв'язку з тим, що кут установки лопаток вентилятора у кореня майже 90 градусів, потік в цій частині буде виходити з більшою круткой, ніж у країв вентилятора. Це означає, що статорні лопатки повинні мати геометричну крутку. З огляду на, що даної конструкції доведеться працювати при невеликих числах Рейнольдса, профіль спрямляющий лопаток обраний у вигляді зігнутої пластини по радіусу 40мм. Хорда лопатки 10мм.
Метод практичної перевірки розрахунків полягає в приміщенні лопатки в потік за обертовим вентилятором. При цьому цілком достатньо розкрутити вентилятор до 50% від максимальних обертів. Лопатку не повинно відкидати назад, її має злегка хилити у напрямку обертання вентилятора. В ідеалі потрібно знайти мертву зону, де лопатку НЕ хилить ні туди, ні сюди і додати до цього значення 3 градуси. Це буде кут атаки лопатки для нормальної роботи спрямляющего апарату. Для чистоти експерименту, лопатку краще виготовити як єдине ціле з ручкою подачі. При цьому можна подобраті і крутку лопатки для найбільшої ефективності пристрою.
Проробивши теоретичну частину і лабораторну роботу, наклеюємо заздалегідь заготовлені лопатки на двигун
Закінчивши зі спрямляются апаратом, виготовляємо і встановлюємо опорні лопатки. Їх кут 0 градусів до осі симетрії. Вони зроблені з бальзи, загорнуті в 1 шар папером для принтера на суперклей. У зв'язку з їх роботою при невеликих числах Рейнольдса, але більших, ніж у спрямляющий, профіль цих лопаток був обраний "плоска пластина". Всі лопатки я клеїв на суперклей для збільшення швидкості виготовлення.
У моєму випадку вийшло 13 спрямляющий і 6 опорних. Чому? Як радить література по авіадвигунів, відстань між лопатками має бути приблизно дорівнює хорді лопатки. Разом вийшло 13 лопаток. А 6 опорних зробив з міркувань міцності оболонки вентилятора. Занадто велика їх кількість зменшує ефективність импеллера у зв'язку з великою швидкістю потоку, який їх оточує. Загалом тут чистий компроміс між втратами і міцністю.
Закінчивши з лопатками, згортаємо з тонкого картону в 2 шари зовнішній корпус і приклеюємо його до нерухомих частин импеллера.
Після чого беремо пластикове кільце від іншого импеллера і вклеиваем в передню частину, де знаходиться вентилятор
Виходить щось схоже. але для завершення картини треба зробити імітацію конуса турбіни і губу копийности форми.
Спочатку робимо "цибулину" - обтічник двигуна, виводимо дроти, монтуємо стійки для конуса. Робиться ця штука теж з паперу, сам конус з синього пінопласту з подальшим обклеюванням папером і з'єднанням деталей воєдино. Використовувався клей Титан.
Потім можна зробити губу. Вона виточена з синього пінопласту, обклеєна склотканиною 48гр / м в 1 шар на клеї ПВА, а потім для гладкості поверхні покрита шаром клею Титан.
Коли клей висохне, губа встановлюється на своє місце.
Конус турбіни робиться з тонкого картону в 2 шари, потім встановлюється на своє місце і зовнішній корпус доповнюється звужується конусним каналом.
В результаті проведеної роботи ми маємо импеллер, віддалено схожий на двигун CFM-56, який встановлюється на літаках Боїнг-737.
Пробні розкрутки до повних обертів показали, що двигуну вистачає потужності крутити цей вентилятор, при цьому вібрацій та інших явищ дисбалансу не спостерігалося.
Потужність і тяга:
Випробування проводилися в повному комплекті, як на останніх фото. Є думка, що якщо прибрати конус, тяга збільшиться, але це я пізніше перевірю.
При роботі на 6 банках з сопла вилітає дуже туга вихлопна струмінь гарячого повітря. Цей феномен я пояснити нічим не можу. Ніяких збоїв, ніякого запаху горілої ізоляції, ніяких свистів і виття не було. Був рівний потужний звук шуму повітря. Як істотний мінус, слід зазначити нелінійний приріст тяги від оборотів і споживаної потужності. Мабуть позначається невелика ширина лопаток вентилятора.
Імпеллер відпрацював 10 циклів по 4 хвилини кожен і бадьоро себе відчуває. По суті, у цій зразком можна сміливо будувати стеклопластіковий импеллер.
Гаряче повітря виходить з импеллера тому, що ти поставив за вентилятором закручені опорні лопатки. Це зазвичай застосовується в справжніх двигунах для нагріву повітря в компресорі. Явище полягає в тому, що молекули повітря, наштовхуючись на лопатки, "відскакують" з ще більшою швидкістю і соударяются частіше. Отже, внутрішня енергія газу збільшується і температура теж. Чи не правда?
а двигун не гріється? у мене є інраннер ХК ST380L 4200kv точка для збирання импеллер або просто використовувати для пропелера авіамоделі? знайшов креслення гвинта типу як від міссершмітта, але з великими лопостями як на імеллерах, зробив його. тяга звіряча - хотів швидко затестіть і вирішив в руці двигун потримати, почав потихеньку змінювати обороти. на максимальних відчувається як руку навіть тягне, але гріється сильно двигун. дроти і Регул холодні, а обмотка в двигуні гріється, думаю що навантаження велике, може такий же гвинт але менше зробити або взагалі інший знайти? є у кого креслення гвинтів? Дякуємо!
Сильно! Вражає! Так тримати.
цікаво цікаво, а крильчатку імпа замінити наприклад від куллера можна? ось така думка дозріла диявольська)
Значить всетаки реально, треба терміново буде зібрати модельку на Імпелери. Дякую за гарну статтю і відповіді :)
молодець! таке створив-скільки треба посидючості і терпіння!
Людина не просто увлечонний, терплячий, наполегливий, а ще й грамотний, з досвідом, ІНЖЕНЕР! Думаю, що так.
Вам би в ЦАГІ. Радує, що не перевелися на Русі захоплені і талановиті люди. +
Можна 50мм импеллер під нього виготовити.
Немає слів. Гідна робота, плюс це найменше, що можна Вам за цю роботу вручити!
Народ - моделісти, я захоплююся вами і дивуюся, де ви час на це берете? Я тут рік намагаюся знайти час зібрати літак з готових деталей, а таку турбіну я б вобще ніколи не зібрав! І справа не в тому звідки руки ростуть, а просто, тупо - ніколи!
При роботі на 6 банках з сопла вилітає дуже туга вихлопна струмінь гарячого повітря. Цей феномен я пояснити нічим не можу.
А ніби все зрозуміло. Раз струмінь туга, значить йде стиснення повітря і сл-но його нагрівання, як в справжніх турбінах. Додайте камеру згоряння і подачу туди палива і буде справжня турбіна. Тільки з паперу це вже не зробити.
Щодо гарячого повітря. За кілька років роботи з Імпелери, я звик, що импеллер викидає все, що завгодно, від ледь помітної струменя повітря, до дуже щільною крижаний струменя, а тут навпаки. Прям теплової импеллер якийсь))) Правда жере він як нормальний импеллер) Тому даний факт для мене феномен.
Лопаток в спрямляются апараті скільки поставив, ось і результат нагріву-позначається стисливість повітря і підвищення температури, тобто. відбувається втрата кінетичної енергії в точках повного тормаженіі і перехід в потенційну, що супроводжується підвищенням температури. Очевидно крильчатка розганяє потік і наближає до сверхзвуков, тільки на цих режимах проявляється ознака стисливості повітря і нагрівання його. Я так думаю.
Добре попрацював хороший импеллер вийшов: ++).
Чудовий імпелер! А гаряче повітря або від двигуна, то йде поджатие повітря і нагрівання. Обов'язково покажіть що полетить на ньому!