Ventilador canalizado - Ducted fan

Ventilador de jato de fluxo axial para ventilação, fotografado enquanto é armazenado para uso futuro

Um ventilador canalizado é um arranjo de movimento de ar por meio do qual um ventilador mecânico , que é um tipo de hélice , é montado dentro de uma cobertura cilíndrica ou duto . O duto reduz as perdas de empuxo das pontas das pás da hélice e, ao variar a seção transversal do duto, o projetista pode afetar vantajosamente a velocidade e a pressão do fluxo de ar de acordo com o princípio de Bernoulli . A propulsão por ventilador canalizado é usada em aeronaves , dirigíveis , hovercraft e conjuntos de ventiladores .

Um ventilador a jato é um ventilador estacionário usado para mover o ar através de edifícios ou túneis.

Ventiladores com dutos normalmente têm pás em número maior e menor do que as hélices convencionais e, portanto, podem operar em velocidades rotacionais mais altas.

Formulários

Ventiladores conduzidos em um dirigível ou dirigível

Em aplicações de aeronaves, a velocidade operacional de uma hélice sem blindagem é limitada, uma vez que as velocidades de ponta se aproximam da barreira de som em velocidades mais baixas do que um ventilador duto equivalente. O arranjo de ventilador duto mais comum usado em aeronaves de tamanho normal é um motor turbofan , onde a energia para girar o ventilador é fornecida por uma turbina a gás . Motores turbofan de alta taxa de bypass são usados ​​em quase todos os aviões civis , enquanto os caças militares geralmente fazem uso do melhor desempenho de alta velocidade de um turbofan de baixa taxa de bypass com um diâmetro de ventilador menor. No entanto, um ventilador canalizado pode ser alimentado por qualquer fonte de energia do eixo, como um motor alternativo , motor Wankel ou motor elétrico . Uma espécie de ventilador canalizado, conhecido como cauda de leque ou pela marca registrada Fenestron , também é usado para substituir os rotores de cauda dos helicópteros .

Um marinheiro verifica o duto da hélice de um Hovercraft Landing Craft Air Cushion (LCAC)

Ventiladores com dutos são preferidos em aeronaves VTOL , como o Lockheed Martin F-35 Lightning II , e outros projetos de baixa velocidade, como hovercraft, por sua maior razão empuxo / peso.

Em alguns casos, um rotor blindado pode ser 94% mais eficiente do que um rotor aberto. O desempenho aprimorado ocorre principalmente porque o fluxo de saída é menos contraído e, portanto, transporta mais energia cinética.

Entre os entusiastas de aeromodelos, o ventilador de dutos é popular entre os construtores de aeromodelos controlados por rádio de alto desempenho . Motores incandescentes de combustão interna combinados com unidades de ventilação com dutos foram os primeiros meios possíveis de modelar uma aeronave a jato em escala reduzida. Apesar da introdução de motores turbojato em escala de modelo , os ventiladores elétricos movidos a dutos continuam populares em modelos de aeronaves menores e de baixo custo. Alguns aviões com ventilador elétrico podem atingir velocidades de mais de 320 km / h (200 mph).

A maioria dos tipos de ventiladores usados ​​em computadores contém um duto integrado ao conjunto do ventilador; o duto também é usado para montar mecanicamente o ventilador em outros componentes.

Vantagens

O Martin Jetpack , uma aeronave pessoal movida por ventiladores conduzidos
  • Ao reduzir as perdas nas pontas das pás da hélice, o ventilador do duto é mais eficiente na produção de empuxo do que uma hélice convencional de diâmetro semelhante, especialmente em baixa velocidade e alto nível de empuxo estático (dirigíveis, hovercraft).
  • Medindo o duto de maneira apropriada, o projetista pode ajustar o ventilador para permitir que ele opere com mais eficiência em velocidades de ar mais altas do que uma hélice faria.
  • Para o mesmo empuxo estático, um ventilador canalizado tem um diâmetro menor do que uma hélice livre, permitindo equipamentos menores.
  • Ventiladores com dutos são mais silenciosos do que as hélices: eles protegem o ruído da pá e reduzem a velocidade da ponta e a intensidade dos vórtices da ponta, que contribuem para a produção de ruído.
  • Ventiladores com dutos podem permitir uma quantidade limitada de vetorização de empuxo , algo para o qual hélices normais não são adequadas. Isso permite que eles sejam usados ​​em vez de rotores em algumas aplicações.
  • Ventiladores dutos oferecem maior segurança no solo.

Desvantagens

  • Menos eficiente do que uma hélice em cruzeiro (em nível de empuxo inferior).
  • Uma boa eficiência requer folgas muito pequenas entre as pontas da lâmina e o duto.
  • Requer alta RPM e vibração mínima.
  • Projeto de duto complexo e aumento de peso, mesmo se construído a partir de compostos avançados.
  • Em alto ângulo de ataque , partes do duto estolam e produzem arrasto aerodinâmico .

Veja também

Referências

  1. ^ Revisão de tecnologia: Fan pack
  2. ^ "Ventiladores de jato" . Airblast . Recuperado em 22 de março de 2019 .
  3. ^ (Tony) Enright, PA (2014). "Impacto dos sistemas de ventilação com jato de ar na ativação de sprinklers" . Estudos de caso em segurança contra incêndios . 1 : 1–7. doi : 10.1016 / j.csfs.2013.11.002 . ISSN  2214-398X .
  4. ^ Pereira, Jason L. Hover e teste de túnel de vento de rotores blindados para projeto aprimorado de micro-veículos aéreos p147 + p11. University of Maryland , 2008. Acesso: 28 de agosto de 2015.
  5. ^ Jon Longbottom - Aeronáutica mecânica, tese em formato PDF