Блог

Apr 28, 2024

Ободок

Доктор РОБ БОЛАМ CEng FRAeS из Университета Рексхэма Глиндура и докторант-исследователь ДЖОН ПОЛ РОК рассказывают о запатентованном прототипе с приводом от обода факультета искусств, науки и технологий.

Доктор Университета Рексхэма ГлиндураРоб БойCEng FRAES и ассистент докторантурыДЖОН ПОЛ РОКпознакомить с запатентованным прототипом электрического реактивного двигателя FAST-Fan с ободным приводом Факультета искусств, науки и технологий.

На факультете искусств, науки и технологий (FAST) Университета Рексема-Глиндура (WGU) студенты и сотрудники инженерных специальностей концентрируют свои усилия на достижении Net Zero Wales.

FAST-Fan является одним из последних проектов, финансируемых Европейским фондом регионального развития, в рамках программы SMARTExpertise правительства Уэльса. WGU сотрудничала с шестью британскими предприятиями малого и среднего бизнеса (Ad-Manum UAS Technologies Ltd, Invertek Drives Ltd, Motor Design Ltd., Drone-Flight Ltd, Geola Technologies Ltd и Tirius Ltd) для проведения анализа, проектирования и производства запатентованного прототипа обода. Электрический реактивный авиационный двигатель FAST-Fan. Полученная в результате силовая установка способна развивать большую тягу на лобовую площадь и более высокие скорости истечения, чем нынешние конфигурации вентиляторов.

Вентиляторы с ободом (RDF) представляют собой тип канального вентилятора, который имеет непрерывный ободок ротора, прикрепленный к кончикам лопастей вентилятора, и приводится в движение с помощью схемы электромагнитного двигателя, расположенной внутри воздуховода. (WGU) Хотя бортовое производство и хранение электроэнергии считается основным препятствием для создания электрической силовой установки самолета, распределение электроэнергии и ее преобразование в двигательную тягу по-прежнему представляют собой серьезные проблемы. Один из них — как эффективно добиться тяги для высокоскоростного полета.

Обычные гражданские самолеты используют пропеллеры для региональных полетов, чтобы развивать скорость до 0,6 Маха и высоту до 30 000 футов, но для более длительных рейсов, требующих более высоких скоростей и высот (до 0,9 Маха и 45 000 футов), используются канальные байпасные вентиляторы. Обе технологии имеют ступичный привод, при этом основной движущий поток воздуха проходит через центральный силовой агрегат, а именно газотурбинный двигатель, а тяговые приводы передаются через вращающиеся валы.

Поэтому вполне логично, что технология с приводом от ступицы автоматически рассматривается для решений в области электродвижения самолетов: она представляет собой знакомую технологию и, по-видимому, обеспечивает меньший риск разработки. Однако остается под вопросом, всегда ли ступичные приводы обеспечивают идеальную конфигурацию, отвечающую потребностям электрической силовой установки самолета.

Целью проекта FAST-Fan является изучение потенциала технологии с приводом от обода в этом контексте. Целью было исследование, анализ и разработка технологии, а также использование новейших доступных методов быстрого прототипирования для реализации концепций дизайна путем создания масштабного прототипа устройства, пригодного для питания небольшого испытательного беспилотного самолета.

Программный анализ методом конечных элементов лопастного ротора (или «блатора»). (WGU) Вентиляторы с ободом (RDF) представляют собой тип канального вентилятора, который имеет непрерывный ободок ротора, прикрепленный к кончикам лопастей вентилятора, и приводится в движение с помощью схемы электромагнитного двигателя, расположенной внутри воздуховода. RDF предлагают некоторые ключевые преимущества по сравнению с обычными вентиляторами с ступичным приводом. Например, увеличение тяги на лобовую площадь благодаря устранению ограничения потока, вызванного двигателем, установленным на ступице; меньшая общая длина вентиляторного блока; уменьшение касательных сил двигателя, необходимых для создания крутящего момента, за счет увеличения плеча радиального момента; улучшенная аэродинамика вентилятора за счет отсутствия потерь на законцовках вентилятора; обеспечение воздушного охлаждения обмоток двигателя и возможность простой установки двух встречно вращающихся РДФ в тандеме. Это последнее преимущество также дает повышение эффективности за счет устранения завихрения потока и способствует созданию увеличенной степени давления вентилятора, что обеспечивает более высокие скорости истечения и скорости полета. Недостатком конфигурации RDF может быть ее вес, если электромагнитная цепь не оптимизирована.

Технология RDF ведет свою историю с начала 1960-х годов и с Ryan Vertifan. (НАСА) Один из самых ранних зарегистрированных отчетов о технологии вентиляторов с ободом для аэрокосмических применений произошел в 1961 году, когда Ryan Aircraft Corporation разработала самолет XV-5A Vertifan. Вентиляторы XV-5A имели пневматический привод от выхлопных газов реактивного двигателя, воздействовавших на лопатки турбины, расположенные по периферии вентиляторов, создающих подъемную силу самолета. Хотя технология вентилятора была признана успешной, элемент ободного привода был остановлен, и конструкция вентилятора была разработана для конструкции двигателя General Electric CF6 с большим байпасом.