История импеллера-ликбез

Версия 11:46, 29 апреля 2020

История создания импеллера началась в 1930-40 е годы, как попытка создания аэродинамического компрессора для первых турбореактивных двигателей !

Уже на заре авиации конструкторы столкнулись с интересной проблемой ---это эффективность заполнения ометаемого круга открытого винта (пропеллер) рабочим телом (воздух),который будет взаимодействовать с лопастями на приращение импульса!!! То есть при квадратном двухлопастном винте Hо/Dв=1 всего 1/4 площади волшебного круга работает на создание ускорения потока и значит тяги,остальные 3/4 пролетают мимо---соотношение суммарной площади лопастей к ометаемой называется коэф.перекрытия Kпер=nSлоп/Sомет и напрямую влияет на коэф.заполнения!!!

Тогда было принято интересное решение ---уменьшить диаметр винта в два раза заполнив перекрытием маленького диаметра большим кол-вом широких лопастей (6-8 штук) с тем же шагом---получился многолопастный винт с относительным шагом Hо/Dим=2, но чтобы на режиме стопа воздух не разбрасывало в стороны заключили в удерживающий поток плоский контур вокруг лопастей---винт в кольце!!!

Зная что открытый винт на стопе формирует воронку с площадью входного сечения(губа) в два раза больше выходного(горловина),которые находяться на расстоянии радиуса от винта спереди и сзади, ученые догадались крыльчатку заключить в воронко образный усечённый конус с входным диффузором и выходным соплом по правилу неразрывности потока, поставив после крыльчатки спремляющие закрученный поток неподвижные лопатки ---они же конструктивно поддерживают конус относительно винта с минимальным зазором !!!

Для улучшения КПД крыльчатки стали применять выпукловогнутый профиль лопастей ---так получился современный высокоэффективный импеллер (вентилятор) или осевой компрессор! По закону Ломоносова о сохранении массы----массовый расход воздуха неизменен от входа усеченного конуса до выхода,а скорость потока линейна возрастает с уменьшением площади текущего сечения и тогда скорость входная на диффузоре в два раза меньше скорости на выходе среза сопла!

dm/dt=constanta=pSвхVдиф=pSвVвинта=pSвыхVсопла----Vв=(Vпол+Vсоп)/2

общее уравнение реактивного тяги для импеллера F=deltaV(dm/dt)=(Vсоп-Vпол)pSV(Vсоп+Vпол)/2=0.5pSв(Vсоп2-Vпол2)---

Fпол=0.5pSвVсоп2(1-Кпроп2), где Кпроп=Vпол/Vсоп

общее уравнение мощности потока Рпот=0.25pSвинтVсоп3(1-Кпроп2)(1+Кпроп)

выходная скорость потока на стопе Vсоп=КсужVв=(Dв/Dсоп)2Vв=1.41Vв и Кпроп=0-----

тяга импеллера на стопе---- Fст=pSвVв2,

мощность потока на стопе--- Рст=pSвVв3=0.5pSсопVсоп3=0.5(dm/dt)Vсоп2