• Slide 1

معرفی اولیه داکت فن
0.0/5 امتیاز (0 رای)

داکت فن وسیله ای است برای تولید نیروی محرکه توسط یک فن –که به نوعی یک پروانه محسوب می‌شود- که درون یک سیلندر یا داکت قرار گرفته است.این داکت موجب کاهش اتلاف انرژی از طریق تولید کم‌تر دنباله در انتهای پره‌های فن می‌شود.داکت فن امروزه کاربردهای متفاوتی دارد که از آن جمله می‌توان به هواپیما،کشتی، هاورکرفت و کوله فن اشاره کرد.

Fig 1

شکل 1 . یک نمونه داکت فن

fig2

شکل 2.داکت فن مورد استفاده در یک نمونه کوله جت

اولین کار انجام شده در زمینه‌ی داکت فن به دهه‌ی 1930 میلادی برمی‌گردد؛ زمانی که آقای استیپ در ایتالیا(22) و آقای کرت(23) در آلمان پیشگامان این عرصه بودند.پس از یکی دو دهه و کارهای افراد مختلف در این زمینه سرانجام ناسا در دهه‌های 50 و 60 به طور جدی برای تحقیقات درباره مشخصات داکت فن وارد میدان شد و به نتایج خوبی برای استفاده از داکت فن در صنعت نیز دست یافت. اما هم‌چنان مشکلات و پیچیدگی‌های آن زمان داکت فن مانع از استفاده گسترده در عرصه‌ی وسایل نقلیه بود.پس از مدتی با ظهور سیستم‌های کنترلی پیشرفته بسیاری از مشکلات مربوط به این سیستم‌ها حل شد.این مورد به همراه رشد تجاری و تحقیقاتی پهپادها (UAV) باعث به وجود آمدن علاقه‌ی زیاد در استفاده از داکت فن‌ها شد.

آقای کروگر یکی از اولین محققانی بود که به طور جامع در مورد ویژگی‌های داکت فن تحقیق می‌کرد.او روی 15 داکت با سطح مقطع‌های متفاوت و دو پروانه با اندازه‌ی مختلف آزمایش کرد و فواید داکت فن را نسبت به پروانه بدون داکت مشاهده نمود.

وی به طور آزمایشگاهی نشان داد که قطر دنباله‌ی خارج شده از داکت، فقط تابع هندسه‌ی داکت می‌باشد و ربطی به مدل فن درون آن ندارد.

پس از او افراد دیگری پا به عرصه گذاشتند.یاگی و مرت (26) روی انحراف بالی که داکت فن روی آن قرار گرفته در یک نمونه Vz.4 VTOL تحقیق کردند.آن‌ها نشان دادند که پره ها در جریان خروجی داکت راه‌حلی برای مقابله با انحراف پرنده از محور پیچ می‌باشد.

fig3

شکل 3. یک نمونه‌ی هواپیمای Vz.4 VTOL، به محل قرار گیری داکت فن‌ها توجه شود

گرانوالدو گودسن نیز درباره‌ی ویژگی های کلی داکت فن تحقیقات می‌کردند و اینکه منبع اصلی نیروی نرمال و گشتاور حول محور پیچ در زاویه‌ی حمله می‌باشد را تایید کردند. هم‌چنین نشان دادند با اینکه نیروی پیشران پروانه بدون داکت در برابر تغییر زاویه حمله تقریبا ثابت است اما نیروی پیشران داکت فن با افزایش زاویه حمله افزایش پیدا می‌کند.

مرت و یاگی به بررسی مشخصات آیرودینامیکی داکت فن به صورت بدون بعد پرداختند و نشان دادند که داکت می‌تواند با توجه به تغییر در dCm/dα شیب گشتاور پیچ نسبت به زاویه حمله دچار وضعیت استال شود. آقای مرت هم نشان داد که که داکت‌هایی که برای شرایط استاتیکی طراحی شده اند عملکرد ضعیفی در سرعت بالا دارند در صورتی که داکت طراحی شده برای کروز محوری می‌تواند عملکرد نسبتا خوبی در شرایط استاتیکی داشته باشد.

مرت و جیمز یکی از جامع‌ترین بررسی ها را در مورد مشخصات آیرودینامیکی داکت‌فن‌ها انجام دادند، آن‌ها روی مدل Bell X-22 کار می‌کردند که برای پرواز قائم و رو به جلو طراحی شده بود و چهار داکت‌فن داشت. و در نهایت مشخصه‌های آیرودینامیکی آن مدل را به کمک نمودار بیان نمودند. نمودار زیر از نمودارهای بدون بعدی است که ضریب بالابر را بر حسب ضریب مقاوم می‌دهد.

fig4

شکل 4. نمودار نیروی بالابر بر حسب نیروی مقاوم که توسط آقای مرت در مورد داکت‌فن ارائه شده است

fig5

شکل 5. هواپیمای مدل Bell X-22. این هواپیما برای هم پرواز قایم و هم پرواز رو به جلو مورد استفاده قرار می‌گیرد

داکت فن‌ها دارای پره‌های کوتاه‌تر و با تعداد بیشتر نسبت به پروانه می‌باشند و بنابراین به دلیل کاهش سرعت خطی نوک پره‌ها برای رسیدن به سرعت ماخ، می‌توانند با سرعت دورانی بیشتر مورد استفاده قرار گیرند.

در کاربردهای هوایی به دلیل اینکه سرعت نوک پره‌های یک پروانه بدون داکت ممکن است به سرعت ماخ برسد و این باعث افزایش چشم‌گیر اتلاف انرژی می‌شود، لذا در سرعت دورانی محدودیت وجود دارد اما چون طول پره‌های یک داکت فن کوتاه تر است می توان سرعت دورانی آن را افزایش داد. امروزه رایج‌ترین داکت فن استفاده شده در سازه ها در هواپیماها می‌باشد که همان موتور توربوفن است. موتورهای توربوفن در تقریبا همه‌‌ی هواپیماهای مسافربری، جنگی و بمب افکن‌ها به کار می‌روند.با این حال منبع توان یک داکت فن می‌تواند موتورهای رفت و برگشتی ، موتور ونکل و یا موتور الکتریکی باشد.نوعی از داکت فن که درواقع بال‌فن با اسم تجاری فنسترون می‌باشد نیز امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد.برای جلوگیری از به وجود آمدن پدیده‌ی تشدید در داکت، داکت فن‌ها دارای تعداد فردی از پره می‌باشند. برای دستیابی به نسبت بالاتر نیروی پیشران به وزن ،از اینگونه داکت فن‌ها در مدل‌های VTOL نظیر Lockheed Martin F-35 Lightning II و یا هاورکرفت که برای سرعت کم طراحی می‌شوند ، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

fig6

شکل 6 داکت فن مورد استفاده در یک مدل VTOL

اما نکته قابل تامل در استفاده از داکت فن این است که می‌تواند تا 94 درصد از یک پروانه بدون داکت بازده بیشتری داشته باشد. افزایش بازده مدیون اتلاف کم تر در نتیجه‌ی تولید کم‌تر دنباله می‌باشد.بعضی از هواپیماهایی که با موتور الکتریکی تغذیه می‌شوند می‌توانند به سرعت حتی بالاتر از 200 مایل بر ساعت هم دست یابند.

  • شنبه, 07 بهمن 1391
  • 2596

نظر خود را اضافه کنید.

ارسال نظر به عنوان مهمان

0
شرایط و قوانین.
  • هیچ نظری یافت نشد

 

تمام حقوق برای شرکت رهنوردان هلیای آسمان محفوظ است
Copyright © 2015 RAHA