Как сделать импеллер, если есть только мотор и вентилятор.
Когда мне в руки попали импеллеры с 10 лопастями, традиционные 5 и 6 лопастные выглядели в моих глазах уже не так красочно. Я занимаюсь строительством и летательством моделей авиалайнеров на реактивной тяге, поэтому, наряду с хорошим внешним видом самолета, хотелось бы иметь соответствующий вид у вентиляторов импеллеров, тк эти детали очень хорошо заметно.
Для начала я задался целью сделать полукопийный импеллер для модели самолета Боинг-737. Это совсем не просто, тк в выходном канале импеллера размещается имитация конуса турбины, что вызовет определенные потери тяги. Чтобы не переделывать по многу раз, я создал картонный макет. 
Прежде, чем я расскажу, что и как, обозначим масштабы действия. Диаметр вентилятора 70мм, 10 лопастей. На фото показан полный комплект импеллера, использоваться будет лишь переходник на вал 3,17мм и сам вентилятор.
Мотор 29-55 2400КВ, взятый от импеллера RC Lаnder на 6S.
В оригинале, у Ландера было 5 лопастей. Установка данного вентилятора в корпус Ландера вызвала незамедлительный рвотный рефлекс у мотора, сопровождавшийся срывом синхронизации и запахом горелой изоляции. Все это происходило при питании от 4 банок. Тяга при этом была просто смешной. Ток не мерял, тк было ясно, что мотор просто не справляется с нагрузкой. Смена тайминга ничего нового не принесла. Когда-то установленный средний тайминг оказался самым наилучшим. Регулятор TURNIGY PLUSH 60.
Тогда я решил, что создам другой статор, чтобы данный вентилятор в наибольшей степени раскрыл свои плюсы и не душил с таким остервенением двигатель. Т.к. это по сути эксперимент, решено было сделать корпус из картона с пропиткой клеем. Структура спрямляющего аппарата подсмотрена на настоящем двигателе
Как видно на фото, сначала идет ряд мелких неподвижных лопаток, а затем более крупных опорных.
Для начала я решил проверить как будет сидеть на валу двигателя вентилятор. Мне наверное повезло, вентилятор вращался ровно, без каких-либо биений и вибраций. Это значит, что скорее всего процедура балансировки не понадобится.
После установки вентилятора, корпус двигателя снаружи был плотно обмотан полосой бумаги для принтера, смоченной в клее ПВА. Получилось 3 слоя бумаги, поверх которых была намотана полоса стеклоткани 48гр/м в 2 слоя. Все это дело сушилось 2 дня, после чего я приступил к ответственной операции — надо было определить угол установки лопаток спрямляющего аппарата. Построив на глаз скоростной векторный треугольник (а где мне взять точные значения?), начертил направление установки лопатки, под расчетным углом. Пробная подстановка 1 лопатки показала близкое расчетное значение к оптимальному. В связи с тем, что угол установки лопаток вентилятора у корня почти 90 градусов, поток в этой части будет выходить с большей круткой, нежели у краев вентилятора. Это значит, что статорные лопатки должны иметь геометрическую крутку. Учитывая, что данной конструкции придется работать при небольших числах Рейнольдса, профиль спрямляющих лопаток выбран в виде изогнутой пластины по радиусу 40мм. Хорда лопатки 10мм.
Метод практической проверки расчетов заключается в помещении лопатки в поток за вращающимся вентилятором. При этом вполне достаточно раскрутить вентилятор до 50% от максимальных оборотов. Лопатку не должно отбрасывать назад, ее должно слегка клонить по направлению вращения вентилятора. В идеале нужно найти мертвую зону, где лопатку не клонит ни туда, ни сюда и прибавить к этому значению 3 градуса. Это будет угол атаки лопатки для нормальной работы спрямляющего аппарата. Для чистоты эксперимента, лопатку лучше изготовить как единое целое с ручкой подачи. При этом можно подобрати и крутку лопатки для наибольшей эффективности устройства.
Проделав теоретическую часть и лабораторную работу, наклеиваем заранее заготовленные лопатки на двигатель
Закончив со спрямляющим аппаратом, изготавливаем и устанавливаем опорные лопатки. Их угол 0 градусов к оси симметрии. Они сделаны из бальзы, обернутые в 1 слой бумагой для принтера на суперклее. В связи с их работой при небольших числах Рейнольдса, но бОльших, чем у спрямляющих, профиль этих лопаток был выбран «плоская пластина». Все лопатки я клеил на суперклей для увеличения скорости изготовления.
В моем случае получилось 13 спрямляющих и 6 опорных. Почему? Как советует литература по авиадвигателям, расстояние между лопатками должно быть примерно равно хорде лопатки. Итого получилось 13 лопаток. А 6 опорных сделал по соображениям прочности оболочки вентилятора. Слишком большое их количество уменьшает эффективность импеллера всвязи с большой скоростью потока,который их обтекает. В общем тут чистый компромисс между потерями и прочностью.
Закончив с лопатками, свертываем из тонкого картона в 2 слоя наружный корпус и приклеиваем его к неподвижным частям импеллера.
После чего берем пластиковое кольцо от другого импеллера и вклеиваем в переднюю часть, где находится вентилятор
Получается что-то похожее , но для завершения картины надо сделать имитацию конуса турбины и губу копийной формы.
Сначала делаем «луковицу» — обтекатель двигателя, выводим провода, монтируем стойки для конуса. Делается эта штука тоже из бумаги, сам конус из синего пенопласта с последующей оклейкой бумагой и соединением деталей воедино. Использовался клей Титан.
Затем можно сделать губу. Она выточена из синего пенопласта, оклеена стеклотканью 48гр/м в 1 слой на клее ПВА, а затем для гладкости поверхности покрыта слоем клея Титан.
Когда клей высохнет, губа устанавливается на свое место.
Конус турбины делается из тонкого картона в 2 слоя, затем устанавливается на свое место и наружный корпус дополняется сужающимся конусным каналом.
В результате проделанной работы мы имеем импеллер, отдаленно похожий на двигатель CFM-56, который устанавливается на самолетах Боинг-737.
Пробные раскрутки до полных оборотов показали, что двигателю хватает мощности крутить этот вентилятор, при этом вибраций и прочих явлений дисбаланса не наблюдалось.
Мощность и тяга:
Испытания проводились в полном комплекте, как на последних фото. Есть мысль, что если убрать конус, тяга увеличится, но это я позже проверю.
При работе на 6 банках из сопла вылетает очень тугая выхлопная струя горячего воздуха. Этот феномен я объяснить ничем не могу. Никаких сбоев, никакого запаха горелой изоляции, никаких свистов и воя не было. Был ровный мощный звук шума воздуха. Как существенный минус, следует отметить нелинейный прирост тяги от оборотов и потребляемой мощности. Видимо сказывается небольшая ширина лопаток вентилятора.
Импеллер отработал 10 циклов по 4 минуты каждый и бодро себя чувствует. По сути, по данному образцу можно смело строить стеклопластиковый импеллер.
Источник
Импеллер самолет своими руками
Подписываемся на VK
Ежедневные новости, видео и приколы.
YouTube канал
Подбор двигателя
Меню сайта
Магазин
TOP статьи
Оборудование
Плосколеты
Создание авиамоделей
- Фотоинструкции
- Cessna 150
- Cessna 152 +закрылки
- Сам5Бис2
- «Рама» для FPV
- Чирок низкоплан
- Изготовление Crazy Pig
- Полукопия DHC-2 Beaver
- Бутербродный Mustang P-51D
- Katana 3D
- Ultron 3D
- Слойка-С
- Биплан Manon 3D
- Биплан Ultimate
- Птиц — мелколет
- Тренер в 64 см
- Минипланер
- Полукопия Як-3
- Go-Go Dancer для FPV
- IKAR1600 для FPV
- Видеоинструкции
- 3 авиамодели
- Авиамодель Тренер
- Messerschmitt Bf.109
- Летающий Картинг
- Обзоры изготовления
- Бутылочная технология
- Делаем Slow Stick
- Фламинго верхнеплан
- Из микромашинки
- Мультяшная авиамодель
- Планер из потолочки
- Снежинка
- Shark Bait
- Shark Bait Биплан
- Слойка 3D
- Делаем ЛК
- ЛК Вжик
- ШокФлаер Як 55
- GoGo Dancer 1.2м
- Alula — слопер из потолочки
- Моторная Алула
- Питтс Питон
- Строим полукопию
На Зимний конкурс статей
Давно сидела в голове мысль сделать импеллерник. А почему бы и нет, сказал себе и понемножку взялся за дело. Дальше попробую доступно описать ход своих мыслей и действий по этому поводу.
Предисловие
Прототипом модели я выбрал F-22. Почему именно ее – просто очень нравится этот самолет, его полетные качества, тем более что это уже мой третий “Раптор”.
Первый – учебный (пробный).
Погиб в неравном бою с землей. Кстати, в таком виде он еще летал.
Второй – по сей день жив-здоров. Учтя слабые места первенца второй был усилен, придан небольшой объем фюзеляжу, пережил три раза смену ВМГ, но зато сейчас стрелой уходит в небо.
На этой модели спокойно как на Цессне не полетаешь, постоянно нужно за ней следить, пальцы с ручек убирать нельзя – не прощает. Сколько раз я его бил – не знаю, утомился считать.
Были краши такие, что думал восстанавливать бесполезно.
Но толи любовь к этой модели, толи просто лень каждый раз приводили к ремонту. Полеты на этом самолете каждый раз дают такой приток адреналина, как тогда, когда я первый раз нормально поднял в небо Цессну. Ощущение супер. Обмолвлюсь, что помогать мне настраивать модели и учить летать было некому, я моделист-одиночка, нету вблизи от меня опытных пилотов чтобы обратится к ним за помощью. А вот я уже помог одному стать на крыло, настроил первый его самолет. Но сейчас он отошел от полетов, наверное не его это хобби. Зато сейчас появился еще один знакомый аматор, будем пробовать его подсадить на наш общий наркотик – небо.
Надеюсь теперь Вы понимаете, почему я выбрал именно Раптор? А импеллеры – наверное это какой-то шаг вперед после простых винтов, путь в неизведанное для меня.
Скажу честно, не кривя душой – когда я задумывал сделать эту модель, я прекрасно понимал, что это может быть большой авантюрой для меня. Сами судите: опыта работы с импеллерами – ноль, спросить не у кого, все делал, спираясь на интуицию.
Готовившись к постройке я перечитал немало форумов и пересмотрел несколько проектов импеллерников.
Мое мнение таково: импеллерщики – немножко ”жадный” народ на свои комментарии и ”рецепты” своего успеха. Действительно ценной информации от них поступает мало, они общаются в своем кругу и только там делятся секретами и дают дельные советы. Но я их немножко и понимаю – импеллеры дело не простое, тяжело что-то рассказывать начинающим моделистам, которые опыта большого не имеют, а хотят сразу прыгнуть выше своей головы. Именно к таким я себя и отношу.
Тем не менее в поисках теории и практики в интернете я наткнулся на статьи Евгения Рыбкина (большое ему спасибо) и несколько интересных статей и картинок по теории импеллеров. Во время теоретических расчетов я брал за основу эту картинку для проектирования входных и выходных каналов:
Беда малых импеллеров (чего кривить душой – да всех импеллеров) в их малой эффективности. При потреблении таких больших токов они дают меньшую тягу, нежели обычные электромоторы с пропеллерами. Если короче, то весит и жрет много – тянет мало. Но есть и свои прелести – копийность, звук и скорость (но это на любителя).
Проект F-22 на двух импеллерах для меня очень долгий, прошло около двух лет от решения реализовать его до воплощения.
За основу присмотрел чертежи пушера F/A-22 RaptorParkJetbySteveShumate (большое ему спасибо). Импеллеры ф50мм. туда прекрасно стают, поэтому масштаб менять не пришлось. Внешне он остается таким, но все внутренности нужно кардинально менять и переделывать.
Подбор ВМГ
Изначально модель рассчитывалась на другие импеллеры, но волей судьбы на их месте оказались другие. Было потрачено много времени и денег на их подбор, покупку и испытания.
Сначала купил один импеллер http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__4499__EDF_Ducted_Fan_Unit_7Blade_2inch_51mm.html , один мотор http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__14555__Turnigy_P2627L_EDF_Outrunner_4200kv_for_55_64mm.html и регулятор http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__15205__Hobby_King_30A_ESC_3A_UBEC.html . Померяв тягу в статике на стенде захотелось большей тяги. Купил вот такой мотор http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__10923__Turnigy_2815_EDF_Outrunner_4800kv_for_55_64mm.html . Померяв тягу с ним был в недоумении – тяга меньше, токи больше. Почему – не знаю? Пришлось вернуться к первому. Докупил всего нужного еще по одному комплекту до пары. Начались испытания дальше. Доделал губу. Вроде вышел на неплохой результат (точно не помню, записи испытаний куда-то делись, но вроде тяга в статике была около 400-420гр. каждого.) и это меня вроде устроило. И вдруг во время одного из завершающих испытаний один импеллер рассыпается, и это тогда, когда постройка тушки пришла к моменту, когда нужно монтировать ВМГ. Представьте мое состояние. Я в ужасе и в шоке. На ХоббиКинге они в бекордере. В этом состоянии я покупаю парочку этих импеллеров http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__22947__Hobbyking_50mm_Alloy_EDF_4800kv_3s_Version_.html (об этом я еще не раз пожалею, но отступать некуда). Не самый лучший выбор, отзывов на то время о них не было. Продавец обещал тягу в 450 гр., но в реальности оказалось 250-270 (это я проверил уже на собранном самолете). Гонять его на стенде сразу времени особо не было, продолжил постройку с ними, надеялся на лучшее и на нормальный полетный вес.
Материалы, клеи и электроника
Материалы:
Потолочка (около двух пачек)
Планки 7х3мм. от бамбуковых обоев для усиления крыльев
Сосновая рейка 10х4 для усиления фюзеляжа
Карбоновая трубка ф=5мм. для навески стабилизаторов
Проволока ф=1мм сварочная нержавеющая для тяг
Скотч прозрачный и малярный (бумажный)
Акриловые краски в аэрозоле
И еще всякие мелочи, о них уже по ходу
Клеи:
Клей-аэрозоль MontageFix-Spray (Den Braven)
Клей полиуретановый ChemolanB
Электроника:
Процесс постройки
Итак, переходим к процессу постройки самой модели.
Как я уже упоминал, за основу взяты чертежи Ф-22 Стива Шуматэ (скачать архив можно в конце статьи). Распечатал, склеил и повесил на стену для хорошего осмотра и сбора с мыслями.
Ну как же тут обойдешься без моего “большого” помощника
Прямо на чертеже вручную вычертил планировку установки импеллеров.
Вырезал заготовки крыла с запасом, посклеивал встык полиуретановым клеем.
Всего нужно две таких заготовки. Склеиваем их вместе с помощью клея в аерозоле (все детали с двух слоев потолочки были склеены этим клеем). Вырезаем по контуру согласно чертежу. Сразу вырезаем так же и элероны.
Далее вырезаем пазы под вклейку усиления крыла и вклеиваем рейки на ребро. Я использовал рейки от бамбуковых обоев. Отделив рейки от тканевой основы зачистил их от лака для лучшей адгезии с клеем.
Забыл сказать, что вместе с чертежами Стив Шуматэ выложил и инструкцию по сборке своего пушера, так что описывать моменты, которые там доступно изложены, я докладно не буду. Лучше подробнее опишу моменты моей переделки внутренностей под импеллеры.
Дальше склеил передок.
Для монтажа импеллеров в программе SolidWorks был спроектирован каркас и вырезан на лазере из пластика Pet-G толщиной 2мм. (пластик этот в меру твердый и при изгибе не трескает, очень вязкий) Склеил его специальным клеем для этого вида пластмассы. В домашних условиях сделать можно из фанеры, думаю будет даже легче. Модель каркаса Вы найдете в архиве для скачки в конце статьи.
Далее каркас вклеил в фюзеляж в заранее намеченном месте на полиуретановый клей. Перед нанесением клея вся поверхность каркаса, который контактирует с фюзеляжем и приклеивается к нему, зачистил наждачкой для лучшего контакта с клеем.
Потом вырезал места в фюзеляже под выходные каналы. Спереди перед импеллерами тоже вырезал потолочку (смотрите фото), для чего, читайте дальше. Вклеил импеллеры п/у клеем и для надежности потом поставил несколько точек термоклеем.
Выходные каналы сделаны из того же пластика, но толщиной 0,3мм. Склеены внахлест 5мм. на оправке, а сверху шов усилен скотчем. Вклеил каналы в корпус тем же методом и наружу вывел провода. Выход проводов залил термоклеем.
Потом были вырезаны и вклеены накладки входного канала, которые огортают сверху импеллер.
Затем приклеил передок. Для дополнительного усиления вдоль фюзеляжа вклеена сосновая рейка 10х4мм.
Дальше занялся електрочастью. Регуляторы скорости решил пристроить во входные каналы для лучшего охлаждения. Припаял регуляторы, перед тем их откалибровал. Под ними вклеены деревянные пластинки (чтобы не оплавилась потолочка от нагрева регулятора). Закрепил к корпусу с помощью стяжек для проводки. Припаял (удлинил) силовой кабель с разъемом и вывел его вместе с проводом управления регулятором в зону установки батареи, тоесть под капот. Провода закрепил термоклеем.
Отдельно нужно сказать о подключении двух регуляторов в один канал. Я сделал согласно этой статьи http://rc-aviation.ru/mtech/46-avtech/1054-electronika-mnogomotornika.
Затем вклеил боковины, стабилизаторы и смонтировал сервомашинки (приклеил термоклеем). Провода удлинил и вывел в батарейный отсек. Крепил провода тем же термоклеем. Левый и правый стабилизатор развел в разные каналы и замиксовал, а вот элероны в один канал.
Отрезал движущую часть стабилизаторов. Вклеил туда куски карбоновой трубки. Смонтировал крепление стабилизатора на фюзеляж. Описать этот процесс тяжело, тем более описать конструкцию, лучше посмотреть в 3D модели, архив с которой Вы можете скачать в конце. Намертво крепить стабилизатор будем позднее.
Пришло время зашивать дно и зашкуривать его.
Зашив дно, можно приступить к застройке верха.
Потом приклеиваем рули направления используя шаблон из чертежей и подготавливаем дальше под зашивку верхней части самолета.
Монтируем стабилизаторы и суперклеем приклеиваем упорные кольца (с небольшим зазором относительно направляющих) к карбоновой трубке. Следим, чтобы трубка намертво не приклеилась к направляющим (я делал небольшие прокручивания стабилизатором во время схватывания клея, и если были маленькие прихваты трубки к направляющим я сразу же, пока клей окончательно не схватился, прокручивал силой, тем самым разрушал ненужный клеевой шов. Такие прокручивания я делал, пока клей не высохнет окончательно).
После монтажа стабилизаторов приклеиваем недостающие части хребта.
Зашиваем верх потолочкой (все детали модели делаются с двойной потолочки, а зашивка верха с одной). Навешиваем элероны. Вклеиваем для копийности вставку-разлелитель из двух слоев потолочки между выходами каналов. Дополнительно зашиваем (додаем объема) внешние бока выходных каналов.
Вклеиваем кабанчики на элероны.
Дальше беремся за передок и капот (в капоте делаем вырез для свободной установки батареи в кабине пилота).
Делаем настройку электроники и прячем вовнутрь приемник. Также монтируем элементы крепления кабины (капота). Подгоняем, чтобы он крепился без сильных люфтов. Так же я залил клеем передок для усиления, переборщил и пришлось удалять излишки пены, зато получился некий карман для батареи.
На момент до покраски полетный вес составил 844гр.
Прощитав входной канал я выяснил, что его площадь недостаточна, поэтому по бокам я вырезал дополнительные жалюзи. (Согласно теории недостаток площади входного канала грозит уменьшением тяги, а у меня и так с ней проблема).
Итак, пришло время готовится к покраске. Прогрунтовав разведенным со спиртом Титаном вес добавился на 19гр.
Вцепил тяги с нержавеющей сварочной проволоки ф=1мм.
И покраска началась…
Красил акриловыми красками в аэрозоле в 2-3 слоя с расстояния 25-30см.
После нанесения всей краски и неклеек полетный вес составлял 874гр. Но оказалось это не все. Проверив центровку я оказался в шоке. Сильно передняя. Раздолбав немного корпуса передвинул батарею максимально взад, дальше некуда. Пришлось вклеивать еще и металлические пластины общим весом 65гр. Ужас!
Полетный вес приблизился к 940гр. (Потом проверил тягу в статике – 520гр. Просто класс!) Ну что уже поделаешь, нужно готовится к пробным полетам так как есть.
А сейчас несколько фото прототипа и мой полукопии.
Фото с авторами
Облет
Полететь нормально не удалось. Но если считать три полета по 10 метров то он немножко полетал (хи-хи-хи). Видео в оригинале, так что сильно не ругайте.
Выводы
Модель после некоторых доделок должна полететь, а именно:
— Сменить ВМГ (можно на ту, что я изначально планировал либо подобрать другую)
— Нужно облегчить модель, а именно сместить назад импеллеры и выкинуть груз, который для центровки мне пришлось вклеивать.
— Есть мысля немножко увеличить масштаб, чтобы не теснить ВМГ
Но это только мои личные размышления, если кто-то решит повторить эту модель, я буду рад и постараюсь помочь советами.
Думаю, в скором будущем попробую повторить проект F-22 на двух импеллерах, учтя все недостатки.
Всем спасибо, обращайтесь.
Если что-то не дописал или упустил – извините. Если увидите ошибки – сильно не ругайте.
С уважением, Владимир Матвийчук ( Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript ).
Источник