Frage:
Warum haben Propellerblätter keine Winglets?
Maverick283
2015-04-11 13:04:29 UTC
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Auf den ersten Blick mag diese Frage lächerlich klingen und ist es vielleicht auch. Aber da Propellerblätter nach den gleichen physikalischen Gesetzen wie Flügel wirken und Winglets den induzierten Widerstand um einiges reduzieren, warum werden sie dann nicht auf Propellerblätter gesetzt?

Ich könnte mir vorstellen, dass es sich um ein materielles Problem handelt. Aber gibt es noch weitere Gründe? Und warum genau könnte es ein materielles Problem sein?

Ich weiß es nicht, aber es gibt einige Möglichkeiten, wie sich Requisiten von Flügeln unterscheiden: 1. erhebliche Längsspannung. 2. Bewegen durch die Spur der vorherigen Klinge, nicht saubere Luft.
[Verwandte, wenn nicht dupliziert] (http://aviation.stackexchange.com/q/735/19)
Ich würde sagen verwandt, da ich nicht über einen Ring spreche, sondern über echte Winglets;)
Propeller haben anfangs oft ein sehr hohes Seitenverhältnis.
Es gibt einige [Bilder] (http://www.ww2-airshows.lone-wolfs-den.com/images/on-rwy.jpg) im Internet. Im Allgemeinen sind die Eigentümer nicht glücklich über ihre Proplets.
@SimonRichter das ist eigentlich der Grund, warum ich darüber nachgedacht habe xD
Ich flog eine Piper Navajo PA-31-350 mit "Q-Tip" Requisiten. Es half, Lärm von der Stütze zu reduzieren.
Es ist erwähnenswert, dass es Propeller mit Flügelspitzen für den Einsatz auf See gibt. https://ing.dk/artikel/dansk-udviklet-energibesparende-propeller-solgt-til-man-dieselturbo-128613
Sechs antworten:
Peter Kämpf
2015-04-11 16:59:42 UTC
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Winglets an Flügeln helfen, weil sie das Luftvolumen erhöhen, auf das der Flügel einwirken kann. Das Erweitern der Flügelspannweite wäre viel effizienter, aber wenn die Spannweite begrenzt ist oder das maximale Flügelbiegemoment begrenzt ist, bringen Winglets bei hohen Auftriebskoeffizienten eine kleine Verbesserung des Wirkungsgrads.

Bei Propellern würden die Winglets jedoch durch Luft laufen, die bereits von den Propellerspitzen beeinflusst wird. Es wird keine zusätzliche Luft beteiligt, so dass keine Effizienzsteigerung möglich ist. Bitte beachten Sie, dass der Vortriebswirkungsgrad erhöht wird, indem mehr Luft um einen geringeren Betrag beschleunigt wird. Die Formel für den Vortriebswirkungsgrad $ \ eta_p $ eines luftatmenden Motors lautet $$ \ eta_p = \ frac {v _ {\ infty}} {v _ {\ infty} + \ frac {\ Delta v} {2}} $$ Dabei ist $ v _ {\ infty} $ die Geschwindigkeit der einströmenden Luft und $ \ Delta v $ die Geschwindigkeitssteigerung der von der Propellerscheibe betroffenen Luft. Ein kleineres $ \ Delta v $, das auf einen höheren Massenstrom wirkt, macht den Motor effizienter. Dieser Effekt ist am stärksten ausgeprägt, wenn $ v _ {\ infty} $ niedrig ist.

Die Winglets der Propellerspitze würden in einem Bereich mit hohem dynamischen Druck arbeiten und mehr Reibungswiderstand erzeugen, ohne zur Effizienz des Propellers beizutragen.

Übrigens: Wer auch immer Ihnen sagt, dass Winglets die induzierte Reduzierung verringern Ziehen Sie ziemlich ein bisschen, um Ihnen etwas zu verkaufen, aber ich schweife ab.

So ziemlich alles, was auftaucht, wenn ich "Winglets" google, sagt, dass sie da sind, um Energieverluste durch Flügelspitzenwirbel zu reduzieren. Haben Sie Links, die sie aus der von Ihnen angegebenen Perspektive analysieren und die nicht von Ihnen geschrieben wurden?
@user2357112: Fragen Sie sich: Kann der sich hinter dem Flügel bildende Wirbel immer noch Luftwiderstand verursachen? Gibt es einen Mechanismus, der es ihm ermöglicht, das Flugzeug zurückzuhalten? Weiter: Lesen Sie nicht Wikipedia, die Sammlung politisch korrekter Meinungen im Internet. Lesen Sie keine Blogs und laufen Sie nicht vor Kurznachrichten davon: Ihre Autoren haben keine Ahnung, worüber sie schreiben. Schauen Sie sich stattdessen wissenschaftliche Studien an. PDFs mit 30 oder 50 Seiten. Leichte Lektüre: Artikel von [Maughmer] (http://mandhsoaring.com/Why%20Winglets/WL-IT.pdf).
Können Sie solche Studien verknüpfen?
Der von Ihnen bereitgestellte Link scheint Ihre Behauptung nicht zu stützen: "Im Wesentlichen resultiert die Verbesserung der Flugzeugleistung aufgrund von Winglets aus ihrer Fähigkeit, den induzierten Luftwiderstand zu reduzieren, der gegen ihren zusätzlichen benetzten Bereich abgewogen wird, wodurch der Profilwiderstand erhöht wird."
@user2357112: Nehmen Sie sich Zeit, lesen Sie den gesamten Artikel. Übrigens, warum sollte das meine Behauptung nicht stützen? Was verstehst du eigentlich von meinem Anspruch?
Der letzte Satz Ihrer Antwort impliziert nachdrücklich, dass der Zweck von Winglets nicht darin besteht, den induzierten Widerstand zu verringern. Der Artikel scheint dem zu widersprechen. Ihre Behauptung hat andere Aspekte, denen der Artikel möglicherweise widerspricht oder nicht. Ich lese immer noch.
@user2357112: Mein Einwand ist gegen den "ziemlich großen" Teil. Lesen Sie auch den ersten Absatz, nicht nur den letzten Satz. Winglets helfen bei hohen Auftriebskoeffizienten und verbessern das L / D um einstellige Prozentsätze. Lesen Sie Maughmer: Bei hoher Geschwindigkeit fügen sie Widerstand hinzu, bei niedriger Geschwindigkeit helfen sie. Ein bisschen, nicht "ganz" ein bisschen.
Liest noch. In dem Artikel wird nun darüber gesprochen, wie Winglets die Energie reduzieren, die bei der Erzeugung einer Strömung in Spannweitenrichtung verschwendet wird, die in Flügelspitzenwirbel fließt, und wie der induzierte Widerstand berechnet werden kann, indem die im nachlaufenden Wirbelsystem enthaltene Energie bestimmt wird. "Um diesen Widerstand zu minimieren, muss die Menge an Energie, die zur Erzeugung des erforderlichen Abwaschens verwendet wird, minimiert werden, dh die Energie, die" verschwendet "wird, um einen unnötigen Fluss in Spannweite zu erzeugen und die Wirbel der Spitze aufzurollen, muss minimiert werden." In grober Näherung ist es nicht so, dass Flügelspitzenwirbel induzierten Widerstand verursachen ...
... es ist so, dass der Mechanismus des induzierten Widerstands die verschwendete Energie in Flügelspitzenwirbel ableitet.
Während die Verbesserung des * Gesamt-L / D-Verhältnisses * nur wenige Prozentpunkte und nicht bei allen Geschwindigkeiten beträgt, scheint die Verringerung speziell des * induzierten Widerstands * ziemlich beträchtlich zu sein. Der Unterschied scheint auf eine Kombination aus der Erhöhung des Profilwiderstands und dem Amdahlschen Gesetz zurückzuführen zu sein. Wenn ein Teil des Widerstands erheblich reduziert wird, kann der Gesamtwiderstand nur um den Betrag verringert werden, der so groß war.
@user2357112: Bei optimalem L / D beträgt der induzierte Widerstand die Hälfte des Gesamtwiderstands. Und noch einmal: Wenn Sie den hinzugefügten Profilwiderstand für eine Spannenerweiterung ausgeben, ist Ihr Gewinn an induzierter Widerstandsreduzierung 2,5-mal größer. Was auch immer Sie für wesentlich halten, dies ist wesentlich. Eine Metastudie zur Winglet-Leistung finden Sie unter [hier] (http://www.fzt.haw-hamburg.de/pers/Scholz/OPerA/OPerA_PUB_DLRK_12-09-10.pdf).
@sanchises: Sie liegen falsch. Wenn das Propellerflügel lokal den Auftrieb erhöhen würde, würde es die Auftriebsverteilung verzerren und den induzierten Widerstand für denselben Auftrieb erhöhen. Wenn Sie mehr Schub benötigen, erhöhen Sie die Drehzahl! Ich hasse es, wenn Leute eine Antwort ablehnen, nur weil sie sie nicht verstanden haben.
Diese Antwort ist falsch! Winglets an einer Stütze würden den Durchfluss in Spannweitenrichtung begrenzen und mehr Luft zum Arbeiten lassen. Darüber hinaus können Winglets so konstruiert werden, dass sie Luft nach innen in Richtung der Propellernabe saugen und die Luft, an der gearbeitet wird, weiter erhöhen. Außerdem würden sie den induzierten Widerstand von Spitzenwirbeln verringern. Aufgrund der starken Außenbordströmung entlang der Stütze gibt es auch eine Luftzirkulation von unten nach oben, was den Auftrieb an den Stützspitzen erheblich verringert, da die Hochdruckluft von unten in den Niederdruckbereich oben gelangt Reduzieren Sie dies.
@MishaP… deshalb sehen wir überall Winglets, die Requisiten hinzugefügt werden, nicht wahr? Wenn Sie glauben, es besser zu wissen, schreiben Sie nicht nur unbewiesene Behauptungen in einen Kommentar, sondern schreiben Sie eine bessere Antwort.
@PeterKämpf Viele Dinge, die die Effizienz von Flugzeugen verbessern, sind aus verschiedenen Gründen nicht in Produktionen enthalten. Warum sehen wir zum Beispiel keine Mischflügel- oder Prandtlflügelflugzeuge? Flügeltunnel- und selbstgebaute Experimente haben die Theorie bestätigt, aber Unternehmen wie Boeing, Airbus usw. wollen bei solch radikalen Veränderungen nicht Millionen und / oder Milliarden riskieren. Eine Wurst mit Flügeln fliegt gut genug, warum Risiken eingehen? Darüber hinaus sind die Herstellungskosten manchmal zu hoch oder es gibt keine Technologie, um die Theorie zuverlässig umzusetzen. Die Behauptung "sie existieren nicht, also ist sie ineffizient" ist also falsch.
@MishaP: Blended Wings sind reines Marketing und Prandtl Wings fliegen um dich herum, nur nicht mit diesem Namen. Alle und mehr wurden intensiv untersucht und nur die Entwürfe, die funktionieren, wurden gebaut. Denken Sie wirklich, dass die Ingenieure so dumm sind?
Ingenieure - nein. Marketing, Führungskräfte usw., die gerne alte Sachen verkaufen, solange sie verkauft werden? Ja.
@MishaP: Ich stimme zu, aber was sie verkaufen, ist kein altes Zeug. Es mag so scheinen, weil wir zu einem Optimum gekommen sind und dies nur sehr allmählich verbessern können. Alle radikalen Abfahrten führen bergab.
@PeterKämpf Die bemerkenswertesten "radikalen Abweichungen", die bergab führen, wurden versucht, als die Technologie wesentlich weniger entwickelt war als heute - keine Verbundwerkstoffe, keine CFD- oder FEA-Analyse und viele weitere Fortschritte, die seitdem erzielt wurden. Ein gutes Beispiel - Canards wurden als statisch instabil angesehen, bis Burt Rutan dann lange ez machte, die statisch stabil ist. Kämpfer lösten das Problem mit der elektronischen Stabilitätssteigerung. Allerdings noch keine Canards in Verkehrsflugzeugen. Nur ein Beispiel.
@MishaP: Woher hast du diesen Unsinn? Natürlich galten Canards als so stabil wie herkömmliche Flugzeuge. Siehe Focke-Wulf 19 Ente oder MiG 8 Utka. Nur weil die Wrights keine Stabilität bekommen haben und Rutan ein Blowhard ist? Aber niemand, der gesund ist, will mit diesen Spoilern vorne fliegen.
@PeterKämpf sowohl der FW19 als auch der Mig8 zeigten ein instabiles Verhalten. Ich habe das Interesse an dieser Diskussion verloren. Auf Wiedersehen.
Thomas McKelvey
2015-04-12 14:12:28 UTC
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Hartzell stellt Propeller her, die Winglets (nach hinten gebogene Spitzen) zu haben scheinen, sogenannte Q-Tips. Der Name scheint darauf hinzudeuten, dass sie leiser sind. Ich habe gelesen, dass sie den gleichen Job machen wie eine Stütze mit etwas größerem Durchmesser. Sie scheinen keine Lebensprobleme zu haben. Da Lärm Energie kostet und eine kleinere Requisite den gleichen Job macht, ist es möglich, dass sie effizienter sind. Die gebogene Spitze ist klein - in der Größenordnung von einigen Zentimetern.

Nach meinem Verständnis hilft die gebogene Spitze, den Luftdruck unmittelbar außerhalb des Propellers zu verringern, ähnlich wie bei einem Winglet. Dies bewirkt zwei Dinge: Hält den Druck nach innen, wo er den Vortriebsschub erhöhen kann, und verringert die Fähigkeit des Schalls, sich nach außen auszubreiten. Also, ja, es würde für eine leisere Requisite sorgen. Aber das ist nur ein Nebeneffekt; Der Haupteffekt ist eine verbesserte Effizienz der Stütze. Und nein, es muss nicht groß sein; Das Verhältnis von Winglet zu Wing ist ziemlich klein, so dass das Verhältnis von gebogener Spitze zu Propellerradius auch ziemlich klein wäre.
Seltsamerweise wird dieser erhöhte Sweep an der Spitze eines Flügels / einer Stütze jetzt als Winglet mit viel mehr Frequenz bezeichnet. In diesem Sinne gibt es Scimitar- und andere Formfaktor-Requisiten mit ähnlichen Vorteilen.
user17361
2016-10-06 20:42:01 UTC
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Winglets auf Propellern sehen aus wie Propeller, die einen "Bodenangriff" durchlaufen haben, und die FAA-Bodenflugzeuge mit Propellern, die durch Bodenangriffe beschädigt wurden.

Die Herstellung, Zertifizierung und Zertifizierung ist einfach teurer pflegen; obwohl es einen verbesserten Schub in der Startposition bietet; Möglicherweise jedoch mehr Luftwiderstand während der Fahrt und unter Federbedingungen (basierend auf der Propellersteigung, ist bei verschiedenen Propellern unterschiedlich).

BERP-Tipps sind unter Berücksichtigung von Start-, Kreuzfahrt- und Federbedingungen höchstwahrscheinlich insgesamt effektiver (Feder ist die gewünschte Steigung bei Motorausfall, um zu verhindern, dass Windmühle und Luftwiderstand von der Stütze frei rotieren).

Ihr erster Absatz klingt nicht wirklich nach einem guten Grund, die FAA würde wissen, welche Modelle diese Requisiten verwenden.
Simon Richter erwähnte in [seinem Kommentar] (https://aviation.stackexchange.com/questions/14006/why-do-propeller-blades-not-have-winglets#comment31401_14006), dass [Bilder] (http: // www. ww2-airshows.lone-wolfs-den.com/images/on-rwy.jpg) von Bodenangriffen sind online verfügbar. Ich werde mich auf die Beine stellen und sagen, dass selbst FAA-Ermittler mit dem Aussehen eines Bodenstreiks und dem Design von Proplets vertraut sind und den Unterschied erkennen können.
MishaP
2018-10-03 22:58:45 UTC
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Pro:

  1. Winglets auf einer Stütze würden den Durchfluss in der Spannweite begrenzen und mehr Luft zum Arbeiten lassen, da sie nicht "wegfliegt".
  2. Darüber hinaus können Winglets so konstruiert werden, dass Luft nach innen in Richtung der Propellernabe gesaugt wird, wodurch die Luftmenge, an der gearbeitet wird, weiter erhöht wird.
  3. Sie würden auch den induzierten Luftwiderstand verringern von Spitzenwirbeln. Jeder, der Winglets als Müll bezeichnet, kann dies allen wettbewerbsfähigen Segelflugzeugen, Boeing, Airbus, Cessna und jedem anderen modernen Flugzeughersteller erklären, von denen die meisten eine Art Flügelspitzengerät verwenden.
  4. Wegen des starken Außenborderflusses Entlang der Stütze landen die Niederdruckluft von der Oberseite der Schaufel und die Hochdruckluft von der Unterseite der Schaufel beide außerhalb des Propellers, wo der Niederdruckbereich Hochdruckluft von der Unterseite der Schaufel auf saugt die Oberseite, wodurch der hohe Druck auf der Unterseite verringert und der niedrige Druck auf der Oberseite erhöht wird, was zu einem völlig unbrauchbaren Teil der Klinge führt, der sehr wenig Schub erzeugt, aber dennoch Luftwiderstand erzeugt und mehr Kraft benötigt, um den Propeller zu drehen / li> ol>

    Aus all den oben genannten Gründen kann ein Propeller mit demselben Durchmesser, der in eine Abdeckung eingebaut wird, mit demselben Motor möglicherweise bis zu 85% mehr Schub erzeugen als ein Propeller ohne Abdeckung

    Nachteile:

    1. Ein Flügel IP an der Spitze eines Propellers würde ständig nach außen beschleunigt, wenn ein normales Propellerblatt diese Beschleunigung ziemlich leicht bewältigen könnte, da es eine axiale Belastung des Blattes ist, das Winglet ein Ausleger wäre und die Kräfte sich schnell addieren würden Neben der Größe der Kraft und der Tatsache, dass es sich um eine freitragende Last handelt, handelt es sich auch um eine variable Last, die eine ziemlich gewaltige Kraft erzeugt ist bei niedrigen Drehzahlen geringer und bei hohen Drehzahlen höher, was schnell zu Materialermüdung und strukturellem Versagen führt.
    2. Die Kosten für die Herstellung eines solchen Propellers wären höher.
    3. Das Gewicht des Propellers wäre höher, um die oben aufgeführten strukturellen Belastungen zu berücksichtigen.
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      Furunkel auf Kosten, Gewicht, Zuverlässigkeit.

Urquiola
2015-04-15 23:04:41 UTC
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Das Konzept der "Winglets" wurde in den frühen Tagen der Luftfahrt durch die Erfindungen von Henri Coanda angewendet, Patente: 1937GB191112740, 1910; CA370885, 1937; und zu Bootspropellern; Sie können auch in ESPACENET Patente einsehen: ES-0444150, Erfinder: 'Gonzalo Perez Gomez' und ES-8300608, 1987; und ES-0293837_U von 'Ramon Ruiz Fornella', alle aus: 'Astilleros espanoles'. 'NASA Technical Memorandum 87771' von Milton A. Beheim: 'NASA Research in Aircraft Propulsion', zeigt einen Propeller mit 'Winglets'.

Ich würde sagen, dass einer der Gründe für Winglets in Flügelspitzen darin besteht, den Randwirbel aufgrund der Kompensation des Druckunterschieds zwischen der oberen und unteren Oberfläche des Flügels, diesem "Wirbel" oder " Wirbel 'erhöht den Luftwiderstand und beeinträchtigt somit die Gesamteffizienz des Flugzeugs.

Es wurde viel über Winglets geforscht. Früher galten sie nicht als effektiv. Ich fordere Sie jedoch auf, ein modernes Verkehrsflugzeug ohne Winglets zu finden, und das liegt daran, dass sie die Gesamteffizienz des Flugzeugs verbessern. Anders zu sagen ist irreführend.
Wallen
2015-04-15 10:13:00 UTC
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Der gleiche Grund, warum es keine Winglets auf Segelflugzeugen gibt. Die meisten Propellerspitzen sind kleine &, die so spitz sind, dass es zu einem vernachlässigbaren Überlauf kommt, der Flügelspitzenwirbel verursacht, die den Flügel ineffizient machen. Propellerblätter mit breiten Spitzen wie die in C130- oder Huey-Hubschrauberblättern können mit Winglets verbessert werden, aber ein solches Design erhöht auch die Komplexität (Kosten), das Gewicht und die Kräfte, die die Zuverlässigkeit der &-Sicherheit der Blätter beeinträchtigen können.

Fast alle Wettkampfgleiter haben Winglets
Achten Sie darauf, die Mitglieder des Winglet-Kultes nicht zu verärgern, denn sie sind leicht irritiert und bestrafen Sie mit Abstimmungen, wenn Sie ihre Überzeugungen nicht teilen.
Ein Huey-Hubschrauberblatt ist kein Propeller, sondern ein rotierender Flügel (Tragflächenprofil). Hubschrauberblätter bei vielen Modellen verbessern die Leistung (und reduzieren Geräusche) um die Spitze, indem sie die Spitze nach hinten kehren. Der sich ständig ändernde Luftstrom über ein Rotorblatt im Flug unterscheidet sich erheblich vom Luftstrom über ein überstrichenes Verkehrsflugzeug. Diese Antwort wurde aufgrund von Fehlinformationen abgelehnt.


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