Pokud jste nadšenci do dronů, pravděpodobně víte, že většina dronů má docela podobný design v tom smyslu, že používají vrtule k dosažení vztlaku, aby se dostali do vzduchu podobně jako vrtulníky. S tím, co bylo řečeno, byste se mohli divit, proč je většina dronů navržena tímto způsobem a nepoužívá jiný způsob, jak se pohánět, například design, jako je ventilátor. Proč tedy drony nepoužívají vzduchové ventilátory?
Potrubí ventilátory prostě nejsou tak účinné jako vrtule pro statický zdvih. Mají menší průměry lopatek a motory s nižším točivým momentem a dokážou to kompenzovat vyššími otáčkami a větším počtem lopatek ventilátoru, aby zajistily potřebný tah, ale to znamená, že při použití na dronech nejsou tak účinné jako lopatky vrtule.
Možná jste viděli, že se potrubní ventilátory používají v mnoha různých létajících objektech nebo dokonce létajících vozidlech. Musíte však také pochopit, že existuje rozdíl mezi těmito předměty a vozidly a dronem. Drony, jak jsou malé a lehké, musí fungovat mnohem efektivněji. Pokusme se tedy více porozumět tomu, proč drony nepoužívají potrubní ventilátory.
Jak účinné jsou potrubní ventilátory?
Když se díváte na různé létající objekty, které potřebují určitou úroveň tahu, aby se dostaly do vzduchu, musíte vzít v úvahu skutečnost, že tyto potřebují motory, které je pohánějí nahoru a směrem, kterým chtějí jít. Jedním ze základních způsobů, jak toho dosáhnout, je použití klasického vrtulového ventilátoru, který se roztáčí na vysoké otáčky, aby mohl pohánět letadlo nebo vozidlo vzhůru. Klasická vrtule byla to, co bylo použito k pilotování úplně prvního letadla.
Nicméně, další jeden z více populárních způsobů, jak vrtule letadla nebo létající objekt je ducted ventilátor. Kanálový ventilátor vypadá jako váš klasický vrtulový ventilátor, ale nyní má potrubí, které obklopuje řadu kratších a početnějších lopatek ventilátoru. V zásadě se potrubní ventilátor bude stále otáčet, aby produkoval točivý moment a vztlak, které letadlo potřebuje k letu, ale pracuje při vyšších rychlostech otáčení.
Takže v zásadě, i když potrubní ventilátory stále vypadají hodně jako vaše obvyklé vrtulové ventilátory, kromě toho, že jsou kratší a více listů a že mají potrubí, jsou ve skutečnosti do jisté míry výhodné ve srovnání s bezpotrubními lopatkami vrtule .
Je to proto, že kanál je schopen snížit ztráty v tahu vytvářeném lopatkami. Mezitím můžete také změnit průřez potrubí, abyste mohli měnit a měnit rychlost a tlak proudění vzduchu podle Bernoulliho principu ve svůj prospěch. To je důvod, proč se potrubní ventilátory běžněji používají v moderních verzích letadel, jako jsou obvyklé vzducholodě a vznášedla.
Zde jsou některé z dalších výhod, které můžete mít, když používáte ventilátory s potrubím na létající objekt:
- Potrubí lze snížit ztráty na špičce listů vrtule. Když se to stane, ventilátor může pracovat na efektivnější úrovni, protože může produkovat tah, který vrtule, které mají podobný průměr a velikost, nemohou. To je nejlépe vidět, když letadlo nebo objekt letí nízkou rychlostí a vysokými úrovněmi statického tahu.
- Pokud jste schopni změnit velikost potrubí správným způsobem, můžete upravit velikost ventilátoru, aby mohl pracovat na efektivnější úrovni při vyšších rychlostech vzduchu ve srovnání s tím, co dokáže vrtule.
- Samozřejmě, že potrubní ventilátory pracují mnohem tišeji než vrtule, protože kanály tlumí hluk, který produkují lopatky, a zároveň snižují rychlost špičky, což by mohlo velmi dobře přispět k většímu hluku.
- Při stejné úrovni tahu může být potrubní ventilátor menší než vrtule. To vám umožňuje používat menší motory na létajícím letadle nebo předmětu při zachování stejné úrovně tahu.
- Trubkové ventilátory jsou díky tomu, jak potrubí stíní a kryjí listy vrtule, bezpečnější při provozu na zemi, protože šance, že lopatky někoho nebo něco zasáhnou, je výrazně snížena.
Takže, jak vidíte, existují určité výhody, když používáte potrubní ventilátory. Jinými slovy, tyto vrtule jsou do značné míry účinné pro všechny druhy různých létajících objektů, a proto vznášedla a letadla preferují použití ventilátorů s potrubím před ventilátory vrtule. A i po představení proudového motoru menší a nízkonákladová letadla stále využívají ventilátory s potrubím, protože jsou cenově dostupnější. V dnešní době je spousta různých dálkově ovládaných modelů letadel poháněna pomocí ventilátorů.
Proč drony nepoužívají potrubní ventilátory?
Některé z nejpopulárnějších moderních modelů letadel, které dnes používají různí fandové, jsou drony.
Když si všimnete, jak je většina dronů konstruována, jedna z věcí, kterou hned na první pohled uvidíte, je, že drony používají lopatky vrtule místo ventilátorů. A v tuto chvíli již víte, jak účinné jsou ventilátory s potrubím při pohonu letadel a modelů letadel. Možná vás to přiměje se divit, proč drony dokonce nepoužívají potrubní ventilátory a používají tradiční vrtule?
Abychom to pochopili, podívejme se na nevýhody ventilátorů s potrubím:
- Nefungují tak efektivně, když je létající objekt v cestovní hladině nebo pracuje při nízké úrovni tahu.
- Musíte mít velmi malé vůle mezi hroty lopatek a samotným potrubím, aby ventilátory s potrubím fungovaly efektivně.
- Běží při vyšších otáčkách a vibrace, které potřebuje, bývají zcela minimální.
- Potrubí může zvýšit hmotnost celého létajícího vozidla nebo předmětu, i když je potrubí vyrobeno z lehkých kompozitních materiálů.
Takže, když se na to podíváte, je docela snadné pochopit, proč většina dronů nepoužívá ventilátory s potrubím a proč je jen několik z těchto dronů skutečně používá. Drony pracují na nízké úrovni tahu a jejich motory musí být schopny neustále poskytovat nízkoúrovňový statický tah, aby drony udržely svůj let. Tím je zřejmá neefektivnost potrubních ventilátorů, protože nefungují příliš dobře při nízkých úrovních tahu.
Samozřejmě byste měli vzít v úvahu také to, jak obtížné by pro vás bylo použití potrubních ventilátorů na dronech, které by měly být lehké a snadno přenosné. Samotné kanály zvyšují hmotnost dronů, což by nyní vyžadovalo, aby vrtule pracovaly tvrději, jen aby zajistily zdvih a tah, které drony potřebují. To ztěžuje výrobcům dronů navrhovat drony, které mohou být dostatečně lehké při použití ventilátorů s potrubím jako jejich vrtulí.
Mezitím, protože stále více mini a lehkých dronů se stává populárních, protože je můžete v podstatě složit a jejich listy vrtule umístit do tašky, bylo by docela obtížné, aby byly drony s ventilátory přenosné. Samotné potrubí by muselo zabírat tunu prostoru a nemělo by snadno skládací konstrukci. A zatímco tradiční listy vrtule jsou obvykle delší než listy u ventilátoru s potrubím, faktem je, že listy vrtule u většiny dronů lze složit, abyste je mohli snáze přenášet. To je něco, co pravděpodobně nemůžete udělat s potrubními ventilátory kvůli potrubí.
Celkově vzato, tradiční listy vrtule jsou jednoduše mnohem efektivnější, pokud jde o výkon a design, ve srovnání s ventilátory s potrubím, když zvažujeme jejich použití v dronech.
Kolik tahu produkuje potrubní ventilátor?
Tah, který může potrubní ventilátor vyvinout, je vysoce závislý na mnoha různých faktorech, jako je konstrukce potrubí a velikost samotného potrubního ventilátoru. Jako takové skutečně neexistuje žádné konkrétní číslo, pokud jde o tah, který může potrubní ventilátor vyvinout, protože může zcela záviset na tom, jak byl vyroben a navržen.
Jako příklad se můžeme podívat na potrubní ventilátor o průměru 15 cm, abyste pochopili, jaký tah může vyvinout větší nebo menší potrubní ventilátor. 5,9palcový (15 cm) potrubní ventilátor pravděpodobně dokáže zvednout přibližně 4 kg hmoty. Ale můžete zvýšit jeho tahovou kapacitu zvýšením pevnosti rotoru. Pokud je tomu tak, ventilátor by mohl být schopen zvednout někde blízko 6 kg. Pokud však chcete unést 10 nebo více kilogramů, potřebovali byste více ventilátorů s podobnými rozměry.
Dalším dobrým příkladem je Martin Jetpack, který využívá dva potrubní ventilátory, které mají pravděpodobně průměr přibližně 80 cm. Tento jetpack stačí na to, aby zvedl osobu ze země, ale ne do té míry, že by ve skutečnosti mohl poskytnout dostatek vertikality. Martin Jetpack neuvádí, kolik tahu produkuje, ale mohl by být dostatečně dobrý, protože dokáže zvednout ze země průměrně velkého muže.