FPV熟肉 | 涵道穿越機原理與特點詳解

什么是涵道?

涵道的類型:
- 柯特涵道的涵道桶產(chǎn)生的升力與推進方向相反,這會讓更多的翼尖環(huán)流進入涵道,提高了進氣量 ,從而產(chǎn)生最大的靜推力,適合懸停使用。
- 泵式涵道的涵道桶則與柯特涵道相反,它可以防止快速旋轉(zhuǎn)的在水中出現(xiàn)空化現(xiàn)象。
涵道的優(yōu)點:
- 在低速時提供額外的推力
- 阻礙槳尖渦的形成,在特定情況下可以大幅度提高效率
- 使得氣流在高速情況下以恒定速度被吸入,與空速無關(guān),這在飛行速度高于0.6馬赫時尤為關(guān)鍵。這也是民航客機使用渦扇發(fā)動機的主要原因,因為它可以提高高速下的性能
什么是槳/翼尖渦?有什么影響?

槳尖渦是氣流在翼尖處的溢出所導致的,螺旋槳產(chǎn)生升力的方式與機翼相同,即在槳葉下方產(chǎn)生高壓區(qū),上方產(chǎn)生低壓區(qū),利用空氣的壓力差提供升力。但如果高壓區(qū)鄰近低壓區(qū),空氣就會在槳尖處溢出以平衡壓力,所以我們會看到氣流從下表面高壓區(qū)卷到上表面低壓區(qū),然后由于角動量守恒,空氣持續(xù)旋轉(zhuǎn)形成翼尖渦,但這對于螺旋槳來說并不是好事,它會產(chǎn)生更大的阻力:

翼尖渦改變了翼尖附近氣流的方向,所以在靠近翼尖處,翼尖渦導致氣流下洗,導致翼型的有效迎角增加,從而提高阻力。
如何減小翼尖渦?
1、可以通過切尖翼梢地方式來降低翼載,這樣可以降低翼尖附近的壓差,從而減小翼尖渦,因為使氣流繞翼尖旋轉(zhuǎn)的力更小了:

2、還可以通過加裝翼梢小翼來減弱翼尖渦,還可以額外產(chǎn)生一定的推力:

要想通過涵道來消除翼尖渦,就需要保證涵道與槳尖之間的縫隙要非常小:

上圖展示的是推力系數(shù)和螺旋槳轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系,體現(xiàn)出了涵道對消除翼尖渦的貢獻,四條線分別代表不同的槳尖縫隙(通常被定義為槳葉高度之間的百分比關(guān)系:%t/h)。所以說,像下圖這樣圈圈機沒法消除槳尖渦:

另外,涵道風扇的葉片弦長從翼根到翼尖通常是相等的,下圖展示了常見的涵道風扇的截面分布:

而圈圈機通常使用切尖的標準穿越機螺旋槳,無法發(fā)揮出涵道的最大優(yōu)勢,我們需要的是圓角形的輪廓。
雖然所謂涵道機基本不滿足以上的條件,但不是說涵道機就是一無是處,涵道機的側(cè)滑效應(yīng)很?。ㄆ鋵嵕褪沁\動的慣性更?。?/p>

對于開放的螺旋槳,如果與側(cè)向來流之間存在一個迎角,機體就會出現(xiàn)側(cè)滑。而在運動過程中,涵道桶產(chǎn)生的阻力通常遠大于機架產(chǎn)生的空氣阻力(涵道的空氣流量遠遠大于穿越機掃過的空氣流量),成為了影響控制特性的主要因素。
