Исследование характеристик «безлопаточных» вентиляторов применительно к двигателям беспилотных летательных аппаратов
https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-2-86-93
EDN: JQDZTB
Аннотация
В работе исследованы ключевые технические характеристики «безлопаточных» движителей перспективных силовых турбовентиляторных установок для мультикоптерных беспилотных летательных аппаратов. Выявлены аспектные соотношения, обеспечивающие наибольшую тягу и тяговый КПД, проведены исследования влияния радиуса вентилятора и толщины кольцевого зазора в нем на показатели его эффективности как движителя при фиксированном расходе и длине. Установлено, что наибольшей эффективностью обладает конфигурация с радиусом 175 мм при длине 150 мм и расходе воздуха 0,3 кг/с, что обеспечивает число Маха на выходе, равное 0,42. Данная конфигурация обеспечивает тягу 44 Н, сохранение импульса скоростной струи на уровне 92 % при полном давлении на входе 17 800 Па.
Ключевые слова
эффект Коанда,
вентилятор Дайсона,
беспилотные летательные аппараты (БПЛА),
тяга,
малая авиация,
газотурбинный двигатель,
движитель
При поддержке: Работа выполнена в рамках проекта «Разработка технических решений, обеспечивающих повышение эффективности авиационных газотурбинных двигателей» при поддержке гранта Национального исследовательского университета «МЭИ» на реализацию программы научных исследований «Приоритет 2030: Технологии будущего» в 2024–2026 гг.
Об авторах
П. А. Брызгунов
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Россия
Россия
Брызгунов Павел Александрович - ассистент кафедры инновационных технологий наукоемких отраслей Института энергоэффективности и водородных технологий НИУ «МЭИ».
111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, стр. 1
AuthorID (РИНЦ) 1069772
AuthorID (SCOPUS) 57844836600
В. А. Григоров
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Россия
Россия
Григоров Владислав Алексеевич - инженер кафедры инновационных технологий наукоемких отраслей Института энергоэффективности и водородных технологий НИУ «МЭИ».
111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, стр. 1
Л. Е. Гришин
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Россия
Россия
Гришин Леонид Евгеньевич - студент направления «Теплоэнергетика и теплотехника» кафедры инновационных технологий наукоемких отраслей Института энергоэффективности и водородных технологий НИУ «МЭИ».
111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, стр. 1
Е. A. Иванова
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Россия
Россия
Иванова Евгения Александровна - студент направления «Энергетическое машиностроение» кафедры паровых и газовых турбин Института энергомашиностроения и механики НИУ «МЭИ».
111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, стр. 1
Список литературы
1. Мамедов Б. Ш. Основы единой теории движителей на непрерывных потоках. Вывод формулы тяги, полетного (тягового) КПД турбореактивных двигателей // Восточно-европейский журнал передовых технологий. 2011. № 7 (52). C. 15–20. EDN: QCUGSH.
2. JetCat P1000-PRO – JetCat. URL: https://www.jetcat.de/en/productdetails/produkte/jetcat/produkte/Professionell/P1000 (accessed: 11.03.2025).
3. Gammack P. D., Frederic N., Simmonds K. J. Bladeless fan. US patent GB2452490 A; filed September 04th, 2007; published March 11th, 2009.
4. Capunay A., Valdenegro D., Masso D. A. G., Carrillo L. R. G. Bladeless unmanned aerial vehicle. US patent 20190127065A1; filed June 13th, 2018; published May 02nd, 2019.
5. Seungjae Lee. Drone. Korean patent KR101804328B1; filed June 24th, 2016; published December 04th, 2017.
6. Lin Song. Bladeless propeller for unmanned aerial vehicle. Chinese patent CN118894253A; filed July 15th, 2024; published November 05th, 2024.
7. Sandeep Kumar Chintala, Sriranjan Rasakatra. Aircraft with bladeless propellers. Chinese patent CN110914151A; filed March 13th, 2018; published March 24th, 2020.
8. Weimeng C. A kind of bladeless fan-powered vertical take-off and landing drone. Chinese patent CN108263594B; filed January 31st, 2018; published May 10th, 2019.
9. Sureshkumar A., Jailani H. S. A. K., Siddarth R. [et al.]. Design and analysis of bladeless thruster for an UAV applications at three different profile configurations. International Journal of Vehicle Structures and Systems. 2023. Vol. 15, no. 5. 2024. DOI: 10.22214/IJRASET.2024.62531.
10. Xu H., Jiang L., Cao Z., Bao X. Design study of a rotorless unmanned aerial vehicle. 2023 4th International Seminar on Artificial Intelligence, Networking and Information Technology (AINIT). 2023. P. 58–62. DOI: 10.1109/AINIT59027.2023.10210723.
11. Valdenegro D., Capunay A., Gonzalez D. [et al.]. Improving safety: design and development of a bladeless thruster for autonomous multicopters. 2018 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS). 2018. P. 158–167. DOI: 10.1109/ICUAS.2018.8453474.
12. Mehmood K., Shahzad A., Masud J. [et al.]. Numerical analysis of bladeless ceiling fan: an effective alternative to conventional ceiling fan. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2022. Vol. 221. P. 104905. DOI: 10.1016/j.jweia.2022.104905. EDN: DIRNLG.
13. Jafari M., Afshin H., Farhanieh B., Sojoudi A. Numerical investigation of geometric parameter effects on the aerodynamic performance of a bladeless fan. Alexandria Engineering Journal. 2016. Vol. 55 (1). P. 223–233. DOI: 10.1016/J.AEJ.2015.11.001.
14. Aslam H., Arif M. Z., Ali M., Javed A. Design and CFD Analysis of bladeless ceiling fan. 2021 International Bhurban Conference on Applied Sciences and Technologies (IBCAST). 2021. P. 782–787. DOI: 10.1109/IBCAST51254.2021.9393254.
15. Ravi D., Rajagopal T. K. R. Numerical investigation on the effect of geometric shape and outlet angle of a bladeless fan for flow optimization using CFD techniques. International Journal of Thermofluids. 2022. Vol. 15 (28). P. 100174. DOI: 10.1016/j.ijft.2022.100174.
16. Jafari M., Afshin H., Farhanieh B., Bozorgasareh H. Numerical aerodynamic evaluation and noise investigation of a bladeless fan. Journal of Applied Fluid Mechanics. 2015. Vol. 8 (1). P. 133–142.
17. Li G., Hu Y., Jin Y. [et al.]. Influence of Coanda surface curvature on performance of bladeless fan. Journal of Thermal Science. 2014. Vol. 23 (5). P. 422–431. DOI: 10.1007/s11630-014-0725-3.
18. Joshi V., Noronha W., Ganesan V. [et al.]. Determination of optimum outlet slit thickness and outlet angle for the bladeless fan using the CFD approach. Energies. 2023. Vol. 16 (4). P. 1633. DOI: 10.3390/en16041633.
19. Maîtrejean G., Kempf M., Antoniali L. [et al.]. Parametric study of a bladeless fan geometry: investigating the influence of geometry parameters on discharge ratio and thrust force. DOI: 10.48550/arXiv.2406.03305.
20. Menter F. R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal. 1994. Vol. 32 (8). P. 1598–1605.
Рецензия
Для цитирования:
Брызгунов П.А., Григоров В.А., Гришин Л.Е., Иванова Е.A. Исследование характеристик «безлопаточных» вентиляторов применительно к двигателям беспилотных летательных аппаратов. Омский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение". 2025;9(2):86-93. https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-2-86-93. EDN: JQDZTB
For citation:
Bryzgunov P.A., Grigorov V.A., Grishin L.E., Ivanova E.A. Study of the small multicopters bladeless propulsors characteristics. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2025;9(2):86-93. (In Russ.) https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-2-86-93. EDN: JQDZTB
Просмотров:
100
JATS XML
Послать статью по эл. почте 