Aerodinamica rotore drone

[maurizio72]

Salve, ho una curiosità a cui non so rispondere.

Partiamo da un classico Drone con 4 motori brushless.

Mettendo un elica supplementare non motorizzata(su cuscinetto indipendente), sotto un elica motorizzata ,grazie al flusso d'aria inizia a girare(autorotazione).Fatta una prova alla buona è gira anche velocemente.Questa elica sottostante che gira per inerzia crea portanza?

Grazie

Edited March 12, 2018 by maurizio72

[maurizio72]

Capisco che detta così è poco comprensibile. Ho fatto un video per capire meglio.L'elica è solo appoggiata su un perno ,quindi con forte attrito.La mia domanda è ,quel elica sottostante se fissata al telaio (magari entrambe intubate)e girasse adeguatamente veloce ,creerebbe portanza?

 

http://sendvid.com/mr9lz6sd

[Flaggy]

Quando è in autorotazione un elicottero perde quota e trasforma l’energia potenziale e la sua eventuale energia cinetica legata al moto orizzontale in portanza che rallenta la discesa e in energia cinetica del rotore che resta in moto per generarla nonostante la resistenza tenderebbe a rallentarlo.
La parte vicino al mozzo tipicamente è in stallo, quella intermedia genera portranza e quella di estremità fornisce l’energia per mantenere il rotore in rotazione.

 

Mettendo un rotore libero al di sotto del rotore collegato al motore generi anche un po’ di portanza, ma quel rotore è mediamente investito da aria con incidenza negativa e da qualche parte la prende quell’energia per vincere la resistenza alla rotazione: sfortunatamente la prende dal rotore collegato al motore di fatto riducendone la portanza prodotta.
La pressione totale e quindi l’energia posseduta dal flusso d’aria (che si esprime in pressione e velocità dell’aria) è inferiore perchè hai perso dell’energia senza nemmeno incrementare quel flusso aumentando la portata d’aria che più o meno è la stessa del rotore superiore.

 

Hai in sostanza aggiunto una turbina, il cui scopo è prelevare energia dal flusso, non fornirla e tu la stai prelevando per metterla in rotazione.

Edited March 13, 2018 by Flaggy

[maurizio72]

Grazie per la spiegazione,quindi a conti fatti ,questa soluzione, non produrrebbe nessuna resa su un aiuto sulla portanza del mezzo magari risparmiando un po' di energia? . A parte l'ingovernabilità del mezzo.

Edited March 13, 2018 by maurizio72

[Flaggy]

Già.

[maurizio72]

Vedo che sei molto esperto,non c'è nessuna altra soluzione per sfruttare tutto quel flusso d'aria che se ne va.Oltre a poter dare un refrigerio in estate.

[Flaggy]

Perchè dici flusso d'aria che se ne va? Quel flusso viene accelerato dal rotore collegato al motore e proprio il fatto che "se ne vada" con una velocità superiore a quella con cui ci è entrato comporta l'aumento di quantità di moto che si traduce in spinta. Potresti aumentare il diametro del rotore aggiuntivo e creare una sorta di propfan che crea una sorta di doppio flusso e quindi aumenta la portata, ma a che pro? Hai già qualcosa che fornisce energia (il motore) e non hai bisogno di introdurre una "turbina" che come tale ha una sua efficienza e fa perdere energia. Se vuoi aumentare la portata d'aria fai prima ad aumentare il diametro del rotore che hai già, con tutte le conseguenze del caso però perchè il rotore si suppone già dimensionato per quel motore e per quella velocità di rotazione ottimale: cambiando rotore tutto il sistema va ottimizzato e magari la potenza e giri del motore cambiati.

Ti consigerei di lasciare il drone com'è...

[maurizio72]

Ok,sono inesperto mi piace capire come funziona.Mentre lasciando le sole eliche motorizzate intubandole con diametro quasi preciso,si avrebbe una maggiore efficienza?

[Flaggy]

Magari anche si, perché intubando l'elica non perderesti energia per l’aria che scorre via (quella si) radialmente senza fornire spinta.
Il problema è che le eliche, a differenza dei motori a reazione o delle ventole (più che eliche) intubate come i fantail (finestron) di certi elicotteri, hanno dei diametri relativamente grandi rispetto alla spinta che forniscono e quindi per intubarle avrebbero bisogno di una struttura relativamente grande, pesante e che offre a sua volta resistenza all'avanzamento.
In sostanza quel poco che guadagni in efficienza propulsiva, te lo mangi in peso e resistenza aggiuntivi (che richiedono potenza aggiuntiva) al punto da diventare controproducente ricorrervi.

Edited March 13, 2018 by Flaggy

[maurizio72]

Ti ringrazio per la lezione.Nel modellismo si potrebbe tentare di fare dei convogliatori in balsa sottile attorno alle eliche.Con pochi grammi si possono fare.Però appunto ,quei pochi grammi in più quanto vadano ad influire sul rendimento piuttosto dei vantaggi di efficienza. È un cane che si morde la coda in questi modelli volanti con zero portanza sul telaio.Un po' come aumentare la capacità della batteria sembra vantaggioso ma aumentando il peso in realtà si hanno pochi benefici.È una situazione senza scampo quello di poterli rendere più efficienti in termini di autonomia.

[maurizio72]

Per fare un esempio su questo modello Drone bugs3 ho fatto diverse prove di alleggerimento ed aumento di batteria,solo hovering.Do questi dati che possono tornare utili a qualcuno.

 

Originale :416 grammi di peso tot., batteria 1800 mah .Hovering per 18.30 minuti.

 

Alleggerito :346 grammi di peso tot,batteria 1800 mah .Hovering per 23 minuti.

 

Batteria potenziata:450 grammi di peso tot,batteria 3900Mah(di qualità).Hovering per 30 minuti.

 

Era per fare un esempio con soli 100 grammi in più ed una batteria più che raddoppiata,ho recuperato solo 7 minuti.

Edited March 14, 2018 by maurizio72