Turbine et tuyère

[pheonix59540]

Bonjour tous le monde ,

Je suis sur un projet d'aile volante et je voulais en faire une conception complète pour le fun .
Un modèle ne dépassant pas les 800gr environ 1m d'envergure un petit modèle avec des moteurs électrique.
Pouvoir tous dessiner et re-concevoir .
Faire des tests .
Plusieurs prototype ,bref m'éclater sur un projet sympa d'aile FPV .
La grande question que je me pose c'est sur le couloir de la turbine .
Je partirai sur des moteurs à hélice 3" et faire un carénage .Théoriquement je gagnerai en poussée et je voudrai faire une allure de turbine .
Je voudrai installer 2 turbines ( question de fun ) et de ce fait je me pose les questions suivante :
Puis-je moduler les couloirs comme je veux ?
Soit de partir de la surface d'entrée et finir en surface de sortie comme toute turbine ( y a t-il une longueur à ne pas dépasser par rapport à une certaine taille ? ) ou est ce que je peux rejoindre les deux sorties de turbine avec une surface de sortie double de ce fait ?
Puis-je faire un couloir en serpentin ou y a t-il des règles à respecter ?
Est-il possible de diviser le nombre d'entrée pour une turbine et idem pour la sortie ? une entrée pour 2 sorties ou l'inverse ?

Voila ,ces détails sont assez important pour commencer à esquisser le modèle .

Merci de vos futur réponse (j’espère)
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[calculair]

Bonjour,

Je n'ai aucune idée précise sur les problème que tu poses. Je te livre quelques réflexions personnelles.

1) dans le cas de turbine dite électrique, la température de l'air entrée / sortie est quasiment la même, ce qui implique que le volume d'air entrée sortie est le même ( ce n'est pas le cas de turbine thermique à cause de l'élévation de température des gaz )

2) L'energie est transmise à l'air par l'hélice, donc les conduits de la turbine ne doivent pas freiner l'écoulement de l'air si non tu perdras sur la poussée.

3) On dit en effet que des hélices carénée ont un meilleur rendement , le gain doit être faible, car une hélice utilisée à son point de fonctionnement optimal ( Vitesse Avion, Vitesse de rotation et diamètre de l'hélice optimisé pour la vitesse de vol) le rendement de propulsion est voisin de 75% à 80% pour une hélice non carnée.

4) J'en déduis que le carnage doit être bien étudié pour ne pas dégrader les performances.

Le projet est interessant, mais je n'ai aucune idée ou tu trouveras des données fiables sue la géométrie des carénages et des tuyères.

J'oublié de dire Que j'ai longuement discuté avec les ingénieurs qui ont conçu le FAN de chez Air bus, petit avion équipé de 2 turbines électriques , un point utilisé pour améliorer le rendement, est que dans la tuyère de sortie, il y avait des deflecteurs pour réduire la mise en rotation du flux d'air et transformer l'énergie de rotation des gaz en en augmentation de vitesse linéaire de l'air de sortie pourgratter sur le rendement. ( le bilan poids des avions électriques grandeurs et un point difficile )

[pheonix59540]

Merci Calculair de ta réponse, je pense qu'elle reponds bien aux question que je me posais et je vais d'or et déjà pouvoir commencer à dessiner .
Et oui l'entrée de la turbine sera dessiné sur un profil Clarck X (en revolution) avec une diminution d'entrée de 10% je pense et je voulais également travailler sur un IRIS conique ( je sais pas si ça existe mais ça mérite des recherches ) pour varier la vitesse avec une sortie réglage de 0 à 20 voir 30% max ( au delas ça produit l'effet inverse )
Voila
Tu penses quoi de mon raisonnement?

[calculair]

Bonjour,

J'avoue que je n'ai pas d'idée sur les performances de ta solution. Elle me parait raisonnable.

Ce que je lis dans la littérature est que le carénage des hélices peut apporter un gain mais à petite vitesse en réduisant les tourbillons de bouts de pales des hélices. Si le gain était significatif les avions auraient tous des hélices carénées ......!!

Je crois que pour obtenir un gain c'est difficile , mais tu peux très facilement réduire l'efficacité de tes hélices...

Excuses moi d'être un peu négatif.

[A voir en vidéo sur Futura]

[pheonix59540]

Pas de souci , c'est bien connue qu'en aéromodele les turbines sont moins bonnes que de simple moteur à hélices.
Je voudrai juste faire des turbines pour l'aspect esthétique .
Pour le reste se sera du test en banc d'essaie avec des pièces qui se change pour la partie test .
Genre l'entrée et sortie de tuyère .
Après la vitesse ne sera pas calculable car la vitesse dépend de ma vitesse d'entrée d'air aussi ...
À moins que sur solidworks je puis parfaitement modéliser l'hélice qui fera le taf je ne pourrai mesurer ça qu'une fois en vol !

Merci .

[calculair]

Bonjour,

J'ai trouvé cet article qui peut te guider sur les choix.

Comme je le disais, le gain du carénage reste limité aux faibles vitesses.

Je comprends que l'esthétique est un point important .....

http://inter.action.free.fr/publicat...ARAMOTEURS.pdf,

J'espère que cela t'inspirera a trouver le meilleur compromis.

[Dynamix]

Salut

Je partirai sur des moteurs à hélice 3" et faire un carénage

Il va falloir tourner vite .
Des hélices de 3" capable de tourner vite , c' est pas courant .
Quel couple moteur/hélice envisages tu ?

[pheonix59540]

Merci Calculair , je vais etudier ça.
Dynamix , EMAX 1606 4000kv
Le moteur tourne au max 40000 tr/min donc oui ça correspond assez bien à l'esprit de la turbine .
En batterie j'ai des tattu 4S à 100c donc ça me laisse 500gr pour le reste environ
Voir 400 selon ce que je voudrai embarquer.
Je verrai ça une fois dessiner pour faire les bon compromis qui vont bien .

[calculair]

Bonjour,

A cette vitesse les bouts de pales de ton hélice sont subsoniques ...

Que est le PAS de tes 3 pouces ? pour avoir une idée de la puissance absorbée

[pheonix59540]

la ref de l'hélice 3052 donc 3" pour 5 en PAS ,oui c'est énorme mais je doute pas que ça tienne la route ,le dernier drone que j'ai fait les moteurs tourne au max à 35k tr/min pour des hélices en 5045 .
surpuissant comme machine !
de toute façon je pensais faire un banc avec moteur seul , tenue par une ficelle à un pivot en L pour appuyer sur une balance de cuisine ,c'est l'idée que j'ai pour calculer la poussée .
et ensuite calculer avec différente tuyère et différente "entrée" et dans la finalité je testerai le fuselage équipé .
Le tout sur un axe sur roulement .

[Dynamix]

quelques éléments de réponse :
https://emaxmodel.com/rs1606-brushle...ing-motor.html

[Fustigator]

Si le gain était significatif les avions auraient tous des hélices carénées ......!!

Les turbofans modernes ne sont quand même pas très loin de cette définition.

[pheonix59540]

Dynamix ,c'est gentil ta participation mais poster le moteur que j'utilise n'est pas une réponse à ma question ^^ .
mais merci quand même !

[calculair]

Bonjour

En me référant au moteur indiqué par Dynamix, un calcul rapide me donne sous 3 S

Vitesse hélice 38000 T/min

Puissance helice 190 W

Courant moteur 16 A

Traction 0,2 kg

Helice 3 X 5 pouces

[Dynamix]

Dynamix ,c'est gentil ta participation mais poster le moteur que j'utilise n'est pas une réponse à ma question ^^ .

Si tu connais déjà ce document , pourquoi veux tu tester ton moteur sur une balance ?

[pheonix59540]

On va pas y arriver les gars ^^
Calculair tu as mal étudié le document .
Il comprend 2 références de moteur ainsi que 2 voltages
Deplus 4 hélices sont testé.
En 4S avec une hélice GF3052 ça nous done ~30A avec plus de 39000tr/min avec une puissance de plus de 500w et de ce fait une traction de 0.75 .

Dynamix quand tu intègres un moteur dans une turbine
1 si je dis pas de bêtise tu transphormes ta traction en poussée.
2 de ce fait ça augmente ton trust ( ta poussée )
3 tester différente entrée en forme zt diamètre peu augmenter ta poussée comme la dégringoler.
4 idem pour ta sortie de tuyère.
À diamètre égale rien ne change par rapport à l'entrée.
Parcontre plus tu réduis plus ta vitesse varie en fonction de la vitesse de l'air
Soit tu perds en vitesse soit tu augmentes encore plus .
Grossomodo voila .

Sinon j'ai eu ma réponse la tuyère dois rester strictement rectiligne sinon on perd cruellement en rendement .

[calculair]

Bonjour,

En effet si on passe à 4S le courant fait un bon

Par contre ma matrice ce calcul tient compte que des hélices Bi pales

La poussée même avec 300 A ou 400 A n'est pas très importante

[calculair]

Pour info,

Kv 3300

4 S

Tripale

48400 T/mn ...!!

550 W

Courant 37 A environ

Traction = 0,5 kg

En faisant le calcul avec une tripale en point fixe

La poussée malheureusement diminue en vol..... Ce qui n'est pas le cas pour un vraie reacteur qui brule du kérosène

[Dynamix]

si je dis pas de bêtise tu transphormes ta traction en poussée.

Traction , poussée , trust , c' est la même chose .
Tu peux le dire aussi en espagnol ou en chinois , ça n' y change rien .

[pheonix59540]

Calculair le moteur est en 4000kv .
En tous cas même avec des calculs inférieur ça tiens quand même la route .
Dynamix le prends pas mal .
Sur les tableaus c'est en anglais .

Reste plus qu'à tester en réel ce que ça donne
Pour la partie en vol je pourrai toujours tester avec un Garmin pour la vitesse.
Et pour l'amperage c'est enorme oui .
J'ai des batteries de racer en 100C donc je suis large et les esc sont en conséquence aussi donc voila
Après le vol de croisière ne devrai pas consommer .

[calculair]

Si j'avais des données plus précises

Resistance interne de la batterie

Resistance des enroulement moteurs

Resistance interne du contrôleur

Le calcul pourrait être un peu plus précis...

Avec un Kv de 4000 Tmn/V la traction batterie pleine atteint les 0,7 kg

Régime moteur frole les 60 000 t/mn

Le courant est de 48 A

[pheonix59540]

Calculair ,je comprends .

Par contre sur un forum de modélisme j'ai eu des réponses superbes sur mes question initiales ,je les poste si jamais ça vous intéresse .
[ Une hélice tracte et souffle de l'air turbulent vers l'arrière sous la forme d'un flux hélicoïdal ! Ce flux peut devenir "poussif" s'il est redressé par un redresseur de flux appelé stator et qui le rendra linéaire en l'accélérant par le rétrécissement de la veine d'air dans lequel il sera emprisonné.Plus la veine sera resérrée, plus la vitesse d'éjection sera grande au détriment de la poussée qui diminuera en conséquence . Le meilleur compromis étant 0.9 comme dit plus haut ! Si tu utilises une hélice, les pales qui sont emprisonnées brassent dans l'air turbulent crée par la pale précédente (rendement nul ) ; c'est pour cela qu'on prend des pales très courtes et très larges .A savoir que pour une veine fermée, la surface d'entrée d'air doit être de 125% de la surface balayée par le rotor (diamètre turbine - diamètre moteur ) .Si pas possible, laisser au mois 5cm de libre entre la veine d'entrée et la turbine et équiper la turbine d'une lèvre d'entrée ! Eventuellement pratiquer des ouvertures supplémentaires au dessous du modèle par exemple ....

@+ ] Yeager du forum modelisme.com

[ Bonjour,

J'espère en lisant ta question que lorsque tu parles du tuyère, c'est bien de la tuyère d'éjection, et non de la veine d'air qui elle se situe en amont de la turbine.

Lu au cours de recherches sur le net, il semblerait que la surface de sortie de la tuyère doit être réduite 0.9xS où S représente la surface de la turbine. Le rétrécissement de ladite tuyère engendre une pente qui, semble-t-il, ne doit pas excéder 4°.

Je n'affirme rien, je te dis juste ce que j'ai lu sur différents forums modélistes.

En revanche, je suis surpris du calcul évoqué dans différents posts de ce forum (consultables via les liens en bas de cette page) où on peut y lire des formules utilisant la racine carrée de la surface ( S ¹/²) pour aboutir directement au diamètre de sortie!!

En effet, pour rappel, la surface d'un cercle est bien S= π.R² avec R= rayon du cercle ( donc de la turbine ).

Cordialement, ] Nico5634 même forum .

[calculair]

Bonjour,

Je me méfie des forum de modelistes. Il y a des auteurs qui sont très bien et font un effort de pédagogie, mais il y a des auteurs qui se fient sans doute à leur expérience et qui selon les conditions expérimentales peuvent dire des choses pas très justes.

Pour ma part je me documente sur des sites validés par les Universités pour sur des articles considérés comme fiables .

Pour ce qui concerne les hélices beaucoup de choses dont racontées.

Mon article de référence et avec le quel j'ai fait mes estimations est le suivant: Le rapport N°640 du NACA

http://naca.central.cranfield.ac.uk/...report-650.pdf

Mon expérience semble montrer que les hélices modèle réduits ont des comportements quasi identiques aux hélices grandeurs. Ce qui permet de faire de bonnes approximations.

Par ailleurs des universités américaines on fait des mesures en soufflerie sur des hélices que l'on achète dans les magasins de modèle réduits; Cela devrait permettre de faire sans doute de meilleures estimations.

Pour ce qui concerne le calcul de la motorisation et des courants batterie et moteur, il faut appliquer la loi d'Ohm correctement en faisant attention aux aspects non linéaires du contrôleur. ( Le courant batterie peut être très different du courant moteur )

En fin pour ce qui concerne le dessin de la tuyère, je n'ai rien trouvé de très précis, si ce n'est qu'il existe un gain possibles aux faibles vitesses. C'est pour cela que j'ai dit que je ne saurais te donner des indications sur la géométrie de cet élément.

[calculair]

un petit article sur la crénage des hélices pas trop compliqué

http://www.isilf.be/Articles/ISILF16p181pierrard.pdf

Bonne lecture,,

Je sais que le problème de la performance reste secondaire dans votre cas..... mais comme cela on sait ou on va