Om du är en drönareentusiast vet du säkert att de flesta drönare kommer med en ganska liknande design i den meningen att de använder propellrar för att uppnå lyft för att ta sig upp i luften liknande hur helikoptrar fungerar. Med det sagt kanske du undrar varför de flesta drönare är designade på detta sätt och inte använder ett annat sätt att driva sig själva, till exempel en design som en kanalfläkt. Så varför använder inte drönare kanalfläktar?
Fläktar med kanaler är helt enkelt inte lika effektiva som propellrar för statisk lyft. De har mindre bladdiametrar och motorer med lägre vridmoment och kan kompensera med högre varvtal och fler fläktblad för att ge den dragkraft som behövs, men det betyder att de inte är lika effektiva som propellerbladen när de används på drönare.
Du kanske har sett kanalfläktar användas i många olika flygande föremål eller till och med flygande fordon. Men du måste också förstå att det finns en skillnad mellan dessa objekt och fordon och en drönare. Drönare, lika små och lätta som de är, måste fungera mycket mer effektivt. Så låt oss försöka förstå mer om varför drönare inte använder kanalfläktar.
Hur effektiva är ducted Fans?
När du tittar på olika flygande föremål som behöver en viss dragkraft för att komma upp i luften måste du tänka på att dessa behöver motorer som driver dem uppåt och mot den riktning de vill gå. Ett av de grundläggande sätten för dig att göra det är att använda en klassisk propellerfläkt som snurrar i höga hastigheter så att den kan driva flygplanet eller fordonet uppåt. Den klassiska propellern var det som användes för att flyga det allra första flygplanet.
Men ett annat av de mer populära sätten att propellera ett flygplan eller ett flygande föremål är den kanalförsedda fläkten. Den kanalförsedda fläkten ser ut som din klassiska propellerfläkt men har nu en kanal som omsluter en serie kortare och fler fläktblad. I grund och botten kommer den kanalförsedda fläkten fortfarande att snurra för att producera det vridmoment och det lyft som flygplanet behöver för att flyga men den fungerar med högre rotationshastigheter.
Så, i grund och botten, även om kanalfläktar fortfarande ser mycket ut som dina vanliga propellerfläktar förutom att det finns kortare och fler blad och att de har en kanal, är de faktiskt fördelaktiga till viss del jämfört med de kanallösa propellerbladen .
Det beror på att kanalen är kapabel att minska förlusterna i dragkraften som produceras av bladen. Under tiden kan du också ändra kanalens tvärsnitt så att du kan ändra och variera luftflödets hastighet och tryck enligt Bernoullis princip till din fördel. Detta är anledningen till att fläktar med ledningar är vanligare i den moderna versionen av flygplan som de vanliga luftskeppen och svävare.
Här är några av de andra fördelarna som du kan ha när du använder kanalfläktar på ett flygande föremål:
- Spetsförlusterna från propellerbladen kan minskas av kanalen. När det händer kan den kanalförsedda fläkten arbeta på en mer effektiv nivå eftersom den kan producera dragkraft som propellrar som är lika i diameter och storlek inte kan. Detta syns bäst när flygplanet eller föremålet flyger i låga hastigheter och höga statiska dragkraftsnivåer.
- Om du kan variera storleken på kanalen på rätt sätt, kan du justera storleken på fläkten så att den fungerar på en mer effektiv nivå vid högre lufthastigheter jämfört med vad en propeller kan göra.
- Självklart fungerar kanalfläktar mycket tystare än propellrar eftersom kanalerna skyddar ljudet som bladen producerar samtidigt som de minskar spetshastigheten, vilket mycket väl skulle kunna bidra till mer ljud.
- På samma dragkraftsnivå kan en kanalfläkt vara mindre än en propeller. Detta gör att du kan använda mindre motorer på ett flygande flygplan eller föremål samtidigt som du behåller samma dragkraftsnivå.
- Fläktar med kanaler, på grund av hur kanalerna skyddar och täcker propellerbladen, är säkrare när de arbetar på marken eftersom risken för att bladen träffar någon eller något är avsevärt minskad.
Så, som du kan se, finns det vissa fördelar när du använder kanalfläktar. Med andra ord, dessa propellrar är ganska effektiva för alla möjliga olika flygande föremål, och det är därför som svävare och flygplan föredrar att använda kanalfläktar framför propellerfläktar. Och även efter att turbojetmotorn introducerades, använder mindre och lågprisflygplan fortfarande kanalfläktar eftersom de är billigare. Nuförtiden drivs många olika fjärrstyrda modellflygplan med hjälp av kanalfläktar.
Varför använder inte drönare kanalfläktar?
Några av de mest populära moderna modellflygplanen som används av olika hobbyister nuförtiden är drönare.
När du märker hur de flesta drönare är konstruerade, är en av de saker som du först kommer att se direkt att drönare använder propellerblad istället för fläktar. Och vid det här laget vet du redan hur effektiva kanalfläktar är när de driver flygplan och modellplan. Så det här kanske får dig att undra varför drönare inte ens använder fläktar med kanaler och använder traditionella propellrar?
För att förstå detta, låt oss titta på nackdelarna med kanalfläktar:
- De fungerar inte lika effektivt när det flygande objektet är på kryssningsnivå eller arbetar med låg dragkraft.
- Du måste kunna ha mycket små spelrum mellan spetsarna på bladen och själva kanalen för att de kanalförsedda fläktarna ska fungera effektivt.
- Den går vid högre varvtal och vibrationerna den behöver tenderar att vara ganska minimala.
- Kanalen kan lägga vikt på hela det flygande fordonet eller föremålet även när kanalen är gjord av lätta kompositmaterial.
Så om du tittar på det blir det ganska lätt att förstå varför de flesta drönare inte använder kanalfläktar och varför det bara finns ett fåtal av dessa drönare som faktiskt använder dem. Drönare arbetar på en låg dragkraftsnivå och deras motorer måste kunna ge lågnivå statisk dragkraft hela tiden för att drönarna ska behålla sin flygning. Detta gör ineffektiviteten hos kanalförsedda fläktar uppenbar eftersom de inte fungerar särskilt bra vid låga dragkraftsnivåer.
Naturligtvis bör du också ta hänsyn till hur svårt det skulle vara för dig att använda kanalfläktar på drönare som ska vara lätta och lätta att bära. Kanalerna i sig tillför tyngd till drönarna, vilket nu skulle kräva att propellrarna arbetar hårdare bara för att ge det lyft och den dragkraft som drönarna behöver. Detta gör det svårare för drönartillverkare att designa drönare som kan vara tillräckligt lätta när de använder kanalförsedda fläktar som sina propellrar.
Samtidigt, eftersom fler och fler mini- och lätta drönare blir populära eftersom du i princip kan vika dem och deras propellerblad för att placera dem i din väska, skulle det vara ganska svårt för drönare med kanalfläktar att vara bärbara. Kanalerna själva skulle behöva ta upp massor av utrymme och skulle inte ha en lättvikbar design. Och medan traditionella propellerblad vanligtvis är längre än bladen på en kanalfläkt, är faktum att propellerbladen på de flesta drönare kan fällas ihop så att du lättare kan bära dem. Detta är något du förmodligen inte kan göra med kanalförsedda fläktar på grund av kanalerna.
Sammantaget är traditionella propellerblad helt enkelt mycket effektivare när det gäller prestanda och design jämfört med kanalfläktar när vi överväger deras användning i drönare.
Hur mycket dragkraft producerar en kanalfläkt?
Den dragkraft som en kanalfläkt kan producera beror i hög grad på en mängd olika faktorer som kanalernas design och storleken på själva kanalfläkten. Som sådan finns det egentligen inget specifikt nummer när det kommer till dragkraften som en kanalfläkt kan producera eftersom den kan vara helt beroende av hur den tillverkades och designades.
Som ett exempel kan vi titta på en 15 cm diameter kanalfläkt så att du kan förstå hur mycket dragkraft en större eller en mindre kanalfläkt kan producera. En 5,9 tum (15 cm) kanalfläkt kan förmodligen lyfta cirka 8,8 lb (4 kg) massa. Men du kan öka dess dragkraft genom att öka soliditeten hos rotorn. Om så är fallet kan kanalfläkten kanske lyfta någonstans nära 6 kg. Du skulle dock behöva fler kanalförsedda fläktar som är liknande i storlek om du vill kunna bära 10 eller fler kilo.
Ett annat bra exempel är Martin Jetpack, som använder sig av två kanalförsedda fläktar som förmodligen är nära cirka 80 cm i diameter. Detta jetpack är tillräckligt för att lyfta en person från marken men inte till den grad att det faktiskt skulle kunna ge tillräckligt med vertikalitet. Martin Jetpack säger inte hur mycket dragkraft den producerar men den kan vara avsevärt bra nog eftersom den kan lyfta en medelstor man från marken.