Как сделать импеллер, если есть только мотор и вентилятор.
Когда мне в руки попали импеллеры с 10 лопастями, традиционные 5 и 6 лопастные выглядели в моих глазах уже не так красочно. Я занимаюсь строительством и летательством моделей авиалайнеров на реактивной тяге, поэтому, наряду с хорошим внешним видом самолета, хотелось бы иметь соответствующий вид у вентиляторов импеллеров, тк эти детали очень хорошо заметно.
Для начала я задался целью сделать полукопийный импеллер для модели самолета Боинг-737. Это совсем не просто, тк в выходном канале импеллера размещается имитация конуса турбины, что вызовет определенные потери тяги. Чтобы не переделывать по многу раз, я создал картонный макет. 
Прежде, чем я расскажу, что и как, обозначим масштабы действия. Диаметр вентилятора 70мм, 10 лопастей. На фото показан полный комплект импеллера, использоваться будет лишь переходник на вал 3,17мм и сам вентилятор.
Мотор 29-55 2400КВ, взятый от импеллера RC Lаnder на 6S.
В оригинале, у Ландера было 5 лопастей. Установка данного вентилятора в корпус Ландера вызвала незамедлительный рвотный рефлекс у мотора, сопровождавшийся срывом синхронизации и запахом горелой изоляции. Все это происходило при питании от 4 банок. Тяга при этом была просто смешной. Ток не мерял, тк было ясно, что мотор просто не справляется с нагрузкой. Смена тайминга ничего нового не принесла. Когда-то установленный средний тайминг оказался самым наилучшим. Регулятор TURNIGY PLUSH 60.
Тогда я решил, что создам другой статор, чтобы данный вентилятор в наибольшей степени раскрыл свои плюсы и не душил с таким остервенением двигатель. Т.к. это по сути эксперимент, решено было сделать корпус из картона с пропиткой клеем. Структура спрямляющего аппарата подсмотрена на настоящем двигателе
Как видно на фото, сначала идет ряд мелких неподвижных лопаток, а затем более крупных опорных.
Для начала я решил проверить как будет сидеть на валу двигателя вентилятор. Мне наверное повезло, вентилятор вращался ровно, без каких-либо биений и вибраций. Это значит, что скорее всего процедура балансировки не понадобится.
После установки вентилятора, корпус двигателя снаружи был плотно обмотан полосой бумаги для принтера, смоченной в клее ПВА. Получилось 3 слоя бумаги, поверх которых была намотана полоса стеклоткани 48гр/м в 2 слоя. Все это дело сушилось 2 дня, после чего я приступил к ответственной операции — надо было определить угол установки лопаток спрямляющего аппарата. Построив на глаз скоростной векторный треугольник (а где мне взять точные значения?), начертил направление установки лопатки, под расчетным углом. Пробная подстановка 1 лопатки показала близкое расчетное значение к оптимальному. В связи с тем, что угол установки лопаток вентилятора у корня почти 90 градусов, поток в этой части будет выходить с большей круткой, нежели у краев вентилятора. Это значит, что статорные лопатки должны иметь геометрическую крутку. Учитывая, что данной конструкции придется работать при небольших числах Рейнольдса, профиль спрямляющих лопаток выбран в виде изогнутой пластины по радиусу 40мм. Хорда лопатки 10мм.
Метод практической проверки расчетов заключается в помещении лопатки в поток за вращающимся вентилятором. При этом вполне достаточно раскрутить вентилятор до 50% от максимальных оборотов. Лопатку не должно отбрасывать назад, ее должно слегка клонить по направлению вращения вентилятора. В идеале нужно найти мертвую зону, где лопатку не клонит ни туда, ни сюда и прибавить к этому значению 3 градуса. Это будет угол атаки лопатки для нормальной работы спрямляющего аппарата. Для чистоты эксперимента, лопатку лучше изготовить как единое целое с ручкой подачи. При этом можно подобрати и крутку лопатки для наибольшей эффективности устройства.
Проделав теоретическую часть и лабораторную работу, наклеиваем заранее заготовленные лопатки на двигатель
Закончив со спрямляющим аппаратом, изготавливаем и устанавливаем опорные лопатки. Их угол 0 градусов к оси симметрии. Они сделаны из бальзы, обернутые в 1 слой бумагой для принтера на суперклее. В связи с их работой при небольших числах Рейнольдса, но бОльших, чем у спрямляющих, профиль этих лопаток был выбран «плоская пластина». Все лопатки я клеил на суперклей для увеличения скорости изготовления.
В моем случае получилось 13 спрямляющих и 6 опорных. Почему? Как советует литература по авиадвигателям, расстояние между лопатками должно быть примерно равно хорде лопатки. Итого получилось 13 лопаток. А 6 опорных сделал по соображениям прочности оболочки вентилятора. Слишком большое их количество уменьшает эффективность импеллера всвязи с большой скоростью потока,который их обтекает. В общем тут чистый компромисс между потерями и прочностью.
Закончив с лопатками, свертываем из тонкого картона в 2 слоя наружный корпус и приклеиваем его к неподвижным частям импеллера.
После чего берем пластиковое кольцо от другого импеллера и вклеиваем в переднюю часть, где находится вентилятор
Получается что-то похожее , но для завершения картины надо сделать имитацию конуса турбины и губу копийной формы.
Сначала делаем «луковицу» — обтекатель двигателя, выводим провода, монтируем стойки для конуса. Делается эта штука тоже из бумаги, сам конус из синего пенопласта с последующей оклейкой бумагой и соединением деталей воедино. Использовался клей Титан.
Затем можно сделать губу. Она выточена из синего пенопласта, оклеена стеклотканью 48гр/м в 1 слой на клее ПВА, а затем для гладкости поверхности покрыта слоем клея Титан.
Когда клей высохнет, губа устанавливается на свое место.
Конус турбины делается из тонкого картона в 2 слоя, затем устанавливается на свое место и наружный корпус дополняется сужающимся конусным каналом.
В результате проделанной работы мы имеем импеллер, отдаленно похожий на двигатель CFM-56, который устанавливается на самолетах Боинг-737.
Пробные раскрутки до полных оборотов показали, что двигателю хватает мощности крутить этот вентилятор, при этом вибраций и прочих явлений дисбаланса не наблюдалось.
Мощность и тяга:
Испытания проводились в полном комплекте, как на последних фото. Есть мысль, что если убрать конус, тяга увеличится, но это я позже проверю.
При работе на 6 банках из сопла вылетает очень тугая выхлопная струя горячего воздуха. Этот феномен я объяснить ничем не могу. Никаких сбоев, никакого запаха горелой изоляции, никаких свистов и воя не было. Был ровный мощный звук шума воздуха. Как существенный минус, следует отметить нелинейный прирост тяги от оборотов и потребляемой мощности. Видимо сказывается небольшая ширина лопаток вентилятора.
Импеллер отработал 10 циклов по 4 минуты каждый и бодро себя чувствует. По сути, по данному образцу можно смело строить стеклопластиковый импеллер.
Источник
Импеллерный самолет своими руками
Когда то, в самом начале моей карьеры RC-пилота, на Хобби-Кинге был куплен импеллерник Рафале. Осмотрев содержимое коробки и трезво оценив свои навыки пилота, решил отложить набор на дальнюю полку до лучших времен. Уж больно хрупкими казались все эти 6-мм депроновые детальки из которых собирается планер.
Хочу заметить, что помимо деталей фюзеляжа в комплекте был двигатель с импеллером, карбоновые стрежни для тяг, пара кабанчиков, две пары завесов для флаперонов, и еще плоская карбоновая рейка для усиления крыла (лонжерон, вклеиваемый в заднюю часть крыла).
Весь этот комплект (который почему то именуется ARF– хотя по сути является китом) обошелся мне с доставкой примерно в 70$. Самое ценное в наборе это импеллер (моторчик и крыльчатка) – если заказывать отдельно – потянут на 15$ + доставка 100г.
Хотел начать свой трактат с технологии изготовления и подбора комплектующих, но решил что читателю будет интересно узнать летные характеристики предмета нашей дискуссии.
Итак налетавшись на самодельной Сессне-150 (спасибо konst-у) решил, что пора расширять свойавиапарк и совершенствовать навыки работы с «потолочкой». Образмерив детали из набора, вырезал новые из листа 6мм депрона (600 х 900 мм), оснастил электроникой и решил приделать шасси, чтоб не сразу бросать модель в воздух, а разогнаться на бетонке и попытаться почувствовать модель.
День испытаний. Длинная бетонная дорога. Малые расходы на передатчике HK-T6 — придерживаю аппарат за хвост — даю форсаж – отпускаю – Rafaleбыстро ускоряется – штурвал на себя – не взлетает, но быстро с ревом удаляется – перещелкиваю тумблер на большие расходы – самолет мгновенно взмывает в воздух – штурвал вправо – Rafaleрезко становится на крыло, но не сваливается, держит траекторию и прет как ракета – пытаюсь парировать крен – но теперь ставлю самолет на левое крыло – какой же он шустрый в кренах – теперь штурвал чуть вправо – выровнялись – прибираю газ – переключаюсь на малые расходы – вот теперь комфортно рулимся – завожу самолет на себя на высоте метров двадцать – совершаем проход над полосой (все эти события уместились в десяток секунд – поэтому записаны одним предложением). Далее чуть триммирую и ловлю кайф от пилотажа. Курсовая устойчивость отменная (будет сложно крутить петли – за то бочки будут ого-го). А что же с планированием. На высоте метров 30 завожу самолет против несильного ветра над полосой и выключаю двигатель. Rafaleкажется вот –вот свалится в плоский штопор ( нос немного задран) – но нет – плавно и предсказуемо планирует по крутой глиссаде ( что то мне вспомнилась посадка «Бурана» виденная когда то по ТВ) – когда достигаем 5 метров высоты – даем тягу и проводим аппарат в метре над полосой – полный газ и самолет плавно набирает высоту для нового разворота. И здесь надо очередной раз упомянуть о звуке импеллера – он хорош на всех оборотах и изрядно добавляет зрелещности полетам. Зрители в экстазе! Кто падает ниц , кто спасется бегством 
– безразличных нет 
Надо отметить что первый мой полет закончился не совсем удачно – при очередном проходе над полосой, на приличной скорости , утыкаюсь носом в самую верхушку бетонного столба (был уверен что пройду выше : (
Последствия оказываются не столь печальными – батарея, посаженная на липучку (Velcro) – вылетает по инерции через воздухозаборник ничего не сломав по пути. Носовая часть немного потеряла свой товарный вид, но в тот же вечер была подклеена и успешно отработала еще десяток полетов, после чего была произведена трансплантация новой носовой части. Отсюда вывод – самолет живуч – при падениях основные узлы не страдают, ремонт занимает минимум времени. Поиск самолета в высокой траве так же не представляет труда – запустив турбину легко взять пеленг на потерянный борт.
Модель хорошо стартует из рук. Я приспособился ее запускать «от бедра» — удерживая самолет «за шкирку» над импеллером . Форсаж -небольшой толчок — и модель уходит без просидания.
Теперь, если вас заинтересовала эта модель – перейдем к описанию ее постройки. Сразу оговорюсь, что разработка и все права принадлежат компании TECHone, а задача настоящего трактата, ознакомить моделистов с летными характеристиками Rafale(для тех кто собирается приобретать модель), а для обладателей модели Rafaleот TECHoneбудет даны рекомендации и чертежи по восстановлению утраченных деталей планера.
Загрузив страничку сайта TECHone
вы найдете кнопку Download– под этой кнопкой будут приведены ссылки на инструкии по сборке разнообразных моделей (в PDF-формате ). Рекомендую скачать документацию заинтересовавшей нас модели – здесь я не буду повторять ее содержание, а лишь поделюсь своим опытом.
Итак начинаем с электроники-авионики.
Первым делом — мотор под импеллер. На Хобби-Кинге имеются такие варианты
Среди них мы выбираем те что под 64мм импеллер
Как мы видим двигатели различаются оборотами (и весом). Я не спец в теории, но предположу что чем больше оборотов выдает двигатель, тем большую тягу будет иметь движитель — соответственно он будеть потреблять больше тока, что в свою очередь потребует более мощного (дорогого) контроллера ESCи более тяжелой батареи с хорошей токоотдачей..
Пойдем по пути TECHone– они комплектуют модель двигателем с 4500kv.
Похоже эта позиция на ХоббиКинге нам подойдет
HK2627 EDF Outrunner 4300kv for 64mm
Когда я проводил статические испытания импеллера – ток при максимуме тяги (550 гр) доходил до 32 Ампер. В полете импеллер будет потреблять меньше. Производитель рекомендует контроллер (ESC) на 25- 30А. Я же установил на модель 40А ESC, который позаимствовал у своего HK-450 вертолета. После интенсивных полетов он едва теплый, так что рекомендованного ESCна 25-30 А должено хватить.
Батареи я использую LiPol 3S Turnigy 25Cна 1300мА/ч. Cейчас появились nano-techс током отдачи 25 – 50С, и вроде как немного легче — надо будет попробовать их.
Добавляем две сервомашинки НХТ900 на элевоны (управление самолетом осуществляется на манер летающего крыла — дельта-миксом), кабанчики, тяги – вот и весь комплект.
Бюджет проекта, не считая радиочасти, выходит в районе 50$ что вполне бюджетно, в сравнении с Rafaleв масштабе 1:1 по цене 82 — 90 миллионов $ за штуку (правда включая радиочаcть).
Затронув тему прототипа, сообщу что согласно википедии, стоимость разработки Rafale оценивается в 40 миллиардов USD . Разработка была начата в 70-х , в 1983 передана компании Dassault, а в 1986 истребитель совершил первый полет. В 2000 г был принят на вооружение.
Основные ТТХ:
Сухой вес: 9,500 — 10,196 kg
Получается что наша модель будет в масштабе 1: 18 (примерно).
Если соответствующим образом промасштабировать стоймость модели 90 000 000$ / 18 = 5 000 000 $ (то наша модель получается в 100 000 раз дешевле — что может служить весомым аргументов при общении юных моделистов с родителями с целью привлечения инвестиций под данный проект).
Теперь приступаем к изготовлению деталей фюзеляжа. Как я уже говорил, в этом вам поможет мануал, который мы берем на сайте производителя. Кстати это руководство сообщает нам, что вес модели с батареей будет 280-320 гр. Не знаю как так получается у разработчиков – ведь по сути это вес только одной оснастки. У меня в конечном счете полетный вес составил 500 — 520 грамм)
1. Итак размечаем на листе самую крупную деталь — крылья. Можно ее сразу вырезать, но отверстия под шипы не трогать. Эти отверстия лучше вырезать потом «по месту» когда будут готовы остальные детали с шипами.В заднюю часть крыла (недалеко от места крепления элевонов) вклеиваем пруток-лонжерон. Я использовал стекловолоконный пруток (наверно можно применить и длинные бамбучины). Хорошо бы оклеить скотчем (сверху и снизу) заднюю часть крыльев (сантиметров 15-20 от задней кромки крыла) и «пришкварить» этот скотч утюгом (на самом малом нагреве) через лист фольги.
2. Теперь вырезаем в «крыльях» отверстие под импеллер. Обращаю ваше внимание, что по замыслу конструкторов ось импеллера располагается чуть ниже плоскости крыла (возможно в этом есть некоторый смысл – поток отбрасываемый импеллером будет в основном идти по нижней стороне крыла). Второй важный момент – импеллер должен достаточно свободно входить в посадочное отверстие – воздуховод турбинки можно легко деформировать даже при легком проталкивании в тугое посадочное место (что впоследствии может привести к стачиванию законцовок крыльчатки о деформированный воздуховод и потере эффективности импеллера). Пока что импеллер не вклеиваем – можно зафиксировать временно на скотч — сначала мы соберем весь планер «на-сухую» а уж потом начнем склеивать
3. Размечаем –вырезаем верхнюю часть фюзеляжа (где кабина и киль). В соответствии с шипами – вырезаем отверстия в «крыльях». Особое внимание уделяем подгонке отверстия под импеллер.
4. Теперь размечаем и вырезаем нижние 4 детали планера (после того как мы вырежем люк из нижней пластины моторного отсека – деталей станет 5) . Для пущей прочности, можно обклеить скотчем размеченный депрон –потолочку, затем пришкварить утюгом, а только потом вырезать (можно конечно изменить последовательность – сначала вырезать деталь а потом обклеить ее скотчем, но в таком случае больше мароки с обрезкой скотча по краям)
5. Примеряя носовую часть и боковины моторного отсека – высекаем отверстия в «крыльях» в соответствии с шипами на деталях. Обращаю внимаение что боковины моторного отсека немного сходятся к переду и в то же время наклонены книзу. Не забываем примерить сервомашинки и подогнать их отверстия в боковинах.
6. Если все детали сходятся и совпадают – готовим планер к сборке. Да, на этом этапе можно вырезать элевоны. Ошкуриваем нижнюю часть примыкающую к крылу под 45° и навешиваем на скотч.
7. Инструкция рекомендует собирать самолет на СА (циакрин) а импеллер вклеивать на эпоксидку. Я собирал весь самолет на термопистолет. Хочу немного поделиться своим небольшим опытом в этой технолгии. Как я убедился на практике – термопистолеты бывают разные. В начале взял в одном хорошем магазине какой то черный подороже. Но сколько он не грел клеевой стержень – на выходе получалась упругая «колбаска», которая может быть и сгодилась бы чтоб каплей зафиксировать провод (как это любит делать все сборщики в поднебесной), но о склеивании деталей самолета не могло идти и речи. Я уж было разочаровался в этой технологии. Но как то раз увидел в продаже веселенький желтенький термопистолетик марки wynn’s с маркировкой 80 W который был тут же приобретен. После 10 минут прогрева он начинает давать жидкий (консистенции меда) клей, который немного прожигает верхний слой 6 мм депрона и нормально прихватывает ответную деталь в течении 10 – 15 секунд после нанесения (надо не зевать — чтоб он не остыл – не отвердел). Затем имеем еще 10 -20 секунд на точное позиционирование склеиваемых деталей и через минуту после этого, клеевой шов готов к эксплуатации. Клеевые стержни оказывается тож бывают разные. Здесь в Камбодже есть только желтоватые стрежни по 10 центов за штуку и они самые лучшие. Покупал в Минске какие то белесые стержни за пол-бакса – как то не так. клей плохо пристает к деталям.. Итак, если детали Rafale вырезаны и подогнаны, на склейку планера потребуется минут 15!
8. Вклеиваем импеллер в крыло – переднюю (носовую) нижнюю деталь к крылу –боковины моторного отсека к крылу – нижнюю крышку моторного отсека к боковинам и за зуб нижней части носа – верхнюю часть фюзеляжа к крылу и импеллеру – сервомашинки в отверстия боковин. Все – сборка фюзеляжа закончена.
9. Подсоединяем тяги к сервоприводам, в моторном отсеке вдоль боковин располагаем контроллер двигателя и приемник. Передатчик настраиваем на V-миксы (оно же d- крыло). Батарею крепим в передней части моторного отсека на текстильную липучку-репейник (Velcro). Инструкция рекомендует располагать батарею поперек фюзеляжа. На мой взгляд, в таком случае батарея существенно перекрывает воздухозаборник. Может это не так страшно – самолет полетит и в таком случае, но впоследствии я стал располагать батарею вдоль, хотя это и привело к уходу ЦТ немного назад ( но это не ухудшило управляемость самолетом). Напомню рекомендованное производителем расположение ЦТ — 456мм от носа самолета..
10. Изначально, в качестве оси для заднего шасси использовался 2 мм карбоновый пруток длиной
150 мм на котором были при помощи нитки-на-циакрине на концах , закреплены 35мм колесики. После ряда штатных приземлений карбоновый пруток обломался (т.к не предназначен для работы на излом) и был заменен велосипедной спицей, которая раза в 4 тяжелее карбона. Ось заднего шасси крепится к моторному отсеку при помощи армированного скотча. Переднюю стойку шасси сделал из двух уголков 30х30мм вырезанных из ПВХ короба и склееных между собой циакрином таким вот образом. Шасси крепится к передней части моторного отсека при помощи текстильной липучки (Velcro). Эта липучка должна уберечь фюзеляж от поломок в случае жестких посадок или если при разбеге шасси встретится с препятствием. Кстати при посадках самолета в траву, переднее шасси «отстреливается «
11. Перед запуском импеллера следует проверить надежность крепления всех проводов и всей электоники, чтоб ничего не имело шанса попасть в крыльчатку
Набор чертежей в Visio формате + схемы с размерами в jpg виде с хорошим разрешением можно скачать здесь:
Пару слов скажу касаемо раскраски модели. В моем случае, крыля были вырезаны из депрона в черном ламинате. На верхнюю часть крыла наклеены белые полосы шириной в 30 мм, для лучшего чтения положения самолета в воздухе. Это немного улучшило ситуацию, но если я буду строить что то похожее — верхнюю часть крыла сделаю белой, а нижнюю темной. Размах крыльев маленький — может летать быстро и вертко, поэтому к цветовому решению модели следует подходить серьезно.
На сайте TECHone имеется пять различных импеллерников
Некоторые из них отличаются схемами управления. Как я понял из инструкции — у F-16 — элерон и половинка элеватора, жестко закреплены на одной тяге и управляются одной сервомашикой. (то же самое на другом борту) На мой взгляд – F-16 лучшая из моделей, которую можно переделать в «классическую» схему управления: одна машинка на элероны + одна на элеватор + одна на рудер.
Можно скачать инструкцию понравившейся модели, где есть фотографии элементов фюзеляжа. Фотографии могут иметь пространственные искажения, но зная (из той же инструкции) габариты модели (длинна — размах крыльев) несложно в графическом редакторе масштабировать фотографии таким образом, чтоб попасть в габариты. Далее уже дело техники — образмерить фото и по полученным размерам выкроить потолочку. Полагаю что если в наличии имеется 3 мм потолочка, то можно склеить ее в два слоя, и из этого переклея кроить детали.
Источник