Propulsione e spinta

Overview

Fonte: Alexander S Rattner; Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Nucleare, The Pennsylvania State University, University Park, PA

Aerei, razzi e navi producono propulsione accelerando il fluido circostante o i prodotti di combustione ad alta temperatura ad alta velocità. A causa del principio di conservazione della quantità di moto, l'aumento della velocità del fluido si traduce in una forza di spinta efficace sul veicolo. Le capacità di spinta dei sistemi di propulsione sono spesso misurate con test di spinta statica. In questi test, i sistemi di propulsione sono montati e azionati su piattaforme fisse e strumentate e la forza di tenuta sui supporti viene misurata come spinta.

In questo esperimento, verrà costruita e modellata una struttura di misurazione della spinta statica su piccola scala. Verranno misurate le curve di spinta per due motori per aeromodelli e sistemi di elica e una ventola di raffreddamento del computer. Saranno valutate anche le efficienze di spinta (forza di spinta / potenza elettrica in ingresso). I valori di spinta misurati saranno confrontati con previsioni teoriche basate sulle velocità dell'aria misurate.

Procedure

1. Fabbricazione del sistema di prova di spinta statica (vedi schemi e fotografia, Fig. 2)

Formare due boccole cilindriche su un tornio con diametro esterno 42,16 mm, lunghezza ~ 10 mm e foro attraverso l'asse centrale di 9,50 mm.
Premere un cuscinetto a sfere flangiato nel foro su ciascuna boccola. Inserire le boccole a filo nelle due porte parallele del tee fitting a 4 vie, con i cuscinetti all'esterno. Le boccole dovrebbero adattarsi perfettamente al tee fitting. (Vedere lo schema dell'assieme pivo

Results

In Fig. 3a, le curve di spinta rispetto a quello di potenza sono presentate per i tre dispositivi di propulsione valutati in questo esperimento. La ventola raggiunge la spinta più alta, raggiungendo 0,68 ± 0,02 N a 11,83 ± 0,08 W di potenza in ingresso. L'elica più piccola produce leggermente più spinta per potenza in ingresso rispetto all'elica più grande, ma raggiunge la sua massima tensione operativa a 2,66 ± 0,04 W. Fig. 3b presenta l'efficienza di spinta per i tre dispositivi. Per la piccola elica e la ventol...

Application and Summary

Questo esperimento ha introdotto i principi di funzionamento di base dei dispositivi di propulsione fluida che si trovano negli aerei e nelle moto d'acqua. Una piattaforma di prova di spinta statica è stata costruita per misurare la capacità di propulsione delle eliche degli aeromodelli e una ventola di raffreddamento del PC. Le spinte risultanti e le efficienze di propulsione (spinta per potenza in ingresso) sono state misurate e confrontate. Anche i valori teorici di spinta sono stati stimati in base alle velocità d...