Pienoispotkuriturbiini

[Mika Koski 0]

Moi,

 

onko kellään Suomessa kokemuksia RC -koneeseen asennetusta potkuriturbiinista? Kts. Ilmailu -lehden uusin numero.

 

Ideana olisi rakentaa purjekoneeseen kotiinpaluu / lähimmälle-lentokentälle-paluu -moottori.

 

T. Mika

[Pirkka Mattila 1]

Ideana olisi rakentaa purjekoneeseen kotiinpaluu / lähimmälle-lentokentälle-paluu -moottori.

 

Miksi siinä pitäisi olla potkuri? Noita turbiinilla varustettuja purjekoneita on jo useampia maailmalla eli miksi keksiä pyörää uudestaan. Itse pitäisin erityistä huolta siitä, ettei sillä olisi käynnistymismahdollisuuksia rungon sisällä. Myös liidokkeja on varustettu turbiineilla. Jämilläkin näytti olevan yksi hieman kookkaampi, kun siellä juuri käväisin...

 

[Joel Päkkilä 0]

Suosittelen tutustumaan Lennokit.net sivustoon. Potkuriturbiineista ei taida juurikaan olla kokemuksia, mutta suihkumoottoreista kyllä löytyy ja moni kaveri osaa neuvoa näihin suihkumoottoreihin liittyen. Samoja toimintaperiaatteita löytyy molemmista.

[Matti Kokkonen 13]

Paljonkohan purtsikka tarvitsee työntöä ilmassa pysymiseen? Jetcatin turbopropista pitäisi irrota 25 kiloa vetoa 27 tuuman potkurilla...ja tehokkaimpien lennokkiturbojettien työntövoima taitaa pyöriä jossakin 20kg:n paikkeilla. Muutaman sellaisen yhdistelmä saattaisikin olla jo aika nätti  8)

 

Mutta kannattaa kysellä Lennokit.netissä jos asia kiinnostaa. Tuossa pari moottorivalmistajaa:

 

http://www.jetcatusa.com/index.html

http://www.graupner.de/en/products/6bfd12e1-2e0c-427d-8884-53c7e44d7af6/productcategory.aspx

[Jussi Salminen 12]

Onko kellään kokemusta ?

 

Suomessa ei ihmeemmin. Tässä linkkejä joista näkee mistä on kysymys:

 

Jussi Salminen

 

http://www.jetsailplane.com/bob.html

http://www.airventure.org/performers/bob_carlton.html

http://www.desertaerospace.com/turbines.html

http://www.flixxy.com/jet-sailplane-aerobatics.htm

 

[Seppo Koivisto 202]

Kävin purjelentokurssia Nummelassa kesällä 1977, kun siellä oli jonkin aikaa italialainen porukka itsestarttaavalla Caproni Calif A-21SJ:llä.

http://www.sailplanedirectory.com/PlaneDetails.cfm?planeID=413

[Mika Koski 0]

Miksi siinä pitäisi olla potkuri? Noita turbiinilla varustettuja purjekoneita on jo useampia maailmalla eli miksi keksiä pyörää uudestaan.

 

Lähinnä mietin sitä, että onko myös pienessä mittakaavassa turboprop p-ainetaloudellisempi kuin jetti alhaisissa nopeuksissa?

 

Mika

[Juha Pesu 15]

Lähinnä mietin sitä, että onko myös pienessä mittakaavassa turboprop p-ainetaloudellisempi kuin jetti alhaisissa nopeuksissa?

 

Miksei olisi? Samat fysiikan lait vaikuttavat pieneen kuin isompaankin. Potkurilla tai isolla ohivirtauspuhaltimella saa reilusti lisää poikkipinta-alaa virtaukseen nähden suoraan suihkumoottoriin verrattuna. Työntövoimaa saadaan aikaiseksi, kun massavirralle (eli siis läpi virtaavalle ilmalle) annetaan lisää nopeutta, ja työntövoimaa saa kasvatettua joko puhaltamalla ilmaa isommalta alueelta, tai sitten puhaltamalla pienemmältä alueelta kovemmalla puhallusnopeudella. Kovemmalla puhallusnopeudella energiaa menee hukkaan enemmän (ilmanvastus kasvaa nopeuden neliöön, työntövoima ei); on edullisempaa puhaltaa ilmaa hitaammin isolta alueelta kuin kovaa pienemmältä alueelta. Eli siis alhaisilla nopeuksilla suora suihkumoottori ei ole polttoainetaloudellinen ratkaisu, potkuri haukkoo ilmaa niin paljon suuremmalta alueelta, että sillä saadaan työntövoimaa paremmalla hyötysuhteella aikaiseksi.

[Mika Koski 0]

Miksei olisi? Samat fysiikan lait vaikuttavat pieneen kuin isompaankin.

 

Näin varmasti, mutta nämä isot ja pienet poikkeavat toteutustavaltaa toisistaan, joten epäilen, että pienissä saattaa tulla tehohäviöitä. Pienissä (Wren) potkuria pyörittää turbiini, joka on kytketty suihkumoottorin perään.

 

Iso

 

http://fi.wikipedia.org/wiki/Tiedosto:Turboprop_operation-en.svg

 

Pieni

 

http://www.wrenturbines.co.uk/engines/turboprop/wren-44-turboprop

 

 

Ei siiss auta kuin ryhtyä penkomaan materiaalia lävitse. Kiitos kaikille osallistumisesta.

 

T. Mika

[Jarmo Kempas 0]

Iso

http://fi.wikipedia.org/wiki/Tiedosto:Turboprop_operation-en.svg

 

Kaiveleppa PT-6 kaasuvirtauskuva ja hämmästy.

 

Tuo esimerkin iso vastaa 1950-luvun potkuriturbiineita, lähinnä Rolls-Roysen viritelmiä. Ison nykyversio on PW-100 voimaturbiineineen (Esim ATR ym.). Sekin poikkeaa tuosta isosta.

 

jk

[Juha Pesu 15]

Näin varmasti, mutta nämä isot ja pienet poikkeavat toteutustavaltaa toisistaan, joten epäilen, että pienissä saattaa tulla tehohäviöitä. Pienissä (Wren) potkuria pyörittää turbiini, joka on kytketty suihkumoottorin perään.

T. Mika

 

Tuossa Jarmo jo mainitsikin asiasta, ja oma käsitykseni on myös se, että nykyajan potkuriturpiinimoottorit ovat pääsääntöisesti vapaaturpiinimoottoreita ainakin isommissa lentokoneissa. Eli vapaaturpiinimoottori on juuri sellainen, jossa potkuriakselia pyörittää varsinaisen turpiinimoottorin perässä oleva, muista vyöhykkeistä irtaallaan oleva turpiini. Kun sellaisen koneen potkuria pyörittää moottorin ollessa sammuksissa, pyörii vain se takimmainen turpiinivyöhyke mukana, akseli kulkee sen muun moottorin onton akselin sisällä moottorin läpi.

 

Mutta todellisista hyötysuhteista en halua viisastella mitään, kun ei ole asiasta aavistustakaan. Heitinpähän vain kysymyksen, kun kiinnosti tietää, miksi pikkumoottoreista suora suihkumoottori voisi olla potkuriturpiinia polttoainetaloudellisempi. Oikeasti minulla ei ole aavistustakaan, onko vai ei, kiinnosti vain, että mihin ajatus perustui, ihan silkasta ueliaisuudesta.

 

Ja sitten ihan mielenkiinnosta: tuo mainitsemasi esimerkkimoottori näytti olevan teholtaan 7,5 hevosvoimaa, sellaisella tehollako pitäisi purjekone saada lennettyä kotikentälle nostojen kadottua?

[Mika Koski 0]

Ja sitten ihan mielenkiinnosta: tuo mainitsemasi esimerkkimoottori näytti olevan teholtaan 7,5 hevosvoimaa, sellaisella tehollako pitäisi purjekone saada lennettyä kotikentälle nostojen kadottua?

 

Laskin Wrenin recommended setupilla, että 17.20 kg työntöä saadaan vähän reilulla 7.5 hv:lla.

 

Noitten isojen ja pienien olennaisin ero (uskoakseni) ei ole siinä, että miten potkuriakselille saadaan välitettyä voima vaan se, että isoissa potkuriturbiineissa ilman sisääntulo on optimoitu sovelluskohtaisesta. Tuollainen ratkaisu jossa jetti "vain" käännetään toisinpäin ei voi olla optimoitu, koska tällöin moottorin ilman sisääntuloon ei johdeta patopainetta, joka kaiketi on ollut suunnittelun lähtökohta alunperin.

 

Noh, jotta asia selviäisi, niin kirjoitin Wrenille ja katsotaan mitä sieltä vastataan.

 

Mika

[Jarmo Kempas 0]

Tuollainen ratkaisu jossa jetti "vain" käännetään toisinpäin ei voi olla optimoitu, koska tällöin moottorin ilman sisääntuloon ei johdeta patopainetta, joka kaiketi on ollut suunnittelun lähtökohta alunperin.

 

Et ilmeisesti kaivellut maailman yleisimmän potkuriturbiinimoottorin kuvaa? Se nimenomaan on käännetty, eli kulkee turbiini edellä ja voimaturbiini on ikään kuin irrallinen komponentti. näin selvitään ilman onttoa pääakselia. vastaa siis aika tarkkaan tuota pienoismoottoria.

 

https://engineering.purdue.edu/~propulsi/propulsion/jets/tprops/pt6a.html

 

http://www.aircraftenginedesign.com/custom.html4.html

 

jk

[Juha Pesu 15]

Et ilmeisesti kaivellut maailman yleisimmän potkuriturbiinimoottorin kuvaa? Se nimenomaan on käännetty, eli kulkee turbiini edellä ja voimaturbiini on ikään kuin irrallinen komponentti. näin selvitään ilman onttoa pääakselia....

 

Se niistä meikäläisen ontoista akseleista sitten, ontto juttu taisi ollakin oma pää. Kaiken lisäksi muistin, että ne ovat usein reverse flow -moottoreita, mutta ajattelin kuitenkin nurinkurisesti. Sisäkkäisiä akseleita taidetaan tarvita vain siinä tapauksessa, että kyseessä on kolmen akselin ratkaisu, eli matala- ja korkeapaineakselit ja vapaaturpiiniakseli erikseen, mutta kompakteimmissa pikkumoottoreissa sellainen ei varmasti tule kyseeseen. Pahoittelut, että pyydettyjen neuvojen sijaan vain sotkin asiaa tyhmillä kysymyksillä, mutta on niin mielenkiintoinen projekti, että uteliaisuus heräsi!

 

Ja silläkin uhalla, että Jarmo luultavasti tuntee noiden myllyjen sielunelämän minua paremmin, rohkenen epäillä, että Mika on siinä suhteessa oikeassa, että vaikka nuo isompiin koneisiin asennetut voimalaitteet ovatkin käännetyllä virtauksella, kaipa niiden ilmanottoon jotain hyötyä patopaineesta saadaan. Ilmanottoaukot aukeavat kuitenkin eteenpäin, kun moottori on koneeseen asennettuna. Ilmeisesti tuossa pikkumyllyssä ei ole integroituna mitään virtauksenkääntökanavaa, joka haukkaisi ilmaa edestä päin patopaineen avustamana. Tsemppiä selvittelyihin!

[Timo Urhonen 0]

Ei noissa isommissakaan moottoreissa (esim. PT-6) ole integroituna ilmanottokanavaa, vaan se on ihan erillinen putki moottorin kotelossa.

 

Ilmanottoaukko tosiaan on suoraan eteenpäin, ja potkurivirta ahtaa ilmaa kanavaan, joka taas johtaa moottorin takaosassa olevalle ahtimelle.

 

Alla kuva kirjasta Super KingAir 300 - Pilot Training Reference Workbook, sivu 4-3

 

[ attachment removed / expired ]

 

[Juha Pesu 15]

Ei noissa isommissakaan moottoreissa (esim. PT-6) ole integroituna ilmanottokanavaa, vaan se on ihan erillinen putki moottorin kotelossa.

 

Voi olla aika haastavaa vastaavaa systeemiä rakentaa purjekoneen kotiinpaluumoottoriin, joka otetaan ulos rungosta vain tarvittaessa, moottorin kaikkine kotelointeineen pitäisi olla pieni, kevyt, simppelisti ja varmasti toimiva. Isommat moottorit on suunniteltu asennettaviksi ja koteloitaviksi niin, että kotelointiin voidaan rakentaa soveltuvat ilmanottokanavat, mutta tämä on lähtökohdiltaan aika erilainen asennus.

[Jarmo Kempas 0]

Niin kuin totesit, kaikki on kiinni koteloinnista ja sen virtauskanavista.

Tuo pienoismoottori muistuttaa kovasti PT-6 moottoria ilman koteloa. Sekin saadaan osittain potkurin ahtamaksi sopivalla kotelolla.

 

On ne ontot akselitkin käytössä esimerkiksi esillä olleessa PW-100 moottorissa. Sen perusasennus on oikeinpäin = ahdin ensin ja sitten muut rojut. Tuokin moottori tarvitsee sopivat kuoret.

 

jk

[Aki Suokas 80]

Noiden pienten turbiinien tekijä on (syystäkin) vaitonaisia moottoreidensa painesuhteesta.

Mutta se on varsin pieni, luokkaa 3:1, esim tuolla näyttää olevan arvoja.

 

Painesuhde taas kertoo karua kieltä miksi pienet turbiinit on niin ahneita polttoaineelle.

Vertaa vaikka isompien moottoreiden painesuhteeseen; Allison 250 / 8:1, PT-6 / 10:1, PW127 (ATR-72 moottori) / 12:1, Rolls-Royce Turbomeca RTM322 (eli NH90 moottori)  / 14.7:1  jne

 

[Juha Pesu 15]

Noiden pienten turbiinien tekijä on (syystäkin) vaitonaisia moottoreidensa painesuhteesta.

Mutta se on varsin pieni, luokkaa 3:1...

Painesuhde taas kertoo karua kieltä miksi pienet turbiinit on niin ahneita polttoaineelle.

 

Ihmeeltä se tuntuisikin, jos pikkuturpiinimoottoreilla kilpailtaisiin painesuhteessa isompien kanssa, kun jo pelkästään materiaalit ja osien valmistustekniikka ovat isommissa moottoreissa kovien lämpötilojen ja kierroslukujen vuoksi sellaista huipputekniikkaa kuin ovat. Ja varmastikin paine-erojen kasvattaminen vaatisi myös monimutkaisempaa ja hienostuneempaa säätötekniikkaa, ei taida noihin kokoihin, painoihin ja hintaluokkiin mahtua sellaisia.

 

Hyvä teho-painosuhde noilla kuitenkin on, tuo Mikan esimerkkiturboproppi painaa 1750 grammaa ja antaa 7,5 heppaa tehoa. Ja Mikan käyttämällä muunnolla työntövoimaksi tuolta Akin linkittämältä sivulta näyttäisi löytyvän suunnilleen vastaavaa työntövoimaa tarjoava suihkuturpiinimoottori, 16 kiloa työntöä, 1430 grammaa painoa, Wren 160 Pro.

 

Ja noissahan on näköjään ilmoitettu polttoaineenkulutuksetkin maksimiteholla, propissa 176 ml/min ja suihkumosassa 550 ml/min. eli päässä laskien äkkiseltään potkurivoimanlähde kuluttaa 11  litraa tunnissa ja suihkumoottori 33 litraa tunnissa.

 

Eli jos laskin ja ymmärsin oikein ja speksit pitävät paikkansa, turbopropin ptäisi tuottaa samaa työntövoimaa samalla polttoainemäärällä 3 kertaa pidempään.

 

Ja vaikka turboprop vaikuttaakin edulliselta suihkumoottoriin nähden, taitaa mäntämoottorikone kulkea aika paljon vähemmällä, mitä ilmeisimmin juuri Akin kertomista pikkuturbiinimoottorien heikkouksista johtuen. 

[Jussi Salminen 12]

Paluumoottori ?

 

Ensin specsataan lentotehtävä & sitten se mitä lähdetään hakemaan?  Päästään esisuunnitteluun, joka ainakin aluksi on kompromissien takia

lähempänä tai kauempana optimista. Tässä linkkejä, joista voi lähteä kehittelemään omia suunnitelmia. Näissä on hakusanoja, joilla löytyy infoa

niin paljon kuin viitsii imuroida itseensä:

 

http://www.jonkersailplanes.co.za/

http://www.jonkersailplanes.co.za/index.php?pageid=49

http://www.hph.cz/images/304SSpecs_E.pdf

http://minijets.org/typo3/index.php?id=73

http://www.desertaerospace.com/index.html

HTTP://WWW.desertaerospace.com/bonusjet.html

http://www.vertigoairshows.com/jet.html

http://www.alisport.com/eu/eng/alianti.htm

http://www.pbsvb.com/dlt_motor_tj100.php

http://www.front-electric-sustainer.com/PDF%20Articles/FES_katalog_V2.pdf

http://www.wrenturbines.co.uk/engines/turboprop/wren-44-turboprop

http://www.jetcatusa.com/spt5.html

http://www.barnardmicrosystems.com/L4E_turbine.htm

http://www.psr-jet-system.com/___010_content_EN/___030_Download/20110324_-_PSR_Jet_System_-_ZUSAMMEN.pdf

http://www.psr-jet-system.com/___010_content_EN/___020_Gallery/___indexhtml.html

http://cagliari.khbo.eu/doks/do/files/FiSe8a81998218eeb4e50118ef3ae0650156/eindwerk.pdf;jsessionid=48E5263D51D2ECA291F8A3928E773009?recordId=SKHB8a81998218eeb4e50118ef3ae0630155

http://ae-www.technion.ac.il/~jetlab/6thsmp/hemi.pdf

http://www.airshow.net.au/avalon2009/airshow/profiles.html

 

Jussi Salminen

 

[Tuomas Pietinen 0]

Moi,

mukavaa että juttu herätti kiinnostusta. Heti kärkeen: Wren 44 potkuriturbiini pystyy noin 17 kilon staattiseen vetoon eikä 24 kuten jutussani väitin. Oikea, korjattu tieto ei nyt valitettavasti edennyt lehteen asti vaikka kovasti yritin...

Mutta mutta. Tulee mieleen pari ongelmaa. Ensinnäkin teho tuskin riittää purtsikkaan ja kotiinpääsyyn vaikka miten olisi.

Toiseksi sitten käynnistys ilmassa, mietin voisiko taittuvilla lavoilla estää tuulimyllynä pyörimisen kunnes turbiini käy riittävän nopeasti.

 

Lennokkiturbiinin hyötysuhde, kuten jo tiedättekin, paranee kytkemällä siihen toinen turbiiniaste ja esim. potkuri.

Maailman taloudellisin lennokkiturbiini ajatellen kulutus/työntö tai litralla pisimmälle, on ruotsalainen Hawk Turbine.

Suurempi malli 190R työntää 19 kiloa ja kuluttaa noin 40% vähemmän kuin muut.

Itselläni on pienempi 100R, ja vaihdoin lennokkini tankin pienempään Wren 120:n jälkeen. Työntö on sama.

 

Potkuri vai ei? Purtsikat lentävät kuitenkin aika kovaakin. Teoriassa: kun kahteen samanlaiseen lennokkiin asennetaan toiseen suihkuturbiini ja toiseen jotain mikä pyörittää potkuria vastaavalla staattisella vedolla niin mitä tapahtuu?

Teoriassa suihkari lentää täysillä kulkevan potkurin vierellä 1/4 teholla. Eli vain staattisella teholla ei ole merkitystä vain sillä mikä toimii parhaiten halutulla nopeusalueella.

 

Mielenkiintoista! Mikäli voin jotenkin asiassa auttaa, ottakaa rohkeasti yhteyttä. Turbiinien kanssa tulee pulattua liki päivittäin

 

TP.

 

[Mika Koski 0]

Heti kärkeen: Wren 44 potkuriturbiini pystyy noin 17 kilon staattiseen vetoon eikä 24 kuten jutussani väitin. Oikea, korjattu tieto ei nyt valitettavasti edennyt lehteen asti vaikka kovasti yritin...

 

No niin saatiin asiantuntijoita paikalle. Minäkin tuossa päädyin tuohon samaiseen 17 kiloon, vaikka olisin ollut erittäin tyytyväinen tuohon 24:een.

 

Laskeskelin tuossa, että meikäläisen (minä ite ja minun koneeni) työnnön tarve vaakalennossa on siinä 21 kg, joten ainakaan nykyinen Wren ei pysty tähän. Seuraava sukupolvi sitten saattaa korjata ongelman.

 

Toiseksi sitten käynnistys ilmassa, mietin voisiko taittuvilla lavoilla estää tuulimyllynä plmayörimisen kunnes turbiini käy riittävän nopeasti.

 

Jonkinlainen potkurijarru olisi kai tuossa se yksinkertaisen ratkaisu?

 

Potkuri vai ei? Purtsikat lentävät kuitenkin aika kovaakin. Teoriassa: kun kahteen samanlaiseen lennokkiin asennetaan toiseen suihkuturbiini ja toiseen jotain mikä pyörittää potkuria vastaavalla staattisella vedolla niin mitä tapahtuu?Teoriassa suihkari lentää täysillä kulkevan potkurin vierellä 1/4 teholla. Eli vain staattisella teholla ei ole merkitystä vain sillä mikä toimii parhaiten halutulla nopeusalueella.

 

Jos lähdetään siitä liikkeelle, että kyseessä on kotiinpaluumoottori eli ollaan palaamassa kotikentälle enemmän tai vähemmän keskenjääneen matkalennon päätteeksi. Tällöin koneesta on laskettu jo vedet ulos ja yleensä kevyen kisakoneen paras liitoluku saavutetaan 100 km/h plus miinus jotain nopeudella. Tämä ei taida olla tuollaiselle jetille mikään optiminopeus?

 

Mika

[Mika Koski 0]

Vielä yksi ajatelma...

 

... jos tuon Wrenin turbopropin kääntäisi takaisin oikeinpäin eli menosuunnasta ensimmäisenä olisi se moottori, tämän jälkeen potkurin turbiini (poistoputket taaksepäin käännettyinä) ja viimeisenä työntöpotkuri. Paljonkohan tuo parantunut hengitys nostaisi tehoa?

 

Mika

[Juha Pesu 15]

Moi,

mukavaa että juttu herätti kiinnostusta. Heti kärkeen: Wren 44 potkuriturbiini pystyy noin 17 kilon staattiseen vetoon eikä 24 kuten jutussani väitin.

 

 

Jos se potkuriturpiinin 17 kilon työntövoima olikin siis paikallaan olevalle koneelle, voinee vertailukelpoisuuden 16 kilon työntöä tarjoavan suihkumoottorin kanssa unohtaa. Ja jos polttoaineenkulutusta vertaillaan, pitäisi varmastikin ottaa myös huomioon nopeus, jolla suihkumoottori kulkee.

[Harri Lonnqvist 0]

Moro!

 

En löytänyt sopivampaa threadia....

 

Mutta miten tällaista voi edes kunnolla ohjata...400mph????

 

http://www.videobash.com/video_show/rc-plane-6456

 

Harri