ドローン性能基礎実験機の流体部設計を行ないました。
設計したドローン性能基礎実験機は、特徴としてクアッド配置プロペラの上部に直径の大きい２重反転プロペラを配置している点です。
ドローン上部の２重反転プロペラが強力な浮力を造り、下部のクアッド配置プロペラも浮力を造りますが同時に機体姿勢の制御を行います。
よって、この機体はクアッド配置プロペラドローンの最大直径の中で上部２重反転プロペラが大きな浮力を造るため、小型で浮力の大きなドローンとすることが出来ます。
そして、上部の２重反転プロペラは揚力効率が高くなる（フィギュアオブメリットの増加）ので、滞空時間が長くなる利点を持ちます。
ジェットエンジンの改良設計が良い感じになってきました。
軸流タービンの軸出力がアップするとともに、排気噴流の旋回が少なくなり噴流速度も速い解析結果を次のように得ています。
高性能ドローンプロペラとして設計した羽根の性能は、流体解析結果と試作羽根実験結果がほとんど同じ結果となりました。
つまり、弊社の高性能ドローン羽根設計能力が実証されたと考えています。
次は、高性能ドローンプロペラの性能流体解析結果の流蹟線図です。
そして次は、性能実験用に試作したドローンプロペラの写真です。
そして最後は、性能の流体解析結果値と実験で測定した結果をグラフ化したもので、ほとんど差はありません。
ジェットエンジン設計を進めていますが、それの羽根配置変更と小燃焼を加えたジェットエンジン流体部設計とそれの熱流体解析結果を解析結果図で見てみます。
次図は、速度分布コンターと速度ベクトルで流れを示しています。
次図は、圧力の分布を示すコンター図です。
次は、温度の分布を示すコンター図であり、ジェットエンジン外部にも熱が伝わっているのが解析されています。
次図は、コンプレッサー側で流れがある表面部の速度コンター図と流蹟線図です。
次図は、タービン側の流れ表面速度コンター図と流蹟線です。
ジェットエンジンの流体部設計を行って、流体設計の改良点を求めるため流体性能解析をしてみました。
このジェットエンジンの基本構成は、入口コンプレッサー側が初段軸流コンプレッサー＋遠心コンプレッサーとなっており、コンプレッサーを駆動するタービンは１段軸流タービンです。
この流体解析では、コンプレッサー吐出空気を燃焼させてないので、タービン部での出力は足りませんのでジェット排気が全くありませんが、この解析の目的は燃焼器の空気流入穴の面積が適切となっているかどうか確認を進めています。
ドローン用２重反転プロペラ性能実験機の設計が進行中です。
ギリギリまで接近させた２重反転プロペラ構造としており、２重反転プロペラが本来持つ良い特性である１段目旋回流を２段目が上手に吸収する流体設計としています。
少し２重反転機構部が大きくなりましたので、ケーシング外形を見直してみます。
ドローン型２重反転プロペラ機の設計の最初のもので、約５年前に行いました。
ドローン型２重反転プロペラ機の動力部は軽量な２サイクルエンジンであり、高馬力を出せるので、この機体は総重量１７０Ｋｇを持ち上げることが出来ることが流体解析の結果分かり、実際も操縦者１人を浮かせることが出来ます。
５年ほど前なので、自立制御などはなく、エンジンとプロペラという流体部だけの設計でしたが、２重反転プロペラの強い推力発生を認識した設計例となりました。
燃焼ガスで駆動される遠心ガスタービン羽根の製作例です。
羽根直径は、タービン入口部で８０ｍｍです。
設計回転数は毎分５万回転となり、わりと高速です。
素材は耐熱鋼であり、７００℃ぐらいまでは対遠心力強度も充分です。
用途は、燃焼ガスにより駆動されるガスタービン羽根であり、その駆動力は発電機を回すのに使われます。
発電機の回転数は毎分１万回転以下となりますので、タービン回転は減速機を通して発電機に伝わります。
電動飛行機用ダクテッドファン推進機の設計例です。
ダクト口径５００ｍｍで羽根径４９０ｍｍで枚数７枚、吐出空気速度３０ｍ／秒、設計回転数４２００ｒｐｍ、モーター出力６．３ＫＷとなります。
羽根の分割断面翼型は、ボスからチップまで全てＮＡＣＡ４４１８を使ってみました。
このプロペラファン羽根の下流には静翼がわりのステーが６本ほど設けられ、プロペラ羽根が作った旋回流をステーが整流して軸方向後方に噴出します。
この電動ダクテッドファン推進機を電動飛行機機体に２台並べて推進させます。
有人の小型な電動ダクテッドファン航空機用の推進ファンを設計してみました。
８枚羽根推進プロペラファンとなり、画面にはありませんがプロペラは円筒形のダクトに覆われます。
電動モーターでプロペラファンは駆動されますが、有人電動飛行機であればそのモーターは小出力となりこのプロペラファンに直結されます。
プロペラファンの後流には３枚ほどの整流のための静翼が付きますが、それが電動モーター本体を支える構造となります。
より具体的な使用イメージとしては、英仏海峡を横断した有人ダクテッドファン機に使われている推進ファンをより高性能に設計してみたものです。
