Si eres un entusiasta de los drones, probablemente sepas que la mayoría de los drones vienen con un diseño bastante similar en el sentido de que usan hélices para lograr sustentación para elevarse en el aire de manera similar a cómo funcionan los helicópteros. Dicho esto, es posible que se pregunte por qué la mayoría de los drones están diseñados de esta manera y no utilizan una forma diferente de propulsarse, por ejemplo, un diseño como un ventilador con conductos. Entonces, ¿por qué los drones no usan ventiladores con conductos?
Los ventiladores con conductos simplemente no son tan eficientes como las hélices para la elevación estática. Tienen diámetros de aspas más pequeños y motores de par más bajo, y pueden compensar con RPM más altas y más aspas de ventilador para proporcionar el empuje necesario, pero esto significa que no son tan eficientes como las aspas de hélice cuando se usan en drones.
Es posible que haya visto el uso de ventiladores con conductos en muchos objetos voladores diferentes o incluso en vehículos voladores. Sin embargo, también debe comprender que existe una diferencia entre esos objetos y vehículos y un dron. Los drones, por pequeños y livianos que sean, necesitan operar de manera mucho más eficiente. Entonces, tratemos de entender más acerca de por qué los drones no usan ventiladores con conductos.
¿Qué tan efectivos son los ventiladores con conductos?
Cuando observa diferentes objetos voladores que necesitan un cierto nivel de empuje para elevarse en el aire, debe considerar el hecho de que estos necesitan motores que los impulsen hacia arriba y hacia la dirección en la que quieren ir. Una de las formas básicas de hacerlo es mediante el uso de un ventilador de hélice clásico que gira a altas velocidades para impulsar el avión o el vehículo hacia arriba. La hélice clásica fue la que se usó para volar el primer avión.
Sin embargo, otra de las formas más populares de impulsar un avión o un objeto volador es el ventilador con conductos. El ventilador con conductos se parece al clásico ventilador de hélice, pero ahora tiene un conducto que encierra una serie de aspas de ventilador más cortas y numerosas. Básicamente, el ventilador con conducto seguirá girando para producir el par y la sustentación que la aeronave necesita para volar, pero funciona a velocidades de rotación más altas.
Entonces, básicamente, aunque los ventiladores con conductos todavía se parecen mucho a los ventiladores de hélice habituales, excepto por el hecho de que hay más aspas más cortas y que tienen un conducto, en realidad son ventajosos hasta cierto punto en comparación con las aspas de hélice sin conductos. .
Esto se debe a que el conducto es capaz de reducir las pérdidas en el empuje que producen las palas. Mientras tanto, también puede cambiar la sección transversal del conducto para que pueda cambiar y variar la velocidad y la presión del flujo de aire de acuerdo con el principio de Bernoulli a su favor. Esta es la razón por la que los ventiladores con conductos se usan más comúnmente en la versión moderna de los aviones, como los dirigibles y aerodeslizadores habituales.
Estas son algunas de las otras ventajas que puede tener cuando usa ventiladores con conductos en un objeto volador:
- Las pérdidas de punta de las palas de la hélice se pueden reducir mediante el conducto. Cuando eso sucede, el ventilador canalizado puede operar a un nivel más eficiente, ya que puede producir un empuje que las hélices que son similares en diámetro y tamaño no pueden. Esto se ve mejor cuando la aeronave o el objeto vuela a bajas velocidades y altos niveles de empuje estático.
- Si puede variar el tamaño del conducto de la manera correcta, puede ajustar el tamaño del ventilador para permitir que funcione a un nivel más eficiente a velocidades aerodinámicas más altas en comparación con lo que puede hacer una hélice.
- Por supuesto, los ventiladores con conductos funcionan mucho más silenciosamente que las hélices porque los conductos protegen el ruido que producen las aspas y, al mismo tiempo, reducen la velocidad de la punta, lo que muy bien podría contribuir a generar más ruido.
- Con el mismo nivel de empuje, un ventilador canalizado puede ser más pequeño que una hélice. Esto le permite usar motores más pequeños en un avión u objeto volador mientras mantiene el mismo nivel de empuje.
- Los ventiladores con conductos, debido a la forma en que los conductos protegen y cubren las palas de la hélice, son más seguros cuando funcionan en tierra porque las posibilidades de que las palas golpeen a alguien o algo se reducen considerablemente.
Entonces, como puede ver, hay ciertas ventajas cuando usa ventiladores con conductos. En otras palabras, estas hélices son bastante efectivas para todo tipo de objetos voladores diferentes, y es por eso que los aerodeslizadores y los aviones prefieren usar ventiladores con conductos en lugar de ventiladores de hélice. E incluso después de que se introdujera el motor turborreactor, los aviones más pequeños y de bajo costo aún utilizan ventiladores con conductos porque son más asequibles. Hoy en día, muchos modelos diferentes de aviones a control remoto se impulsan mediante ventiladores con conductos.
¿Por qué los drones no usan ventiladores canalizados?
Algunos de los modelos de aviones modernos más populares que utilizan diferentes aficionados en la actualidad son los drones.
Cuando te das cuenta de cómo se construyen la mayoría de los drones, una de las cosas que primero verás de inmediato es que los drones utilizan palas de hélice en lugar de ventiladores con conductos. Y llegados a este punto, ya sabe lo efectivos que son los ventiladores canalizados para propulsar aviones y maquetas de aviones. Entonces, esto podría hacer que te preguntes por qué los drones ni siquiera usan ventiladores con conductos y usan hélices tradicionales.
Para entender esto, veamos las desventajas de los ventiladores con conductos:
- No funcionan tan eficientemente cuando el objeto volador está a nivel de crucero o está operando a un nivel de empuje bajo.
- Debe poder tener espacios muy pequeños entre las puntas de las aspas y el conducto en sí para que los ventiladores con conductos funcionen de manera eficiente.
- Funciona a RPM más altas y la vibración que necesita tiende a ser mínima.
- El conducto puede agregar peso a todo el vehículo u objeto volador incluso cuando el conducto está hecho de materiales compuestos ligeros.
Entonces, si lo miras, es bastante fácil entender por qué la mayoría de los drones no usan ventiladores con conductos y por qué solo unos pocos de estos drones los usan. Los drones funcionan con un nivel de empuje bajo y sus motores deben poder proporcionar un empuje estático de bajo nivel todo el tiempo para que los drones mantengan su vuelo. Esto hace evidente la ineficiencia de los ventiladores con conductos, ya que no funcionan muy bien a niveles de empuje bajos.
Por supuesto, también debe tener en cuenta lo difícil que sería para usted utilizar ventiladores con conductos en drones que se supone que son livianos y fáciles de transportar. Los conductos en sí agregan peso a los drones, lo que ahora requeriría que las hélices trabajen más para proporcionar la sustentación y el empuje que necesitan los drones. Esto hace que sea más difícil para los fabricantes de drones diseñar drones que puedan ser lo suficientemente livianos cuando usan ventiladores con conductos como sus hélices.
Mientras tanto, debido a que cada vez más mini drones y drones ligeros se están volviendo populares porque básicamente puedes doblarlos y sus palas de hélice para colocarlos dentro de tu bolso, sería bastante difícil que los drones con ventiladores con conductos fueran portátiles. Los conductos en sí tendrían que ocupar una tonelada de espacio y no tendrían un diseño fácilmente plegable. Y aunque las aspas de las hélices tradicionales suelen ser más largas que las aspas de un ventilador con conductos, el hecho es que las aspas de la hélice de la mayoría de los drones se pueden plegar para que puedas transportarlas más fácilmente. Esto es algo que probablemente no puedas hacer con los ventiladores con conductos debido a los conductos.
Con todo, las palas de hélice tradicionales son simplemente mucho más eficientes en términos de rendimiento y diseño en comparación con los ventiladores con conductos cuando estamos considerando su uso en drones.
¿Cuánto empuje produce un ventilador con conductos?
El empuje que puede producir un ventilador con conductos depende en gran medida de muchos factores diferentes, como el diseño de los conductos y el tamaño del ventilador con conductos en sí. Como tal, realmente no hay un número específico cuando se trata del empuje que puede producir un ventilador con conductos porque puede depender completamente de cómo se fabricó y diseñó.
Como ejemplo, podemos mirar un ventilador con conductos de 15 cm de diámetro para que pueda comprender cuánto empuje puede producir un ventilador con conductos más grande o más pequeño. Un ventilador con conducto de 5,9 pulgadas (15 cm) probablemente pueda levantar alrededor de 8,8 libras (4 kg) de masa. Pero puede aumentar su capacidad de empuje aumentando la solidez del rotor. Si ese es el caso, el ventilador canalizado podría levantar cerca de 6 kg. Sin embargo, necesitaría más ventiladores con conductos que sean de un tamaño similar si desea poder transportar 10 o más kilogramos.
Otro buen ejemplo es el Martin Jetpack, que utiliza dos ventiladores con conductos que probablemente tengan cerca de 80 cm de diámetro. Este jetpack es suficiente para levantar a una persona del suelo, pero no hasta el punto de que pueda proporcionar suficiente verticalidad. El Martin Jetpack no dice cuánto empuje produce, pero podría ser lo suficientemente bueno porque puede levantar del suelo a un hombre de tamaño promedio.