Ventilateur canalisé - Ducted fan

Cloche X-22

Ventilateur à jet axial pour la ventilation, photographié pendant son stockage pour une utilisation future

Un ventilateur canalisé est un dispositif de déplacement d' air dans lequel un ventilateur mécanique , qui est un type d' hélice , est monté à l' intérieur d' un carénage ou d' un conduit cylindrique . Le conduit réduit les pertes de poussée des extrémités des pales de l'hélice, et la variation de la section transversale du conduit permet au concepteur d'influencer avantageusement la vitesse et la pression du flux d'air selon le principe de Bernoulli . La propulsion par soufflante canalisée est utilisée dans les avions , les dirigeables , les aéroglisseurs et les ensembles de ventilateurs .

Un ventilateur à jet est un ventilateur canalisé fixe utilisé pour déplacer l'air à travers des bâtiments ou des tunnels.

Les ventilateurs canalisés ont normalement des pales plus nombreuses et plus courtes que les hélices conventionnelles et peuvent donc fonctionner à des vitesses de rotation plus élevées.

Applications

Ventilateurs canalisés sur un dirigeable ou dirigeable

Dans les applications aéronautiques, la vitesse de fonctionnement d'une hélice non carénée est limitée car les vitesses de pointe s'approchent du mur du son à des vitesses inférieures à celles d'un ventilateur caréné équivalent. L'agencement de ventilateur canalisé le plus couramment utilisé dans les avions de grande taille est un moteur à double flux , où la puissance pour faire tourner le ventilateur est fournie par une turbine à gaz . Les moteurs à double flux à taux de dilution élevé sont utilisés sur presque tous les avions de ligne civils , tandis que les combattants militaires utilisent généralement les meilleures performances à grande vitesse d'un turboréacteur à faible taux de dilution avec un diamètre de soufflante plus petit. Cependant, un ventilateur canalisé peut être alimenté par n'importe quelle source de puissance d'arbre telle qu'un moteur alternatif , un moteur Wankel ou un moteur électrique . Une sorte de ventilateur canalisé, connu sous le nom de fantail ou sous le nom de marque Fenestron , est également utilisé pour remplacer les rotors de queue sur les hélicoptères .

Un marin vérifie l'hélice canalisée d'un aéroglisseur de Landing Craft Air Cushion (LCAC)

Les ventilateurs canalisés sont préférés dans les avions VTOL tels que le Lockheed Martin F-35 Lightning II et d'autres conceptions à basse vitesse telles que les aéroglisseurs pour leur rapport poussée/poids plus élevé.

Dans certains cas, un rotor caréné peut être 94 % plus efficace qu'un rotor ouvert. L'amélioration des performances est principalement due au fait que le flux sortant est moins contracté et transporte donc plus d'énergie cinétique.

Parmi les amateurs d' aéromodélisme , le ventilateur canalisé est populaire auprès des constructeurs d' avions modèles radiocommandés haute performance . Les moteurs incandescents à combustion interne combinés à des ventilateurs canalisés ont été le premier moyen réalisable de modéliser un avion à réaction à l'échelle. Malgré l'introduction des turboréacteurs à l' échelle des modèles réduits, les ventilateurs carénés électriques restent populaires sur les modèles réduits d'avions plus petits et moins coûteux. Certains avions à soufflante canalisée à propulsion électrique peuvent atteindre des vitesses de plus de 320 km/h (200 mph).

La plupart des types de ventilateurs utilisés dans les ordinateurs contiennent un conduit intégré dans l'assemblage du ventilateur ; le conduit est également utilisé pour le montage mécanique du ventilateur sur d'autres composants.

Avantages

Le Martin Jetpack , un avion personnel propulsé par des ventilateurs canalisés

• En réduisant les pertes en bout de pale d'hélice, la soufflante carénée est plus efficace pour produire une poussée qu'une hélice classique de diamètre similaire, en particulier à basse vitesse et à haut niveau de poussée statique (dirigeables, aéroglisseurs).
• En dimensionnant les conduits de manière appropriée, le concepteur peut régler le ventilateur pour lui permettre de fonctionner plus efficacement à des vitesses d'air plus élevées qu'une hélice ne le ferait.
• Pour la même poussée statique, un ventilateur caréné a un diamètre inférieur à celui d'une hélice libre, ce qui permet un équipement plus petit.
• Les ventilateurs canalisés sont plus silencieux que les hélices : ils protègent du bruit des pales et réduisent la vitesse de pointe et l'intensité des tourbillons de pointe, qui contribuent tous deux à la production de bruit.
• Les ventilateurs canalisés peuvent permettre une quantité limitée de vecteur de poussée , quelque chose pour lequel les hélices normales ne sont pas bien adaptées. Cela leur permet d'être utilisés à la place des tiltrotors dans certaines applications.
• Les ventilateurs canalisés offrent une sécurité accrue au sol.

Désavantages

• Moins efficace qu'une hélice en croisière (à plus faible niveau de poussée).
• Une bonne efficacité nécessite des jeux très faibles entre les extrémités des pales et le conduit.
• Nécessite un régime élevé et des vibrations minimales.
• Conception de conduits complexes et augmentation du poids même s'ils sont construits à partir de composites avancés.
• À un angle d'attaque élevé , certaines parties du conduit décrocheront et produiront une traînée aérodynamique .

Voir également

• Ventilateur centrifuge
• Ventilateur (mécanique)
• Turbosoufflante à engrenages
• Hélice carénée
• Configuration du poussoir
• Ventilateur sans conduit
• Voiture volante

Les références