Assunto Técnico: Cálculos e Projetos para Ducted-Fan, Glow ou EDF

Cálculos e Projetos para

DUCTED FAN

De uns tempos pra cá, o aeromodelismo à jato tornou-se um tanto popular (devido a entrada de produtos chineses no mercado, o que provocou uma enorme queda nos preços), porém mesmo com a queda de preços promovida pelos nossos amigos de olhos puxados, o custo de um sistema de turbina a gás ainda é muito alto. 

Isso fez com que o aeromodelista comum, que é como sempre um eterno sonhador procurasse uma alternativa barata para ter aquele tão sonhado MiG, F-15, F-14, F-86 ou mesmo um Mirage em sua coleção de aeromodelos... 

A solução foi o ducted-fan... Mas... O que é ducted fan?

Imagem de um Ducted-Fan de um avião REAL

Como pode ser visto na imagem, o Ducted-Fan nada mais é do que uma hélice ou rotor dentro de um duto com formato venturi, que direciona o ar, aumenta a pressão e a velocidade de escape, gerando assim propulsão.

Existem ducted-fans de todos os tipos, elétricos, combustão a pistão (glow, gasolina, etanol) e até o mais famoso de todos os ducted-fans, o TurboFan (onde o "fan" é girado por um motor de reação à turbina).

O ducted-fan parece algo bem simples, muita gente dirá "Ah! Mas é só por uma hélice dentro de um cano e pronto"

Mas isso é totalmente errado, na verdade o "duto" aonde vai o "fan" tem que ter formato de venturi, ou seja, ele é mais ou menos assim:

Este formato é necessário para que ocorra um aumento na pressão e consequentemente um aumento na velocidade de saida do ar.

Um fan reto, como um cano, funciona, mas seu desempenho é bastante prejudicado pois uma grande parte do empuxo que poderia ser gerado simplesmente se perde como ruido. (ou seja, faz muito barulho mas força que é bom, neca!)

Exemplo de Fan sem DUTO não adianta montar deste jeito no avião... Só faz barulho...

O certo é que o duto seja dimensionado de acordo com o diâmetro externo do corpo com as seguintes proporções:

Fan = 100%

Boca do duto = 110% a 120%

Saida do duto = 80% a 65%

Existem N maneiras de se produzir um duto eficiente. Algumas simples, outras complexas. Sempre deve-se levar em conta os seguintes fatores na hora de fazer um duto para o seu fan:

O interior do duto deve ser o mais liso possível

Aumentar a boca do fan não aumenta a quantidade de ar ejetado

Diminuir demais a saida do duto não aumenta a pressão

Colocar um fan atrás do outro não dobra o empuxo, mas aumenta uns 50%

Se você estiver achando complicado pensar nisso tudo, você pode comprar um duto pronto. Existem dutos metálicos, plásticos e até de isopor.

Duto metálico para Ducted-Fans glow e elétricos

Duto plástico para ducted-fan elétrico (EDF)

Ok, ok... Já sabemos que tem que ser colocado o duto nos Ducted-Fans disponíveis no mercado. Mas.. Qual seria a posição ideal do ducted-fan dentro do avião?

O ideal seria colocar o ducted-fan no meio do avião, bem no cg ou um pouco atrás do cg. Assim temos uma relação peso-empuxo.

O ideal, seria montar assim:

Mas afinal, qual é mesmo a função do duto? Seria só pra direcionar melhor o ar?

Não!!! A função real do duto é COMPRIMIR o ar sugado pelo fan e AUMENTAR ENORMEMENTE a velocidade de saída do mesmo, o que gera muito empuxo. Nos Ducted-fans à combustão ainda existe o aquecimento do ar pelo próprio motor, o que aumenta ainda mais a pressão e consequentemente o empuxo (vide o turbofan)

Ducted-Fans disponíveis no mercado:

Existem ducted fans de todos os tipos, alimentados por qualquer coisa. Ali encima vimos um EDF, ou seja, um ducted-fan elétrico, mas existem ducted-fans glow, gasolina... Observe:

Exemplo de Ducted-Fan GLOW 2 tempos

Exemplo de Ducted-Fan GLOW 6  tempos

Avião com ducted-fan glow .46

Exemplo de ducted-fan a GASOLINA

Outra foto do ducted-fan citado acima:

(Sim! Sempre tem um exagerado!)

Caramba, legal!!! Mas... o ducted-fan é coisa nova, não?

Não!!!! A idéia existe desde o século passado, pois a previsão de funcionamento do ducted-fan veio diretamente das leis dos gases, de Gay-Lussac e Boyle. Com isso, apareceram várias coisas estranhas no sentido do ducted-fan, até mesmo um AVIÃO REAL com um ducted-fan enorme!

Trata-se do Stipa-Caproni de 1932, um avião real para 2 passageiros equipado com um motor De-Havilland Gypsy III de 120HP

Olha só que gracinha... Parece até avião do João-do-avião lá da M-Morte

Há quem diga que ele não voa, mas olha aqui uma foto da decolagem

E se você ainda duvidar... Aqui vai um vídeo...

Por hoje é só, pessoal.... Até a semana que vem...