Propulsão e Impulso

1. Fabricação de sistema de teste de impulso estático (ver esquemas e fotografia, Fig. 2)

1. Formar duas buchas cilíndricas em um torno com diâmetro externo de 42,16 mm, comprimento ~10 mm, e furar através do eixo central de 9,50 mm.
2. Pressione um rolamento de esferas flanged no furo em cada bucha. Insira as buchas nas duas portas paralelas do encaixe do tee de 4 vias, com os rolamentos do lado de fora. As buchas devem caber feio no encaixe do tee. (Veja o esquema de montagem pivô em Fig. 2b.
3. Corte dois comprimentos de 100 mm de comprimento da extrusão de ângulo reto de alumínio. Faça um orifício de 3,2 mm no meio do lado mais longo das extrusões, ~45 mm acima da base. Faça dois orifícios de montagem perto das extremidades dos lados mais curtos da extrusão.\
4. Insira o eixo através dos dois rolamentos no encaixe do tee de 4 vias. Até mesmo os comprimentos devem ser expostos em cada extremidade. Deslize as extrusões do ângulo reto nas extremidades expostas do eixo. Enrosque a extrusão do ângulo reto para a superfície de trabalho através dos orifícios de montagem. Instale as coleiras do eixo nas extremidades expostas do eixo para manter o conjunto centrado entre os suportes de ângulo reto.
5. Corte comprimentos curtos (~18 mm) e longos (~36 cm) de tubos de PVC de diâmetro externo de 42,16 mm. Insira o comprimento curto na porta horizontal no encaixe do tee de 4 vias e o comprimento longo na porta vertical. Insira uma tampa de tubulação na extremidade do comprimento horizontal.
6. Posicione uma balança digital de precisão (±0,1 ou ±0,01 g recomendado) sob a tampa horizontal do braço do tubo.
7. Monte os motores da hélice e o ventilador nas tampas dos tubos. As hélices devem ser compensadas para que as tampas não bloqueiem o fluxo de ar. Recomenda-se que os motores da hélice estejam colados nas cabeças de parafusos finos instalados nas tampas dos tubos (Fig. 2c).

2. Realizando experimentos

1. Coloque a menor hélice e a tampa do tubo do motor no braço vertical do tubo.
2. Regissos (braços de momento) do eixo pivô até o eixo motor da hélice_(adereçoL)e do eixo pivô até o ponto de contato do braço horizontal na balança.
3. Conecte o motor da hélice a uma fonte de alimentação DC de tensão variável (desligada).
4. Ligue a balança e tare (zero) a leitura.
5. Ligue a fonte de alimentação e varie a tensão em incrementos de ~0,4 V até 3,8 V. Para cada caso, registo a tensão, corrente fornecida, leitura de escala (em gramas) e faixa de escala durante a operação constante (normalmente oscila em ~0,3 - 5,0 g). Pode ser necessário tocar na hélice para ligá-la girando. Certifique-se de que o fluxo de ar está na direção certa (fluindo em direção à parte traseira do motor). Se não, inverta os leads positivos e negativos na fonte de alimentação.
6. Se disponível, use um anêmetro térmico para medir a velocidade do ar logo atrás (rio abaixo) da hélice em algumas condições. A velocidade varia sobre a área da hélice, então esta é apenas uma medição de ordem de magnitude.
7. Repita as etapas 2.1 - 2.6 para o outro motor e hélice e o ventilador de refrigeração do PC. O ventilador pode operar até 12 V.

3. Análise

1. Usando Eqn. 4, calcule a hélice e os impulsos do ventilador(T) para cada estojo medido. A principal fonte de incerteza é a variação/oscilação na leitura de escala durante a operação. Substitua esta faixa (Passo 2.5) por m em Eqn. 4 para determinar a incerteza do impulso.
2. Para cada caso, calcule o poder de entrada . A incerteza pode ser estimada como , onde ΔI e ΔV são as incertezas de medição de corrente e tensão (0,005 A e 0,005 V aqui).
3. Para cada caso computar a eficiência do impulso . A incerteza para a eficiência do impulso seria.
4. Compare os impulsos medidos com valores teóricos estimados utilizando as velocidades anemômetros (Eqn. 3). Aqui a área de saída pode ser estimada como a área de hélice/ventilador, menos o hub ou área motora: . Como isso se compara com os valores medidos?