Самолеты с толкающим винтом — Старый Русский Топ
Многим до сих пор кажется, что самолеты с толкающим винтом — это какая-то экзотика, и вообще придурь конструкторов-неформалов. Однако схема не только до сих пор применяется, но и применяется широко, а значит — это обусловлено какими-то важными преимуществами.
Одно из главных преимуществ — правильно спроектированный самолет с толкающим винтом имеет примерно на 20% более высокое аэродинамическое качество, чем аналогичный самолет с тянущим винтом. Это огромная цифра, за которую любой авиаконструктор чёрту душу продаст. Но откуда же берется такая разница?
Как известно, любой винт создает поток турбулентного (закрученного) за собой воздуха. Тянущий винт отбрасывает струю воздуха на фюзеляж, центроплан и крылья — причем этот поток, вращаясь, давит на одно крыло сверху, а на другое снизу, что вынуждает конструкторов как-то компенсировать этот вредный момент, теряя драгоценную мощность. Хуже того — поток, вращаясь вокруг фюзеляжа, вызывает вторичную турбулентность, на которой теряется существенная часть мощности. Частичной контрмерой служит удлинение носовой части фюзеляжа — но это паллиатив, даже многометровые носы не решают проблему, при этом удлинение фюзеляжа само по себе привносит дополнительное сопротивление воздуху и увеличивает массу конструкции.
Известно также, что воздух в полете уплотняется ближе к задней кромке крыла, что создает больше возможностей для винта, чтобы там от него эффективно оттолкнуться. Поэтому толкающий винт работает в среде более плотного воздуха и может лучше реализовать мощность — при прочих равных он может быть несколько меньшего диаметра и будет иметь меньшие потери.
Более того — свежие аэродинамические исследования показали, что толкающий винт, помещенный в заторможенный спутный след от обтекаемого тела, может давать тягу существенно бОльшую, чем тот же винт в открытом воздухе — причем рост КПД винта стремится к той же магической цифре +20%. Это дополнительно к уже давно известной разнице в аэродинамическом качестве самолета. Это произвело небольшую революцию во взглядах на оптимальные компоновки винтовых самолетов, и даже породило разработки специальных винтов для наиболее эффективной работы толкающими в сопутном следе.
На фото в заголовке вы видите современный (да что там — новейший!) ударно-разведывательный самолет AHRLAC (Advanced High Performance Reconaissance Light Aircraft) разработки ЮАР. Самолёт представляет собой цельнометаллический свободнонесущий высокоплан с одним турбовинтовым двигателем Pratt&Whitney Canada PT6А-66 мощностью 950 л.с. Особенность этого высокоплана — обратная стреловидность крыла, раздвоенный хвост и толкающий винт, который располагается в задней части фюзеляжа. Продолжительность полёта достигает 7,5 — 10 часов (что выдающееся достижение для столь легкой машины). Остальные ТТХ также внушают:
Максимальная скорость: 500 км/ч
Практическая дальность: 2 100 км
Практический потолок: 9 500 м
Боевая нагрузка: 800 кг + пушка в фюзеляже
В общем, Ил-2 рыдает. И ведь в конструкции этого самолета в принципе нет никакого хайтека и никаких экзотических материалов, обычный клепанный дюраль и механическое управление тягами — сходную машину можно было без проблем построить до второй мировой войны. При этом схема выглядит чрезвычайно привлекательной именно для ударного самолета (включая пикирующий бомбардировщик) — компактная кабина, которую легко бронировать и которая вдобавок прикрыта сзади мотором, с прекрасным обзором и удобной установкой стрелкового вооружения, винт не мешает бомбометанию с отвесного пикирования, и так далее.
Надо сказать, что даже перед войной не все в СССР были идиотами, в материалах Новосибирского филиала ЦАГИ сохранился проект оригинальной летающей танкетки-штурмовика Москалёва «ЛТ» с мотором М-11 (имевшей также заводское обозначение «САМ-23») с такой вот схемой — мотор М-11 за кабиной, толкающий винт, двухбалочный хвост. Состав вооружения для самолета весом чуть более одной тонны был очень мощным: две пушки ШВАК с боекомплектом по 200 (в перегрузку по 500) снарядов; два ШKACa с боезапасом по 1500 (2000) патронов; четыре (шесть) РС-82 или 400 кг бомб (на двух держателях за счет PC и перегрузки). По расчетам, при установке более мощного мотора (например, М-17) можно было еще усилить бронирование и вооружение, а общий вес боевой нагрузки увеличить до 1500 кг. Мотор М-11 — это тот же самый мотор, что ставили на У-2, их в СССР было овердофига и стоили они копейки, да и М-17 уже ушел из «большой» авиации, их было множество после капремонтов, и было бы разумным использовать эти моторы именно на дешевых штурмовиках. Но — не взлетело. Заводы надрывались, делая сложные Ил-2, которых всё равно хватало на 2-3 вылета, а летчиков гнали в бой на учебных У-2.
А вот вам пример конструкторского минимализма с использованием толкающей схемы:
Это очень известный и популярный в мире самолетик Bede BD-5. «С тех пор как в прессе появилась первая информация о BD-5, — заметил популярный журнал «Флюгревю» (ФРГ), — весь авиационно-спортивный мир разделился на два лагеря: одни считают Джима Беде шарлатаном, а другие гением». Главное, что поражает сторонников и противников Беде — скорость, с которой летает его изящный самолетик, выглядящий как «настоящая», всамделишная машина. С 70-сильным двухтактным двигателем воздушного охлаждения «Микро» разгоняется до 373 км/ч. И хотя полетный вес стремительного моноплана составляет всего 322 кг, он оборудован закрытой просторной кабиной, убирающимся трехколесным шасси, закрылками, полным комплектом пилотажно-навигационного оборудования. Смехотворно мал расход топлива — 26,5 л за час полета с крейсерской скоростью 368,5 км/ч. Аэродинамика, благодаря которой BD-5 приобрел столь удивительную быстроту и экономичность, не в первый раз изумляет специалистов и дилетантов.
Самолетик продается в виде набора деталей для самостоятельной сборки, причем наборчик стоит в 10 раз дешевле самой дешевой Цессны. И надо заметить, что там тоже нет ничего сверхтехнологичного — основные элементы силового набора сделаны из фанеры и простых катанных профилей, обшивка — тонкий листовой алюминий (может быть заменен на перкаль — но зачем?).
Двигатель расположен в идеальном для центровки месте. Толкающий винт работает в лучших условиях, чем тянущий, — не тратит сил на бесполезную обдувку фюзеляжа. Так как пропеллер поднят над продольной осью самолета, нет необходимости в высоком шасси. Его легко сделать трехколесным, с носовой стойкой. Из-за 6лагоприятной центровки (все самые массивные агрегаты — вблизи центра тяжести) можно обойтись небольшими рулевыми поверхностями с коротким плечом от центра тяжести самолета. Фюзеляж укорачивается, пилоту не нужно прилагать больших физических усилий к рычагам управления. Компактный корпус более жесток и прочен. В целом достигается экономия в весе, а следовательно, и в затратах на постройку машины.
Предложив свой «конструктор» для взрослых, Джеймс Беде и его фирма честно выполнили правила игры: сборка самолета должна быть посильна мало-мальски опытным самодельщикам и занимать не более 500 рабочих часов. Каждая заготовка тщательно размечена, снабжена подробнейшими чертежами в масштабе 1:1 и обстоятельными рекомендациями по обработке и сборке. Брошюры, содержащие пооперационное руководство с точными ссылками на необходимые инструменты, выполнены наглядно и скрупулезно. Так же проста и сравнительно дешева эксплуатация собранного самолета. С учетом амортизации, расходов на обслуживание, профилактический ремонт, топливо, перелет «Микро» на короткое расстояние (Сан-Франциско — Лас-Вегас) занимающий 2,3 ч, стоит 8 долларов против 40 для лайнера «Боинг-747», 31 — для легкомоторной «цессны», 34 — для автобуса, 51 — для автомобиля и 16 — для мотоцикла.
Впрочем, поклонники разных схем спорят об их эффективности до сих пор, и это при том, что давно уже был поставлен классический эксперимент сравнения тянущего и толкающего винта на самолете Cessna Skymaster — вот таком.
Как вы видите, это двухмоторный самолет сравнительно редко применяемой схемы push-pull (тяни-толкай). Его удобство для теста — в том, что у него два совершенно одинаковых двигателя с одинаковыми винтами, и он может летать на любом моторе из двух. Для теста определялась максимальная скорость при работающем тянущем двигателе и при толкающем (понятно, что разница в скорости даст точный практический ответ — какая схема эффективнее, с учетом всех факторов). Так вот с работающим толкающим винтом скорость самолета была больше на ~20 км/ч, чем с работающим тянущим. И это, между прочим, немало — с учетом того, что установка толкающего винта на Скаймастере далеко не оптимальна, в то время как установка тянущего взята с классической Цессны и вылизана до предела.
Также известны и результаты испытаний нашим ЛИИ «Дорнье-Пфайля» (фашистского тяни-толкая). Запомнилась фраза «На одном заднем двигателе скорость была существенно выше, чем на одном переднем». И совсем свежий пример — когда рутановский «Вояджер» (еще один тяни-толкай) шёл без посадки вокруг шарика, для экономии топлива выключали именно передний двигатель.
Могу лишь констатировать, что на отечественном рынке легкой авиации резко превалирует схема с толкающим винтом. И это несмотря на прекращение производства А-20. И не учитывая дельталеты, автожиры и паралеты. А уж если учитывать, то… сами понимаете.
Это потому, что русские — хитрые и умные. А тупые пиндосы как начали ездить в армии во время WW2 на Харли-Дэвидсонах с их дурацкими V-образными двухцилиндровками и отдельной коробкой передач, соединенной с двигателем ремнём — так до сих пор и ездят, не понимая, что это — анахронизм и антинаучно. Соответственно и самолеты легкие у пиндосов до сих пор в массе такие, как будто их проектировали до войны, и как бы даже не до первой мировой.
А ведь было дело — были у них и такие машины:
Это довоенный Bell ХР-59 (да-да, той самой фирмы Bell, которая подарила СССР «Аэрокобры», а потом заполонила весь мир массовыми вертолетами). А вот вам Douglas XB-42 Mixmaster:
Еще на стадии аванпроекта были прекрасно продуманы все технические решения, которые предстояло воплотить в этом проекте. Оснащенный рядными двигателями жидкостного охлаждения «Аллисон» V-1710-125 мощностью по 1725 л. с., расположенными тандемно, самолет должен был поднимать до 3600 кг бомб — столько же, сколько несла первая «летающая крепость» В-17А. Причем, благодаря большому и длинному бомбоотсеку, новая машина могла брать на борт английские 1800-кг и 3600-кг бомбы повышенной мощности. Максимальная скорость оценивалась в 690-700 км/ч — для 1943 г. это фантастическая цифра. Такая невероятная для среднего бомбардировщика скорость достигалась путем максимального зализывания фюзеляжа, облагораживания его аэродинамики и, главным образом, благодаря применению ламинарного крыла. Расчетная дальность полета превосходила дальность В-17 последних серий.
Необходимо отметить, что в конструкции самолета не было предусмотрено никаких принципиально новых на 1943 г. материалов и технологий, освоение которых могло задержать передачу машин в серию. Но машина в серию не пошла, потому что американские генералы — дебилы. Их тупо испугал непривычный вид самолета.
А вот вам отечественный МиГ-8 летает в 1945 году:
Самолет собрал в себе кучу авангардных решений — толкающий винт, стреловидное крыло, схема «утка» (бесхвостка с ПГО и рулями на крыльях). Внезапно для скептиков, этот вот смешной самолёт не потерпел ни одной аварии, не имел предпосылок к лётным происшествиям. Накопленный на нем опыт применения стреловидных необдуваемых крыльев использован при постройке советских реактивных истребителей.
И хотя впрямую эта схема также показалась военным СССР слишком непривычной — но в реальности она и победила. Практически все современные истребители имеют толкающую схему (реактивный двигатель размещен в хвосте) — а машины реданной схемы (двигатель спереди) и с размещением двигателей на крыльях (как у Me-262) быстро сошли с арены, проиграв конкуренцию.
Надо заметить, что по очень близкой к винтовым машинам с толкающим винтом схеме сделаны реактивные высотные разведчики М-17 и М-55 «Геофизика» Мясищева. Там прямо вот классика — двухбалочный хвост, моторы сзади фюзеляжа перед хвостом:
Между прочим, по результатам продувок двухбалочная схема с двигателем в заднице фюзеляжа в КБ Мясищева признана наилучшей для дозвукового высотного самолета. Она даже лучше, чем чистое «летающее крыло» (с которым как раз куча проблем технологического и компоновочного свойства).
А теперь вы, конечно, спросите — отчего же схема с толкающими винтами (именно винтами!) всё-таки применяется не повсеместно — при таких-то преимуществах? Ответ очень простой — обдув крыла. Этот самый обдув крыла потоком воздуха от пропеллеров позволяет получить от крыла дополнительную подъемную силу не только при малой скорости движения самолета — но даже на вообще стоящем самолете. В результате можно добиться того, что самолетик типа Fieseler Fi.156 Storch (с чрезвычайно развитой механизацией крыла и высокоэффективным низкоскоростным профилем) на полном газу двигателя может взлететь буквально с места, без разбега:
На этом фото хорошо видна выпущенная механизация крыла (предкрылки и закрылки на весь размах крыла), а также заметна явно избыточная высота передних стоек шасси. Однако такое шасси сделано неспроста — именно оно задает оптимальный взлетный угол атаки крыла, позволяя взлетать почти без разбега.
В общем, вот тут и пролегает водораздел между двумя схемами. Нужен самолет для эффективного быстрого полета на большой высоте — схема с толкающим винтом выгоднее. Нужен самолет для взлета с коротких ВПП и полетов на малой скорости — схема с тянущим винтом выгоднее.
topru.org
Особенности регулировки модели самолета с толкающим винтом. — Паркфлаер
В настоящее время большой популярностью пользуются импеллерные модели самолетов. Благодаря импеллеру создается полная иллюзия турбинного двигателя и модель в полете выглядит очень здорово ! Но обратной стороной медали является существенный вес импеллера, очень большой ток потребления двигателем, что в свою очередь, требует применения энергоёмких и тяжелых аккумуляторов. В результате модель приобретает большой полетный вес, что негативно сказывается на ее летных характеристиках.Однако в регулировке модели с толкающим винтом есть свои особенности, с чем я столкнулся при изготовлении своих моделей. Эти особенности могут иметь место в зависимости от конструктивного исполнения мотоустановки – например двигатель может быть установлен сзади фюзеляжа.
Двигатель может быть установлен в прорези крыла, в прорези фюзеляжа. Общим и важным моментом в этих вариантах является то обстоятельство, что вал двигателя практически совпадает с продольной осью фюзеляжа.
Но такое – низкое — расположение двигателя может быть неприемлемым ввиду того, что при
этом воздушный винт выходит за габарит фюзеляжа внизу, что грозит его повреждением об
грунт. Поэтому зачастую мотоустановку приходится располагать над фюзеляжем на стойке,
высота которой может составлять 3…..10 см. При этом вал двигателя хотя и расположен параллельно продольной оси фюзеляжа, но не совпадает с ней и поэтому в первом же полете новой модели может возникнуть ситуация, которая в совокупности с пока ещё не уточненной центровкой, создаст непредсказуемые и неприятные моменты в полете. Мне тоже пришлось изрядно поломать голову в поисках причины неадекватного поведения модели в воздухе.
Дело в том, что если двигатель установлен «низко» , т.е. его вал совпадает с продольной осью
фюзеляжа, вектор тяги так же совпадает с продольной осью фюзеляжа.
Но если двигатель установлен на стойке, то вектор не совпадает с осью фюзеляжа и в зависимости от того, как установлен мотор, тяга может «придавливать» хвост — приподнимать нос модели.
Сама стойка в этом случае является рычагом, к верхней части которого и приложена сила F, которая, при неправильном выкосе двигателя, искажает балансировку модели, создавая впечатление неверной балансировки модели.
А может «приподнимать» хвост – опускать нос . Все зависит от выкоса двигателя в вертикальной плоскости. Чем выше стойка крепления двигателя, тем эффективнее воздействие рычага (высота стойки) на воздействие вектора тяги на поведение модели в воздухе. Поэтому вопрос величины выкоса двигателя становится существенным.
В полете реально это выглядит следующим образом – при горизонтальном полете с работающим двигателем ручку руля высоты приходится отклонять чуть на себя (одного триммера не хватает) иначе модель опускает нос и летит со снижением. А при планировании с выключенным двигателем наоборот, ручку руля высоты приходится отклонять чуть от себя (одного триммера тоже не хватает), так как модель начинает задирать нос и кабрирует. Приятного тут мало, так как приходится быть в напряжении. Такое непонятное поведение модели происходит из-за одновременного воздействия двух
факторов – неправильно произведена центровка модели и неправильно установлен двигатель на
мотораме – нет выкоса (вверх / виз) или неправильный выкос.
Первые запуски модели СУ-37 были трудные ! Чтобы удержать модель горизонтально, приходилось очень сильно брать «на себя» ручку «Руль высоты», хотя центр тяжести, как оказалось, я вычислил правильно. Все дело было в векторе тяги, который «задирал» хвост ! Но пока понял причину такого поведения модели, успел поломать ей нос. Я же грешил на центровку, а дело оказалось совершенно в другом — в воздействии на модель пресловутого вектора тяги, который первоначально был направлен слегка вверх и «подтягивал» хвост.
На фото ниже виден двигатель установленый на стойке, виден выкос двигателя. Величину выкоса я нашел по результатам нескольких запусков. В результате при полном газе и нейтральном положении ручки «Руль высоты» модель летит горизонтально. Шайбы (2 шт). подложены под нижний винт крепления двигателя.
При возникновении такой ситуации нужно прежде всего нужно правильно произвести центровку модели – поднять модель повыше и выключив двигатель перевести её в планирующий полет внимательно наблюдая за характером полета. Модель в планирующем полете, при нейтрали ручки «Руль высоты» должна плавно снижаться не задирая и не опуская нос. Лечится это, как обычно, перемещеним аккумулятора внутри фюзеляжа. После правильной центровки модель будет правильно планировать. Теперь можно заняться установкой правильного выкоса двигателя путем подкладывания
шайб под верхний или нижний винт крепления двигателя.
В заключение — видео полета моей модели СУ-37 с толкающим винтом после проведения описаных в данной статье регулировок.
www.parkflyer.ru
Самолеты с толкающим винтом — Рыжее настроение — LiveJournal
Многим до сих пор кажется, что самолеты с толкающим винтом — это какая-то экзотика, и вообще придурь конструкторов-неформалов. Однако схема не только до сих пор применяется, но и применяется широко, а значит — это обусловлено какими-то важными преимуществами.
Одно из главных преимуществ — правильно спроектированный самолет с толкающим винтом имеет примерно на 20% более высокое аэродинамическое качество, чем аналогичный самолет с тянущим винтом. Это огромная цифра, за которую любой авиаконструктор чёрту душу продаст. Но откуда же берется такая разница?
Как известно, любой винт создает поток турбулентного (закрученного) за собой воздуха. Тянущий винт отбрасывает струю воздуха на фюзеляж, центроплан и крылья — причем этот поток, вращаясь, давит на одно крыло сверху, а на другое снизу, что вынуждает конструкторов как-то компенсировать этот вредный момент, теряя драгоценную мощность. Хуже того — поток, вращаясь вокруг фюзеляжа, вызывает вторичную турбулентность, на которой теряется существенная часть мощности. Частичной контрмерой служит удлинение носовой части фюзеляжа — но это паллиатив, даже многометровые носы не решают проблему, при этом удлинение фюзеляжа само по себе привносит дополнительное сопротивление воздуху и увеличивает массу конструкции.
Известно также, что воздух в полете уплотняется ближе к задней кромке крыла, что создает больше возможностей для винта, чтобы там от него эффективно оттолкнуться. Поэтому толкающий винт работает в среде более плотного воздуха и может лучше реализовать мощность — при прочих равных он может быть несколько меньшего диаметра и будет иметь меньшие потери.
Более того — свежие аэродинамические исследования показали, что толкающий винт, помещенный в заторможенный спутный след от обтекаемого тела, может давать тягу существенно бОльшую, чем тот же винт в открытом воздухе — причем рост КПД винта стремится к той же магической цифре +20%. Это дополнительно к уже давно известной разнице в аэродинамическом качестве самолета. Это произвело небольшую революцию во взглядах на оптимальные компоновки винтовых самолетов, и даже породило разработки специальных винтов для наиболее эффективной работы толкающими в сопутном следе.
На фото в заголовке вы видите современный (да что там — новейший!) ударно-разведывательный самолет AHRLAC (Advanced High Performance Reconaissance Light Aircraft) разработки ЮАР. Самолёт представляет собой цельнометаллический свободнонесущий высокоплан с одним турбовинтовым двигателем Pratt&Whitney Canada PT6А-66 мощностью 950 л.с. Особенность этого высокоплана — обратная стреловидность крыла, раздвоенный хвост и толкающий винт, который располагается в задней части фюзеляжа. Продолжительность полёта достигает 7,5 — 10 часов (что выдающееся достижение для столь легкой машины). Остальные ТТХ также внушают:
Максимальная скорость: 500 км/ч
Практическая дальность: 2 100 км
Практический потолок: 9 500 м
Боевая нагрузка: 800 кг + пушка в фюзеляже
В общем, Ил-2 рыдает. И ведь в конструкции этого самолета в принципе нет никакого хайтека и никаких экзотических материалов, обычный клепанный дюраль и механическое управление тягами — сходную машину можно было без проблем построить до второй мировой войны. При этом схема выглядит чрезвычайно привлекательной именно для ударного самолета (включая пикирующий бомбардировщик) — компактная кабина, которую легко бронировать и которая вдобавок прикрыта сзади мотором, с прекрасным обзором и удобной установкой стрелкового вооружения, винт не мешает бомбометанию с отвесного пикирования, и так далее.
Надо сказать, что даже перед войной не все в СССР были идиотами, в материалах Новосибирского филиала ЦАГИ сохранился проект оригинальной летающей танкетки-штурмовика Москалёва «ЛТ» с мотором М-11 (имевшей также заводское обозначение «САМ-23») с такой вот схемой — мотор М-11 за кабиной, толкающий винт, двухбалочный хвост. Состав вооружения для самолета весом чуть более одной тонны был очень мощным: две пушки ШВАК с боекомплектом по 200 (в перегрузку по 500) снарядов; два ШKACa с боезапасом по 1500 (2000) патронов; четыре (шесть) РС-82 или 400 кг бомб (на двух держателях за счет PC и перегрузки). По расчетам, при установке более мощного мотора (например, М-17) можно было еще усилить бронирование и вооружение, а общий вес боевой нагрузки увеличить до 1500 кг. Мотор М-11 — это тот же самый мотор, что ставили на У-2, их в СССР было овердофига и стоили они копейки, да и М-17 уже ушел из «большой» авиации, их было множество после капремонтов, и было бы разумным использовать эти моторы именно на дешевых штурмовиках. Но — не взлетело. Заводы надрывались, делая сложные Ил-2, которых всё равно хватало на 2-3 вылета, а летчиков гнали в бой на учебных У-2.
А вот вам пример конструкторского минимализма с использованием толкающей схемы:
Это очень известный и популярный в мире самолетик Bede BD-5. «С тех пор как в прессе появилась первая информация о BD-5, — заметил популярный журнал «Флюгревю» (ФРГ), — весь авиационно-спортивный мир разделился на два лагеря: одни считают Джима Беде шарлатаном, а другие гением». Главное, что поражает сторонников и противников Беде — скорость, с которой летает его изящный самолетик, выглядящий как «настоящая», всамделишная машина. С 70-сильным двухтактным двигателем воздушного охлаждения «Микро» разгоняется до 373 км/ч. И хотя полетный вес стремительного моноплана составляет всего 322 кг, он оборудован закрытой просторной кабиной, убирающимся трехколесным шасси, закрылками, полным комплектом пилотажно-навигационного оборудования. Смехотворно мал расход топлива — 26,5 л за час полета с крейсерской скоростью 368,5 км/ч. Аэродинамика, благодаря которой BD-5 приобрел столь удивительную быстроту и экономичность, не в первый раз изумляет специалистов и дилетантов.
Самолетик продается в виде набора деталей для самостоятельной сборки, причем наборчик стоит в 10 раз дешевле самой дешевой Цессны. И надо заметить, что там тоже нет ничего сверхтехнологичного — основные элементы силового набора сделаны из фанеры и простых катанных профилей, обшивка — тонкий листовой алюминий (может быть заменен на перкаль — но зачем?).
Двигатель расположен в идеальном для центровки месте. Толкающий винт работает в лучших условиях, чем тянущий, — не тратит сил на бесполезную обдувку фюзеляжа. Так как пропеллер поднят над продольной осью самолета, нет необходимости в высоком шасси. Его легко сделать трехколесным, с носовой стойкой. Из-за 6лагоприятной центровки (все самые массивные агрегаты — вблизи центра тяжести) можно обойтись небольшими рулевыми поверхностями с коротким плечом от центра тяжести самолета. Фюзеляж укорачивается, пилоту не нужно прилагать больших физических усилий к рычагам управления. Компактный корпус более жесток и прочен. В целом достигается экономия в весе, а следовательно, и в затратах на постройку машины.
Предложив свой «конструктор» для взрослых, Джеймс Беде и его фирма честно выполнили правила игры: сборка самолета должна быть посильна мало-мальски опытным самодельщикам и занимать не более 500 рабочих часов. Каждая заготовка тщательно размечена, снабжена подробнейшими чертежами в масштабе 1:1 и обстоятельными рекомендациями по обработке и сборке. Брошюры, содержащие пооперационное руководство с точными ссылками на необходимые инструменты, выполнены наглядно и скрупулезно. Так же проста и сравнительно дешева эксплуатация собранного самолета. С учетом амортизации, расходов на обслуживание, профилактический ремонт, топливо, перелет «Микро» на короткое расстояние (Сан-Франциско — Лас-Вегас) занимающий 2,3 ч, стоит 8 долларов против 40 для лайнера «Боинг-747», 31 — для легкомоторной «цессны», 34 — для автобуса, 51 — для автомобиля и 16 — для мотоцикла.
Впрочем, поклонники разных схем спорят об их эффективности до сих пор, и это при том, что давно уже был поставлен классический эксперимент сравнения тянущего и толкающего винта на самолете Cessna Skymaster — вот таком.
Как вы видите, это двухмоторный самолет сравнительно редко применяемой схемы push-pull (тяни-толкай). Его удобство для теста — в том, что у него два совершенно одинаковых двигателя с одинаковыми винтами, и он может летать на любом моторе из двух. Для теста определялась максимальная скорость при работающем тянущем двигателе и при толкающем (понятно, что разница в скорости даст точный практический ответ — какая схема эффективнее, с учетом всех факторов). Так вот с работающим толкающим винтом скорость самолета была больше на ~20 км/ч, чем с работающим тянущим. И это, между прочим, немало — с учетом того, что установка толкающего винта на Скаймастере далеко не оптимальна, в то время как установка тянущего взята с классической Цессны и вылизана до предела.
Также известны и результаты испытаний нашим ЛИИ «Дорнье-Пфайля» (фашистского тяни-толкая). Запомнилась фраза «На одном заднем двигателе скорость была существенно выше, чем на одном переднем». И совсем свежий пример — когда рутановский «Вояджер» (еще один тяни-толкай) шёл без посадки вокруг шарика, для экономии топлива выключали именно передний двигатель.
Могу лишь констатировать, что на отечественном рынке легкой авиации резко превалирует схема с толкающим винтом. И это несмотря на прекращение производства А-20. И не учитывая дельталеты, автожиры и паралеты. А уж если учитывать, то… сами понимаете.
Это потому, что русские — хитрые и умные. А тупые пиндосы как начали ездить в армии во время WW2 на Харлей-Дэвидсонах с их дурацкими V-образными двухцилиндровками и отдельной коробкой передач, соединенной с двигателем ремнём — так до сих пор и ездят, не понимая, что это — анахронизм и антинаучно. Соответственно и самолеты легкие у пиндосов до сих пор в массе такие, как будто их проектировали до войны, и как бы даже не до первой мировой.
А ведь было дело — были у них и такие машины:
Это довоенный Bell ХР-59 (да-да, той самой фирмы Bell, которая подарила СССР «Аэрокобры», а потом заполонила весь мир массовыми вертолетами). А вот вам Douglas XB-42 Mixmaster:
Еще на стадии аванпроекта были прекрасно продуманы все технические решения, которые предстояло воплотить в этом проекте. Оснащенный рядными двигателями жидкостного охлаждения «Аллисон» V-1710-125 мощностью по 1725 л. с., расположенными тандемно, самолет должен был поднимать до 3600 кг бомб — столько же, сколько несла первая «летающая крепость» В-17А. Причем, благодаря большому и длинному бомбоотсеку, новая машина могла брать на борт английские 1800-кг и 3600-кг бомбы повышенной мощности. Максимальная скорость оценивалась в 690-700 км/ч — для 1943 г. это фантастическая цифра. Такая невероятная для среднего бомбардировщика скорость достигалась путем максимального зализывания фюзеляжа, облагораживания его аэродинамики и, главным образом, благодаря применению ламинарного крыла. Расчетная дальность полета превосходила дальность В-17 последних серий.
Необходимо отметить, что в конструкции самолета не было предусмотрено никаких принципиально новых на 1943 г. материалов и технологий, освоение которых могло задержать передачу машин в серию. Но машина в серию не пошла, потому что американские генералы — дебилы. Их тупо испугал непривычный вид самолета.
А вот вам отечественный МиГ-8 летает в 1945 году:
Самолет собрал в себе кучу авангардных решений — толкающий винт, стреловидное крыло, схема «утка» (бесхвостка с ПГО и рулями на крыльях). Внезапно для скептиков, этот вот смешной самолёт не потерпел ни одной аварии, не имел предпосылок к лётным происшествиям. Накопленный на нем опыт применения стреловидных необдуваемых крыльев использован при постройке советских реактивных истребителей.
И хотя впрямую эта схема также показалась военным СССР слишком непривычной — но в реальности она и победила. Практически все современные истребители имеют толкающую схему (реактивный двигатель размещен в хвосте) — а машины реданной схемы (двигатель спереди) и с размещением двигателей на крыльях (как у Me-262) быстро сошли с арены, проиграв конкуренцию.
Надо заметить, что по очень близкой к винтовым машинам с толкающим винтом схеме сделаны реактивные высотные разведчики М-17 и М-55 «Геофизика» Мясищева. Там прямо вот классика — двухбалочный хвост, моторы сзади фюзеляжа перед хвостом:
Между прочим, по результатам продувок двухбалочная схема с двигателем в заднице фюзеляжа в КБ Мясищева признана наилучшей для дозвукового высотного самолета. Она даже лучше, чем чистое «летающее крыло» (с которым как раз куча проблем технологического и компоновочного свойства).
А теперь вы, конечно, спросите — отчего же схема с толкающими винтами (именно винтами!) всё-таки применяется не повсеместно — при таких-то преимуществах? Ответ очень простой — обдув крыла. Этот самый обдув крыла потоком воздуха от пропеллеров позволяет получить от крыла дополнительную подъемную силу не только при малой скорости движения самолета — но даже на вообще стоящем самолете. В результате можно добиться того, что самолетик типа Fieseler Fi.156 Storch (с чрезвычайно развитой механизацией крыла и высокоэффективным низкоскоростным профилем) на полном газу двигателя может взлететь буквально с места, без разбега:
На этом фото хорошо видна выпущенная механизация крыла (предкрылки и закрылки на весь размах крыла), а также заметна явно избыточная высота передних стоек шасси. Однако такое шасси сделано неспроста — именно оно задает оптимальный взлетный угол атаки крыла, позволяя взлетать почти без разбега.
В общем, вот тут и пролегает водораздел между двумя схемами. Нужен самолет для эффективного быстрого полета на большой высоте — схема с толкающим винтом выгоднее. Нужен самолет для взлета с коротких ВПП и полетов на малой скорости — схема с тянущим винтом выгоднее.
via
nyka.livejournal.com
Самолеты с толкающим винтом: genezis_files — LiveJournal
Многим до сих пор кажется, что самолеты с толкающим винтом — это какая-то экзотика, и вообще придурь конструкторов-неформалов. Однако схема не только до сих пор применяется, но и применяется широко, а значит — это обусловлено какими-то важными преимуществами.
Одно из главных преимуществ — правильно спроектированный самолет с толкающим винтом имеет примерно на 20% более высокое аэродинамическое качество, чем аналогичный самолет с тянущим винтом. Это огромная цифра, за которую любой авиаконструктор чёрту душу продаст. Но откуда же берется такая разница?
Как известно, любой винт создает поток турбулентного (закрученного) за собой воздуха. Тянущий винт отбрасывает струю воздуха на фюзеляж, центроплан и крылья — причем этот поток, вращаясь, давит на одно крыло сверху, а на другое снизу, что вынуждает конструкторов как-то компенсировать этот вредный момент, теряя драгоценную мощность. Хуже того — поток, вращаясь вокруг фюзеляжа, вызывает вторичную турбулентность, на которой теряется существенная часть мощности. Частичной контрмерой служит удлинение носовой части фюзеляжа — но это паллиатив, даже многометровые носы не решают проблему, при этом удлинение фюзеляжа само по себе привносит дополнительное сопротивление воздуху и увеличивает массу конструкции.
Известно также, что воздух в полете уплотняется ближе к задней кромке крыла, что создает больше возможностей для винта, чтобы там от него эффективно оттолкнуться. Поэтому толкающий винт работает в среде более плотного воздуха и может лучше реализовать мощность — при прочих равных он может быть несколько меньшего диаметра и будет иметь меньшие потери.
Более того — свежие аэродинамические исследования показали, что толкающий винт, помещенный в заторможенный спутный след от обтекаемого тела, может давать тягу существенно бОльшую, чем тот же винт в открытом воздухе — причем рост КПД винта стремится к той же магической цифре +20%. Это дополнительно к уже давно известной разнице в аэродинамическом качестве самолета. Это произвело небольшую революцию во взглядах на оптимальные компоновки винтовых самолетов, и даже породило разработки специальных винтов для наиболее эффективной работы толкающими в сопутном следе.
На фото в заголовке вы видите современный (да что там — новейший!) ударно-разведывательный самолет AHRLAC (Advanced High Performance Reconaissance Light Aircraft) разработки ЮАР. Самолёт представляет собой цельнометаллический свободнонесущий высокоплан с одним турбовинтовым двигателем Pratt&Whitney Canada PT6А-66 мощностью 950 л.с. Особенность этого высокоплана — обратная стреловидность крыла, раздвоенный хвост и толкающий винт, который располагается в задней части фюзеляжа. Продолжительность полёта достигает 7,5 — 10 часов (что выдающееся достижение для столь легкой машины). Остальные ТТХ также внушают:
Максимальная скорость: 500 км/ч
Практическая дальность: 2 100 км
Практический потолок: 9 500 м
Боевая нагрузка: 800 кг + пушка в фюзеляже
В общем, Ил-2 рыдает. И ведь в конструкции этого самолета в принципе нет никакого хайтека и никаких экзотических материалов, обычный клепанный дюраль и механическое управление тягами — сходную машину можно было без проблем построить до второй мировой войны. При этом схема выглядит чрезвычайно привлекательной именно для ударного самолета (включая пикирующий бомбардировщик) — компактная кабина, которую легко бронировать и которая вдобавок прикрыта сзади мотором, с прекрасным обзором и удобной установкой стрелкового вооружения, винт не мешает бомбометанию с отвесного пикирования, и так далее.
Надо сказать, что даже перед войной не все в СССР были идиотами, в материалах Новосибирского филиала ЦАГИ сохранился проект оригинальной летающей танкетки-штурмовика Москалёва «ЛТ» с мотором М-11 (имевшей также заводское обозначение «САМ-23») с такой вот схемой — мотор М-11 за кабиной, толкающий винт, двухбалочный хвост. Состав вооружения для самолета весом чуть более одной тонны был очень мощным: две пушки ШВАК с боекомплектом по 200 (в перегрузку по 500) снарядов; два ШKACa с боезапасом по 1500 (2000) патронов; четыре (шесть) РС-82 или 400 кг бомб (на двух держателях за счет PC и перегрузки). По расчетам, при установке более мощного мотора (например, М-17) можно было еще усилить бронирование и вооружение, а общий вес боевой нагрузки увеличить до 1500 кг. Мотор М-11 — это тот же самый мотор, что ставили на У-2, их в СССР было овердофига и стоили они копейки, да и М-17 уже ушел из «большой» авиации, их было множество после капремонтов, и было бы разумным использовать эти моторы именно на дешевых штурмовиках. Но — не взлетело. Заводы надрывались, делая сложные Ил-2, которых всё равно хватало на 2-3 вылета, а летчиков гнали в бой на учебных У-2.
А вот вам пример конструкторского минимализма с использованием толкающей схемы:
Это очень известный и популярный в мире самолетик Bede BD-5. «С тех пор как в прессе появилась первая информация о BD-5, — заметил популярный журнал «Флюгревю» (ФРГ), — весь авиационно-спортивный мир разделился на два лагеря: одни считают Джима Беде шарлатаном, а другие гением». Главное, что поражает сторонников и противников Беде — скорость, с которой летает его изящный самолетик, выглядящий как «настоящая», всамделишная машина. С 70-сильным двухтактным двигателем воздушного охлаждения «Микро» разгоняется до 373 км/ч. И хотя полетный вес стремительного моноплана составляет всего 322 кг, он оборудован закрытой просторной кабиной, убирающимся трехколесным шасси, закрылками, полным комплектом пилотажно-навигационного оборудования. Смехотворно мал расход топлива — 26,5 л за час полета с крейсерской скоростью 368,5 км/ч. Аэродинамика, благодаря которой BD-5 приобрел столь удивительную быстроту и экономичность, не в первый раз изумляет специалистов и дилетантов.
Самолетик продается в виде набора деталей для самостоятельной сборки, причем наборчик стоит в 10 раз дешевле самой дешевой Цессны. И надо заметить, что там тоже нет ничего сверхтехнологичного — основные элементы силового набора сделаны из фанеры и простых катанных профилей, обшивка — тонкий листовой алюминий (может быть заменен на перкаль — но зачем?).
Двигатель расположен в идеальном для центровки месте. Толкающий винт работает в лучших условиях, чем тянущий, — не тратит сил на бесполезную обдувку фюзеляжа. Так как пропеллер поднят над продольной осью самолета, нет необходимости в высоком шасси. Его легко сделать трехколесным, с носовой стойкой. Из-за 6лагоприятной центровки (все самые массивные агрегаты — вблизи центра тяжести) можно обойтись небольшими рулевыми поверхностями с коротким плечом от центра тяжести самолета. Фюзеляж укорачивается, пилоту не нужно прилагать больших физических усилий к рычагам управления. Компактный корпус более жесток и прочен. В целом достигается экономия в весе, а следовательно, и в затратах на постройку машины.
Предложив свой «конструктор» для взрослых, Джеймс Беде и его фирма честно выполнили правила игры: сборка самолета должна быть посильна мало-мальски опытным самодельщикам и занимать не более 500 рабочих часов. Каждая заготовка тщательно размечена, снабжена подробнейшими чертежами в масштабе 1:1 и обстоятельными рекомендациями по обработке и сборке. Брошюры, содержащие пооперационное руководство с точными ссылками на необходимые инструменты, выполнены наглядно и скрупулезно. Так же проста и сравнительно дешева эксплуатация собранного самолета. С учетом амортизации, расходов на обслуживание, профилактический ремонт, топливо, перелет «Микро» на короткое расстояние (Сан-Франциско — Лас-Вегас) занимающий 2,3 ч, стоит 8 долларов против 40 для лайнера «Боинг-747», 31 — для легкомоторной «цессны», 34 — для автобуса, 51 — для автомобиля и 16 — для мотоцикла.
Впрочем, поклонники разных схем спорят об их эффективности до сих пор, и это при том, что давно уже был поставлен классический эксперимент сравнения тянущего и толкающего винта на самолете Cessna Skymaster — вот таком.
Как вы видите, это двухмоторный самолет сравнительно редко применяемой схемы push-pull (тяни-толкай). Его удобство для теста — в том, что у него два совершенно одинаковых двигателя с одинаковыми винтами, и он может летать на любом моторе из двух. Для теста определялась максимальная скорость при работающем тянущем двигателе и при толкающем (понятно, что разница в скорости даст точный практический ответ — какая схема эффективнее, с учетом всех факторов). Так вот с работающим толкающим винтом скорость самолета была больше на ~20 км/ч, чем с работающим тянущим. И это, между прочим, немало — с учетом того, что установка толкающего винта на Скаймастере далеко не оптимальна, в то время как установка тянущего взята с классической Цессны и вылизана до предела.
Также известны и результаты испытаний нашим ЛИИ «Дорнье-Пфайля» (фашистского тяни-толкая). Запомнилась фраза «На одном заднем двигателе скорость была существенно выше, чем на одном переднем». И совсем свежий пример — когда рутановский «Вояджер» (еще один тяни-толкай) шёл без посадки вокруг шарика, для экономии топлива выключали именно передний двигатель.
Могу лишь констатировать, что на отечественном рынке легкой авиации резко превалирует схема с толкающим винтом. И это несмотря на прекращение производства А-20. И не учитывая дельталеты, автожиры и паралеты. А уж если учитывать, то… сами понимаете.
Это потому, что русские — хитрые и умные. А тупые пиндосы как начали ездить в армии во время WW2 на Харлей-Дэвидсонах с их дурацкими V-образными двухцилиндровками и отдельной коробкой передач, соединенной с двигателем ремнём — так до сих пор и ездят, не понимая, что это — анахронизм и антинаучно. Соответственно и самолеты легкие у пиндосов до сих пор в массе такие, как будто их проектировали до войны, и как бы даже не до первой мировой.
А ведь было дело — были у них и такие машины:
Это довоенный Bell ХР-59 (да-да, той самой фирмы Bell, которая подарила СССР «Аэрокобры», а потом заполонила весь мир массовыми вертолетами). А вот вам Douglas XB-42 Mixmaster:
Еще на стадии аванпроекта были прекрасно продуманы все технические решения, которые предстояло воплотить в этом проекте. Оснащенный рядными двигателями жидкостного охлаждения «Аллисон» V-1710-125 мощностью по 1725 л. с., расположенными тандемно, самолет должен был поднимать до 3600 кг бомб — столько же, сколько несла первая «летающая крепость» В-17А. Причем, благодаря большому и длинному бомбоотсеку, новая машина могла брать на борт английские 1800-кг и 3600-кг бомбы повышенной мощности. Максимальная скорость оценивалась в 690-700 км/ч — для 1943 г. это фантастическая цифра. Такая невероятная для среднего бомбардировщика скорость достигалась путем максимального зализывания фюзеляжа, облагораживания его аэродинамики и, главным образом, благодаря применению ламинарного крыла. Расчетная дальность полета превосходила дальность В-17 последних серий.
Необходимо отметить, что в конструкции самолета не было предусмотрено никаких принципиально новых на 1943 г. материалов и технологий, освоение которых могло задержать передачу машин в серию. Но машина в серию не пошла, потому что американские генералы — дебилы. Их тупо испугал непривычный вид самолета.
А вот вам отечественный МиГ-8 летает в 1945 году:
Самолет собрал в себе кучу авангардных решений — толкающий винт, стреловидное крыло, схема «утка» (бесхвостка с ПГО и рулями на крыльях). Внезапно для скептиков, этот вот смешной самолёт не потерпел ни одной аварии, не имел предпосылок к лётным происшествиям. Накопленный на нем опыт применения стреловидных необдуваемых крыльев использован при постройке советских реактивных истребителей.
И хотя впрямую эта схема также показалась военным СССР слишком непривычной — но в реальности она и победила. Практически все современные истребители имеют толкающую схему (реактивный двигатель размещен в хвосте) — а машины реданной схемы (двигатель спереди) и с размещением двигателей на крыльях (как у Me-262) быстро сошли с арены, проиграв конкуренцию.
Надо заметить, что по очень близкой к винтовым машинам с толкающим винтом схеме сделаны реактивные высотные разведчики М-17 и М-55 «Геофизика» Мясищева. Там прямо вот классика — двухбалочный хвост, моторы сзади фюзеляжа перед хвостом:
Между прочим, по результатам продувок двухбалочная схема с двигателем в заднице фюзеляжа в КБ Мясищева признана наилучшей для дозвукового высотного самолета. Она даже лучше, чем чистое «летающее крыло» (с которым как раз куча проблем технологического и компоновочного свойства).
А теперь вы, конечно, спросите — отчего же схема с толкающими винтами (именно винтами!) всё-таки применяется не повсеместно — при таких-то преимуществах? Ответ очень простой — обдув крыла. Этот самый обдув крыла потоком воздуха от пропеллеров позволяет получить от крыла дополнительную подъемную силу не только при малой скорости движения самолета — но даже на вообще стоящем самолете. В результате можно добиться того, что самолетик типа Fieseler Fi.156 Storch (с чрезвычайно развитой механизацией крыла и высокоэффективным низкоскоростным профилем) на полном газу двигателя может взлететь буквально с места, без разбега:
На этом фото хорошо видна выпущенная механизация крыла (предкрылки и закрылки на весь размах крыла), а также заметна явно избыточная высота передних стоек шасси. Однако такое шасси сделано неспроста — именно оно задает оптимальный взлетный угол атаки крыла, позволяя взлетать почти без разбега.
В общем, вот тут и пролегает водораздел между двумя схемами. Нужен самолет для эффективного быстрого полета на большой высоте — схема с толкающим винтом выгоднее. Нужен самолет для взлета с коротких ВПП и полетов на малой скорости — схема с тянущим винтом выгоднее.
via
genezis-files.livejournal.com
Воздушный Винт самолета — Пропеллер. Лопасти самолета. Фото.
Лопастной винт самолета, он же пропеллер или лопаточная машина, которая приводится во вращение с помощью работы двигателя. С помощью винта происходит преобразование крутящего момента от двигателя в тягу.
Воздушный винт выступает движителем в таких летательных аппаратах, как самолеты, цикложиры, автожиры, аэросани, аппараты на воздушной подушке, экранопланы, а также вертолеты с турбовинтовыми и поршневыми двигателями. Для каждой из этих машин винт может выполнять разные функции. В самолетах он используется в качестве несущего винта, который создает тягу, а в вертолетах обеспечивает подъем и руление.
Все винты летательных аппаратов делятся на два основных вида: винты с изменяемым и фиксированным шагом вращения. В зависимости от конструкции самолета винты могут обеспечивать толкающую или тянущую тягу.
При вращении лопасти винта захватывают воздух и производят его отброс в противоположном направлении полета. В передней части винта создается пониженное давление, а позади – зона с высоким давлением. Отбрасываемый воздух приобретает радиальное и окружное направление, за счет этого теряется часть энергии, которая подводится к винту. Сама закрутка воздушного потока снижает обтекаемость аппарата. Сельскохозяйственные самолеты, проводя обработку полей, имеют плохую равномерность рассеивание химикатов из-за потока от пропеллера. Подобная проблема решена в аппаратах, которые имеют соосную схему расположения винтов, в данном случае происходит компенсация с помощью работы заднего винта, который вращается в противоположную сторону. Подобные винты установлены на таких самолетах, как Ан-22, Ту-142 и Ту-95.
Технические параметры лопастных винтов
Наиболее весомые характеристики винтов, от которых зависит сила тяги и сам полет, конечно же, шаг винта и его диаметр. Шаг – это расстояние, на которое может переместиться винт за счет ввинчивания в воздух за один полный оборот. До 30-х годов прошлого века использовались винты с постоянным шагом вращения. Только в конце 1930-х годов практически все самолеты оснащались пропеллерами со сменным шагом вращения
Параметры винтов:
Диаметр окружности винта – это размер, который описывают законцовки лопастей при вращении.
Поступь винта – реальное расстояние, проходящее винтом за один оборот. Данная характеристика зависит от скорости движения и оборотов.
Геометрический шаг пропеллера – это расстояние, которое мог бы пройти винт в твердой среде за один оборот. От поступи винта в воздухе отличается скольжением лопастей в воздухе.
Угол расположения и установки лопастей винта – наклон сечения лопасти к реальной плоскости вращения. За счет наличия крутки лопастей угол поворота замеряется по сечению, в большинстве случаев это 2/3 всей длины лопасти.
Лопасти пропеллера имеют переднюю – режущую – и заднюю кромки. Сечение лопастей имеет профиль крыльевого типа. В профиле лопастей имеется хорда, которая имеет относительную кривизну и толщину. Для повышения прочности лопастей винта используют хорду, которая имеет утолщение к корню пропеллера. Хорды сечения находятся в разных плоскостях, поскольку лопасть изготовлена закрученной.
Шаг винта является основной характеристикой гребного винта, он в первую очередь зависит от угла установки лопастей. Шаг измеряется в единицах пройденного расстояния за один оборот. Чем больший шаг делает винт за один оборот, тем больший объем отбрасывается лопастью. В свою очередь увеличение шага ведет за собой дополнительные нагрузки на силовую установку, соответственно, количество оборотов снижается. Современные летательные аппараты имеют возможность изменять наклон лопастей без остановки двигателя.
Преимущества и недостатки воздушных винтов
Коэффициент полезного действия винтов на современных самолетах достигает показателя в 86%, это делает их востребованными авиастроением. Также нужно отметить, что турбовинтовые аппараты значительно экономнее, чем реактивные самолеты. Все же винты имеют некоторые ограничения как в эксплуатации, так и в конструктивном плане.
Одним из таких ограничений выступает «эффект запирания», который возникает при увеличении диаметра винта или же при добавлении количества оборотов, а тяга в свою очередь остается на том же уровне. Это объясняется тем, что на лопастях пропеллера возникают участки со сверхзвуковыми или околозвуковыми потоками воздуха. Именно этот эффект не позволяет летательным аппаратам с винтами развить скорость выше чем 700 км/час. На данный момент самой быстрой машиной с винтами является отечественная модель дальнего бомбардировщика Ту-95, который может развить скорость в 920 км/час.
Еще одним недостатком винтов выступает высокая шумность, которая регламентируется мировыми нормами ICAO. Шум от винтов не вписывается в стандарты шумности.
Современные разработки и будущее винтов самолета
Технологии и опыт работы позволяют конструкторам преодолеть некоторые проблемы с шумностью и повысить тягу, миновав ограничения.
Таким образом удалось миновать эффект запирания за счет применения мощного турбовинтового двигателя типа НК-12, который передает мощность на два соосные винта. Их вращение в разные стороны позволило миновать запирание и повысить тягу.
Также используются на винтах тонкие саблевидные лопасти, которые имеют возможность затягивания кризиса. Это позволяет достичь более высоких показателей скорости. Такой тип винтов установлен на самолете типа Ан-70.
На данный момент ведутся разработки по созданию сверхзвуковых винтов. Несмотря на то что проектирование ведется очень долго при немалых денежных вливаниях, достичь положительного результата так и не удалось. Они имеют очень сложную и точную форму, что значительно затрудняет расчеты конструкторов. Некоторые готовые винты сверхзвукового типа показали, что они очень шумные.
Заключение винта в кольцо – импеллер – является перспективным направлением развития, поскольку снижает концевое обтекание лопастей и уровень шума. Также это позволило повысить безопасность. Существуют некоторые самолеты с вентиляторами, которые имеют ту же конструкцию, что и импеллер, но дополнительно оснащаются аппаратом направления воздушного потока. Это значительно повышает эффективность работы винта и двигателя.
Другие части самолета
avia.pro
ТЯНУЩИЙ ИЛИ ТОЛКАЮЩИЙ ВИНТ? http://sites.google.com/site/knigiteslenko/home/an-148-ssj-ili-tu-334—: teog — LiveJournal
http://sites.google.com/site/knigiteslenko/home/an-148-ssj-ili-tu-334—avialajner-mecty/glava-01/stranica-011Ну так я вернусь к рассмотрению вопроса почему авиаконструкторам прошлого было выгоднее размещать двигатели самолета в передней части, а не в задней, как у современного Ту-334. Прочитав огромное количество книг по авиации, я смотрю вообще никто на свете ничего не знает и не понимает о вредном воздействии тянущего винта расположенного впереди фюзеляжа самолета. Дело в том, что любой винт – хоть корабельный гребной винт, хоть авиационный воздушный винт отбрасывает от себя назад ПОТОК воды или воздуха скорость которого больше, чем скорость объекта – корабля или самолета. Это естественный закон сохранения количества движения в замкнутой системе (с учетом того, что в потоке обязательно должны быть потери энергии). Так вот – воздушный винт отбрасывает назад поток скорость которого БОЛЬШЕ, чем скорость самолета. И это значит, что если воздушный винт расположен впереди самолета, то фюзеляж истребителя движется в потоке воздуха БОЛЬШЕМ, чем скорость самого истребителя. Но ведь сила сопротивления воздуха обтекающего самолет зависит как раз от скорости потока воздуха который омывает его обшивку! И если вы хоть немного понимаете в аэродинамике, то должны знать, что мощность двигателя возрастает В КУБЕ – то есть в третьей степени от скорости потока в котором движется этот объект. То есть у всех этих истребителей второй мировой войны их компоновка сточки зрения чистой аэродинамики на самом деле БЫЛА КРАЙНЕ НЕРАЦИОНАЛЬНОЙ! Затраты мощности их двигателей растрачивались совершенно неэффективно!
И это доказывает пример со знаменитым Do-335. У этого самолета имелись два двигателя разумеется совершенно одинаковой мощности – передний и задний. Так вот – при необходимости или повреждении этот самолет в принципе мог летать и на одном двигателе – то есть запросто можно было отключить то передний, то задний двигатель. И когда проводились испытания Do-335, то его пилот заметил, что если отключали передний двигатель, то скорость самолета на одном заднем двигателе была ЗНАЧИТЕЛЬНО ВЫШЕ, чем при работающем переднем и отключенном заднем моторе. А это означает, что КПД толкающего заднего винта ЛУЧШЕ, чем у тянущего переднего! И в основном из-за того, что передний воздушный винт отбрасывает назад поток, который создает фюзеляжу самолета дополнительное сопротивление.
teog.livejournal.com
Piaggio P.180 Avanti: lx_photos — LiveJournal
Самолёт итальянского производства (с 1986 года) оригинальной аэродинамической схемы, с передним горизонтальным оперением (ПГО) и задним расположением двигателей с толкающими винтами.
Пишут, что отличается очень хорошей топливной эффективностью при том, что летает ажно до 12,5 км ввысь.
ПГО не поворотное, но имеет небольшие закрылки, работающие совместно с основными (на крыле).
Управление по тангажу — Т-образным стабилизатором на хвосте.
Заметно аэродинамически совершенная форма фюзеляжа также добавляет плюсик в виде уменьшения сопротивления потоку.
Расположение двигателей с толкающими винтами сзади крыла позволило крылу обдуваться ламинарным потоком, в отличие от обычной схемы (с тянущими винтами), при которой завихренный от винтов поток даёт турбулентное обтекание на значительной части размаха крыла.
Также, думаю, заднее расположение двигателей помогает при балансировке самолёта, уменьшая необходимость задействования для этого оперения и, таким образом, ещё снижая сопротивление.
На местности шумит более среднего, что, по данным интернета, является проблемой для производителя.
Думаю, интересно было бы попробовать туда многолопастной винт (6-7) с лопастями какой-нибудь сабельной формы.
А два соосных были бы вообще идеальны. Впрочем, тут возникнет вопрос массы и центровки.
Сейчас там пятилопастной.
Схема расположения движков интересная, но, по отзывам в сети, проблемная. Движок на заднем лонжероне крыла в целом самолётам не нравится.
Ссылки по теме:
Сайт производителя (грузит объёмный Flash)
Статья в английской Википедии
Как постик?
1 — полный отстой
0(0.0%)
3 — с пивом потянет
1(1.2%)
4 — хорошо
42(50.6%)
5 — отлично
40(48.2%)
lx-photos.livejournal.com