по поводу установки толкающего винта в сравнении с тянущим
Классический пример сравнения тянущего и толкающего винта - эксперимент на самолете Skymaster.
Определялась максимальная скорость при работающем тянущем двигателе и при толкающем. С работающим толкающим винтом скорость самолета была больше на ~20 км/ч.
Количественное соотношение потерь по сопротивлению из за обдувки - 2/3 для тянущего и 1/3 для толкающего винтов.
Ввиду большей неравномерности потока для толкающего винта - уровень шума и вибраций у него выше, чем у тянущего. Возможность повреждения от попадания посторонних предметов в винт - больше у толкающего. При толкающей схеме есть сложности с покиданием с парашютом летательного аппарата или применением спасательного парашюта типа BRS и ему подобных. Расположение силовой установки сзади создает повышенную опасность возникновения пожара при утечке топлива.
🙂
Интресно продолжение этой истории. Сессна сделала экспериментальный одномоторный двухместный самолет размерности Сессны 150. Своего рода Скаймастер, только без тянущего винта. Этот самоет имел меньшую омываемую поверхность, чесм С-150и в свете кажущихся ожиданий от преимуществ толкающей компоновки, в том числе и на основе испытаний С337, считаль, что он должен был бы летать быстрее и кушать меньше.
Не показал никаких преимуществ.
В всете известных компоновочных и эксплуатационных недостатков толкающей схемы, а также специфики рынка. от проекта отказались.
Эффеккт, обнаруженный на Скаймастере был специфичен только для его схемы, а именно наличия толкающего винта за донным срезом фюзеляжа. Работающий толкающий винт отсасывал сорванный погранслой с этого донного среза и уменьшал сопротивление вперди летящего фюзаляжа. Но в то же самое время его КПД был существенно ниже. чем у тянущего винта, установленного на нормальном самолете. Тянущий винт перднего мотра Скаймастера Тоже имел дело с эти мдонным срезом, но при работе тольеко перднего мотора устранять отсасывать этот срвы было нечем. Прии оюновременной работе двух движков. на С-377 он друг дгугу помогали, однако, в большей части диапазона режимов полета доля пропульсивной мощности, создаваемая толкающим винтом была меньше 50%. Нечто подобное наблюдали и на немецком самолете схемы тянитолкай Дорнье Пфайль.
На классическом самолете нормальных форм установочные потери тяги тянущиего винта могут не только быть нулевыми, но и отрицательными. т.е. Раполагаемая тяга будет больше, чем у изолированного винта. С толкающим винтом всегда есть потери, причем нередко большие.
Есть определенная методологическая трудность учета взаимодействия винта и планера, поскольку в этом взаимодействии учасвтуетряд физических механизмов противоположного знака, конкурирующих друг с другом. Можно рассматривать как изменнеие КПД винта в условиях работы на ЛА по отношению к изолированному, так и изменнеи сопротивления ЛА под действием винта. Разделить вклады этих эффектов на основе конкретных данных летных испытаний очень сложно.
Можно упростить задачу, например, считать, что харктерестики воздушного винта не изменяются от установки его на ЛА, а все взаимодействеи сводимтся к изменнеию аэродинамического качества в диапазоне скоростей. Так, относительно самоета Ан-2 пишут, что его максимальное аэродинамическое качество на номинальном режиме работы двигателя составляет 11.4 на 148км/ч, а у изолтированного планера 10 на 160км/ч. А в ркейсерском полдете самоета Ан-24 потреи тяги винтов считаются нулевыми, за счет того, чтототносительное изменнеие Су и Сх от обдувки одинаково.
Отдельно стоит задача строгой оценки прироста подъемной силы и снижения скорости сваливания от обдувки винтами.
Среди физических механизмов. повышающих эффективноть работы тянущего винта по сравнению с изолированным, следует выделить в основном два:
1. Снижение потерь мощности за счет работы винта перед толстым капотом за счет экранирования корневых сечений лопастей областью локального торможения потока. При этом возрастает тяга, измеренная непосредственно на втулке винта или мотораме, т.е. приложенная силовой установкой к планеру.
2. Создание тяги ( подсасывающей силы) на находящихся в струе винта поверхностях (капот, передняя часть фюзеляжа, крыло), эффекты сверхциркуляции, снижающие индуктивное сопротивление, восстановление энергии закрутки индуктивной струи винта.
Потреи тяги возникают за счет обдува высокоскоростной завихренной стуей винта тех поверхностей и чатсей тела. которые создают только сопротивление. напрмиер, хвосовой сужающейцся части фюзеляжа, стоек , подкосов, расчалдок, радиаторов охлаждения и пр.
Результат зависит от того, какие из вышеперчисленных эффектов преобладают.
Весьма заметным может быть влиянеи формы фонаря кабины или даже только лобового стекла. напрмиер, только в процессе эволюции остеклния Пайперов получили снижение сопротивления всего самолоет примерно на 30%,если не более. При этом однозначно эффкект был достигнут за счет реализациии подсасывающей силы.
К сожалению, систематизированного экспериментального материала на эту тему немного. в основном работы по доводке легких самолеов велись полуэмпирически на фирмах, а сейчас выполняются ка кзаказные разработки и тонкостей не раскрывают.