Почему толкающие винты так редки, но они все еще вокруг?

Вопросы / ответыПочему толкающие винты так редки, но они все еще вокруг?
0 +1 -1
flyman Админ. спросил 1 год назад

Реактивные двигатели по своей природе являются толкающими двигателями, однако большинство пропеллерных самолетов используют тяговые двигатели. Есть ли неотъемлемое преимущество использования тянущих винтов, за исключением увеличения воздушного потока над фюзеляжем и хвостом (с его рулем и лифтом)?

Близнецы обычно имеют свои двигатели на крыльях, а хвост больше не находится прямо за ним, означает ли это, что выбор тягового двигателя не так выгоден?

Если нет врожденного недостатка, почему конфигурации толкателя так редки? Если они есть, то почему они вообще существуют? Не обращая внимания на конструкции, где выбор очевиден, как мощные парашюты, где вы просто не хотите пропеллер в вашем лице .

Convair B36-один известный многодвигательный самолет с двигателями в конфигурации толкача, как Piaggio Avanti . И Cessna Skymaster-это конфигурация push / pull (если вы получаете рейтинг с несколькими двигателями в Skymaster, ваш билет будет ограничен многодвигательным самолетом с линейной тягой). Одномоторные самолеты еще более необычны , и почти все, что я мог найти, кроме Lake Buccaneer,-это все kit-самолеты (например, Velocity, Rutan), сверхлегкие ( Quad City), военные или экспериментальные.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Вы можете сделать «съемник» струи, но никто не делает. Посмотрите на воздушный поток турбовинтового двигателя PT-6. Обратите внимание на впускное отверстие ниже выхлопных газов, путь сгорания назад к передней части и выхлопные газы, указывающие назад почти на передней части двигателя. Снимите опору и коробку передач, оптимизируйте двигатель для чистого реактивного двигателя, и у вас есть реактивный двигатель пулера. Должно быть очевидно, что другие проекты более эффективны. Ранние ракеты были построены в конфигурации съемника, одна производственная струя, близкая к съемнику, была бы Pegasus, используемой в Harrier — у нее нет заднего выхлопа, используя сопла для вектора тяги.

flyman Админ. ответил 1 год назад

@Федерико вы были правы. Обратите внимание, что турбореактивные двигатели не являются настоящими толкающими двигателями. Сила не генерируется в задней части двигателей. Турбореактивные двигатели-очень много двигателей съемника с большей частью тяги, произведенной компрессором. Чистые реактивные двигатели, как в торнадо, возможно, немного больше толкают, чем тянут, но все же в нем много тяги. Взгляните на напряжение в главной шахте. Для упорок тяги, вал нагруженное напряжение, для упорок нажима вал нагруженное обжатие. Для всех реактивных двигателей, вал нагружен напряжением; компрессор тянет самолет вперед.

flyman Админ. ответил 1 год назад

@Federico в турбине не создается тяга, наоборот: турбина извлекает энергию из внутреннего воздушного потока для привода компрессора, тем самым создавая сопротивление. Камера сгорания обеспечивает большую часть тяги в чисто реактивном двигателе.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Монстр Каспийского моря был реактивным съемником, поэтому он мог отклонять реактивный выхлоп вниз под крыльями для дополнительного подъема.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Если реактивные двигатели находятся в крыльях, как и большинство крупных коммерческих авиалайнеров, то это на самом деле толчок/тяга. Задняя половина кабины вытягивается вперед, а передняя половина кабины выталкивается вперед.

11 ответ
0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

Есть много недостатков, они, кажется, перевешивают преимущества.

Вот два:

  • Опора толкателя работает в нарушенном воздушном потоке, вызывая повышенную вибрацию и шум
    Если пропеллер установлен за крылом, каждая лопасть пропеллера проходит через разделенный пограничный поток дважды за каждый оборот. Эти циклы создают дополнительный шум и снижают эффективность пропеллера. Вибрация делает лопасти винта более восприимчивыми к усталости металла.

  • Зазор винта при взлете
    Благодаря тангажу при взлете винт приближается к Земле. Поэтому диаметр должен быть уменьшен (потеря эффективности) или стойки шасси должны быть сделаны более длинными (добавленный вес). Поскольку пропеллер находится за шасси, он восприимчив к мусору, выбиваемому из шасси, что увеличивает потребность в дополнительной защите лопасти (увеличение веса, потеря эффективности)

Википедия имеет список дополнительных недостатков.


Редактировать:

Ваше заявление, что

Реактивные двигатели по своей природе являются толкающими двигателями

это не совсем так.

В турбовентиляторных двигателях большая часть тяги создается ступенями вентилятора и компрессора. Даже в чисто реактивном двигателе, много тяга произведена компрессором. Поэтому вал реактивного двигателя нагружен напряжением, как раз как вал пропеллера в конфигурации пулера.

распределение тяги в реактивном двигателеИсточник: Rolls Royce — Реактивный Двигатель

flyman Админ. ответил 1 год назад

Я тоже заметил этот список. Так почему вообще есть толкачи?

flyman Админ. ответил 1 год назад

@falstro вы можете иметь беспрепятственный вид спереди, они также тише, так как двигатель находится сзади. они также могут быть более безопасными, поскольку их трудно остановить, если они имеют конфигурацию утки: youtube.com/watch?v=H50zFi11OMU (просто назвать несколько)

flyman Админ. ответил 1 год назад

@falstro чуть выше этого списка-список преимуществ. Вот почему люди строили толкатели. И как только они построены, они вокруг на некоторое время. Хотя вы не часто их видите.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Вмешательство в след крыла является серьезной проблемой, но только тогда, когда ось опоры находится в плоскости крыла. Как только он будет поднят выше или опущен ниже, опорное лезвие будет разрезать его постепенно, чем ударять по всему промежутку, делая шум и динамическую нагрузку терпимыми. Пожалуйста, взгляните на Piaggio Avanti: это отличный дизайн.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Также, толкатели позволяют более высоким углам кабеля без потревожиться о разъединении воздушного потока, и они уменьшают скруббинг сопротивление и увеличивают ламинарную подачу потому что никакая пропваш на воздушном судне.

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

Конструкция толкателя более эффективна, потому что всасывание вперед опоры уменьшает разделение потока, а ускоренный поток за ним не течет вокруг фюзеляжа (или крыла), где он создаст дополнительное сопротивление трения. В случае Do-335 (см. рисунок ниже) максимальная скорость одного двигателя была на 30 км/ч выше при работе заднего двигателя, чем при работе переднего двигателя (оба были DB-603 с одинаковой мощностью).

Do-335

С другой стороны, съемная опора поможет маневрировать самолетом на земле (это большая выгода для хвостовых тягачей — обратите внимание, сколько двухмоторных хвостовых тягачей имеют H-хвост (два руля в качестве концевых пластин стабилизатора). Они были помещены в след опоры, и это дало намного лучшее управление направлением на низкой скорости на земле. Также, мытье упорки помогает увеличить подъем от щитков.

Основной недостаток одномоторного самолета-снижение клиренса хвостового оперения-уже упоминался. Если вы действительно не можете вращаться, взлеты и посадки-это высокоскоростные дела. Но есть еще один недостаток задней опоры: она стабилизирует самолет, как и дополнительный хвост, но без рулей. Особенно для истребителей, это противоположно тому, что вы хотите. Вот почему почти у всех мощных самолетов с опаленным двигателем спереди есть пропеллер: маневренность!

Конечно, стабилизирующий эффект увеличивается пропорционально площади поверхности винта и тяге. Поскольку обычный самолет должен иметь базовую устойчивость с двигателем, работающим на холостом ходу, любое дополнительное изменение стабильности из-за размещения пропеллера происходит сверху. На полной мощности и с длинным рычагом одной опоры толкателя на центральном фюзеляже (подумайте LearAvia Learfan) самолет становится жестким, как кирпич. Компоновка с двумя стрелами (думаю, Saab 21, на фото ниже) лучше, но создает дополнительное трение и сопротивление помехам, поэтому преимущество расположения толкателя теряется.

Saab-21

Если вам нужны жесткие данные об этом: есть старый отчет NACA (NACA TN 2586) об этом Джона Л. Криглера и Жана Гилмана, называемых пропеллерами в тангаже и рыскании.

flyman Админ. ответил 1 год назад

стабильность зависит от общей конструкции, а не только от расположения двигателя. Если вы используете двойной хвост стрелы, как D. XXIII или Cessna Skymaster используется, что проблема в значительной степени уходит. Но да, это может быть фактором. И, конечно, если вы используете такой дизайн, вы более чем на полпути к дизайну с достаточным пространством, чтобы поместить оба двигателя в Крылья, расширяя двойные стрелы вперед, чтобы стать двигателями, как в P. 38. Однако конструкция push / pull обеспечивает гораздо лучшую управляемость двигателем, так как нет вектора тяги вне оси.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Я читал, что стабилизирующий эффект настолько силен, что летающим крыльям с толкающей опорой не нужны вертикальные хвостовые самолеты/рули, например, крылья Northrup. Когда они перешли на реактивные самолеты, их пришлось добавить.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Забавный факт: оба двигателя P-38s были критическими двигателями, потому что, с другой стороны, propwash заставил нос немного блуждать (не хорошо для прицеливания ваших пушек!)

flyman Админ. ответил 1 год назад

@ptgflyer я всегда знал, что у P-38 были оба двигателя критическими, но я никогда не знал, почему до сих пор. Спасибо!

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

Читая о самолетах 1930-х и 1940-х годов, я могу думать о нескольких основных проблемах, которые преследовали дизайн тогда.

Толкачи имели преимущества проталкивания крыльев и рулей через неповрежденный воздух, и это давало достаточно преимуществ, что было выдвинуто много конструкций толкачей. У толкача была бы превосходная крейсерская скорость и лучшая загрузка крыла, потому что он летел через невозмущенный воздух.

Наиболее успешным был, вероятно, XB-42 mixmaster, который был бы развернут, если бы война продолжалась. (Как бы то ни было, в конечном итоге он был развернут как первый реактивный бомбардировщик Америки.)

B-36 использовал толкатели точно для того чтобы дать своим крыльям ясный воздушный поток. Он был разработан в 1942 году.

Но у них были большие компромиссы.

Главная проблема с проектами толкателя той эры охлаждала двигатель на земле.

С Трактором (съемник) у вас есть этот гигантский вентилятор работает дует воздух над плоскостью и двигатель (с воздушным охлаждением радиальный) и/или радиатор (с водяным охлаждением.) С толкателем, опора просто дул воздух за самолетом, оставляя мощный двигатель с ничего, кроме пассивного охлаждения.

Во время крушения тракторный двигатель спереди служил зоной смятия для остальной части самолета, особенно кабины, и мог пробиваться через препятствия, заставляя самолет останавливаться медленнее. С другой стороны, с толкателем, двигатель был позади пилота и не только не предлагал никакой защиты, но имел тенденцию отрываться и таранить через остальную часть фюзеляжа как водитель кучи.

Пилот не мог видеть и поэтому визуально осмотрел двигатель, например, если вы начинаете терять масло в Тракторе, вы сразу знаете. Если двигатель находится позади вас, вы можете не заметить, пока не увидите датчик.

Центр тяги было труднее сбалансировать,и это также делало центр тяжести сложным.

Тем не менее, со всеми этими недостатками, XB-42 и B-36 показали, что преимущества могут быть на вершине с достаточно хорошей инженерией. И в конце концов, двигатели работают по крайней мере половина путем нажимать. Если бы реактивные самолеты задержались на несколько лет или война началась еще в середине 30-х годов, мы, вероятно, увидели бы больше проектов толкателей на службе.

С реактивными самолетами военная потребность в толкателях исчезла, а в гражданских самолетах редко возникает необходимость в увеличении производительности, что оправдывает борьбу со всеми компромиссами.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Интересно, что B-36 имел противоположную проблему охлаждения; двигатели, которые он использовал, были разработаны для использования в конфигурации Трактора, где воздухозаборники будут расположены за цилиндрами, которые будут нагревать воздух, поступающий в воздухозаборники. С B-36 все было наоборот, с воздухозаборниками спереди, без отопления вообще. Следовательно, B-36 был очень подвержен отказам двигателя, вызванным обледенением карбюратора.

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

Почему толкающие винты так редки

Другие ответы охватили это.

но они все еще здесь?

Передний установленный пропеллер ограничивает поле зрения пилота или полезной нагрузки.

Рассмотрим беспилотник наблюдения или БПЛА. Там нет пилота, чей вид будет затененен, но есть почти наверняка большое преимущество для радаров, оптических и других систем переднего обзора.

Миссии наблюдения могут извлечь выгоду из относительно медленной, невысокой платформы. Это благоприятствует использованию ракетного топлива, а не струй, и устройство толкателя может быть полезным, как отмечено выше.

Фото беспилотника MQ-9 Reaper в полете MQ-9 жатка

Введите описание изображения здесь Elbit Hermes

Введите описание изображения здесь
Sagem Sperwer

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

Просто дополнительная информация и мысли по этой старой теме. Есть еще несколько успешных самолетов-толкачей, даже некоторые из них строятся сегодня. The Piaggio Avanti достаточно успешный и очень быстрый, высокий круиз составляет около 400 узлов, и сейчас в разработке находится вышеупомянутый ЦБА-123. Как и все инженерные разработки, самолеты-толкачи являются компромиссом. Вы, как правило, теряете некоторую эффективность пропеллера от нарушенного воздушного потока, но получаете некоторую аэродинамическую эффективность от более медленного воздушного потока над крыльями и фюзеляжем. Зазор опоры может быть проблемой, как и FOD реквизита из мусора, поднятого колесами, брошенными в реквизит.

Шум смешанный мешок. Внутренний шум часто ниже, потому что опоры не дуют на ветровое стекло или фюзеляж, но внешний шум может быть проблемой из-за нарушенного потока к опорам. Piaggio Avanti-предположительно одна из самых тихих кают, летающих, но это довольно шумно, когда это пролетает.

У меня был скаймастер под давлением в течение ряда лет, и мне очень понравилось, но внутри и снаружи было очень шумно. Но skymaster был очень тихим внутри, только задний двигатель работал, поэтому проблема была не в толкающей опоре. Производительность была немного лучше только на заднем двигателе. «Сказки жен» о взлете на одном двигателе-это просто. Как и все поршневые Близнецы, производительность на одном двигателе была незначительной, и нет никакого способа, чтобы опытный пилот не заметил отказа двигателя. Я летал на самолете на одном двигателе несколько раз, как во время имитируемых отказов двигателя на взлете, так и при одном фактическом отказе двигателя в полете, и в то время как обработка была послушной, производительность была впечатляющей (хотя P-337 имеет несколько лучшую скорость подъема одного двигателя, чем большинство поршневых близнецов).

Я сделал много грубых полевых операций в моем Skymaster и повезло, что никогда не повредил заднюю опору, но есть мало сомнений, что это может быть проблемой. Я не слышал о проблемах повреждения опоры на Piaggio Avantis, но они вряд ли будут использоваться на немощеных взлетно-посадочных полосах. Таким образом, как и все самолеты, проектировщику необходимо рассмотреть множество вопросов, включая предполагаемое использование самолета, прежде чем принимать решение о том, использовать ли конфигурацию трактора или толкателя. Я подозреваю, что большая часть причины отсутствия толкателей заключается в консервативном отношении авиаконструкторов, а не в врожденных проблемах с конструкцией толкателя.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Я сделал некоторые чтения на Avanti-очень элегантный дизайн, с инженерной точки зрения, а также эстетически. Преимущество схемы толкатель-турбовинтовой установки, по-видимому, заключается в том, что лопасти не нуждаются в антиобледенителях. потому что поток выхлопных газов делает это по своей сути.