Какая интеграция силовой установки самолета будет более эффективной при высокоскоростном полете на уровне моря? Турбовентилятор, вентилятор без воздуховода или турбореактивный двигатель?

В образовательных целях я разрабатываю небольшой одноместный двухмоторный самолет, который будет максимально эффективен на уровне моря и на различных скоростях от 150 до 500+ миль в час. Цель состоит в том, чтобы иметь возможность путешествовать на большие расстояния на высокой скорости, обеспечивая при этом отличное ускорение и характеристики праздношатания.

Вся информация, которую я нашел, касается крейсерских высот, где на скорости 400 миль в час или меньше турбовинтовой двигатель более эффективен, чем турбовентиляторный.

введите описание изображения здесь

На приведенной ниже диаграмме показаны результаты на высоте.

Моими лучшими вариантами являются вентилятор с переменным шагом без воздуховода или турбовентилятор с большим байпасом. Оба будут установлены в крыле с блоком без воздуховода, имеющим лопасти в кормовой части крыла. Оба могут включать форсажную камеру для разгона до максимальной скорости.

Ни одна из этих диаграмм не учитывает сопротивление двигателей разного размера и их соответствующее расположение. TSFC обычно указывается с расчетом на проект или статическую тягу, а не на уровне моря при высоких скоростях полета, поэтому сравнивать известные двигатели сложно.

Турбовентиляторный самолет, вероятно, мог бы быть сконструирован совсем иначе, поскольку вы могли бы использовать вектор тяги и регулируемое сопло, уменьшая количество необходимых управляющих поверхностей и, следовательно, сопротивление, которое чрезвычайно важно в более плотной атмосфере.

По непревзойденной экономии топлива и высокой скорости вы не сможете превзойти турбокомпаундный радиальный поршень, такой как Wright R-3350. Удельный расход топлива ниже уровня современных автомобилей; может 2/3 турбовинтового той же л.с. К сожалению, вам приходится жить с вибрацией, утечками масла, возможно, проблемами с надежностью... но кто не может влюбиться в звук.
Что касается комментария @JohnK, в вашей концепции должен быть газотурбинный двигатель? Если нет, то согласились бы вы с двигателями экспериментальной ступени? Кроме того, указанный вами диапазон скоростей довольно широк...
@ jpe61 В настоящее время я рассматриваю только турбинные двигатели. Он должен быть плавным и надежным, как газовая турбина.
Проблема с турбинами в том, что они не оптимальны на более низких высотах (более теплый воздух). Дикая мысль: используйте винтовой вентилятор с форсажной камерой;)
Jpe61 Насколько я понимаю, тяговая эффективность намного выше на более низких высотах из-за более густого воздуха, обеспечивающего лучшее сжатие, а также массовый расход для вентилятора. Я считаю, что сам по себе перепад температур дает лишь несколько процентных пунктов эффективности. Тот факт, что сопротивление на высоте меньше, обеспечивает гораздо лучшую общую эффективность. Также я предложил после сжигания пропеллера в своем вопросе.

Ответы (2)

Предки пингвинов выходили в море за едой, а не для установления рекордов скорости. Нет абсолютно никакой причины проектировать самолет для крейсерского полета на уровне моря. К тому же вы забираете очень важный спасательный круг в случае отказа двигателя — планер. Гораздо лучше летать в разреженном воздухе, где истинная воздушная скорость может быть доведена до вашего предела Маха, в то время как указанная воздушная скорость намного ниже.

Просто примените свои графики к большим высотам для наибольшей эффективности, и, если вы не планируете развивать скорость более 400 узлов, вам следует выбрать турбовинтовой двигатель, если только вы не найдете хорошего механика для своего радиального турбокомпаунда.

Погода там тоже немного мягче.

«Нет абсолютно никаких причин проектировать самолет для крейсерского полета на уровне моря». Правильный. Я никогда не говорил, что он будет "круизировать" на уровне моря. Это не авиалайнер. Под большой дальностью я имел в виду, может быть, 200 миль.
@usernamechecksout ваш график превосходен. Вам не мешало бы изучить стратегии авиалайнеров , так как они зациклены на экономии топлива . Все дело в воздушной скорости , пока вы не достигнете такого высокого числа Маха , которое ограничивает вашу скорость (если вы не переходите на сверхзвук). Чем выше вы поднимаетесь, тем больше истинная скорость полета (TAS) . Еще один путь к эффективности — минимизировать лобовое сопротивление . Третье, которое очень медленно поддерживают даже крупные компании, — это более дешевое топливо . СПГ или СПГ составляют 1/3 стоимости авиационного топлива. Вы на правильном пути, используйте вентилятор без воздуховода (пропеллер).
Это неверно. Может быть, более эффективно летать на высоте 35 000 футов, но на такой высоте вы не найдете много подводных лодок.
@Harper - Восстановите Монику, на самом деле вы это делаете, за исключением того, что их корпуса имеют более низкое давление снаружи, а носовые плоскости немного больше. Я когда-то думал, что охваченный паникой ВМФ поставил ракеты на Sea View (VTTBOTS), пытаясь не отставать, но потом понял, что их мини-субмарина не так уж и плоха.

Я пытался найти статью об эффективности винтовых вентиляторов, которую я читал, так как я помню, что винтовой вентилятор вполне соответствует вашим спецификациям. Я уверен, что вы читали о винтовых вентиляторах больше, чем просто статью в Википедии ? Грубо говоря, винтовентиляторный двигатель будет сочетать в себе некоторые из лучших аспектов турбовентиляторного и турбовинтового двигателей таким образом, чтобы это было выгодно для вашего проекта.

Однако во время моих (пока безуспешных поисков) я наткнулся на это: многоцелевой дозвуковой морской самолет (mpsna) многоцелевой пропеллер ... (pdf), на первый взгляд это показалось интересным, и некоторые из профилей миссии вроде как совпадают с вашими, верно? Сравнение винтового и турбовентиляторного двигателей начинается на странице 138.

Это старая газета, но проверьте ее.

Какая интеграция силовой установки самолета будет более эффективной при высокоскоростном полете на уровне моря? Турбовентилятор, вентилятор без воздуховода или турбореактивный двигатель?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v