Каковы будут требования к мощности и характеристики самолета с треугольным крылом типа Скроггса и размахом 250 см?

Во-первых, спасибо, что нашли этот неортодоксальный дизайн!

Однако это показывает, что бумажные самолетики плохо масштабируются. Тем не менее, он следует тем же законам физики, поэтому для быстрой оценки производительности должны применяться те же уравнения. Что у нас есть?

1. Плоский аэродинамический профиль . Максимальный коэффициент подъемной силы будет между 0,7 и 0,8, поэтому минимальная скорость при заданной нагрузке на крыло будет достаточно высокой.
2. Стреловидное треугольное крыло малого удлинения, поэтому наклон кривой подъемной силы будет небольшим. Для того же коэффициента подъемной силы ему нужен гораздо больший угол атаки, чем обычному самолету. Поскольку верхний боковой поток разделен, аэродинамическое сопротивление будет расти пропорционально квадрату угла атаки, а низкий наклон кривой подъемной силы гарантирует, что сопротивление будет излишне высоким.
3. Большой фюзеляж с большой площадью смачиваемой поверхности.
4. Массивная разделительная зона сзади, которая создает сильное сопротивление без каких-либо преимуществ, за исключением улучшения курсовой устойчивости.

Начнем с индуктивного сопротивления. Низкое удлинение обеспечивает почти эллиптическое распределение подъемной силы, а подъем 300 кг на крыле длиной 2,5 м создает

Но какая скорость достижима? Нам нужно угадать площадь крыла, чтобы найти скорость сваливания. Я предполагаю хорду 4 м и размах 1 м по передней кромке, поэтому площадь крыла составляет 7 м². Используя максимальный коэффициент подъемной силы 0,75, это означает, что вы не можете летать медленнее 30,24 м/с. Вау! Это 58,8 узла или чуть меньше предела в 61 узел для старого FAR 23.

Добавим запас прочности и продолжим со скоростью полета 40 м/с, что соответствует коэффициенту подъемной силы 0,43. Теперь об угле атаки - для этого нужно знать наклон кривой подъемной силы . На стройное тело будет чуть ниже$\pi\cdot\frac{AR}{2}$, и с соотношением сторон$AR$ниже 1 это может быть 2,2 на радиан или 0,04 на градус. В$c_L$= 0,43 это 11°. Умножьте вес на синус 11°, и вы получите стоимость полета с полностью отделенным верхним крылом: 506 Н. Чтобы тащить его по воздуху со скоростью 40 м/с, требуется еще 20,2 кВт.

Теперь о смачиваемой поверхности: вертикальные поверхности добавляют еще 4-5 м² к 14 м² крыла. Число Рейнольдса равно 11.$\cdot 10^6$, поэтому коэффициент сопротивления трения составляет всего 0,003, если поверхность гладкая. Так как верхнее крыло показывает разделенный поток, я продолжу с площадью поверхности 15 м². При скорости 40 м/с это соответствует лобовому сопротивлению 44,1 Н, что требует мощности 1,76 кВт.

Неподвижное и необтекаемое шасси будет еще одним источником сопротивления; здесь я просто удваиваю сопротивление трения, чтобы учесть и его. Я ожидаю, что подробный анализ сопротивления существенно не изменит результат.

Ваша идея заполнить зону разделения канальным вентилятором, вероятно, будет стоить еще больше производительности. Учтите, что теперь у вас есть высокоскоростной поток воздуха, протекающий по воздуховоду, проходящему по всей длине фюзеляжа. Лучше сузить фюзеляж в задней половине, чтобы он заканчивался вертикальным рулем направления.

Если мы теперь предположим, что таким образом вы избежите сопротивления лодочки , то полет прямо и горизонтально со скоростью 40 м/с потребует в общей сложности 42 кВт. Добавьте 50% для маневрирования и набора высоты (эти дополнительные 21 кВт переводятся в скорость набора высоты более 6 м/с — выглядит нормально) и КПД винта, возможно, 75% (посмотрите на этот ответ — это может быть всего 60 % на самом деле!), и в итоге вы получите требуемую мощность двигателя 84 кВт или 112,6 л.с. Похоже, вам нужен двигатель Rotax 914 или аналогичный, масса которого съест треть вашего бюджета.