Если два самолета с неподвижным крылом почти идентичны, за исключением двигателей, одного турбовентиляторного и одного турбовинтового, какому из них потребуется меньшая взлетно-посадочная полоса для взлета?
Даже при одинаковом весе турбовинтовые и турбовентиляторные самолеты будут иметь разные конструктивные характеристики. Турбовинтовой двигатель будет летать на более низких высотах и скоростях, что приведет к различным аэродинамическим схемам. Турбовинтовой также сжигает меньше топлива в час, поэтому ему потребуется меньший запас топлива.
При этом мы можем посмотреть на некоторые самолеты, чтобы понять, какими могут быть тенденции. Лучшим примером, вероятно, является Dornier 328. Это турбовинтовой самолет, вмещающий около 30 пассажиров. Бывает и версия самолета с реактивными двигателями. Это, вероятно, настолько похоже, насколько это возможно, как по весу, так и по аэродинамике. Согласно Skybrary, цифры следующие:
Dornier 328
MTOW 13990 кг
Расстояние 1000 м
Dornier 328JET
MTOW 15200 кг
Расстояние 1382 м
Вы можете видеть, что реактивная производная немного тяжелее, но требует гораздо большей взлетной дистанции.
Тенденция аналогична и для других самолетов.
Рывок 8-300 Турбовинтовой
Взлетная масса 18600 кг
Расстояние 1085 м
ERJ-135 Jet
Взлетная масса 20000 кг
Расстояние 1580 м
CRJ-200 Jet
Взлетная масса 21523 кг
Расстояние 1527 м
При прочих равных условиях и при той же мощности двигателя ТРД потребуется большее расстояние, так как ТРД дают большую тягу, чем ТРДД, на малых скоростях полета. В целом, при одной и той же мощности тяга на малой воздушной скорости тем выше, чем меньше «нагрузка на диск». Вот почему у вертолетов большие винты...
Турбовинтовые двигатели лучше подходят для более короткого взлета. То, что пропустили другие плакаты и что меня удивляет, так это эффект вытеснения воздуха двигателями на крылья.
Смещенный воздух турбовентиляторного двигателя в основном отбрасывается назад, в то время как турбовинтовой двигатель набрасывает большое количество воздуха на крылья. Воздух, ускоренный против крыла, создаст дополнительную подъемную силу, поскольку крылья созданы для этого. Если самолет будет двигаться со скоростью 50 узлов, а турбовинтовой двигатель разгонит воздух еще на 50 узлов назад, то часть крыльев достигнет скорости 100 узлов.
Например, A440m может взлетать с максимальной взлетной массой в пределах 980 метров. Боинг 767-200 сделает это за 1900 метров. Эти самолеты находятся в пределах 2 тонн друг от друга, так что это должно дать приблизительное представление.
Более короткий разбег равен большему ускорению, чтобы раньше достичь взлетной скорости, что означает приложение выходной мощности двигателя (преобразованной в тягу) к максимально возможной поверхности воздуха, от 0 м/с до взлетной скорости.
Представьте себе гонку на 10 метров, начинающуюся со скорости 0 м/с , вертолет ( R44 ) ускоряется по вертикали быстрее, чем самолет ( Cap 10b ) по горизонтали при отпускании тормозов. Тем не менее, Robinson R44 и Cap 10b имеют одинаковое соотношение мощности и веса.
Турбовинтовые двигатели перемещают большую лобовую поверхность воздуха с меньшей скоростью, ТРДД перемещают меньшую лобовую поверхность воздуха с более высокой скоростью. Самая большая поверхность приложения силы, которую вы имеете, самая эффективная тяга, которую вы получаете.
Стальной шар весом 1 кг тонет в воде быстрее, чем стальной диск весом 1 кг, который вытесняет гораздо больше воды.
Для двух идентичных планеров, один с турбовентиляторным двигателем, а другой с реактивным двигателем, это будет вопрос общей доступной тяги от каждого, а также отношения тяги к весу каждой двигательной установки. Чем легче двигатель/винт и больше тяга, тем короче будет разбег по законам Ньютона
F = м*а
Здесь общая сила, толкающая самолет вперед, представляет собой силу тяги двигателя Fe, вычтенную из суммы сил аэродинамического сопротивления и трения колес.
F = Fe - Da - Df
Так становится
а = (Fe - Da - Df)/м
А время разбега с места стартовать с использованием базовой кинематики.
Вр = а*т
И общий дорожный крен как
L = 0,5 * а * т ^ 2
В реальном мире реактивные самолеты предназначены для полетов и миссий, отличных от турбовинтовых самолетов, которые требуют использования других аэродинамических профилей и форм крыла в плане. Как правило, самолеты со стреловидным крылом имеют более высокие скорости сваливания и, следовательно, более высокое значение Vr, чем прямоугольные или конические самолеты в плане, обычно встречающиеся на турбовинтовых самолетах.
Интересны комментарии, сделанные по поводу раздела «Аэродинамика для морских авиаторов». Этот эффект был бы наиболее заметен для гребного винта с фиксированным шагом, но был бы минимизирован с помощью надлежащего гребного винта с постоянной частотой вращения, который может поддерживать КПД гребного винта около теоретического максимума 85%-88%.
Одно преимущество, которое будет иметь турбовинтовой двигатель, по крайней мере, для конфигурации трактора, заключается в том, что омывание винта над крыльями создает дополнительную подъемную силу, которая может уменьшить Vr. Пропеллер над хвостовым оперением также может обеспечить дополнительную мощность руля высоты, уменьшая здесь разбег.
ГдД
Шон
Джей Уолтерс
Питер Кемпф
васин1987