Celera 500L (подробнее см. на сайте Otto Aviation ) — одновинтовой самолет с поршневым дизельным двигателем. Конструктор утверждает, что он в 8 раз более экономичен по топливу, чем реактивный самолет примерно такого же размера и мощности. Как это возможно? Другой вопрос: будет ли этот летательный аппарат хотя бы в два раза эффективнее лучшего поршневого самолета с сопоставимыми характеристиками?
Otto Aviation - Celera 500L - турбодизельный ламинарный самолет V12
Общие характеристики
Производительность
Заявленное сравнение Celera 500L и Jet
«[Celera 500L] — это частный корабль на шесть человек, который обещает летать со скоростью реактивного самолета, но с восьмикратным меньшим расходом топлива и вдвое большей дальностью полета, чем у корабля сопоставимого размера».
«Компания, основанная в 2008 году и являющаяся ответвлением Otto Laboratories Билла Отто, говорит, что Celera 500L работает с экономией топлива от 18 до 25 миль на галлон (по сравнению с 2-3 милями на галлон сопоставимого реактивного самолета). ).
«Кроме того, есть скромные почасовые эксплуатационные расходы в размере 328 долларов США, которые примерно в шесть раз ниже, и щедрая дальность полета в 4500 морских миль. Прогнозируется, что максимальная крейсерская скорость достигнет более 460 миль в час».
«Причина, по которой их самолеты могут делать все это, — говорит Otto Aviation, — заключается в ламинарном потоке.
«Ламинарный поток — это решение с минимальным лобовым сопротивлением для поверхностей самолета, — поясняется на его веб-сайте, — и представляет собой гладкие слои воздушного потока с минимальным смешением соседних слоев или вообще без них».
«С его аэродинамическим корпусом, что означает, что ему требуется гораздо меньше лошадиных сил для достижения взлетной и крейсерской скоростей, Celera 500L оснащен двигателем RED A03. эффективность в своем классе. Он сертифицирован для работы на Jet A1 и биодизеле».
ОБНОВЛЯТЬ:
Согласно патенту, выданному Уильяму Отто ( US9669939B2, «Устройство дополнительной тяги самолета и способ его эксплуатации» ), Celera 500L имеет практический потолок 19,8 км!
«Тяга самолета может быть обеспечена восьмилопастным винтом фиксированного шага с композитными лопастями, установленным в задней части фюзеляжа на центральной оси. Секции аэродинамического профиля винта и углы падения секций сконфигурированы для обеспечения максимальной эффективности на крейсерском режиме на высоте 50 000 футов. высота и выше.Диаметр винта также оптимизирован для крейсерских условий на большой высоте и в результате практически исключает сверхзвуковые скорости лопастей при работе на малой высоте.Оптимальный диаметр винта немного меньше максимального диаметра фюзеляжа, что по совпадению снижает вероятность столкновения с птицами и других повреждение посторонними предметами... Салон самолета может иметь высоту приблизительно 74 дюйма и ширину приблизительно 78 дюймов с минимальным шагом сиденья 50 дюймов.Самолет имеет практический потолок примерно 65 000 футов и нормальную крейсерскую скорость от примерно 460 до примерно 510 миль в час , с удельным расходом топлива примерно от 30 до примерно 42 миль на галлон в зависимости от крейсерской скорости и высоты. Скорость сваливания при посадке составляет примерно 70 миль в час, взлетная и посадочная скорости - примерно 90 миль в час, а требования к взлетно-посадочной полосе - примерно 3000 футов".
Я видел на сайте Otto Aviation этот текст:
«Celera 500L имеет аэродинамическое качество 22:1 (типичные самолеты общего назначения аналогичного размера имеют аэродинамическое качество <9:1). На высоте 30 000 футов Celera 500L может планировать до 125 миль без мощности двигателя. Это примерно в 3 раза лучше, чем у обычного самолета».
а я считал что проектируемый практический потолок самолета 9.144км не где-то между 15.2км и 19.8км. На таких больших высотах плотность воздуха составляет от 0,2 до 0,1 кг/м^3, и, следовательно, Celera теоретически может развивать скорость до 740 км/ч при 550 л.с. Grob Strato 2C, немецкий экспериментальный высотный исследовательский самолет, оснащенный двумя поршневыми двигателями с турбонаддувом, достиг рекордной высоты 18552 м 4 августа 1995 года с двумя винтами диаметром 6 м, используя в общей сложности 800 л.с.
Вопрос: Может ли Celera 500L достичь этой высоты в 65 000 или хотя бы 50 000 футов?
Вкратце : L/D планера и удельный расход топлива двигателей заслуживают доверия, но это не соответствует заявлениям о расходе топлива и скорости относительно реактивных самолетов. Ламинарный поток, похоже, используется как средство от змей, чтобы продать его доверчивым клиентам.
Форма фюзеляжа вдохновлена аэродинамическим профилем с ламинарным обтеканием, например, NACA 64-021, показанным ниже, любезно предоставлено Airfoiltools :
Теперь давайте посмотрим, насколько возможен ламинарный поток. Заявленная скорость полета составляет 205 м/с на высоте 25 000 футов = 7620 м. Число Рейнольдса на метр в этих условиях равно 7 314 000. Поток на плоской пластине показывает переход от ламинарного к турбулентному примерно при 400 000. При стабилизирующемся градиенте давления это число может быть увеличено до 4 000 000. Таким образом, первые 55 см длины фюзеляжа будут ламинарными, но затем неизбежен турбулентный переход. Я не могу найти размеры Celera 500 L, но, думаю, будет справедливо сказать, что ламинарное обтекание фюзеляжа незначительно. Это хорошо согласуется с другими самолетами, для которых заявлялось много ламинарного потока .
Тем не менее, очень чистая форма дает ему явное преимущество. Добавьте к этому крылья с большим удлинением и ламинарным обтеканием, и заявленное Otto Aviation L/D 22:1 выглядит вполне правдоподобно.
Теперь о двигателе: дизельные двигатели достигают 220 г/кВтч уже несколько десятилетий . RED дает 210 г/кВтч для A03 , что опять-таки полностью заслуживает доверия. Сравнение с газотурбинными двигателями усложняется тем, что они определяют удельный расход топлива на единицу тяги, поэтому нам нужно смотреть на комбинацию двигатель-винтовой двигатель при скорости 205 м/с. Воздушный винт Celera 500 L имеет пять лопастей и довольно малый диаметр для взлетного вращения и поддержания дозвуковых скоростей на концах, поэтому его КПД может составить 82%. Если мы запустим A03 на 92%, что составляет его заявленную максимальную непрерывную мощность 338 кВт, тяга составит 1352 Н, а эффективность использования топлива составит 52,5 кг/кНч, что соответствует тому, что GEnx-1B64 достигает в крейсерском режиме . Давайте будем реалистами и удвоим это число для обычногонебольшой реактивный двигатель (опубликованные цифры относятся к статическим условиям и не могут сравниваться напрямую. Удвоение их для крейсерских условий является хорошим приближением. Эти цифры представляют старые реактивные двигатели и увеличиваются, возможно, в 1,5 раза для крейсерского полета).
Теперь нам нужны данные L/D для малых бизнес-джетов. Этот источник не распространяется на реактивные самолеты, но показывает, что небольшие наземные самолеты с убирающимся шасси по-прежнему достигают значений от 13:1 до 18:1, поэтому даже комбинация реактивного двигателя 1950-х годов и среднего планера будет иметь в четыре-пять раз больше топлива. расход по сравнению с Celera 500 л. Четыре, а не восемь!
Для L/D <9:1 самолету сравнения требуется фиксированное шасси или поплавки. Со стандартной конструкцией и сборкой любой конкурент должен получить как минимум 13:1 или лучше.
Проверка работоспособности : если 22:1 L/D может поддерживаться до крейсерской скорости, весь самолет не может весить более 3033 кг, что меньше половины King Air 350, который Otto Aviation использует для сравнения размеров салона. King Air с меньшей кабиной и более легкими двигателями PT6A по-прежнему нуждается в взлетной массе 6800 кг. Судите сами…
Otto Aviation все сделала правильно: выбор двигателя, положение винта, компоновка крыла и фюзеляжа — все это обеспечивает минимально возможный расход топлива. Однако и существующие самолеты не так уж плохо сделаны по сравнению с ними. Кроме того, установленная мощность выглядит невероятно низкой для заявленной крейсерской скорости. Чтобы летать наиболее эффективно, Celera 500 L должен летать на гораздо более низкой скорости.
Теперь о максимальной высоте: нет, Celera 500 L не достигнет высоты 50 000 футов. Даже близко.
Я немного знаю о Strato 2C. Он был слишком тяжелым для предполагаемой высоты в 65 000 футов. Нагрузка на крыло должна быть достаточно низкой, а двигатель должен иметь достаточное количество турбо- и/или нагнетателей , чтобы поднять критическую высоту достаточно высоко. В случае Strato 2C использовались две ступени турбокомпрессора с промежуточным охлаждением и один нагнетатель. Интеркулеры определяли размер гондол его двигателя, которые были огромными. Учитывая небольшие воздухозаборники Celera 500 L, похоже, что он будет достигать только 25 000 футов или, может быть, 30 000, пока поток охлаждающего воздуха не станет недостаточным для питания промежуточных охладителей. Если Отто не прикрепит ракетный ускоритель к его хвосту, он никогда не поднимется даже на 50 000 футов.
Было сделано следующее заявление:
«Otto Aviation объясняет, что у Celera 500L лобовое сопротивление снижено на 59% по сравнению с планерами аналогичного размера». ( Источник )
Я рассчитаю мощность, необходимую Celera 500L для полета со скоростью 740 км/ч, предполагая, что его лобовое сопротивление составляет 1-59% от сопротивления Cessna 340, сопоставимого самолета.
Cessna-340 — Экипаж: один пилот; Вместимость: пять пассажиров: Силовая установка: 2 поршневых двигателя Continental мощностью 310 л.с. (230 кВт) каждый; Максимальная скорость: 244 узла (281 миль/ч, 452 км/ч); Диапазон: 1406 морских миль (1618 миль, 2604 км)
Для двух самолетов 1 и 2, если 1 имеет сопротивление на 59% меньше, чем 2, то можно написать следующие уравнения (1=Celera 500L и 2=Cessna 340):
Что касается расхода топлива в милях на галлон (см. вторую часть расчетов выше), поскольку дизельный двигатель Celera 500L имеет SFC = 210 г/кВтч, а дизельное топливо имеет плотность 0,85 кг/л, получается, что при скорости 740 км/ч (мощность двигателя = 1115 л.с.) Celera 500L имеет MPG = 8,47 миль/гал
Если верить этому утверждению:
«Lear Jet 35 весом 17 000 фунтов, способный перевозить семь человек со скоростью 485 миль в час, расходует около 4 миль на галлон »,
тогда Celera 500L примерно в 8,47/4 = 2,11 раза экономичнее Lear Jet 35, а не в 8 раз, и ему нужен двигатель мощностью не менее 1115 л.с., чтобы летать со скоростью 740 км/ч.
Чтобы получить примерное представление, можно взглянуть на эволюцию дронов Predator, Reaper, Avenger. Поршневой винт, турбовинтовой двигатель, веерный двигатель для большей скорости с использованием очень эффективных крыльев с большим удлинением.
Полезным показателем сравнения эффективности среди транспортных средств является тонна миль/галлон . Важно отметить, что самолетов со скоростью 460 миль в час (указано 275 миль в час) и весом 3 тонны, которые получают «18–25 миль на галлон», просто не существует. Даже не близко. Это самое сомнительное утверждение. 18-25 тонн миль на галлон больше похоже на это.
Так как же «пожирающие бензин» самолеты преуспевают в этом соревновании? Способность продолжать создавать тягу на больших высотах. Поршневые двигатели изо всех сил пытаются получить достаточно воздуха и не генерируют достаточно лошадиных сил, чтобы эффективно вращать винт достаточно быстро, чтобы создать достаточную тягу и запускать компрессор на больших высотах. К их бедам добавляется снижение эффективности винта по мере увеличения скорости движения вперед. Кроме того, в разреженном воздухе мало кто сомневается, что крошечный винт Celera должен стать сверхзвуковым. Все это делает поршневой двигатель мощностью 550 лошадиных сил? Скорее всего, не. Самолет в его текущей конфигурации может развивать скорость 200-250 миль в час по TAS.
Самолеты сияют на больших высотах в категориях «тонны» и «мили», хотя они хуже в «галлонах», используя их способность обеспечивать достаточную тягу в разреженном воздухе.
К моему большому удивлению, беспилотник Avenger со скоростью 450 миль в час показал скорость 50 тонн миль / галлон, в то время как более медленный турбовинтовой Reaper справился с довольно типичными 25. Улучшение по сравнению с 25 на воздушной скорости Reaper — это то, что мы можем ожидать от Celera 500L.
Создание достаточно высокой тяги будет проблемой с этой конструкцией, отдавая должное снижению сопротивления фюзеляжа.
Удивительно, но сжатие достаточной массы воздуха для создания мощности, достаточной для полета на большой высоте, — это то, что реактивные самолеты делают лучше всего. Я бы посмотрел на эти дроны.
Еще несколько данных по эффективности для рассмотрения: XB 35 летающее крыло (без фюзеляжа/противоповоротные толкающие винты) крейсерская скорость: 240 миль/ч тонн миль на галлон: 75. B36 Peacemaker (традиционная конструкция/ толкающие винты) крейсерская скорость 230 миль в час тонн миль на галлон: 55. B52 Stratofortress (8 ТРД) крейсерская скорость 525 миль в час тонн миль на галлон 40. Авиалайнер Boeing 777 (2 вентиляторных реактивных двигателя с большим байпасом) крейсерская скорость 560 миль в час тонн миль на галлон: 58
Самолет-разведчик U2 (F104 с очень большими крыльями) крейсерская скорость 430 миль в час тонн миль на 46 галлонов (немного меньше - 40 000 фунтов). Крейсерская скорость Cessna 340 составляет 210 миль в час, тонна миль на 21 галлон (6000 фунтов).
Вывод: эта конструкция может обеспечить улучшение топливной экономичности по сравнению с воздушными судами с винтовыми поршневыми двигателями аналогичного размера. Главной проблемой будет посадочная скорость и способность подниматься на большие высоты. Однако он может найти коммерческую нишу (пилотируемую или беспилотную) в качестве шаттла между крупными аэропортами с более длинными взлетно-посадочными полосами.
Питер Кемпф
Майкл Холл
Роберт Вернер
Симплекс11
Майкл Холл
60levelchange
CGermain
Фримен
Роберт Вернер
Питер Кемпф
Роберт ДиДжованни
Роберт Вернер
Роберт Вернер
Роберт ДиДжованни