Почему максимальная выносливость у поршневого самолета на уровне моря?

В Канадском руководстве по летной подготовке говорится об этом, когда речь идет о максимальной выносливости:

Для поршневых двигателей максимальная выносливость достигается на уровне моря.

Книга не объясняет далее, почему. Плотность воздуха - это мое первое предположение, когда двигатель получает лучшую смесь воздуха для сгорания с топливом, и поэтому мы получаем наибольшую мощность при том же количестве топлива.

Но если это правда, то это как бы противоречит тому, почему максимальная дальность находится на большей высоте.

Выносливость заключается в том, чтобы летать дольше, а не быстрее. На уровне моря вы также можете лететь медленнее, чтобы оставаться на плаву, что снижает уже необходимую мощность двигателя.
При более низких настройках мощности заслонка карбюратора ограничивает поступление воздуха. Таким образом, на большей высоте нужно только больше открыть закрылки (с дроссельной заслонкой) и наклониться, чтобы не использовать слишком много топлива . При максимальных настройках выносливости воздуха достаточно, даже если вы подниметесь на несколько тысяч футов.
Но вам нужно сжигать больше топлива для той же тяги, когда вы поднимаетесь, и это компромисс между повышенным расходом топлива и преимуществами увеличения разброса IAS TAS. Реактивные двигатели действительно блестят на больших высотах, потому что их тяга не падает с увеличением TAS так сильно, как пропеллеры.

Ответы (3)

Попробуйте поработать с другого конца. Пропеллер должен создавать определенную тягу, чтобы поддерживать заданную скорость полета.

В разреженном воздухе он должен вращаться быстрее , чтобы сделать это.

Чем быстрее поворачивать, тем выше обороты. Более высокие обороты означают большее трение двигателя .

В единицу времени необходимо сжигать больше топлива, чтобы преодолеть трение двигателя при более высоких оборотах.

Обороты в минуту для создания заданной тяги самые низкие на уровне моря (возможно, ниже в Долине Смерти (в более холодный день)).

Поскольку потребность в лошадиных силах для максимальной скорости выносливости намного ниже, чем максимальная номинальная мощность, потеря мощности из-за разреженного воздуха не является проблемой, пока один из них не будет выше. Вот почему требуется «наклон» на больших высотах.

Но "плотность воздуха" - правильный ответ.

Что, если я скажу вам, что для максимальной выносливости лучше лететь низко, даже если не будет трения двигателя?
@Sanchises Мне было бы интересно, хотя полет с эффектом земли может быть опасным. С точки зрения аэродинамики IAS будет создавать одинаковое сопротивление независимо от высоты. При максимальной выносливости дроссель можно было наклонять или обогащать по мере необходимости. Мощности было достаточно, чтобы повернуть винт. Воздуха достаточно для сжигания топлива, скажем, на высоте 5000 футов, потому что двигателю не нужно развивать полную мощность. Пропеллеру нужно только быстрее вращаться в IAS , чтобы развить тягу. Но я готов услышать дополнительную информацию, если есть больше.

Расход топлива в значительной степени пропорционален мощности двигателя, которая, в свою очередь, в значительной степени пропорциональна требуемой мощности (существует некоторая эффективность, но это зависит от точной комбинации двигателя и винта — здесь нас интересует общее правило).

Теоретическая требуемая мощность равна TAS x сопротивление (не IAS !). Однако сопротивление определяется IAS. Таким образом, максимальная выносливость достигается путем нахождения оптимума произведения IAS x сопротивление ( V BE ), а затем обеспечения того, чтобы TAS был как можно меньше для этого IAS, который находится на уровне моря.

TASxDrag (или Thrust) — это энергетическое состояние самолета (в единицу времени). Требуемая выходная тяга двигателя при заданном IAS постоянна. На КПД (расход топлива на единицу тяги/времени) влияют потери на внутреннее трение в двигателе (и угол атаки винта). А вот ваше утверждение, что ТАС должен быть как можно меньше - это +.
@Robert Я намеренно решил не включать эффективность двигателя и винта, потому что они могут быть значительно снижены (или усугублены) при разработке для определенного режима полета. То, что я упомянул, имеет основополагающее значение для полета с поршневым двигателем в атмосфере Земли.

Следующая статья углубляется в детали. Оптимальная дальность и живучесть поршневых винтов с криволинейным крылом

Рисунок 4 пропускает математику и представляет собой график.

В более чем одном полете над водой использовался эффект земли при недостатке топлива или мощности, что является аналогом проблемы максимальной выносливости.

Статья находится за платным доступом, и я также не могу видеть изображения. Можете ли вы предоставить подобное изображение из открытого домена?
О, извините, я думал, что это общедоступно бесплатно. Дайте мне день или около того, и я получу что-нибудь публично оцениваемое или выдержу из документа. Еще раз, я не хотел, чтобы вещи были затемнены.
Вот один, который относится к расчетам выносливости, но ему не хватает хорошего графика. Цель состоит в том, чтобы оставаться в воздухе с минимальной мощностью, что происходит на высотах с низкой плотностью. Я буду продолжать искать лучшую ссылку. nptel.ac.in/content/storage2/courses/101104007/Module2/Lec8.pdf
Вот более красивое объяснение, но все еще не хватает четкого графика. Но он имеет дело с аэродинамикой довольно четко. dept.aoe.vt.edu/~lutze/AOE3104/range&endurance.pdf
ОК, извините за все ссылки, но ни одна из них не идеальна. Однако в «Аэродинамике для морских авиаторов» посмотрите на страницу 171 и обратите внимание на нижний рисунок. Я думаю, что интерпретация этого довольно интуитивна для большинства пилотов. Вы можете бесплатно ознакомиться с книгой здесь: faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aviation/media/…
@mongo определенно рекомендовал читать там. Спасибо!
More than one flight over water has taken advantage of ground effect when lacking fuel or power, which is an analog of the max endurance problem.это неправда, если вам не хватает топлива или мощности, вы хотите максимизировать дальность (чтобы добраться до места приземления), а не максимизировать выносливость (время в воздухе). Если конечно вы хотите максимально увеличить время нахождения в воздухе, чтобы можно было решить проблему на борту, но это маловероятно.
@ROIMaison, я сказал аналог. При попутном ветре решения для максимальной выносливости приближаются или становятся решениями для максимальной дальности полета. Но я хотел подчеркнуть, что использование эффекта земли снижает необходимую мощность.
Почему максимальная выносливость у поршневого самолета на уровне моря?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v