Я подсчитал, что Flyer I и II (1903-04) братьев Райт были недостаточно мощными. Есть ли лучшие коэффициенты (лобовое сопротивление, подъемная сила), чем у Кулика?

На основании того, что братья Райт сказали в нескольких письмах и двух статьях (все соответствующие выдержки прилагаются к этому сообщению), а также используя экспериментальные данные в исследовании "АЭРОДИНАМИКА, УСТОЙЧИВОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬ ФЛАЕРА РАЙТ 1903 г. - Рис. 12 Lift and Drag of the 1903 Flyer» Фреда Кьюлика (1984) , я пришел к выводу, что и Flyer I, и II были крайне маломощными и не могли достичь скорости полета, заявленной братьями Райт. Есть ли лучшие работы, чем у Кулика, с более точными коэффициентами лобового сопротивления и подъемной силы?

введите описание изображения здесь

Это мои расчеты:

введите описание изображения здесь

Фрагменты из писем и статей Райтов, относящиеся к вопросу:

1904-03-14 , У. Райт, «Письмо О. Шанюту», Дейтон, 14 марта 1904 г. «Мы усердно готовимся к весне. Новые машины будут такого же размера, как и старые, но будут весить чуть больше — 800 фунтов. вероятно. Настроив двигатель на более быструю работу, мы не только будем нести дополнительный вес, но и будем иметь достаточно излишков, чтобы увеличить скорость примерно до 40 миль в час».

1904-05-20 , В. Райт, «Письмо О. Шанюту», Дейтон, 20 мая 1904 г. «Наши испытания оборудования в помещении показывают отличные результаты. С теми же винтами, которые мы использовали в прошлом году, мы получаем увеличение скорости на 50 оборотов в минуту, что указывает на увеличение мощности более чем наполовину. Это отчасти связано с тем, что двигатель работает с более высокой скоростью на один оборот винта, а отчасти с увеличением эффективности самого двигателя».

14 июня 1904 г. , У. Райт, «Письмо О. Шанюту», Дейтон, 14 июня 1904 г., 1 страница. «Эта машина совершенно новая, включая двигатель и механизмы. Мы используем старые винты».

1904-12-21 , Орвилл Райт, «Письмо Карлу Динстбаху», 21 декабря 1904 г., 2 страницы. «Два самых продолжительных рейса в сезоне были совершены 9 ноября и 1 декабря. В каждом из этих полетов мы сделали почти четыре полных круга и преодолели расстояние немногим более четырех с половиной километров со скоростью около 35 миль в час. В полете 9 ноября вес 50 фунтов. (железные прутья) несли дополнительно к весу оператора; в полете 1 декабря 70 фунтов».

1907 г. , Уилбур и Орвилл Райт, «Взаимосвязь веса, скорости и мощности летающих самолетов», Навигация в воздухе - Научное заявление о прогрессе аэронавтики до настоящего времени - Аэроклуб Америки, Лондон, Хайнеманн. , 1907 г., напечатано в Нью-Йорке, США, стр. 6-12. «Флайер 1903 года был оснащен четырехцилиндровым бензиновым двигателем с диаметром цилиндра четыре дюйма и ходом поршня четыре дюйма. В комплекте с магнето, радиаторами, баками, водой, топливом и т. д. двигатель весил немногим более 200 фунтов; и при 1200 оборотах в минуту развивал 16 лошадиных сил за первые 15 секунд после запуска. Через минуту-две мощность не превышала 13-14 лошадиных сил. При 1020 оборотах в минуту — скорости мотора в полетах на Китти-Хок 17 декабря 1903 года — он развивал около 12 лошадиных сил.Летчик 1904 года был оснащен двигателем, аналогичным первому, но с диаметром цилиндра на 1/8 дюйма больше. Этот двигатель при 1500 оборотах в минуту развивал 24 лошадиные силы за первые 15 секунд, но только 16-17 лошадиных сил после нескольких минут пробега. В комплекте с водой, топливом и другими аксессуарами он весил 240 фунтов. Этот же двигатель с некоторыми изменениями в смазочном устройстве и карбюраторе использовался во всех полетах 1905 г. Испытание его мощности, проведенное вскоре после полетов в октябре 1905 г., выявило прирост мощности по сравнению с испытаниями на 3 л.с. сделанный непосредственно перед установкой его на флаер в 1904 году. Этот выигрыш объясняется повышенной гладкостью цилиндров и поршней, вызванной износом. Небольшой выпуск этих двигателей был обусловлен отсутствием опыта создания бензиновых моторов. … Сравнение листовок 1903, 1904,Летчик 1903 года вместе с оператором весил 745 фунтов. Его самый длинный полет длился 59 секунд при скорости 30 миль в час и расходе 12 лошадиных сил. Летчик 1904 года весил около 900 фунтов, включая груз в 70 фунтов. в железных решетках. Скорость более 34 миль в час поддерживалась на расстоянии 3 миль при затрате 17 лошадиных сил.Летчик 1905 года весил вместе с грузом 925 фунтов. При затрате от 19 до 20 лошадиных сил он проезжал более 24 миль со скоростью более 38 миль в час. Полеты 1904 и 1905 годов были бы немного быстрее, если бы они совершались по прямой, как и полеты 1903 года. В 1903 году 62 фунта. на лошадиную силу везли со скоростью 30 миль в час; в 1904 г., 53 фунта. на скорости 34 мили в час; а в 1905 г. - 46 фунтов. со скоростью 38 миль в час. Следует заметить, что вес, приходящийся на одну лошадиную силу, почти точно обратно пропорционален скорости, как того требует теория: чем выше скорость, тем меньше вес, приходящийся на одну лошадиную силу. Поскольку летательные аппараты могут быть построены с примерно одинаковой динамической эффективностью для всех скоростей до 60 миль в час, флаер, рассчитанный на общий вес 745 фунтов. при 20 милях в час потребовалось бы только 8 лошадиных сил, или две трети мощности, необходимой для 30 миль в час. На скорости 60 миль потребуется 24 лошадиные силы — вдвое больше, чем требуется для перевозки того же веса на скорости 30 миль в час. При скорости 120 миль в час, вероятно, потребуется от 60 до 75 лошадиных сил, а вес, переносимый на одну лошадиную силу, составит всего 10 или 12 фунтов. На такой высокой скорости сопротивление тела оператора и двигателя является грозным фактором, потребляющим в 64 раза больше лошадиных сил, чем при скорости 30 миль в час. На скоростях ниже 60 миль в час это сопротивление практически ничтожно». и вес, переносимый на одну лошадиную силу, будет всего 10 или 12 фунтов. На такой высокой скорости сопротивление тела оператора и двигателя является грозным фактором, потребляющим в 64 раза больше лошадиных сил, чем при скорости 30 миль в час. На скоростях ниже 60 миль в час это сопротивление практически ничтожно». и вес, переносимый на одну лошадиную силу, будет всего 10 или 12 фунтов. На такой высокой скорости сопротивление тела оператора и двигателя является грозным фактором, потребляющим в 64 раза больше лошадиных сил, чем при скорости 30 миль в час. На скоростях ниже 60 миль в час это сопротивление практически ничтожно».

1908–09 , Орвилл и Уилбур Райт, «Аэроплан братьев Райт», журнал The Century Magazine, Нью-Йорк, сентябрь 1908 г., Vol. LXXVI, № 5, стр. 641-650 (стр. 648-649). « Наши первые гребные винты, полностью построенные по расчету, давали на полезную работу 66 % затрачиваемой мощности. Это было примерно на треть больше, чем было получено Максимом или Лэнгли».

Флаер I, 17 декабря 1903 г.Флаер I, Китти-Хок, Северная Каролина, 17 декабря 1903 года.

Летчикам Райта в Китти-Хок, возможно, немного помог поток воздуха от морского бриза против дюн. Без сомнения, они были маломощными, учитывая, что увеличение угла атаки с 5 до 10 градусов может более чем удвоить коэффициент аэродинамического сопротивления. Можно видеть, как немного более высокая воздушная скорость (меньший угол атаки при той же подъемной силе) была преимуществом. Неудивительно, что они спроектировали свои самолеты так, чтобы они «падали на живот», когда «заглохли». См. Гюстава Уайтхеда , еще одного пионера.
Я думаю, что Райты уделили большое внимание тому, чтобы полеты с двигателями проходили по ровной поверхности; Я не думаю, что они выиграли от наклонного подъемника.
«Самолет 1903 года был значительно мощнее, если верить результатам статьи, которую я цитировал». -- ты хотел написать "слабый"?
@quietflyer, Вы процитировали текст, написанный кем-то другим, в его ответе. На основании найденных данных он пришел к выводу, что Флайер I был побежден.

Ответы (2)

Результаты испытания, проведенного 21 ноября 1903 года, не совпадают с измерениями в аэродинамической трубе 1999 года. Расхождение огромное. Братья Райт и люди из НАСА тестировали очень разные самолеты и пропеллеры, иначе сообщаемые экспериментальные данные хорошо совпадали бы.

Я не согласен с тем, что эксперименты 1999 года на полноразмерной модели самолета 1903 года дали более точные измерения, чем те, которые были получены Фредом Куликом и опубликованы в 1984 году.

Из результатов полномасштабных испытаний в аэродинамической трубе Райта Флайера в 1903 году из Исследовательского центра Эймса НАСА, 1999 г. , стр. 18:

В аэродинамической трубе воспроизведенный воздушный винт не соответствовал условиям испытаний T=D на скорости 28 миль в час при работе на максимально допустимой скорости 340 об/мин. Эти данные анализируются

В той же презентации на странице 10 содержится измерение р п М "=" 340 показывая С Д "=" 0,035 и С л "=" 0,66 (Я извлек эти точные значения из диаграммы с помощью специального программного инструмента).

Минимальное сопротивление на скорости 28 миль в час должно было быть:

Д "=" Вт С Д С л "=" 745 л б ф 0,035 0,66 "=" 39.50 л б ф ,   ( В а я р "=" 28 м п час , р п М "=" 340 )

п 340 р п М ,   28 м п час "=" В а я р Д η "=" 4,47 час п ,   η "=" 0,66
Из записной книжки Орвилла Райта 1903 года:

Суббота, 21 ноября. После многих попыток закрепить звездочки нам наконец удалось заполнить резьбу шинным клеем. Двигатель работал очень неравномерно, дергал цепи и ужасно тряс машину. Мы обнаружили, что проблема заключалась в подаче бензина, и после того, как мы починили клапан так, чтобы вибрация не могла его изменить, у нас больше не было проблем из-за этого источника. Первый тест скорости был 306 об. винт до минуты (309 за 60½ сек). Один баллон произвел всего несколько взрывов во время испытания. На следующем испытании мы получили 333 об. через 60 сек. После обеда мы договорились измерить тягу, установив центральные салазки на ролики и закрепив один конец машины, а к другому концу мы прикрепили веревку, которая проходила через шкив и несла 50-фунтовый ящик с песком. Помимо поднятия песка, мы получили дополнительную нагрузку на весы от 16 до 18 фунтов, что составляло общую тягу винтов от 132 до 136 фунтов при скорости 350 об/мин. Наша уверенность в успехе машины сейчас больше, чем когда-либо прежде. Погода сегодня была теплая и приятная, ветер 6-8 метров с северо-востока.

Орвилл Райт говорит, что на ветру 6 к 8 м / с (Я возьму В а я р "=" 7 м / с "=" 15,69 м п час в среднем), в р п М "=" 350 , Райты получили толчок:

Т "=" 132   т о   136 л б ф ,   ( В а я р "=" 15,69 м п час , р п М "=" 350 )
Правда разница есть 10 р п М между испытанием, описанным Орвиллом, и испытанием, проведенным в аэродинамической трубе, но это не может объяснить огромную разницу между тягой, полученной братьями Райт Т м я н "=" 132 л б ф , который еще больше увеличился бы при В а я р "=" 28 м п час , так и группа экспериментаторов на установке НАСА, которая, очевидно, Т < 39.50 л б ф .

Только п "=" 4,47 час п летать 745 л б самолет в 28 м п час кажется нереальным.

1. Я нашел эту статью:

The Wilmington Messenger, Уилмингтон, Северная Каролина, 26 мая 1904 г., колонка. 1, с. 6.

Экономист Элизабет-Сити: джентльмен, посетивший этот город, чей дом находится в Китти-Хок, несет ответственность за утверждение, что братья Райт, прославившиеся дирижаблями, вернутся в Китти-Хок в ближайшем будущем и возобновят работу над своим воздушным монстром. По словам этого джентльмена, воздушный корабль никогда не удалялся из Китти-Хок, и почти все интервью, опубликованные в норфолкских газетах, были ошибочными в этом отношении. Этот джентльмен помогал Райтам во всех их делах и осуществлял общий надзор за их имуществом во время их отсутствия. Он говорит, что они не достроили корабль и что они вернутся в течение следующего месяца и возобновят свою работу. Ходят слухи, что они достроят корабль и отправятся отсюда в Сент-Луис где-то этой осенью.

Текст был опубликован (какое совпадение!) в тот самый день, 26 мая 1904 года, когда братья Райт впервые подняли «Флайер-2» под Дейтоном. В статье говорится, что, по словам человека, который работал на них и заботился об их вещах, оставленных в Китти Хок, два изобретателя не закончили Flyer I. В заключение, эта машина не летала 17 декабря 1903 года!

2. Возвращаясь к вопросу, да, есть лучшие экспериментальные данные, чем у Фреда Кулика. Их можно найти в статье: «Результаты полномасштабных испытаний аэродинамической трубы Райта 1903 года из Исследовательского центра Эймса НАСА», из которой я извлек следующие диаграммы:

введите описание изображения здесь Флаер I 1903 г. - Данные аэродинамической трубы - Эффекты мощности

Как видно на диаграммах выше, для 300 об/мин, если С Д "=" 0,06 затем С л "=" 0,7 , и с использованием формул, приведенных в вопросе, получается, что мощность, необходимая Флаеру I 17 декабря 1903 г., составляла всего п 300 "=" 7,74 час п , что смехотворно мало. Для 340 об/мин, при С Д "=" 0,04 ( С л "=" 0,7 ), необходимая мощность была бы как раз п 340 "=" 5.16 час п .

Самолет 1903 года был значительно мощнее, если верить результатам статьи, которую я цитировал.

(Вес самолета принимался равным Вт "=" 745 л б ф , скорость В "=" 30 м п час , КПД винтов 0,66 )

В качестве примечания: все экспериментальные тесты с моделями различных размеров, представляющими Flyer I, имеют в качестве основного источника данных реплику 1916 года, построенную Орвиллом Райтом, а не оригинал 1903 года.

Число моделей Роберта Рейнольдса было немного ниже, чем у «настоящих» Flyers, которые составляли от 1 до 2 миллионов при скорости 20–40 миль в час (9–18 м / с с хордой 2 метра). Это как раз тот диапазон (от полярных), где более высокие числа Рейнольдса дадут гораздо более благоприятные отношения Cl/CD, особенно при меньших углах атаки. Работа Райтов с запуском воздушных змеев и аэродинамическими трубами действительно окупилась, хотя и едва ли.
Да, воздушный поток помог.
"В заключение, эта машина не летала 17 декабря 1903 года" --!!
Измерения Фреда Кулика и группы AIAA совпадают для случая, когда пропеллеры не вращались: «Сравнения (пропеллеры) с предыдущими испытаниями в аэродинамической трубе небольших моделей показали довольно близкое совпадение» (см.: wrightflyer.org/wp-content/ загрузки/2012/10/… стр. 16).