Каковы преимущества пропеллера NASA LEAPTech по технологии крыла?

Увеличение подъемной силы не имеет ничего общего с подъемной силой Магнуса (или эффектом Коанда). Это просто увеличение динамического давления по всей трубе крыла.

На низких скоростях взлета и посадки (чуть выше скорости сваливания 61 узел) индуцированная скорость винта почти вдвое превышает скорость, которую видит крыло; а подъемная сила является функцией квадрата эффективной скорости. Но из-за завихрения и других эффектов подъемная сила крыла увеличивается не в 4 раза, а примерно в 2-3 раза.

Цель внутренних пропеллеров не в том, чтобы достичь высокой тяговой эффективности, вместо этого мы хотим, чтобы эти внутренние винты достигли высоких индуктивных скоростей — думайте о них как о части системы большой подъемной силы (которая также обеспечивает избыточность тяги).

На самом деле приземление является критическим случаем, и более низкая тяговая эффективность (и более плохое распределение подъемной силы по размаху из-за эффекта завихрения) помогает создать достаточное сопротивление. Внутренние винты не активны в крейсерском полете, а просто складываются относительно гондолы (многие мотопланы уже делают этот тип складывания на носу).

Используя винт законцовки крыла только в крейсерском режиме, мы можем достичь КПД тяги ~95% (по сравнению с 75-85% при типичной установке винта в носовой части фюзеляжа). Причина этого в том, что у нас меньше сопротивление засорению и трению, а также мы можем воспользоваться сильным вихрем на законцовке крыла, вращаясь против него. Поскольку электродвигатели не испытывают падения мощности с высотой (потому что они не дышат воздухом), у нас в любом случае слишком много мощности на высоте, поэтому использование только двигателя на законцовке крыла не приводит к значительному снижению веса двигателя (а электродвигатели достигают ~ в 6 раз меньший вес на одну лошадиную силу, чем у поршневого двигателя).

С точки зрения батарей и дальности полета, ключом является достижение высокой эффективности крейсерского полета, и похоже, что с современными батареями достижима дальность полета в 200 миль. Добавив небольшой мотор-удлинитель мощностью менее 50 л.с., самолет сможет достичь дальности полета около 400 миль. В настоящее время мы разрабатываем X-самолет, который полетит в 2017 году, чтобы подтвердить все эти цифры, а наземный испытательный стенд (крыло и грузовик) предоставит аэродинамическую базу данных для проверки нашего анализа.

Обратите внимание, что я являюсь главным исследователем НАСА подхода к интеграции распределенной электрической тяги LEAPTech и демонстратором X-Plane технологии конвергентной электрической тяги (CEPT). У нас есть команда из NASA Langley и Armstrong, а также две большие небольшие компании, Joby Aviation и ESAero, которые модернизируют Tecnam P2006T системой крыла с распределенной электрической силовой установкой.

Основное преимущество будет таким же, как и у выдувных закрылков . Обтекание крыла будет немного ускорено, поэтому оно работает при более высоком эффективном динамическом давлении. Это помогает предотвратить разделение потока и позволяет создать большую подъемную силу при той же площади крыла. Этот эффект должен быть особенно заметен на низкой скорости, когда относительный прирост скорости при промывке винта самый высокий. Однако для достижения наибольшего эффекта пропеллеры будут работать на максимальной мощности, поэтому минимальная скорость полета будет возможна только при наборе высоты и заходе на посадку, а для посадки потребуется значительно более высокая скорость.

Другие преимущества:

• избыточность
• контроль рыскания путем выборочного изменения мощности
• Лучшее поле зрения для пилота и пассажиров.

Однако, как только ваши батареи разрядятся, самолет все еще должен быть в состоянии совершить аварийную посадку, а для сертификации FAR часть 23 минимальная скорость не должна превышать 61 узел , особенно в этом случае. Поэтому малая хорда крыла изображенного самолета кажется мне ужасно оптимистичной.

Масштабировать это в принципе несложно, но чем больше становятся самолеты, тем сложнее упаковать достаточную емкость аккумуляторов. Большие самолеты имеют более высокие нагрузки на крыло и летают быстрее, поэтому их удельная потребность в мощности выше. Ожидается, что в ближайшие десятилетия электрическая силовая установка не будет масштабироваться для перевозки самолетов.

Редактировать : Часть 23.49 FAR больше не действительна для новых дизайнов. Однако все сертифицированные самолеты по-прежнему должны соответствовать правилам, действовавшим на момент начала процесса сертификации.