Кукурузник с 9-ю моторами
ТВС-2МС 48986 СибНИА им. Чаплыгина – экспериментальный кукурузник с 9-ю моторами, всех удивил на выставке МАКС-2021, осуществив взлет за 6 секунд почти без пробежки. Сами можете убедиться на видео.
Концепция машины очевидна – для взлета используется обдув нижнего крыла биплана восемью электромоторами со складными пропеллерами. После взлета электромоторы выключаются, лопасти винтов складываются, и самолет летит на основном турбовинтовом двигателе.
Идея, в принципе, небезинтересная – чаплыгинцы кроме резкого укорочения потребной длины ВПП достигают улучшения ЛТХ самолета при отказе основного мотора (что для оригинального Ан-2 создаёт большую проблему – слишком велико сопротивление бипланной коробки, соответственно скорость снижения получается небезопасной). А тут можно перед посадкой включить электромоторы – и ура, снижение резко замедлилась, можно сесть мягко да еще и на малой скорости.
“В техническом задании предусмотрено, что демонстратор самолета должен взлетать с площадки, которая штатно предназначена для вертолета Ми-8 – это 50 на 30 м с учетом ограничений на краях, то есть на границах может быть лес или другие препятствия”, – рассказал ТАСС в среду руководитель проекта от ФПИ Ян Чибисов.
Он также уточнил, что самым сложным в этом проекте является посадка самолета на такой маленькой площадке. “Перед посадкой надо быстро погасить скорость. Это сложный маневр пока по расчетам и подтвержденным испытаниям получается. Мы создаем такой невозможный самолетик, который садится на вертолетной площадке”, – отметил он.
Мне лично непонятно только одно – почему выбран обдув спереди, а не сдув назад. Ну то есть отчего винты с электромоторами не поставлены сверху крыла позади. Аэродинамически это выгоднее.
Схема эта достаточно известна, ее преимущества для винтовых самолетов были очевидны – широкому применению мешали только компоновочные соображения, крупные моторы проще было вписать в толстую переднюю часть крыла, чем в тонкую заднюю. Ну и основная механизация крыла расположена по его задней кромке – элероны, закрылки. Моторы на задней кромке вынуждают разбивать эти поверхности на секции.
Опять же, как я понимаю, чаплыги исходили из известной машины – электролета NASA X-57 Maxwell.
Машина необыкновенно остроумная – неспециалисты в аэродинамике вряд ли смогут понять, какой мощный пакет авангардных идей в ней использован. Аппарат впервые представлен 17 июня 2016 года на ежегодном форуме Американского института аэронавтики и астронавтики в Вашингтоне.
X-57 Maxwell создан, естественно, не с нуля, а на базе итальянского лёгкого двухмоторного самолёта Tecnam P2006T.
Конструкторы самолёта пытаются подтвердить идею, что распределение электроэнергии между встроенными в крылья летательного аппарата пропеллерными двигателями приведёт к пятикратному снижению энергии, необходимой для полёта частного самолёта на скорости 175 миль в час (около 280 км/ч).
X-57 Maxwell имеет 14 пропеллерных двигателей, которые встроены в уникальные по своей конструкции крылья. Из них 12 двигателей на передней кромке крыла включаются только при разгоне, отрыве и посадке, а два больших винта по краям крыльев предназначены для движения на крейсерской скорости.
Но пока что американцы буксуют – а вот чаплыгинский аппарат уже летает и показывает впечатляющие результаты.
А поворотные эти двигатели делать не пробовали?
Как у Оспри?
Или вообще — вертикальные?
Тогда их можно напхать по фюзелю хренову тучу.
Буит вертикальный взлёт.
Их даже можно сделать убирающимися в фюзель.
Не-не, вертикальные моторы нужны слишком большой мощности, и от поворотных – одни проблемы.
Американцы в своё время решили вопрос с почти вертикальным взлетом и посадкой, применив дисковое крыло, обдуваемое двумя винтами:
Это так называемый Vought XF5U. Летал. Причем хорошо летал. Даже достиг скорости 811 кмч – это почти рекорд для винтовых самолетов. Но время пропеллерных самолетов прошло, как тогда казалось.
Так вот – обдувное крыло имеет интересную особенность. Оно работает без отрыва потока на значительно большем угле атаки, чем обычное, и при достаточной скорости потока от винта создает достаточно большую подъемную силу для взлета самолета вообще без продольного вектора скорости, или при незначительном векторе.
А вот тебе то, о чем я говорил – самолет с отсосом воздуха с верхней поверхности крыла:
Это вид сзади. Эта схема потенциально имеет еще более высокую подъемную силу, чем с обдувным крылом.
Арочное крыло приходилось городить из-за того, что в те времена не получалось сделать привод на много небольших воздушных винтов.
Кстати, в СССР с таким крылом экспериментировал Антонов. Это вот так называемый Ан-181:
Но Антонов, как обычно, слышал звон – да не понял, о чем он. Посмотри, как он поставил винты – вместо отсоса воздуха сверху крыла он воздух НАДДУВАЕТ сверху. От этого КПД процесса резко упал. Ну идиот же. Хохлы же.
Чтобы было понятно, как это работает – вспомни, как летает вертолет. Лопасть ротора – это то же самое крыло, только его принудительно двигают относительно воздуха, чтобы создать подъемную силу, оставаясь на месте. А можно крыло не двигать, а двигать воздух по крылу при помощи веентилятора. При той же скорости воздуха подъемная сила крыла в первом приближении пропорциональна площади крыла. Очевидно, что неподвижное крыло может иметь площадь, гораздо бОльшую, чем площадь ротора вертолета.
Поэтому, кстати, американцы пришли к дико выглядящей схеме крыла-диска с винтами на его концах. Винты вращаются в такую сторону, чтобы не давать потоку воздуха перетекать снизу крыла наверх через его конец, а заставляют воздух перетекать в обратную сторону – сверху вниз, создавая наверху разряжение, а снизу давление.
Да-да, у NASA X-57 винты на концах крыла тоже как раз для этого. Обдувное крыло такой схемы не требует большого удлинения, чтобы иметь высокий КПД.
Чаплыги на ТВС-2МС решили проблему перетекания пассивным способом, загнув концы нижнего крыла вверх, до верхнего. И получив известную схему замкнутого крыла. Но винты на концах работают лучше – если, конечно, это моноплан. Чаплыгам же приходится кувыркаться внутри схемы Ан-2, довольно дурацкой самой по себе.
У Ана идея, похоже, была совсем другая – увеличить объём и скорость потока воздуха от винта. Но – да, корявенько; неудивительно, что он так и не сумел взлететь…
Никакой идеи у Антонова не было, он тупо косплеил американскую машину, не понимая элементарных вещей в аэродинамике, это очевидно уже при виде вот этой машины:
Ой, а на что он похож?
Гена даже мне с моего дивана видно что УС-14 выхлоп по другому реализован, чем у антонова. об эффекте Коандэ в КБ Антонова, либо не знали, либо не могли реализовать.
“…Многообещающим самолетом заинтересовалось и Министерство гражданской авиации (МГА), нуждавшееся в замене устаревающих транспортных Ан-26 и Ан-12. Новой машины, неприхотливой к условиям базирования и эксплуатации, требовало и освоение труднодоступных районов Севера, Сибири и Дальнего Востока. Однако требования МГА значительно отличались от тех, под которые первоначально проектировался Ан-72. “Аэрофлот” явно не устраивал “кузнечик”, рассчитанный на небольшую нагрузку и короткие расстояния, и основным из его условий было увеличение дальности полета. С нормальной нагрузкой и двухчасовым запасом топлива она должна была составить не менее 3200 км. Грузоподъемность самолета гражданский заказчик требовал увеличить вдвое, доведя ее до 10 тонн.
Надо было увязать противоречивые требования ВВС и МГА. Решение задачи простейшим путем – повысить дальность, увеличив запас топлива – подняло бы нагрузку на крыло и снизило тяговооруженность, сведя к минимуму возможность КВП. Конструкторы выбрали компромиссный путь – сохранив базовую конструкцию, увеличить площадь крыла и его удлинение. Первоначально предполагалось сохранить прежний центроплан и установить новые консоли большей длины. Однако существовавшие станки не позволяли изготовить необходимые для этого цельнофрезерованные панели длиной до 12 м, и решено было нарастить крыло, пристыковав к прежним консолям дополнительные нужной площади. Это дало возможность выполнить доработки “малой кровью” непосредственно на опытных машинах. Переделанная “тройка” стала образцом для серийного исполнения Ан-72. Площадь крыла достигла 98,6 м2, а его удлинение с 7,4 возросло до 11.
Для сохранения управляемости по крену новое крыло было оснащено двухсекционными элеронами, внутренние из которых предназначались для крейсерского полета, а внешние включались в работу на малых скоростях. Вместимость самолета повысили за счет удлинения фюзеляжа на 1,4 м (это потребовало установки трех дополнительных шпангоутов), устранив тем самым и появившуюся тенденцию к скольжению на крыло, свойственную самолетам с крылом большого удлинения. Запас топлива доработанного Ан-72 довели до 16250 л. При испытаниях нового варианта Ан-72 максимальная дальность полета составила 5000 км, а с нагрузкой 1500 кг и двухчасовым резервом топлива 4200 км. Вместе с тем, наращивание крыла, введение стыковых узлов и удлинение фюзеляжа повлекли за собой увеличение массы планера самолета, а далекая от аэродинамического совершенства форма крыла с изломами по передней и задней кромкам привела к появлению паразитных вихрей и росту сопротивления. Максимальная скорость снизилась до 705 км/ч, а крейсерская составила 530-550 км/ч, (то есть стала такой же, как у турбовинтового Ан-32).
Упоминание эффекта Коанда теперь вызывало лишь усмешку – его роль в создании подъемной силы составляла лишь 5-7%, а основные несущие свойства обеспечивало само крыло увеличенной площади. По результатам испытаний введены были и другие изменения конструкции: сняты четыре секции недостаточно эффективных интерцепторов на центроплане (они находились в струе двигателей, а на посадке затенялись мотогондолами), установлено новое радиотехническое оборудование и навигационный комплекс…”
Так об этом-то и речь. Человек тупо передирал компоновку, не понимая того, как это работает. Причем где этот Боинг? Много их летает? Ни одного.
В эту же спецификацию «МакДоннелл-Дуглас» предложил свой YC-15, консрукция которого была более традиционна. Инженеры фирмы также использовали крыло сверхкритического профиля и дополнительную тягу от перенаправления потока воздуха от двигателей вниз, но достигалось это специальными двухщелевыми закрылками — чуть менее эффективными, но более простыми и надёжными. Также совместно с «Пратт-Уитни» шла работа над созданием турбовентиляторных двигателей с менее концентрированным и более холодным выхлопом, что положительно влияло на дополнительную подъёмную силу от обдува крыла.
В 1975 году начались испытания YC-15, а годом позже первый раз полетел YC-14. Оба самолёта полностью соответствовали требованиям военных и были во многом равнозначны. При этом «МакДоннелл-Дуглас» отличался чуть большей технологичностью и меньшим количеством технических проблем.
Чья концепция победила – можно легко увидеть по «Боинг» C-17 «Глоубмастер» III. Боинг отказался от придури с верхними моторами и полностью перешел к схеме YC-15.
Вопросы есть? Вопросов нет.
Вот товарищ Бериев был умный:
Видишь, где у него моторы стоят? Они высасывают воздух с корневой части крыла и с центроплана, создавая разряжение и движение потока над максимальной площадью поверхности. А завихренный поток от турбин сбрасывают так, чтобы он не цеплял никаких деталей самолета – ибо нарушение ламинарного обтекания вызовет резкий рост аэродинамических потерь.
Это очень правильное решение. Ровно такое же решение применено на низкоплане Як-40, который ты сам знаешь кто разрабатывал.
Видишь – двигатели высасывают воздух с центроплана фюзеляжа и с корневых участков крыла.
И ту же самую идею мы видим на американском штурмовике A-10:
Схема очень хорошая, за исключением того, что Т-образное хвостовое оперение было бы более эффективным. Но конструкторы Fairchild пожертвовали аэродинамикой в пользу затенения горячего выхлопа двигателей от ракурсов снизу-вдогон, чтобы защититься от ПЗРК.
Вот конструкторы Сухого, второпях делая Су-25, об этом не подумали – и поимели проблемы с ПЗРК. Потом-то поняли, и новые варианты штурмовиков учли это – но это было уже потом, когда военные забили на штурмовики совсем.
А так перспективный штормовик предлагали сделать вот таким:
Да-да, турбопроп с толкающими винтами. Выхлоп турбин выведен вбок в сторону фюзеляжа – он не просматривается практически ни с каких ракурсов, а горячий воздух эффективно перемешивается винтами, после чего тепловая сигнатура неразличима для инфракрасной головки наведения ракет.
И опять же – винты обеспечивают эффективный отсос воздуха с верхней части крыла, в результате очень короткий разбег и пробег, и возможность лететь с чрезвычайно низкой скоростью, что повышает точность удара НУРС и одновременно делает машину очень трудной целью для реактивных истребителей.
И заметь – самолет процентов на 80 состоит из частей от Су-25.
Надо ставить два ряда. Спереди поддув, сзади сдув.
Точно, и третий прямо в крыло для увеличения потьемной силы)
К сати, Антонов видимо думал, что чем быстрее скорость потока, тем меньше давление. Это он видимо и подразумевал откель берётся поть емная сила когда увеличивал скорость потока над крылом)
Это так и есть, но – эффективнее же обеспечивать разряжение над крылом, ОТКАЧИВАЯ поток, а не нагнетая.
Видишь ли – в этом и состоит разница между аэродинамикой и гидродинамикой. В воде идеи Антонова сработали бы – но воздух СЖИМАЕМ, и потому Антонов мелко обгадился.
В этом-то и прикол, что Антонов не понимает фундаментальных основ того, как и за счет чего работает крыло самолета. Он читал в учебнике, что чем быстрее поток – тем выше подъемная сила крыла. Но он не прочитал, что подъемная сила появляется из-за разницы давлений.
Он, возможно, даже видел вот эту картинку – но ничего в ней не понял:
Синие стрелочки – это разряжение воздуха, красные – сжатие воздуха.
Дурак видит формулу, что P1>P2 (ну то есть давление под крылом больше, чем давление над крылом) – но он не знает, что разряжение над крылом (относительно нормального давления воздуха) гораздо больше, чем сжатие под крылом. Соответственно верхняя поверхность крыла обеспечивает около 70-80% подъемной силы, а нижняя – лишь 20-30%.
Дурак думает, что раз P1 больше – значит, давление под крылом обеспечивает основную подъемную силу. Бедные, бедные дегенераты из советских институтов, смотревшие в книгу и видевшие там только фигу. Они читали про формулу Бернулли, про циркуляции – но ничегошеньки не поняли.
Между тем достаточно пойти на аэродинамическую трубу и продуть профиль крыла при различных углах атаки, чтобы увидеть эту вот картину – разрежение сверху гораздо больше, чем сжатие снизу.
Забавно, что многие маститые советские авиаконструкторы этого откровенно не понимали. Они видели, что при прочих равных самолет с тянущим винтом в высокопланной компоновке имеет более высокую подъемную силу крыла, чем низкоплан – но не могли понять, отчего это так.
Еще более интересно получалось, если использовать толкающий винт. Тут, внезапно, низкоплан имел более высокую подъемную силу крыла, чем высокоплан. Но почему??? Портреты Маркса и Энгельса ответа не давали.
Но зная о правиле давлений – легко же понять, отчего так.
А вот что такое сверхкритические профили – специально предназначенные для получения максимальной подъемной силы при малых скоростях течения потока:
Желающие могут погуглить их теорию сами.
>>Еще более интересно получалось, если использовать толкающий винт
Амерасы, облетав восстановленный экз. J7W Shinden были сильно удивлены поведением ЛА необычной схемы и его маневренным характеристиками.
Вот вам картинка для понимания процесса, это Як-130 во взлетной конфигурации. Обратите внимание на открытые решетки в центроплане:
В обычном состоянии они закрыты. Зато во взлетной конфигурации напрочь закрыты воздухозаборники двигателей, находящиеся под крылом.
Понимаете, зачем это? Во взлетной конфигурации двигатели сосут воздух сверху крыла и центроплана, обеспечивая там дополнительное разряжение. Это значительно сокращает скорость отрыва и длину разбега.
Там ещё мелкие камушки, которые поднимаются с ВВП передней ногой и летят в двигатель.
Читал на МиГ-29 подобные жалюзи выполнены именно с этой целью – перекрывать воздухозаборник при взлете с грунтовки. Планировалось, что 29-е, как фронтовой истребитель, будут эксплуатироваться с неподготовленных ВПП.
А где вы тут разглядели такой уж короткий разбег? Обычный разбег для пустого самолета Ан-2.
Я вижу, ты давно не видал, как взлетает Ан-2.
У него по паспорту ЛТХ вот такие:
Длина разбега: 235 м
Длина пробега: 225 м
Это только по сравнению с каким-нибудь Ил-14 он взлетает быстро, а в реальности Ан-2 довольно уныло разгоняется, пока не наберет 50 кмч – это у него скорость отрыва такая.
Соответственно сказочки, что он может взлететь подобно Fieseler Fi 156 Storch – чуть ли не с места при небольшом встречном ветре – это сказочки и есть. Ему нужен ветер в 50 кмч – а это очень сильный ветер, при таком и летать-то нельзя.
Глагне, я 12 лет отлетал на Ан-2. Кто кому расскажет о том, как он взлетает?
Да, с загрузкой он так и взлетает с 200-300 метров. А на пустом я лично с 15 метров взлетал без всякого ветра.
Смартфон у тебя при этом, конечно, разрядился, и мы не увидим этого эпика.
Когда я на Ан-2 летал смартфонов даже в поекте не было. Видеокамеры-то в диковинку были.
Вотъ-вотъ. А так-то да, ты как-то раз на Луну слетал, самогону американским астронотам отвёз, да и обратно. Ан-2 такой, он всё может. Только лететь было долго, но ты справился. Мы веримъ.
А вы можете и не верить, это не обязательно. А вот тому кто выделяет деньги на этот проект стоило бы выехать на аэродром, и посмотреть как взлетает Ан-2 и сравнить с “новейшей разработкой” (заметь, его я тоже не призываю верить, призываю посмотреть)
Антиресно Антоша продувал модельки или нет. Типа по наитию.
Продувать мало – надо еще и понимать, что ты хочешь увидеть в продувке. С этим у Антошки были проблемы. Ему бы лучше картошку копать – но нет, отправили лiтаки строить у мiсто Куив.
Вот, кстати, интересный вопрос на понимание аэродинамики: если взять классический профиль крыла, какой-нибудь Clark-Y, и дуть на него воздух с нулевым углом (строго по оси профиля, то есть угол атаки = 0), будет ли подъемная сила?
Если да, то пояснить – с хрена ли?
Вот вам кортинко, товарищи, чтобы думалось лучше.
Профиль был разработан в 1922 году Вирджинием Э. Кларком. Это, наверное, один из самых известных профилей, классической считается его полнота 11,7%. На Як-18 крыло с таким профилем. Этот профиль вообще любят кустари и советские авиаконструкторы, потому что у него нижняя сторона крыла тупо плоская – в результате крыло удобно собирать на простом ровном столе.
Такой профиль был на Ил-2. Потом, правда, его доработали до Clark YH, потому что у самолета неверно выбрали центровку, а переделывать чертежи (сдвигать центроплан) было лень.
Ну ладно. Раз все сидят и хихикая в кулачок(молчать гусары!) ждут когда придет Ванек и
жиденьконапишет неправильно а потом Глагнэ объяснит, то вот мои соображения:Я считаю что по закону Бернулли какая то подъемная сила все же будет. Но она будет явно недостаточной при достижении скорости отрыва. Для этого выпускали закрылки во взлетное положение.
Закрылками также пользовались при выполнении различных маневров, например виражей. У япов на их некоторых истребителях 2 МВ, емнип Ki-44 и Ki-84, закрылки при выполнении виражей отклонялись на определенный градус, автоматически, в т.н. боевое положение.
Ну почему же неправильно? Подъемная сила при нулевом угле атаки – БУДЕТ! И вот почему:
Количество воздуха, заходящего на профиль и сходящего с него – одинаковое. Это так и для верха, и для низа. Однако путь, который проделывает воздух, снизу крыла – короче, чем сверху крыла. Это вызывает появление сверху крыла – РАЗРЯЖЕНИЯ (а снизу соответственно немножко сжатия). Воздуху-то приходится “растянуться” вдоль выступающего вверх изгиба профиля.
Все “классические” профили обладают таким свойством.
А вот неклассические профили, например сверхкритические – могут запросто не иметь подъемной силы при нулевом угле атаки. Что не мешает самолетам с ними летать еще бодрее – потому что они зато допускают гораздо большие углы атаки.
А теперь внимание, вопрос: какой профиль имеют крылья Ан-2?
Подсказка: ХОХЛЫ ТУПЫЕ.
Любители гуглить наверняка уже нагуглили, что профиль там ЦАГИ Р-II. И это яркий пример того, что гугель не заменяет отсутствие знаний – как костыль не заменяет отсутствующую ногу.
При всех великих заслугах ЦАГИ (кстати, его ненавидели лютой ненавистью почти все советские авиаконструкторы – потому что результаты продувок явственно показывали, что эти конструкторы – если не дегенераты, то где-то недалеко от этого), следует признать, что “профиль ЦАГИ P-2” это из серии “СССР – родина слонов”:
Этот профиль почти неотличим от пресловутого Кларк-Y.
На немецком самолете Fi-156 используется профиль крыла, неотличимый от ЦАГИ P-IIc (то есть максимально близкий к Кларк-Yh).
Ну давай, Глагнэ, опусти уже руку на струны и вдарь заключительный аккорд!
Пауза подзатянулась