avia.wikisort.org - Конструкция
Капо́т NACA (англ. NACA cowling) — разновидность аэродинамического обтекателя для радиальных авиационных поршневых двигателей, разработанный в США Национальным консультативным комитетом по воздухоплаванию (англ. NACA — НАКА) в 1927 году. Это было большим достижением в решении проблемы снижения аэродинамического сопротивления, что многократно окупило затраты на разработку и внедрение благодаря росту экономии топлива[1].
Предпосылки изобретения
В 1920-е годы в авиации широко использовались звездообразные двигатели воздушного охлаждения. Благодаря применению новых материалов и улучшению формы ребристости цилиндров удалось создать двигатели большой мощности — свыше 500 л. с. В сравнении с двигателями водяного охлаждения они имели большую удельную мощность и более простую конструкцию, и были дешевле. Недостатком двигателей воздушного охлаждения было большее аэродинамическое сопротивление из-за большего миделя и выступания в поток плохообтекаемых ребристых цилиндров.
История
В 1927 году сотрудник Национальной физической лаборатории (англ. National Physical Laboratory, NPL) Великобритании доктор Хьюберт Тауненд (англ. Hubert Townend) занимался изучением обтекаемости тел, фюзеляжа-монокока и корпуса дирижабля. Он обнаружил, что при расположении кольцевой поверхности у передней части исследуемого тела суммарное аэродинамическое сопротивление уменьшается. При прохождении через кольцо поток ускорялся, а увеличение скорости обтекания препятствовало преждевременному срыву потока и образованию вихрей. На основе этого исследования он разработал конструкцию обтекателя цилиндров звездообразного двигателя в форме узкого кольца, которое получило название «кольцо Тауненда».
Одновременно с Таунендом изучением лучшей формы обтекателя для авиационного двигателя воздушного охлаждения занимался американский экспериментатор Фред Вейк (англ. Fred E. Weick). В результате опытов в аэродинамической трубе в одном из научных центров NACA в 1927 году он нашёл форму капота, которая позволяла почти вдвое уменьшить лобовое сопротивление двигателя. Этот тип капота получил известность как «капот NACA». В отличие от кольца Тауненда он полностью закрывал двигатель.
Капотирование двигателей воздушного охлаждения позволило уменьшить коэффициент лобового сопротивления силовой установки до величины того же порядка, что и на двигателях с водяным охлаждением. Это и обусловило преимущественное использование звездообразных двигателей воздушного охлаждения в авиации в 1930-е годы.
Применение
При установке капота NACA улучшалось охлаждение двигателя, и за счёт снижения аэродинамического сопротивления росла скорость полёта . Обтекатель имел осесимметричный аэродинамический профиль.
После сотен опытов в технической записке NACA Ф. Вейк в ноябре 1928 года опубликовал[2] убедительные результаты. Тогда же Лаборатория аэронавтики имени Лэнгли приобрела истребитель-биплан Curtiss Hawk AT-5A и оборудовала его капотом вокруг радиального двигателя. Результаты были впечатляющими. Несмотря на рост веса, максимальная скорость самолёта подскочила со 190 до 220 км/ч, то есть на 16 %[3].
Преимущества капота NACA получили всеобщее признание в следующем году, когда Фрэнк Хоукс (англ. Frank Hawks), известный лётчик-трюкач и воздушный гонщик после оснащения капотом NACA моноплана Lockheed Air Express компании Lockheed Corporation установил новый рекорд беспосадочного перелёта между Лос-Анджелесом и Нью-Йорком со временем 18 часов 13 минут. Капот обеспечил рост скорости самолёта с 250 до 285 км/ч. После завершения полёта компания Lockheed направила в комитет NACA телеграмму со следующим текстом: «Рекорд был бы невозможен без нового капота. Все заслуги принадлежат NACA за их кропотливые и точные исследования»[4]. Использование капота NACA оценивается экономическим эффектом в 5 миллионов долларов, что превышало суммарные ассигнования NACA от его создания и до 1928 года.
Капот NACA направляет поток холодного воздуха через самые горячие точки двигателя (цилиндры и головки цилиндров). Кроме того, турбулентность потока после прохождения зоны цилиндров существенно снижалась. Суммарно все эти эффекты снижали аэродинамическое сопротивление двигателя почти на 60 %. Такие выводы были сделаны на основе различных типов радиально-поршневых двигателей, которые оснащались капотами, начиная с 1932 года[5].
При попытке использования капота на многомоторных самолётах конструкторы выяснили, что такая мера практически не влияет на аэродинамические показатели машины. Проведённые опыты в аэродинамических трубах показали, что капотирование даёт положительный эффект только когда двигатель расположен на носу фюзеляжа или на передней кромке крыла. К середине 1930-х годов капоты NACA стали обязательной частью конструкции военных и пассажирских самолётов с двигателями воздушного охлаждения. Благодаря этому скорость полёта в среднем выросла на 6...10 %
См. также
Примечания
- White, Graham. Allied Aircraft Piston Engines of World War II (англ.). — P. 7—8. — ISBN 1-56091-655-9.
- Fred E. Weick Drag and cooling with various forms of cowling for a Whirlwind engine in a cabin fuselage NACA-tn-301 Nov 1928/ 46 p.
- James R. Hansen. Engineering Science and the Development of the NACA Low-Drag Engine Cowling. History.nasa.gov (1998). Дата обращения: 30 июля 2010. Архивировано 31 октября 2004 года.
- «Record impossible without new cowling. All credit due NACA for painstaking and accurate research.»
- Full-Scale Testing of N.A.C.A. Cowlings (Theodore Theodorsen, M. J. Brevoort, and George W. Stickle, NACA Report # 592. Langley Memorial Aeronautical Laboratory: 1937).
Источники
- История самолетов, 1919–1945 гг. [Текст] / Д. А. Соболев. — М. : РОССПЭН, 1997. — 358 с. — ISBN 5-86004-137-3
Ссылки
- NACA Low-Drag Engine Cowling Essay
- Abstract of NACA TN 301 report and .pdf file
- Archive of NACA reports 1917–1958
На других языках
[en] NACA cowling
The NACA cowling is a type of aerodynamic fairing used to streamline radial engines installed on airplanes. It was developed by Fred Weick of the National Advisory Committee for Aeronautics in 1927. It was a major advance in aerodynamic drag reduction, and paid for its development and installation costs many times over due to the gains in fuel efficiency that it enabled.[2][fr] Carénage NACA
Un carénage NACA (en anglais : « NACA cowling ») est un anneau de refroidissement installé autour des cylindres d'un moteur en étoile d'un avion, permettant de réduire sa traînée et d'améliorer son refroidissement. Ce système fut mis au point par le National Advisory Committee for Aeronautics, ou NACA, en 1927 et fut une avancée majeure pour l'aéronautique, son coût de développement ayant été très largement rentabilisé par les économies en carburant qu'il permettait d'obtenir sur les avions ainsi équipés[1].[it] Cappottatura NACA
La cappottatura NACA, in lingua inglese NACA cowling, è una particolare copertura atta a ricoprire i motori aeronautici radiali a scopi aerodinamici, sviluppata negli anni trenta dall'ente governativo statunitense National Advisory Committee for Aeronautics (NACA), da cui prende la denominazione, in base a studi sull'anello Magni, brevettato dall'ingegnere italiano Piero Magni e sull'anello Townend del britannico Dr. Hubert Townend.- [ru] Капот NACA
Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.org внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.
WikiSort.org - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии