От Claus
К All
Дата 19.10.2023 11:35:45
Рубрики WWII; ВВС;

Про винты Ар-2, Пе-2, Як-4 и немцев

Сравнивал Акты Госиспытаний Ар-2 (от 20.01.1941), Пе-2 (27.01.1941 и 18.03.1941) и Як-4 (19.02.1941).

Обратил внимание на следующее:
Ар-2
площадь крыла: 48.2м2
скорость у земли: 415 км/ч
Скорость на высоте: 475км/ч (4700м)

Пе-2
площадь крыла: 40.5м2
скорость у земли: 455км/ч
Скорость на высоте: 540км/ч (5100м)

Як-4
площадь крыла: 29.4
скорость у земли: 458км/ч
Скорость на высоте: 533 (5050м)

Все скорости с внутренней подвеской.
Если с Ар-2 все понятно - большая площадь крыла, низкая скорость.
То Як-4 выглядит странно, при крыле самой маленькой площади скорость у земли всего на 3км/ч выше чем у Пе-2, а на высоте даже меньше на 7км/ч. Возможно у его экземпляров двигателей граница высотности была поменьше, чем у экземпляров на Пе-2. Но даже с таким допущением он должен быть заметно быстрее, тем более у земли.

Обратил внимание на следующее - у Ар-2 и Як-4 винты ВИШ-22Е, диаметром 3 метра.
У Пе-2 - ВИШ-61Б диаметром 3,2 м

Вопрос - почему такое странное решение на Ар-2 и Як-4 - диаметр винта фактически на уровне истребителя, что должно снижать его КПД.

Ну и заодно про немцев - а в чем вообще был смысл делать двигатель с перевернутым V (DB-601, DB-605)? Ведь при такой схеме вал редуктора оказывается ниже, чем при нормальном V, а это диаметра винта ограничивает.
От badger
К Claus (19.10.2023 11:35:45)
Дата 01.11.2023 09:54:05

Re: Про винты...

>Вопрос - почему такое странное решение на Ар-2 и Як-4 - диаметр винта фактически на уровне истребителя, что должно снижать его КПД.

Если вы разгоняете самолёт до истребительных скоростей, у вас истребительный мотор - то какой винт должен быть ?
От jazzist
К badger (01.11.2023 09:54:05)
Дата 01.11.2023 19:35:31

Re: Про винты...

>>Вопрос - почему такое странное решение на Ар-2 и Як-4 - диаметр винта фактически на уровне истребителя, что должно снижать его КПД.
>
>Если вы разгоняете самолёт до истребительных скоростей, у вас истребительный мотор - то какой винт должен быть ?

Винт должен быть подходящий. В 1941 на бомбардировочном М-105 был другой редуктор, чем на истребительном. По скорости полета диаметр винта ограничен только волновым кризисом на законцовках лопастей, т.е. отношением результирующей скорости в треугольнике (четырехугольнике) скоростей лопасти к скорости звука. На наших винтах этот параметр держали довольно высоким, под 0,9. С мотором с истребительной редукцией 2:3 при оборотах 2600 об/мин и скорости 570 км/ч с винтом 3 м будет примерно 0,93. С бомбардировочной редукцией 13:22 при 540 км/ч и тех же оборотах с винтом 3,2 м будет 0,88.

ша-ба-да-ба-да фиА...
От bedal
К Claus (19.10.2023 11:35:45)
Дата 20.10.2023 07:58:43

перевёрнутое V:

Во-первых, это даёт аэродинамическую выгоду, расширение книзу лучше согласуется с крылом.
Во-вторых, ЦМ тоже снижается. Само по себе это не особо сказывается на устойчивости, но в смысле организации силовой схемы ближе к центроплану, что выгодно.
Но главное, конечно, аэродинамика.
От john1973
К bedal (20.10.2023 07:58:43)
Дата 21.10.2023 01:59:49

Re: перевёрнутое V:

>Во-вторых, ЦМ тоже снижается. Само по себе это не особо сказывается на устойчивости, но в смысле организации силовой схемы ближе к центроплану, что выгодно.
Тут еще и сама идея Мессершмидта, что самолет 108 представляет собой фюзеляж построенный по сути на одной балке в центральной части, к которой крепятся шасси, консоли крыла, несущая хчф с оперением (по сути монококк из панелей) и спереди подвешивается мотор на своей раме. Мотор дб-601/605 оказался очень органичен в такой силовой схеме и дожил до диких мзвращений в виде бф-109К и подобных монстров включая чешские с юмо-211/213, в которых силовая схема конструкции ничуть не поменялась
От tarasv
К Claus (19.10.2023 11:35:45)
Дата 20.10.2023 06:12:45

Re: Про винты...

>Ну и заодно про немцев - а в чем вообще был смысл делать двигатель с перевернутым V (DB-601, DB-605)? Ведь при такой схеме вал редуктора оказывается ниже, чем при нормальном V, а это диаметра винта ограничивает.

Вроде как RLM или что было до него потребовало впрыск и перевернутое V что BMW и сделали по шагам. Сначала перевернутое V потом впрыск. Документов видимо не сохранилось и причастные мемуаров не оставили. Так что все сейчас гадают почему перевернутое V, про впрыск и так понятно что светлая идея.
Про лучший обзор и большее удобство в обслуживании уже написали, еще теории: с картером сверху удобней компоновать синхронное вооружения над мотором, центр тяжести двигателя ниже, выхлоп меньше слепит пилота ночью.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От Александр Антонов
К tarasv (20.10.2023 06:12:45)
Дата 23.10.2023 00:55:53

Re: Про винты...

> Вроде как RLM или что было до него потребовало впрыск и перевернутое V что BMW и сделали по шагам. Сначала перевернутое V потом впрыск. Документов видимо не сохранилось и причастные мемуаров не оставили. Так что все сейчас гадают почему перевернутое V, про впрыск и так понятно что светлая идея.

На Bf-109 были повторены многие решения Bf-108. А на Bf-108B устанавливался 8-цилиндровый V-образный перевёрнутый поршневой двигатель Argus As 10С воздушного охлаждения.

И в целом тема в германском авиамоторостроении тогда была модная:

https://history.wikireading.ru/133008

Анцелиович Л.Л. "Неизвестный Юнкерс" глава "Перевернутый двигатель"

"...Выдающимся достижением Хуго Юнкерса явилась разработка небольшого 12-цилиндрового бензинового двигателя L10, которую он начал в 1931 году. Хуго Юнкерс задумал его как высокооборотный и экономичный с высокими удельными параметрами. Такой двигатель может существенно улучшить характеристики многих самолетов. По сравнению с предыдущим L88 его литровый объем был в два раза меньше, а рассчетная мощность почти такая же.

Хуго Юнкерс поручает возглавить разработку нового двигателя молодому тридцатитрехлетнему конструктору, с которым он работает уже пятнадцать лет. Последние пять лет этот конструктор занимается только двигателями. Его имя Курт Эрфурт. Профессор Мадер с назначением Юнкерса соглашается.

Имея опыт успешной эксплуатации дизельного авиационного мотора с двумя коленвалами Jumo 4, у которого один картер располагался наверху над цилиндрами, Хуго Юнкерс решает создать перевернутый V-образный двигатель. Законодатели авиационного моторостроения – двигателисты Англии и Франции на это не решались. Но Хуго Юнкерс думал о том, что перевернутый мотор лучше вписывается в обводы носовой части фюзеляжа или мотогондолы самолета. Испытания двигателя начались в октябре 1932 года, а через год ему присвоили обозначение Jumo 210... Начиная с 1935 года компании «Арадо», «Фокке-вульф», «Хейнкель» и «Хеншель» ставили перевернутые моторы «Юнкерс» на свои опытные самолеты..."

От jazzist
К Claus (19.10.2023 11:35:45)
Дата 20.10.2023 02:18:01

Re: Про винты...

.>То Як-4 выглядит странно, при крыле самой маленькой площади скорость у земли всего на 3км/ч выше чем у Пе-2, а на высоте даже меньше на 7км/ч. Возможно у его экземпляров двигателей граница высотности была поменьше, чем у экземпляров на Пе-2. Но даже с таким допущением он должен быть заметно быстрее, тем более у земли.

там в актах есть ответ - если на Ар-2 макс. скорость получали при 2650 об/мин, то на Як-4 только 2500 об/мин. Видать, грелось не в меру. Для Пе-2 обороты не указаны, но, скорее всего, тоже не менее 2600.

ша-ба-да-ба-да фиА...
От Claus
К jazzist (20.10.2023 02:18:01)
Дата 20.10.2023 13:24:08

Re: Про винты...

>там в актах есть ответ - если на Ар-2 макс. скорость получали при 2650 об/мин, то на Як-4 только 2500 об/мин. Видать, грелось не в меру. Для Пе-2 обороты не указаны, но, скорее всего, тоже не менее 2600.
Вообще интересно, т.к именно у Ар-2 были описаны максимальные проблемы с системой охлаждения и было указано, что "Самолет АР-2 может быть допущен к эксплуатации в частях ВВС при условии ограниченного использования мощности моторов М105 (до 2450 об/мин.) в полетных условиях, при температуре наружного воздуха у земли от + 10 градусов и выше. Для взлета допустить кратковременно 2500-2600 об/мин.".
А скорость получается сняли на режиме, который в строевых частях использовать было нельзя.

У Як-4 проблемы с охлаждением тоже указаны, но вроде меньшие.
И получается, что его испытывали на меньших оборотах, чем Ар-2.

Ну и интересно, как здесь КПД винта мог влиять? Странно, что на эти самолеты такие маленькие винты поставили.
От jazzist
К Claus (20.10.2023 13:24:08)
Дата 20.10.2023 17:32:56

Re: Про винты...

>>там в актах есть ответ - если на Ар-2 макс. скорость получали при 2650 об/мин, то на Як-4 только 2500 об/мин. Видать, грелось не в меру. Для Пе-2 обороты не указаны, но, скорее всего, тоже не менее 2600.
>Вообще интересно, т.к именно у Ар-2 были описаны максимальные проблемы с системой охлаждения и было указано, что "Самолет АР-2 может быть допущен к эксплуатации в частях ВВС при условии ограниченного использования мощности моторов М105 (до 2450 об/мин.) в полетных условиях, при температуре наружного воздуха у земли от + 10 градусов и выше. Для взлета допустить кратковременно 2500-2600 об/мин.".
>А скорость получается сняли на режиме, который в строевых частях использовать было нельзя.

>У Як-4 проблемы с охлаждением тоже указаны, но вроде меньшие.
>И получается, что его испытывали на меньших оборотах, чем Ар-2.

Где меньше-то? Там вообще написано - с этой ВМГ самолет в частях эксплуатировать нельзя. Летчики НИИ ВВС не самоубийцы, а инженеры не придурки в тюрьму просто так идти. Если Ар-2 они на эти обороты вытащили, значит считали, что на короткое время можно, а если Як-4 не стали - значит пришли к выводу, что лучше вообще этого не делать. Там же почти одни и те же люди на всех самолетах летали.

>Ну и интересно, как здесь КПД винта мог влиять? Странно, что на эти самолеты такие маленькие винты поставили.

Я специально не разбирался, но вроде бы модели винтов у нас в то время различались по конструкции втулок (прямой или обратный гидравлический, электрический, аэромеханический... я и не знаю, например, были тогда электрические или нет, хотя бы опытные, серийные наши винты все были гидравлическими, а немцы и электромеханические применяли) и комлей лопастей. Например, ВИШ-2х это трехлопастный Гамильтон-Стандарт, гидравлический прямой схемы автоматики, все эти ВИШ-22, 23, 24 с разными буквами это одно и то же, на самом деле. Просто лопасти разные, посадочное место на вал могло быть немного разным под разные моторы. Плюс еще регуляторы оборотов могли быть разные, может это тоже буквой дополнительной отмечалось, не знаю.

Когда подбирали винт, то руководствовались разными соображениями. Не всегда компромисс с аэродинамикой винта связан. Например, на СБ ставились винты диаметром 3,2-3,25 м и они прекрасно туда влезали. Но на Ар-2 Архангельский мог решить, что раз пикирует, то надо противостоять раскрутке моторов и с тем регулятором, который был, лучше уменьшить диаметр. Или у него противокапотажный угол уменьшился, или из-за возросшего веса моторов уменьшилась разница между углом касания земли и противокапотажным, а устойчивость машины ухудшилась и на посадке будет тенденция чиркануть винтами по земле... может, он решил вес винтов уменьшить и на этом сыграть... может вообще всё сразу... Да что угодно может быть. Это надо непосредственно проект смотреть.

На Як-4, если посмотреть вид сверху, уже некуда увеличивать диаметр.

ша-ба-да-ба-да фиА...
От Claus
К jazzist (20.10.2023 17:32:56)
Дата 23.10.2023 23:37:07

Re: Про винты...

>Где меньше-то? Там вообще написано - с этой ВМГ самолет в частях эксплуатировать нельзя. Летчики НИИ ВВС не самоубийцы, а инженеры не придурки в тюрьму просто так идти. Если Ар-2 они на эти обороты вытащили, значит считали, что на короткое время можно, а если Як-4 не стали - значит пришли к выводу, что лучше вообще этого не делать. Там же почти одни и те же люди на всех самолетах летали.
У Ар-2 в Акте прямо прописаны ограничения по оборотам, в то время как у Як-4 про такие ограничения ничего не говорится. И то что обороты на испытаниях были пониженные, видно только из таблицы, но причины этого не указаны.

>Когда подбирали винт, то руководствовались разными соображениями. Не всегда компромисс с аэродинамикой винта связан. Например, на СБ ставились винты диаметром 3,2-3,25 м и они прекрасно туда влезали. Но на Ар-2 Архангельский мог решить, что раз пикирует, то надо противостоять раскрутке моторов и с тем регулятором, который был, лучше уменьшить диаметр. Или у него противокапотажный угол уменьшился, или из-за возросшего веса моторов уменьшилась разница между углом касания земли и противокапотажным, а устойчивость машины ухудшилась и на посадке будет тенденция чиркануть винтами по земле... может, он решил вес винтов уменьшить и на этом сыграть... может вообще всё сразу... Да что угодно может быть. Это надо непосредственно проект смотреть.
Да, так понятнее, спасибо за пояснения.

>На Як-4, если посмотреть вид сверху, уже некуда увеличивать диаметр.
Да, действительно.
От john1973
К Claus (20.10.2023 13:24:08)
Дата 20.10.2023 17:12:27

Re: Про винты...

>Странно, что на эти самолеты такие маленькие винты поставили.
Хотя бы ограничение диаметра по высоте стоек шасси. Як-2, -4 восходят по конструкции жеж к гоночно-рекордному ББ-22 который был с моторами м-103 заметно меньшей мощности
От sss
К Claus (19.10.2023 11:35:45)
Дата 19.10.2023 23:14:30

Скорее всего это побочный эффект, но при перевернутом V(+)

>Ну и заодно про немцев - а в чем вообще был смысл делать двигатель с перевернутым V (DB-601, DB-605)? Ведь при такой схеме вал редуктора оказывается ниже, чем при нормальном V, а это диаметра винта ограничивает.

...должен быть лучше обзор вперед-вниз у одномоторного самолета.

Насчет винтов мне всегда было непонятно, почему у немцев (как у самых скоростных самолетов FW190, так и у самых тихоходных, Ju87) винты с очень широкими эллиптическими лопастями, а у американских самолетов лопасти почти прямоугольные и относительно гораздо более узкие.
От john1973
К Claus (19.10.2023 11:35:45)
Дата 19.10.2023 22:47:51

Re: Про винты...

>Ну и заодно про немцев - а в чем вообще был смысл делать двигатель с перевернутым V (DB-601, DB-605)? Ведь при такой схеме вал редуктора оказывается ниже, чем при нормальном V, а это диаметра винта ограничивает.
Возможно дело в облегчении конструкции, если блоки цилиндров работают еще и как опоры мотора на раму, картер при этом можно сделать тонкостенным и разгруженным. Да и наземное обслуживание такого мотора должно быть проще, раз уж он доступен с земли или с невысокой стремянки везде по основным узлам.
От SSC
К Claus (19.10.2023 11:35:45)
Дата 19.10.2023 22:29:11

Re: Про винты...

Здравствуйте!

>Обратил внимание на следующее - у Ар-2 и Як-4 винты ВИШ-22Е, диаметром 3 метра.
>У Пе-2 - ВИШ-61Б диаметром 3,2 м

>Вопрос - почему такое странное решение на Ар-2 и Як-4 - диаметр винта фактически на уровне истребителя, что должно снижать его КПД.

Диаметр винта определяется высотой шасси, помимо прочего.

>Ну и заодно про немцев - а в чем вообще был смысл делать двигатель с перевернутым V (DB-601, DB-605)? Ведь при такой схеме вал редуктора оказывается ниже, чем при нормальном V, а это диаметра винта ограничивает.

В перевёрнутом V вал двигателя выше, почему та вал редуктора д.б. ниже?

С уважением, SSC
От Claus
К SSC (19.10.2023 22:29:11)
Дата 20.10.2023 13:05:35

Re: Про винты...

>Диаметр винта определяется высотой шасси, помимо прочего.
Так если чертежи посмотреть, то у Пе-2 расстояние от винтов до земли меньше, чем у Ар-2 и Як-4. Это хорошо видно, если нижнюю кромку винта соотнести с колесами.
И у Ар-2 и Як-4 запас явно был для увеличения диаметра винта, тем не менее почему то использован винт с диаметром "как у истребителя".
Решение действительно странное.
https://www.armedconflicts.com/attachments/3588/1290026100_Pe-3bis_3D_view.gif


https://topwar.ru/uploads/posts/2012-04/1335762211_ar2-shema-1_0.jpg


https://otvet.imgsmail.ru/download/875a8375f91de049494d6073098e8a2f_ff6de5caaec355dde59f1e77c2d6e3b0.jpg



>В перевёрнутом V вал двигателя выше, почему та вал редуктора д.б. ниже?
Потому что у нормального V редуктор выше коленвала, а у перевернутого ниже.
У BD-601E вал редуктора расположен на 20 с лишним сантиметров ниже, чем у М-105.
https://content.foto.my.mail.ru/mail/sda0013/1/h-247.jpg


От SSC
К Claus (20.10.2023 13:05:35)
Дата 20.10.2023 13:33:44

Re: Про винты...

Здравствуйте!

>>Диаметр винта определяется высотой шасси, помимо прочего.
>Так если чертежи посмотреть, то у Пе-2 расстояние от винтов до земли меньше, чем у Ар-2 и Як-4. Это хорошо видно, если нижнюю кромку винта соотнести с колесами.
>И у Ар-2 и Як-4 запас явно был для увеличения диаметра винта, тем не менее почему то использован винт с диаметром "как у истребителя".

У Як-4 судя по чертежу запаса нет. А Ар-2 действительно есть, скорее всего поставили что удалось получить.

https://otvet.imgsmail.ru/download/875a8375f91de049494d6073098e8a2f_ff6de5caaec355dde59f1e77c2d6e3b0.jpg



>>В перевёрнутом V вал двигателя выше, почему та вал редуктора д.б. ниже?
>Потому что у нормального V редуктор выше коленвала, а у перевернутого ниже.
>У BD-601E вал редуктора расположен на 20 с лишним сантиметров ниже, чем у М-105.
>
https://content.foto.my.mail.ru/mail/sda0013/1/h-247.jpg



Видимо при мощностях 1000-1500 л.с. эти 20см в носу не критичны.

С уважением, SSC
От Claus
К SSC (20.10.2023 13:33:44)
Дата 24.10.2023 01:13:05

Re: Про винты...

>Видимо при мощностях 1000-1500 л.с. эти 20см в носу не критичны.
У нас при попытках М-82 (у которого тоже вал редуктора ниже, чем у М-105) на имеющиеся истребители ставить, с КПД винта проблем поимели.
Скорее не критично это было на ранних относительно маломощных ЮМО-210 на Bf-109B/C, а дальше уже имеющаяся схема использовалась.
В принципе диаметр винта у Bf-109F/G и Як-9 одинаковый, но расстояние от винта до земли у Яка порядка 40 см против примерно 20см у мессершмита. Плюс узкое шасси - не удивительны частые аварии на взлете и посадке.
От Александр Антонов
К SSC (20.10.2023 13:33:44)
Дата 22.10.2023 23:18:41

Re: Про винты...

>Видимо при мощностях 1000-1500 л.с. эти 20см в носу не критичны.

Конфуз "авиаконструктора" Сильванского демонстрирует что как раз при таких мощностях 20 см крайне важны:

http://www.airwar.ru/enc/fww2/i220is.html

"...раздосадованный Сильванский не нашел ничего лучшего, как отрезать с концов лопастей по 10 см. «Обрезанием» занимались в сборочном цехе. Самолет подняли на козелки и, подставив элементарный упор, стали вертеть винт каждой лопастью к мужику с ножовкой в руке... 5 октября после ночного ремонта аппарат был опробован в наземных эволюциях при мизерной заправке топливом (100 кг). В один из ближайших дней И. С. Баранов попытался взлететь. Подготовленный к старту самолет-инвалид надсадно ревел мотором, долго бегал по аэродрому туда-сюда и даже задымил, но от земли так и не оторвался. Этот факт скрыли от руководства промышленности и командования ВВС, так как военпред завода на «обычных» рулежках отсутствовал. Воздушный винт сняли и ликвидировали, а пережженный мотор, не снимая с самолета, закрыли чехлом, словно клетку с говорящим попугаем..."

Обрезали "стандартный" 3.0 м трёхлопастный воздушный винт ЗСМВ-2 до 2.8 м... и И-220 просто не взлетел.
От fenix~mou
К SSC (19.10.2023 22:29:11)
Дата 19.10.2023 22:38:23

Re: Про винты...

Здравствуйте.
>Здравствуйте!

>>Обратил внимание на следующее - у Ар-2 и Як-4 винты ВИШ-22Е, диаметром 3 метра.
>>У Пе-2 - ВИШ-61Б диаметром 3,2 м
>
>>Вопрос - почему такое странное решение на Ар-2 и Як-4 - диаметр винта фактически на уровне истребителя, что должно снижать его КПД.
>
>Диаметр винта определяется высотой шасси, помимо прочего.

>>Ну и заодно про немцев - а в чем вообще был смысл делать двигатель с перевернутым V (DB-601, DB-605)? Ведь при такой схеме вал редуктора оказывается ниже, чем при нормальном V, а это диаметра винта ограничивает.
>
>В перевёрнутом V вал двигателя выше, почему та вал редуктора д.б. ниже?

Ну потому что ось редуктора между цилиндрами - иначе как бы там ствол пушки был.
От SSC
К fenix~mou (19.10.2023 22:38:23)
Дата 19.10.2023 23:06:28

Re: Про винты...

Здравствуйте!

>>>Обратил внимание на следующее - у Ар-2 и Як-4 винты ВИШ-22Е, диаметром 3 метра.
>>>У Пе-2 - ВИШ-61Б диаметром 3,2 м
>>
>>>Вопрос - почему такое странное решение на Ар-2 и Як-4 - диаметр винта фактически на уровне истребителя, что должно снижать его КПД.
>>
>>Диаметр винта определяется высотой шасси, помимо прочего.
>
>>>Ну и заодно про немцев - а в чем вообще был смысл делать двигатель с перевернутым V (DB-601, DB-605)? Ведь при такой схеме вал редуктора оказывается ниже, чем при нормальном V, а это диаметра винта ограничивает.
>>
>>В перевёрнутом V вал двигателя выше, почему та вал редуктора д.б. ниже?
>
>Ну потому что ось редуктора между цилиндрами - иначе как бы там ствол пушки был.

Примерно посередине движка в обоих случаях и выходит.

С уважением, SSC