От jazzist Ответить на сообщение
К SSC Ответить по почте
Дата 10.09.2020 01:38:57 Найти в дереве
Рубрики WWII; ВВС; Версия для печати

Re: И ещё...

>Здравствуйте!

>Каким образом в СССР и другие страны попала из США эта технология? Было ли это покупкой комплекта ноу-хау с методиками расчёта, по аналогии с профилями, или просто статья в научном журнале, по которой уже все остальные стали придумывать что-то похожее?

>Вопрос, собственно - были ли доступны за пределами США (и в СССР) первичные данные экспериментов Тауненда и Вейка?

Очень просто - это открытые данные, широко обсуждавшиеся в печати тех лет. Выходили отчеты НАКА, НАКА их просто продавало всем желающим, покупай и будь счастлив. Много статей выходило в соотв. периодике, совершенно открытой. Методики расчетов тогда были грубоватые, но они приводились, идеи в статьях и отчетах излагались всему миру понятные. Скажем, если в 1937 г выходил рипот НАКи, то 100% в начале 38-го он уже имелся на бумаге в Москве, не говоря уже о журналах.

НАКА в заслугу надо поставить не саму даже идею, а систематичность исследований в хороших больших трубах, которыми на тот момент не располагали остальные страны. Они же не модели дули, а натуру. А в этих задачах число Рейнольдса очень много играет. И само капотирование по схеме НАКА очень быстро эволюционировало.

Сама фраза "капот НАКА" подразумевает не столько форму капота, сколько правильный, разумный с точки зрения течения, способ его организации внутри в подкапотном пространстве с целью а) улучшения эффективности охлаждения и б) уменьшения потерь по сопротивлению (тут играет роль течение воздуха и снаружи, и внутри капота). Поэтому тут внутренняя аэродинамика столь же важна, как и внешняя. И мелочей во внутренних деталях там нет.

Поскольку в США очень популярны были двигатели воздушного охлаждения, то систематически капотированием там занималось не только НАКА, но и соотв. люди на фирмах, чьи обязанности состояли в интеграции мотора и планера. Эти люди были как на самолетных фирмах, так и у двигателистов.

первоначально "капот НАКА" подразумевал под собой просто хорошее сопряжение внешнего контура с фюзеляжем, а картер прикрывали внутренним капотом, обеспечивали более-менее плавный канал в котором находились цилиндры. Как вот тут показано


[381K]



передовые личности из промышленности уже году так к 1932-33 поняли, что картер особо можно и не прикрывать, оттуда, из под внутреннего капота, ведь надо как-то воздух выпустить. Выпустить надо с наименьшей потерей кинетической энергии потока (это собственно сопротивление и есть). А картер в задней части неизбежно плохообтекаемое тело, воздух его обтекает замедленный, это тоже неизбежно. Поэтому толку от внутреннего капота особо и нет. Зато обнаружили важнейшую вещь - надо внимательно отнестись к обтеканию самих цилиндров. И стали испытывать всевозможные дефлекторы, направляющие поток на и вокруг цилиндра. Там было масса разных видов дефлектирования, фирмы кто во что горазд пробовали варианты, например

из статьи 1932 г (самолетчик написал):

[196K]



из статьи 1934 г по опыту Пратт-Уиттни (их инженеры писали):

[49K]



вот это дефлекторы из знаменитых НАКовских экспериментов 1937 г, подпорные, промежутки между цилиндрами почти закрыты, там давление растет, воздух заставляют течь вокруг цилиндра, потом в нечто типа широкой щели он за мотором в подкапотное пространство выходит:

[2106K]



Дефлекторы в НАКовской системе капотирования важнейшая вещь, т.к. оптимизируют тепловой режим (соотв. мощность) и потери во внутренних течениях.

Выходную щель еще в первой половине 30-х фирмачи тоже пристально изучали и оптимизировали

[51K]



Короче, к 1935 г в Штатах сложилось понимание, что в капотировании мелочей нет вообще и они поставили широкую программу экспериментов уже в НАКА, где проварьировали всё, что только в голову пришло. Вот их конфигурация гондолы мотора, где варьируются почти все параметры

[943K]



как губа (обечайка) капота влияет, как выходная щель влияет, как раскрытие этой щели юбкой влияет, да всё подряд... лень перечислять. В итоге основные принципы, сложившиеся к 1938 г и доведенные ясным языком до конструкторского сообщества оказались таковы (я расходные вещи по воздуху на разных режимах работы мотора опускаю, макс. скорость, такой режим берем):
- надо не потерять энергию воздуха, обтекающего цилиндры и их головки, направив быстрый поток нужным образом дефлекторами;
- можно подзабить на внутренний капот, почти весь его выкинуть, картер всё равно будет медленным воздухом обтекаться;
- эти потоки потом смешаются, но их надо аккуратно вывести из подкапотного пространства, потеряв на выходе как можно меньше кинетической энергии. И направление выхода должно быть тоже не абы какое, а желательно параллельно стенке фюзеляжа или гондолы. Параметры щели, точнее всего канала, образованного внешним капотом и остатками внутреннего проварьировали, нашли какие-то оптимумы, оказалось по длине она может быть довольно короткая, но вход в щель изнутри подкапотного пространства нужен гладкий;
- внешний контур надо сделать таким, чтобы самолет снаружи приближался к удобообтекаемому телу, в районе губы можно получить приличное разрежение внешнего воздуха и выиграть тем самым в сопротивлении.

Если глянуть на раскапотированные ВМГ Тандерболта или Корсара, то там эти принципы в явном виде демонстрируются. В СССР дефлектированием по итогу занимались двигателисты, а капотированием самолетчики, как на Западе не знаю. Такой ситуации, что вот тебе мотор и к нему капот, её по-моему, ни тут, ни там не было. По капотам у самолетчиков была свобода творчества на основе довольно ясно сформулированных прикладной наукой требований и рекомендаций.

Но это НАКовская система. А на И-16 другая. На самом первом рисунке в посте, на Фиг. 3 показан капот М. Ваттера. Это наш соотечественник бывший, после ВОСР в Штаты эмигрировал. Там смысл в том, что Ваттер организовал туннели для каждого цилиндра в отдельности, а общий внешний контур сформировал по типу капотирования НАКА. Это по сравнению со "старой" НАКовской схемой давало небольшой выигрыш и выхлопные патрубки довольно элегантно компоновались. Статья вышла в январе 1934, ННП ее прочитал (именно эту, т.к. других никаких про этот капот больше не было) и за первое полугодие 1934 он отработал капот для И-16 под М-25 по приблизительно такой же схеме, только без внутреннего капотирования. Уже в 1936 г это всё устарело к чертям. Вообще помимо многотысячного И-16 с капотом Ваттера было только два серийных типа в США общим выпуском около 50 экз. Никакого дефлектирования в схеме Ваттера нет, т.к. его трудно организовать внутри лоханок туннелей и под ними.

Далее смотрим на картинки из техописания

[1380K]



воздух на И-16 попадает как в туннели, так и к картеру через одни и те же окна в переднем кольце. Тут на этих поворотах потока к картеру мы скоростной напор уже потеряли. Часть быстрого воздуха пройдет через туннели и вылетит под углом к фюзеляжу, это плохо, этим самым мы его эффективный диаметр в этом месте несколько увеличили. За фига, спрашивается это делать уже в 1937 году? Мощи много? Другую часть надо повернуть к картеру на большой угол, это бессмысленные потери на этом повороте.

Далее смотрим на выходную щель, она узкая и формируется стенкой фюзеляжа и капотом.

[758K]



Как она устроена? А никак. Там угол! Не скругление, не что-то обтекаемое, а просто угол сформированный стенкой фюзеляжа и противопожарной перегородкой.

[879K]



[433K]



Вот я набросал эскиз

[22K]



дефлектирование затруднено (я там самый элементарный дефлектор набросал), к картеру поворачиваем круто, в месте, обозначенном 1 получаем не щель, а черти-что, где если не отрывчик сядет, то по элементарному из гидравлики эффекту Вентури поток подожмется и за зря потеряет часть скоростного напора. А воздух-то надо выпускать с кинетической энергией как можно больше приближающейся к кинетической энергии внешнего потока. А если там отрывчик, то этот выходящий воздух еще и пульсировать начнет, то быстрее, то медленнее выходить. Почему нельзя было там скруглить (2) хотя бы, облагородить чуть-чуть течение? Я просто этого не понимаю... Это никак не влияет на технологию.

Все эти вещи жрали не меньше 20 км/ч, а то и все 30. ННП прекрасно это понимал, у него капотирование И-15бис и И-153 куда лучше. ЦАГИ это понимал, по его просьбе сделали одни ишак с НАКовским капотированием, прошел испытания и всё... как и с фанерной обшивкой. Положить болт...

Всё это небольшие усилия, небольшие затраты, которые резко бы улучшили самолет. И всем по-фигу. То ли ННП такой мягкосердечный, то ли он захлебнулся в море проектов и уже плохо контролировал отдельные работы, Пашинин должен был как его представтель на 21 заводе этим непосредственно заниматься, это его главная обязанность. Вместо нужной работы этот деятель построил авангардный И-21...

Истории самолета И-16 у нас пока нет, несмотря на значительные работы Маслова и Иванова.

С капотом Ваттера на И-16 я стал разбираться просто из чистого интереса, т.к. труба, в которой ННП его отрабатывал, теперь на ФАЛТе и мы в ней некоторые работы делаем, вот она
https://mipt.ru/news/aerotruba?clear_cache=Y

там на моторе шильдик Сименс 1929, ну еще несколько артефактов из ВВИА с ней на ФАЛТ поступило...

за длинный текст извиняюсь

>С уважением, SSC
ша-ба-да-ба-да фиА...