Капот NACA
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].
Содержание
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 стационарные двигатели большой мощности - свыше 500 л.с. В сравнении с двигателями водяного охлаждения они имели меньший удельный вес, более простую конструкцию и дешевле. Недостатком двигателей воздушного охлаждения был большой аэродинамическое сопротивление из-за выступания в поток плохообтекаемых ребристых цилиндров и рост миделя такого мотора.
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 исследоваемого 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
Капот NACA играл большую роль, чем просто устройство направления потока воздуха. При его установке улучшалось охлаждение двигателя, росла скорость полёта за счёт снижения сопротивления и использование тепла двигателя для создания тяги. Обтекатель имел осесимметричный, аэродинамический профиль, в отличие от линейного профиля крыла.
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 и 13 минут. Капот обеспечил рост скорости самолета 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 от 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 дает 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
Напишите отзыв о статье "Капот NACA"
Примечания
- ↑ White, Graham. Allied Aircraft Piston Engines of World War II. — P. 7–8.
- ↑ Fred E. Weick [naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1928/naca-tn-301.pdf 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. [history.nasa.gov/SP-4219/Chapter1.html Engineering Science and the Development of the NACA Low-Drag Engine Cowling]. History.nasa.gov (1998). Проверено 30 июля 2010. [web.archive.org/web/20041031054823/history.nasa.gov/SP-4219/Chapter1.html Архивировано из первоисточника 31 октября 2004].
- ↑ «Record impossible without new cowling. All credit due NACA for painstaking and accurate research.»
- ↑ [ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19930091667_1993091667.pdf 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
- [www.centennialofflight.gov/essay/Evolution_of_Technology/cowling/Tech17.htm NACA Low-Drag Engine Cowling Essay]
- [naca.central.cranfield.ac.uk/report.php?NID=719 Abstract of NACA TN 301 report and .pdf file]
- [naca.central.cranfield.ac.uk/ Archive of NACA reports 1917–1958]
Отрывок, характеризующий Капот NACA
– Насилу спасли этого несчастного, – продолжала гостья. – И это сын графа Кирилла Владимировича Безухова так умно забавляется! – прибавила она. – А говорили, что так хорошо воспитан и умен. Вот всё воспитание заграничное куда довело. Надеюсь, что здесь его никто не примет, несмотря на его богатство. Мне хотели его представить. Я решительно отказалась: у меня дочери.– Отчего вы говорите, что этот молодой человек так богат? – спросила графиня, нагибаясь от девиц, которые тотчас же сделали вид, что не слушают. – Ведь у него только незаконные дети. Кажется… и Пьер незаконный.
Гостья махнула рукой.
– У него их двадцать незаконных, я думаю.
Княгиня Анна Михайловна вмешалась в разговор, видимо, желая выказать свои связи и свое знание всех светских обстоятельств.
– Вот в чем дело, – сказала она значительно и тоже полушопотом. – Репутация графа Кирилла Владимировича известна… Детям своим он и счет потерял, но этот Пьер любимый был.
– Как старик был хорош, – сказала графиня, – еще прошлого года! Красивее мужчины я не видывала.
– Теперь очень переменился, – сказала Анна Михайловна. – Так я хотела сказать, – продолжала она, – по жене прямой наследник всего именья князь Василий, но Пьера отец очень любил, занимался его воспитанием и писал государю… так что никто не знает, ежели он умрет (он так плох, что этого ждут каждую минуту, и Lorrain приехал из Петербурга), кому достанется это огромное состояние, Пьеру или князю Василию. Сорок тысяч душ и миллионы. Я это очень хорошо знаю, потому что мне сам князь Василий это говорил. Да и Кирилл Владимирович мне приходится троюродным дядей по матери. Он и крестил Борю, – прибавила она, как будто не приписывая этому обстоятельству никакого значения.
– Князь Василий приехал в Москву вчера. Он едет на ревизию, мне говорили, – сказала гостья.
– Да, но, entre nous, [между нами,] – сказала княгиня, – это предлог, он приехал собственно к графу Кирилле Владимировичу, узнав, что он так плох.
– Однако, ma chere, это славная штука, – сказал граф и, заметив, что старшая гостья его не слушала, обратился уже к барышням. – Хороша фигура была у квартального, я воображаю.
И он, представив, как махал руками квартальный, опять захохотал звучным и басистым смехом, колебавшим всё его полное тело, как смеются люди, всегда хорошо евшие и особенно пившие. – Так, пожалуйста же, обедать к нам, – сказал он.
Наступило молчание. Графиня глядела на гостью, приятно улыбаясь, впрочем, не скрывая того, что не огорчится теперь нисколько, если гостья поднимется и уедет. Дочь гостьи уже оправляла платье, вопросительно глядя на мать, как вдруг из соседней комнаты послышался бег к двери нескольких мужских и женских ног, грохот зацепленного и поваленного стула, и в комнату вбежала тринадцатилетняя девочка, запахнув что то короткою кисейною юбкою, и остановилась по средине комнаты. Очевидно было, она нечаянно, с нерассчитанного бега, заскочила так далеко. В дверях в ту же минуту показались студент с малиновым воротником, гвардейский офицер, пятнадцатилетняя девочка и толстый румяный мальчик в детской курточке.
Граф вскочил и, раскачиваясь, широко расставил руки вокруг бежавшей девочки.
– А, вот она! – смеясь закричал он. – Именинница! Ma chere, именинница!
– Ma chere, il y a un temps pour tout, [Милая, на все есть время,] – сказала графиня, притворяясь строгою. – Ты ее все балуешь, Elie, – прибавила она мужу.
– Bonjour, ma chere, je vous felicite, [Здравствуйте, моя милая, поздравляю вас,] – сказала гостья. – Quelle delicuse enfant! [Какое прелестное дитя!] – прибавила она, обращаясь к матери.
Черноглазая, с большим ртом, некрасивая, но живая девочка, с своими детскими открытыми плечиками, которые, сжимаясь, двигались в своем корсаже от быстрого бега, с своими сбившимися назад черными кудрями, тоненькими оголенными руками и маленькими ножками в кружевных панталончиках и открытых башмачках, была в том милом возрасте, когда девочка уже не ребенок, а ребенок еще не девушка. Вывернувшись от отца, она подбежала к матери и, не обращая никакого внимания на ее строгое замечание, спрятала свое раскрасневшееся лицо в кружевах материной мантильи и засмеялась. Она смеялась чему то, толкуя отрывисто про куклу, которую вынула из под юбочки.
– Видите?… Кукла… Мими… Видите.
И Наташа не могла больше говорить (ей всё смешно казалось). Она упала на мать и расхохоталась так громко и звонко, что все, даже чопорная гостья, против воли засмеялись.
– Ну, поди, поди с своим уродом! – сказала мать, притворно сердито отталкивая дочь. – Это моя меньшая, – обратилась она к гостье.
Наташа, оторвав на минуту лицо от кружевной косынки матери, взглянула на нее снизу сквозь слезы смеха и опять спрятала лицо.
Гостья, принужденная любоваться семейною сценой, сочла нужным принять в ней какое нибудь участие.
– Скажите, моя милая, – сказала она, обращаясь к Наташе, – как же вам приходится эта Мими? Дочь, верно?
Наташе не понравился тон снисхождения до детского разговора, с которым гостья обратилась к ней. Она ничего не ответила и серьезно посмотрела на гостью.
Между тем всё это молодое поколение: Борис – офицер, сын княгини Анны Михайловны, Николай – студент, старший сын графа, Соня – пятнадцатилетняя племянница графа, и маленький Петруша – меньшой сын, все разместились в гостиной и, видимо, старались удержать в границах приличия оживление и веселость, которыми еще дышала каждая их черта. Видно было, что там, в задних комнатах, откуда они все так стремительно прибежали, у них были разговоры веселее, чем здесь о городских сплетнях, погоде и comtesse Apraksine. [о графине Апраксиной.] Изредка они взглядывали друг на друга и едва удерживались от смеха.
Два молодые человека, студент и офицер, друзья с детства, были одних лет и оба красивы, но не похожи друг на друга. Борис был высокий белокурый юноша с правильными тонкими чертами спокойного и красивого лица; Николай был невысокий курчавый молодой человек с открытым выражением лица. На верхней губе его уже показывались черные волосики, и во всем лице выражались стремительность и восторженность.
Николай покраснел, как только вошел в гостиную. Видно было, что он искал и не находил, что сказать; Борис, напротив, тотчас же нашелся и рассказал спокойно, шутливо, как эту Мими куклу он знал еще молодою девицей с неиспорченным еще носом, как она в пять лет на его памяти состарелась и как у ней по всему черепу треснула голова. Сказав это, он взглянул на Наташу. Наташа отвернулась от него, взглянула на младшего брата, который, зажмурившись, трясся от беззвучного смеха, и, не в силах более удерживаться, прыгнула и побежала из комнаты так скоро, как только могли нести ее быстрые ножки. Борис не рассмеялся.
