Если поковыряться в интернете, то можно найти самые разные конструкции самолётов. Бывают, например, винтовые самолёты с тяговыми винтами, а бывают с ... толкательными. Не сложно догадаться, что название следует из принципа организации движения и расположении винта.
Если винт толкает самолёт, то он толкательный. Если винт тянет его за собой - тяговый. Большинство самолетов имеют винты, направленные вперед. Почему делают именно так?
Как показано на снимке компьютерного моделирования потоков воздуха, винты создают большое количество вихрей и турбулентности, которые протекают по поверхностям фюзеляжа и, по сути дела, мешают самолёту лететь. Эти артефакты увеличивают сопротивление движению самолёта по сравнению с "чистым" воздушным потоком без турбулентностей и прочих проблем.
Но и пропеллерам также нужен воздух без артефактов и возмущений, чтобы эффективно преобразовывать мощность двигателя в тягу вперед.
Если даже воздушный поток огибает крыло правильной формы, то поток становится смешанным и беспорядочным.
Воздух, который превратился в турбулентный беспорядок после обтекания самолёта, значительно хуже подходит для эффективной работы с пропеллером, чем его нормальный вариант. Тут полезно сравнить процесс с движением на моторной лодке. Если вам доводилось плавать с мотором, то вы наверняка замечали, что лучше всего работает система, когда вода спокойная. Если есть волны или какие-то завихрения, то двигатель начинает работать рваным образом. Проваливается и неравномерно крутит гребной винт. Это связано с разной плотностью системы. В некоторых случаях винту просто "нечего грести". Похожие процессы наблюдаются и применительно к самолёту.
"Толкающие" самолеты в итоге имеют более низкий КПД винта по сравнению с "тянущими" самолетами.
Толкающая конфигурация выигрывает от меньшего сопротивления движению фюзеляжа, но страдает от потерь топливной эффективности, пытаясь компенсировать потерю эффективности винта.
Следующее момент - это сложность конструкции. Каждый грамм на счету, а сложность - это враг надежности. Надежность очень не лишняя, когда вы летите в воздухе.
При компоновке системы с расположением винта сзади, винт должен быть установлен на длинном приводном валу, чтобы удерживать двигатель как можно дальше впереди (это забота о центре тяжести) и позволять хвостовому обтекателю иметь меньший диаметр.
Сложно представить себе, насколько проблематично сделать такую конфигурацию с технической точки зрения и насколько просто на этом фоне выглядят системы с тянущим винтом.
Следующий момент - центр тяжести. Для статически стабильного самолета центр тяжести должен быть впереди центра давления. Баланс всех составляющих масс должен располагаться впереди, примерно в средней точке крыла. Аэродинамические силы должны уравновешиваться ближе к хвосту. Значительно легче все сбалансировать с помощью двигателей в передней части самолета. В случае винта толкающего всё опять значительно сложнее - тут или усложнять и без того проблемную конструкцию, или располагать блоки для смещения центра тяжести. Но тогда каждый блок будет создавать лишнюю массу и эту массу придётся тащить.
Есть некоторый необоснованный набор страхов, что если винт располагается перед самолётом, то в него могут легко попадать птицы, какие-то прочие предметы или им можно зацепиться за другие объекты. Но странно так рассуждать, потому что винт в задней части самолёта тоже подвержен таким бедам. Более того, если говорить о птицах, то при разработке винта проводится тест на способность работать без разрушения в таких ситуациях и винт имеет достаточный запас прочности, чтобы птица не смогла его сломать при полете.
Получается, что расположение винта перед самолётом значительно более предпочтительно, чем размещение его сзади. Те модели, которые имеют нестандартное расположение, технически летать конечно могут, но являются скорее экзотикой,
---
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!
✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать подписчики
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект!