Толкающая или тянущая схема: что эффективнее для БПЛА?
Расчеты проводились компанией Авинекс - экспертные решения в области инженерных изысканий
На тянущих винтах (на передней кромке крыла):
- Поток после винтов ускоряется и обтекает крыло более равномерно, без зоны рециркуляции
- Давление под крылом выше, над крылом — плавный градиент, значит, подъемная сила распределена стабильно
- Хвостовое оперение находится в относительно чистом потоке
- На стабилизаторе почти нет турбулентных вихрей — поток за крылом выровнен
То есть:
+ Планер получает дополнительный “буст” подъемной силы от обдува крыла
+ Cd немного выше (из-за винтов в чистом потоке), но Cl растёт сильнее
+ В целом предположительно Cl/Cd выше → аэродинамическое качество лучше
Теперь оценим всё-таки аэродинамические коэффициенты. Формулы используются следующие
p - плотность воздуха (1,25 кг/м3)
V - скорость потока (100 км/ч)
S - площадь миделевого сечения (0,12 м2)
Fd - (drag force) сила сопротивления
Fl - (lift force) сила подъема
Я попросил чат gpt помочь собрать все данные в единую таблицу, чтобы было удобно сравнивать.
По основным аэродинамическим показателям Cl и Cd:
Толкающая схема:
- Без вращения — наибольшее сопротивление, худшее качество (L/D ≈ 1.2)
- При включении винтов сопротивление снижается в 2,7 раза, но поток за винтами становится турбулентным и сильно неравномерным.
- Эффект объясняется тем, что вращающиеся винты создают локальный наддув позади крыла, временно улучшая подъемную силу, но при этом вызывают вихревую нестабильность у хвостового оперения.
Тянущая схема:
- Без вращения уже заметно лучше (L/D ≈ 2.3).
- При вращении винтов — резкий рост эффективности, сопротивление падает почти втрое, а аэродинамическое качество вырастает до 7,3.
- Поток чистый, равномерный, хвостовое оперение работает стабильно, срывов нет.
И дополнительно сравним интенсивности турбулентностей и степени завихренности.
Толкающая схема:
- Турбулентность позади крыла и фюзеляжа достигает 8–10 %, особенно в зоне хвостового оперения
- Зоны вихрей от концов крыла и зон вращения винтов сливаются, создавая неустойчивую струю и «дрожание» потока
- Завихрённость за фюзеляжем превышает 900–1000 1/с, а сами винты работают в неравномерном, «грязном» потоке
- Поток к стабилизатору приходит разрушенный и несимметричный, что снижает эффективность и вызывает риск бафтинга
Тянущая схема:
- Турбулентность за крылом не превышает 4–5 %, а её структура упорядочена
- Зона повышенной завихрённости сосредоточена только за винтами, не влияя на хвост (стабилизатор)
- Поток за фюзеляжем симметричный, хвостовое оперение работает в «чистом» воздухе
- Срыв потока от корня крыла отсутствует, завихрения с концов — минимальные и стабильные.
Информации много, понимаю. Давайте подытожим в виде таблицы. Я попросил чат gpt сделать её проще для восприятия
В общем, выясняется, что при переднем расположении винта поток более стабилен, т.к. сразу на крыло попадает, которое его выравнивает.
Далее на канале будет видео симуляции где будет более наглядно видно весь процесс.