Капот NACA

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Curtiss AT-5A Hawk с капотом NACA в Лаборатории аэронавтики имени Лэнгли, октябрь 1928
Капот NACA на самолёте Curtiss AT-5A
Lockheed Vega Air Express - первый самолёт, серийно оснащённый капотом NACA, 1929

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].

Предпосылки изобретения[править | править вики-текст]

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 и более простую конструкцию и были дешевле. Недостатком двигателей воздушного охлаждения было большое аэродинамическое сопротивление из-за выступания в поток плохообтекаемых ребристых цилиндров и рост миделя такого мотора.

История[править | править вики-текст]

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 исследуемого 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[править | править вики-текст]

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 13 минут. Капот обеспечил рост скорости самолёта 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 с 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 даёт 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[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. White, Graham. Allied Aircraft Piston Engines of World War II. — P. 7–8.
  2. Fred E. Weick Drag and cooling with various forms of cowling for a Whirlwind engine in a cabin fuselage NACA-tn-301 Nov 1928/ 46 p.
  3. James R. Hansen. Engineering Science and the Development of the NACA Low-Drag Engine Cowling. History.nasa.gov (1998). Проверено 30 июля 2010. Архивировано 31 октября 2004 года.
  4. «Record impossible without new cowling. All credit due NACA for painstaking and accurate research.»
  5. 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[править | править вики-текст]

  • История самолетов, 1919–1945 гг. [Текст] / Д. А. Соболев. — М. : РОССПЭН, 1997. — 358 с. — ISBN 5-86004-137-3

Ссылки[править | править вики-текст]

́