Поршневой самолет против реактивного.

[Волдик]

А кому надо быстрее?

Коллега НИКОГДА не летал на дальние расстояния. Попробуйте как-нибудь - почувствуете разницу. Всем организмом.

7-10 часов в воздухе (не говоря уж по 16) - это чисто физически достаточно тяжело и весьма нездорОво. А вы предлагаете превратить их в 20-30 (а то и 50).

А ещё в винтовых самолётах заметно шумнее и заметно сильнее вибрация. Увы.

Но на дальних линиях это превращается в проблему

Угу.

Но в проблему это превращается и на ближних - ибо проигрывает поезду и автомобилю.

Прикиньте тот же Москва-Питер: 4 часа "Сапсаном" от вокзала до вокзала, то есть от центра города до центра. Да вы в Шереметьево больше по пробкам ехать будете, плюс посадка, регистрация, получение багажа... Это притом, что поезд ублюдочный, едет по существующей линии, не по выделёнке. Едет медленно, дай бог 200 км/час (китайцы массово гоняют на 350 км/час).

 

 

[Волдик]

А так выходит, что главная проблема поршневой авиации - это комфорт пассажиров и сложность обслуживания.

Так не дрова возите.

[sanitareugen]

Неверные утверждения:

По сути оба типа двигателя отталкиваются от воздуха, и КПД двигателя будет тем выше, чем больше будет масса воздуха, которая ускоряется двигателем

И если для поршневого двигателя, работающего на винт,  "отталкивается от воздуха" может сойти за поэтическое утверждение, то вторая часть прямо неверна.

Импульс I=mv, то есть сила тяги это массовый расход на скорость отбрасываемых газов. Если эта скорость выше скорости полёта, то мы тратим энергию на придание скорости газам, летящим в обратную стороны, если ниже - летящим в ту же сторону, что и мы. Оптимальна с точки зрения К.П.Д. скорость отбрасывания газов, равная нашей скорости полёта, а при увеличении массы отбрасываемого воздуха скорость его будет падать. Кстати, смысл турбовентиляторных именно в том, что, смешивая "быструю" струю ТРД и "медленную" от вентилятора, мы приближаемся к оптимальной для данной скорости полёта (700-900 км/час) скорости газов. На ещё меньших скоростях (примерно до 400-500 км/час) винт лучше, но совершенно не обязательно его приводить в действие именно поршневым двигателем, турбина вполне годится, давая ТВД (оптимальные для промежутка между этими скоростями). И, кстати, были попытки модернизации заменой поршневого двигателя на ТВД (Ан-3 взамен Ан-2, проект, не пошедший отнюдь не по техническим причинам). В качестве технокурьёза напомню о поршневых реактивных, где поршневой двигатель работал на компрессор.

При том же аэродинамическом качестве и аналогичном весе поршневой самолет должен иметь гораздо большую площадь крыла и лететь с гораздо меньшей скоростью, но при этом расходовать меньше топлива на полет, за счет экономичного поршневого двигателя и эффективного воздушного винта.

У нас есть возможность сравнить. Самолёт Ил-18 появлялся в двух ипостасях. В 1947 году полетел Ил-18 поршневой. Крейсерская скорость 450 км/час  (на высоте 7500 м), Практическая дальность 4000 км. А в 1957 Ил-18 с ТВД. Крейсерская скорость 625 км/час. Практическая дальность 6500 км. То есть картина обратная.

 

Скорость поршневого самолета вряд ли будет очень большой. Крейсерская должна составлять около 300-400 км/ч, в несколько раз тихоходнее реактивных... Но так ли важно, за сколько самолет пролетит заданную дистанцию, за 4 или за 10 часов? Если самолет грузовой, то на погрузку-разгрузку уйдет больше времени и тихоходность самолета не создаст больших проблем. А вот возможность взлетать короткой взлетной полосы будет большим плюсом. Если перевозка пассажиров, то согласятся ли платить люди лишние деньги только за чуть-чуть более быстрый полет?

Ну, если мне предложат выбирать: лететь 4 часа в кресле, 10 часов в кресле или 30 часов ехать на спальном месте, то выбирать буду между (1) и (3). А если в варианте (2) предоставить мне минимальную возможность комфорта (хотя бы, чтобы не было риска помереть из-за нарушений кровообращения), обеспечив спальные места и прогулочную палубу, как на трансокеанских и трансконтинентальных самолётах 30-х, то их вместимость драматически упадёт. Для грузовых увеличение времени полёта означает увеличение парка самолётов на тот же грузооборот. Да и лётного персонала надо больше. Что же до взлёта с короткой ВПП, то она определяется энерговооружённостью самолёта (которая, сюрприз! сюрприз! выше у реактивных) и механизацией крыла. Для регулярных линий выгоднее вложиться в бетонку и экономить на самолётах, а там, где принципиально важна возможность летать с грунтовки и при коротких ВПП, в армии, делают реактивные самолёты с коротким разбегом (вот наш Ан-72 - 420-450 метров, для сравнения поршневой Ли-2 - 460 метров).

 

[vashu1]

У нас есть возможность сравнить. Самолёт Ил-18 появлялся в двух ипостасях. В 1947 году полетел Ил-18 поршневой. Крейсерская скорость 450 км/час (на высоте 7500 м), Практическая дальность 4000 км. А в 1957 Ил-18 с ТВД. Крейсерская скорость 625 км/час. Практическая дальность 6500 км. То есть картина обратная.

АИ-20 второго весил на 300 кг легче АШ-73 первого при весе самолета порядка 35 т и массе топлива 7,5 - до 20 процентов можно списать сюда. У первого движок без компрессора, который заставляли летать на большой высоте. Ну и многие другие вещи облегчились за 10 лет наверняка.

Понимание наступает когда теория и практика согласны. Откуда можно теоретически вывести 62 процента увеличения дальности? Более легкий движок может дать 20. Остальное при постройке в одно время было бы сравнимым. ТДумаю эти плюс 40 процентов это банальное вылизывание конструкции и улучшение технологий за 10 лет.

[sanitareugen]

Безусловно. Десять лет развития есть десять лет. Но если бы реактивные двигатели были бы, как следует из мнения ТС, в разы менее экономичны, то выигрыш в увеличении массы топлива за счёт более компактного двигателя, да и прогресс в материалах и конструкции, лишь сократил бы ухудшение в дальности полёта, а не привёл бы к улучшению. Сам по себе винтовой привод не является более экономичным безотносительно условий, он лишь оптимизирован под определённые условия (невысокую скорость и сравнительно малую высоту полёта). Вот, скажем, польский "Бельфегор" был столь неудачен, что двигатель для условий работы с/х самолёта лучше бы поршневой, а не ТРД. Но уже пассажирский ближних линий, тем более магистральный лучше ТВД или турбовентиляторные двигатели.

[dragon.nur]

Паки и паки глаголю -- у М-15 (который бельфегор) те же нетехнические проблемы, при дешёвом керосине главное достоинство турбореактивного сельхозника -- "сквозная пневматизация", пилот-оператор с химически активными говнами не сталкивается.

ЗЫ. и чего он польский? Ан-2 советский же. Пшеее его получили в производство на польской злетне.

Изменено 31 Jan 2016 пользователем dragon.nur

[sanitareugen]

Где ж он Ан-2?

Польский Ан-2 не отличался от советского прототипа и звался точно так же, An-2

[dragon.nur]

Я о том. что Ан-2 был Ан-2, а М-15 (мелецкий) на самом деле измайловская машина, легкомоторного отдела антоновцев. Точней будет "Пшее И его получили..."

[sanitareugen]

Выпускали его только поляки. Да и доводили совместно. Испытывали в Польше, что "лялю-1", что "лялю-2", что лётную модель. Технологическую документацию поляки разрабатывали сами, хотя в Мельце были и наши консультанты.

А вот Ан-2 полякам передали "под ключ", всю документацию, и сперва производя у себя.

[letbur]

И если для поршневого двигателя, работающего на винт, "отталкивается от воздуха" может сойти за поэтическое утверждение, то вторая часть прямо неверна. Импульс I=mv, то есть сила тяги это массовый расход на скорость отбрасываемых газов. Если эта скорость выше скорости полёта, то мы тратим энергию на придание скорости газам, летящим в обратную стороны, если ниже - летящим в ту же сторону, что и мы. Оптимальна с точки зрения К.П.Д. скорость отбрасывания газов, равная нашей скорости полёта, а при увеличении массы отбрасываемого воздуха скорость его будет падать

Давайте рассмотрим подробнее.

(1) - я просто тренеруюсь рисовать (надо же чем-то заполнить поля, чтобы бумага не пропадала)

(2) Пусть имеется некая масса воздуха m, которая влетает в двигатель работающий по какому-то физическому принципу (не важно, поршневой или реактивный). Та же масса воздуха вылетает из двигателя. Воздух влетает со скоростью V1 и вылетает со скоростью V2. Внутри двигателя поток воздуха ускоряется винтом, турбиной или еще чем-то. Массой топлива пренебрегаем.

(3) Масса воздуха m проходит через двигатель за время t. Изменение импульса воздуха от воздействия на него двигателя равно импульсу силы двигателя.

(4)Соответственно тяга двигателя F - это масса умножить на изменение скорости и разделить на время. Тут все очевидно. Не так ли? По формуле видно, что чем больше масса, которая проходит через двигатель, тем меньше будет при заданной тяги изменение её скорости. Например, если масса бесконечна (у нас автомобиль, а не самолет, и отталкивается он от очень тяжелой планеты Земля), то разница скоростей будет нулевой. Во всех остальных случаях V2 больше V1.

(5) Теперь переходим к энергии. Колечество энергии E, которое двигатель передаст воздуху, ускоряя его - эта разница между энергией, с которой воздух влетает в двигатель, и энергии с которой он вылетает.

(6) Мощность двигателя P - это количество энергии, которую он передал воздуху, разделить на время t, за которое он это сделал. Выражение 6 легко получается из выражения 5.

(7) если немного преобразовать выражение (6), то можно получить выражение (7). Обведенная часть - это и есть тяга из выражения (4). Подставляем туда тягу и получаем и после некоторых арифметических действий получаем выражение (8)

(8) Видно, что при заданной тяге мощность пропорциональна сумме скоростей (втекающего и вытекающего потока). Если мы предположим, что это автомобиль, а не самолет, то получится всем известная формула P=F*V, где V - скороть движения. Но у нас самолет. Очевидно, что чем меньше будет V2, тем меньше будет мощность при заданной тяге. Но по понятным причинам выходная скорость не может быть меньше входной. Чтобы добиться минимальной мощности при заданной тяге, надо максимально увеличить массу воздуха, которая гонится через двигатель.

Изменено 31 Jan 2016 пользователем letbur

[чукча]

Коллега НИКОГДА не летал на дальние расстояния. Попробуйте как-нибудь - почувствуете разницу. Всем организмом. 7-10 часов в воздухе (не говоря уж по 16) - это чисто физически достаточно тяжело и весьма нездорОво. А вы предлагаете превратить их в 20-30 (а то и 50). А ещё в винтовых самолётах заметно шумнее и заметно сильнее вибрация. Увы.

На практике это делали. Скажем маршрут Амстердам - Батавия летел 10 дней, но ночевки - в гостиницах по пути следования. Проблема, с точки зрения авиакомпании, тут не в вас, а в оборачиваемости самолета. Если он летит вдвое медленнее то он за месяц перевезет грубо говоря вдвое меньше пассажиров. Тоесть его эксплуатация вдвое дороже при прочих равных. Или не в двое - это зависит от того, насколько медленный самолет дешевле, сколько стоит обслуживание и сколько времени он проводит на земле, а сколько в воздухе. 

В итоге при сравнении поршневых и турбореактивных поршневой на той же заправке пролетает меньше (из-за меньшей высоты полета и большего лобового сопротивления), а его эксплуатация в расчете на пассжира - дороже. Для Конкордов же, вопреки первоначальным надеждам, -уже не так, в том числе и из-за достаточно длительного и дорого обслуживания.

[Lankaster]

А если ветер попутный, то наоборот быстроходнее.

Ветер попутным статистически будет в меньшинстве случаев. А даже боковой даёт снос, и ещё и повышает требования к квалификации штурмана и цену потерянного времени и горючего на его ошибках.

А ещё если на высоте ветер попутный, реактивник может туда забраться, а поршневик нет.

[Волдик]

Проблема, с точки зрения авиакомпании, тут не в вас, а в оборачиваемости самолета.

Ага. Тут нет противоречия - с какой точки не посмотри, - проблемы.

Ну и компания не может просто так не учитывать т. з. пассажира, ибо не заработаешь на нём, если этот самый пассажир будет крайне редок. Потому что с т. з. пассажира авиаперелёт будет тяжелой экспедицией, оправданной только форсмажрной необходимостью и требующей крепкого здоровья, если не специальной подготовки, то есть доступной не всем. И паасажиропоток у компании будет 1% от современного. Уж на курорты точно никто летать не будет.

 

А так да- ездил народ и в каретах, и в колесницах: припрёт нужда - ещё не так раскорячишься. Но как-то это не греет душу... и не увлекает массы.

 

[letbur]

из-за меньшей высоты полета и большего лобового сопротивления

Вот этот вопрос я бы хотел рассмотреть подробнее. Почему у поршневого самолета сопротивление больше? При одинаковой массе самолета сопротивление будет тоже примерно одинаковым. Увеличением скорости или высоты проблему не решить, что уже несколько раз показали.  Тем не менее реактивные самолеты летают дальше поршневых, значит они более экономичны по каким-то другим причинам. По каким?

[чукча]

Почему у поршневого самолета сопротивление больше?

Уже объясняли. Потому что он летит ниже

[letbur]

Уже объясняли. Потому что он летит ниже

И что? Это не дает никаких перимуществ. Расход топлива зависит от лобового сопротивления. А сопротивление - от аэродинамического качества и веса самолета. Увеличение высоты в такой модели ни на что не влияет. ИМХО, все гораздо сложнее.

Изменено 1 Feb 2016 пользователем letbur

[Serg]

Расход топлива зависит от лобового сопротивления. А сопротивление - от аэродинамического качества и веса самолета

В первую очередь сопротивление зависит от наличия/отсутствия собственно препятствия атмосферы. Возле земли её много, на высоте мало.

 

[letbur]

В первую очередь сопротивление зависит от наличия/отсутствия собственно препятствия атмосферы. Возле земли её много, на высоте мало.

У нас ведь самолет а не баллистическая ракета, Ня?

Для того, чтобы самолет летел, ему нужна подъемная сила, которая при снижении плотности атмосферы падает так же быстро, как и лобовое сопротивление. А чтобы самолет вообще мог лететь, надо увеличть скорость. При увеличении скорости подъемная сила быстро растет. Но и лобовое спротивление тоже. Работа - это пройденный путь умножить на лобовое спротивление. И уменьшая время нахождения в воздухе мы её не уменьшим. Надо уменьшать что-то другое.

[Serg]

. . .  А чтобы самолет вообще мог лететь, надо увеличть скорость. При увеличении скорости подъемная сила быстро растет. Но и лобовое спротивление тоже. Работа - это пройденный путь умножить на лобовое спротивление. И уменьшая время нахождения в воздухе мы её не уменьшим. Надо уменьшать что-то другое.

Вы часом не адепт солипсизма?

[letbur]

Вы часом не адепт солипсизма?

Вроде, нет. А солипсизм это что-то плохое?

 

[Serg]

Вроде, нет. А солипсизм это что-то плохое?

Тогда почему такое упорство в отрицании того что не согласуется с вашими представлениями об окружающем?

СОЛИПСИЗМ

(от лат. solus — один, единственный и ipse — сам) — разновидность идеализма, утверждающая, что несомненной реальностью является только мыслящй субъект, а все др.  индивиды и предметы существуют лишь в его сознании.

Изменено 1 Feb 2016 пользователем Serg

[letbur]

Тогда почему такое упорство в отрицании того что не согласуется с вашими представлениями об окружающем?

Вообще-то солипсизм, это немного другое. В этой теме я, скорее, увлекаюсь софизмом :-)

Пока выходит, что реактивные самолеты по комфорту и скорости действительно превосходят поршневые. По стоимости обслуживания и производства - надо еще смотреть. А по расходу топлива и дальности полета - поршневые лучше. Но в реале это не совсем так. Почему?

 

Изменено 1 Feb 2016 пользователем letbur

[Serg]

Но в реале это не совсем так. Почему?

Неверны исходные предпосылки. Правильно начинать "я знаю, что ничего не знаю. Как узнать больше?" Вы же исходите из ошибочного:

А по расходу топлива и дальности полета - поршневые лучше.

[prostak_1982]

Я пока просто почитать.

Хотя вспоминается старая фраза из "Золотого теленка":

"А Рубенс-то с Рафаэлем дураки -- маслом старались".

[vashu1]

3 часа назад, letbur сказал: Расход топлива зависит от лобового сопротивления. А сопротивление - от аэродинамического качества и веса самолета

В первую очередь сопротивление зависит от наличия/отсутствия собственно препятствия атмосферы. Возле земли её много, на высоте мало.

Вы, уважаемый, прежде чем ставить психиатрические филосовские диагнозы обдумывайте что говорит собеседник. В данном пункте летбур прав.