ОСОБЕННОСТИ АЭРОДИНАМИКИ ГИДРОСАМОЛЕТА

1. Влияние конструктивной схемы на летные характеристики

Принципиальной разницы в поведении гидросамолета в воз­духе по сравнению с сухопутным самолетом нет, однако кон­структивная схема гидросамолета, определяющаяся наличием взлетно-посадочных приспособлений в виде лодок или поплав­ков, все же оказывает влияние как на его летные характери­стики, так и на устойчивость.

Влияние конструктивной схемы гидросамолета на его летные характеристики сказывается по сравнению с сухопутным само­летом в основном в увеличении лобового сопротивления и взаим­ного влияния винтомоторной группы и несущих поверхностей.

Оба эти фактора, естественно, зависят от схемы гидросамолета, но во всех случаях увеличивают потребную мощность, что ве­дет в свою очередь к снижению как горизонтальных, так и вер­тикальных скоростей по сравнению с сухопутными самолетами такого же тоннажа и назначения.

Увеличение лобового сопротивления гидросамолета происхо­дит по следующим причинам:

а) вследствие несовершенства, с точки зрения аэродинамики, форм плавательных приспособлений;

о) наличия добавочного лобового сопротивления в виде под­крыльных поплавков остойчивости;

в) невозможности уборки шасси поплавкового гидросамолета;

г) увеличения лобового сопротивления у одномоторных гидро­самолетов за счет вынесенной над крылом винтомоторной уста­новки.

Плавательные приспособления, предназначенные для обеспе­чения взлета и посадки гидросамолета, имеют в нижней части корпуса обводы, обеспечивающие в первую очередь получение гидродинамических сил, необходимых для взлета, и во вто­рую — необходимую амортизацию для смягчения ударов при посадке. Поэтому обводы корпусов плавательных приспособлений отличаются резкими изгибами и отсутствием плавных переходов, как это имеет место у фюзеляжей сухопутных самолетов. Кроме

этого, наличие редана, прямое назначение которого нарушать струйность обтекания корпуса водою, естественно и при обте­кании корпуса воздухом значи­тельно увеличивает его лобовое сопротивление.

Таким образом, при сравнении коэфициентов лобового сопро­тивления лодки и фюзеляжа
(рис. 112) легко убедиться в аэродинамическом несовершенстве форм плавательных приспособлений, и поскольку несовершен­ство форм обусловливается специфическими условиями работы гидросамолета с водной поверхности, каких-либо радикальных мероприятий по значительному улучшению обтекаемости кор­пусов лодок и поплавков, нашедших практическое применение, пока не предложено.

Некоторое усовершенствование форм корпусов, по сравнению с имевшимся ранее, заключается в улучшении обтекаемости передней части лодки (рис. 113), изменении конфигурации

Рис. 113. Развитие обводов яодок фирмы Шорт

реданов (вместо поперечного уступа делают продолговатый и клинообразный) и улучшении обтекаемости отдельных дета­лей лодок (рис. 114).

Имевшиеся попытки осуществить взлет на лодках без реда­нов, уборка реданов в полете, а также сдувание вихрей путем прокачивания воздуха в зареданную область, находятся в стадии эксперимента и пока существенных результатов не дали. ^

Борьба с лобовым сопротивлением подкрыльных поплавков ведется более успешно и уже имеется конструкция, проверен­ная практикой эксплоатации, обеспечивающая возможность частичной уборки подкрыльных поплавков в полете.

Гидросамолет Консолидейтед имеет устройство, позволяющее в полете подобрать поплавки и уложить их к внешней части крыльев (рис. 115), причем стойки поплавков укладываются заподлицо с нижней поверхностью крыла.

В результате большой экспериментальной работы установлено, что наивыгоднейшим расположением винтомоторной группы по

отношению к крылу является установка ее перед передней кромкой крыла примерно на расстоянии 0,25 хорды крыла. В этом случае при соответствующем капотировании моторной установки влияние винта на работу крыла и работа самого винта будут наилучшими, и лобовое сопротивление всей установки будет наименьшим.

Однако эта конструкция может быть применена лишь для многомоторных гидросамолетов с высоко расположенным крылом (моноплан-парасоль), так как только в этом случае возможно присоединение моторной установки к высоким полкам перед­него лонжерона и одновременно удается достаточно высоко рас­положить винтомоторную группу от поверхности воды. В про­тивном случае брызги воды будут попадать в плоскость вра­щения винтов и вызывать их поломку.

Рве. 115. Гидросамолет собирающимися в полете подкрыльными поплавками (американская летающая лодка Коисолидейтед)

Поэтому во всех остальных случаях винтомоторная группа устанавливается над крылом (рис. 116) в виде отдельной уста­новки или же входит в конструкцию центроплана (см. рис. 115)

Рис.. 116. Расположение ВМГ над лодкой

и коробки крыльев (рис. 117). Как в первом, так и в третьем случае создается добавочное лобовое сопротивление от самой конструкции и, кроме этого, увеличивается взаимная интерфе­ренция крыла и винта.

Обычно конструктор стремится возможно ниже опустить центр тяжести гидросамолета для получения возможно большей попе­речной остойчивости, чего можно достигнуть в основном лишь опусканием возможно ниже винтомоторной установки.

Низший предел опускания винтомоторной установки опреде­ляется расстоянием от конца нижней лопасти винта до палубы лодки или от уровня водной поверхности, в том случае если установка размещена Не над лодкой.

Рис. 117. Расположение ВМГ между плоскостями

Снижение центра тяжести в этих пределах может быть до­стигнуто или за счет уменьшения диаметра винта (увеличением числа лопастей) или установкой толкающего винта, так как в этом месте палубу лодки можно несколько опустить.

Таким образом, при наличии толкающего винта увеличение скорости потока, набегающего на моторную гондолу от влияния винта, невелико, однако увеличивается лобовое сопротивление гондолы, так как задняя часть ее находится в области пони­женного давления перед винтом (рис. 118 и 119).

Для улучшения аэро­динамики гидросамолета необходимо убрать мотор или в крыло или в лодку. Над разрешением этой задачи в настоящее вре­мя и работают конструк­торы.

Для того чтобы убрать мотор в крыло или лодку, необходимо осуществить передачу от мотора к винту.

Трудность выполнения этой задачи заключается в том, что длинный вал при больших числах оборотов мотора начинает вибрировать, вызывая опасные вибрации во всех остальных частях гидросамолета. Фирма Юнкере разработала после долгих и кропотливых экспериментальных исследований целый ряд конструкций эластичных соединений и подвесок вала, обеспечивающих его хорошую работу с достаточно мощ­ными моторами (самолет Q-Щ. Подобного рода конструкции разработаны для гидросамолетов фирмами Лиоре Оливье и Кодрон, но сравнительно для маломощных моторов.

Некоторые проекты предусматривают размещение моторов непосредственно в крыле, и, очевидно, в ближайшем будущем эти проекты будут осуществлены.

Эти улучшения аэродинамики гидросамолетов, несомненно, в значительной степени уменьшат лобовое сопротивление и ПО­ВЫСЯТ их летные качества.