NACA variklio gaubtas

Biplane Curtiss AT-5A sumontuotas NACA gaubtas iš arti[1]

NACA variklio gaubtas – aerodinaminis elementas – variklio gaubtas, naudojamas pagerinti aerodinamines ir šilumines lėktuvų su radialiniais varikliais charakteristikas.

Šį įrenginį 1927 m. sukūrė Fredas Veikas (Fred Weick) iš JAV Nacionalinio aeronautikos patariamojo komiteto (angl. National Advisory Committee for Aeronautics – NACA). Šio elemento įdiegimas tuometiniuose lėktuvuose yra vertinamas kaip didelė pažanga, ženkliai padėjusi sumažinti aerodinaminį orlaivių pasipriešinimą, o jo naudojimo sąlygojama kuro ekonomija daug kartų viršijo jo kūrimo ir montavimo išlaidas.[2]

Istorija ir konstrukcija

NACA variklio gaubtas yra tolimesnė Taunendo žiedo (angl. Townend Ring) evoliucija, padedantis sumažinti aerodinaminį pasipriešinimą ir pagerinti žvaigždinio variklio aušinimą.

Curtiss P-3 (Curtiss P-1 Hawk modifikacija) be variklio dangčio

Gaubtą sudaro variklį iš šonų ir šiek tiek iš priekio dengiantis simetriškas, apskritas aerodinaminis sluoksnis. Sparno keliamąją galią kuria oro greičio skirtumas tarp skirtingų sparno paviršių ir to sąlygojami slėgio pokyčiai virš ir po sparnu. NACA gaubto atveju šis efektas veikia taip pat: žiedo formos aerodinaminis paviršius neutralizuoja šis kėlimo efekto vertikalią dedamąją, tačiau kuria į priekį nukreiptą jos vektorių, taip sukurdamas trauką. Šis reiškinys nepanaikina gaubto aerodinaminio pasipriešinimo, bet labai sumažina jo vertę.

Lockheed Vega

Oro srauto greitis variklio gaubto išorėje ir viduje (variklio pusėje) skiriasi. Tai sąlygoja ne tik aerodinaminio profilio forma, bet ir tai, kad vidinėje žiedo dalyje yra variklio elementai (cilindrai, oro radiatoriai), kurie dar labiau sulėtina oro srautą. Nepaisant to, bendras oro srautas per gaubtą paprastai yra didesnis nei atveju be gaubto, nes dėl Venturi efekto per gaubto vidinę dalį tekančio oro srauto greitį didina aplink gaubtą tekantis oras. Tai sąlygoja šalutinį poveikį: greitai judantis oras pirmiausia patenka į išorinį vidinės gaubto dalies paviršių – prie cilindrų galvučių, o ne į centrinę variklio bloko dalį. Taip yra užtikrinamas aušinimas ten, kur jo labiausiai reikia – t. y. prie cilindrų galvučių. Be to, orui praėjus pro laisvai stovinčius cilindrus, labai sumažėja jo turbulentiškumas. Po 1932 m. pagamintų lėktuvų bandymai parodė, kad visų šių efektų suma sumažina variklio sukuriamą oro pasipriešinimą iki 60%.[3]

NACA gaubtas buvo bandomas biplane Curtiss AT-5A Hawk (Curtiss P-1 Hawk modifikacijoje) su Wright Whirlwind J-5 radialiniu varikliu. Su gaubtu jis išvystė 137 mylių per valandą greitį (220 km/h), o be gaubto – tik 118 mylių per valandą (190 km/h).[4] Pirmuoju lėktuvu su serijiniu būdu montuojamu NACA žiedas tapo „Lockheed Vega“. Topkiu lėktuvu F. Vaitkus 1935 m. perskrido Atlantą.

Anbo-VIII

Kartais keliama idėja, kad NACA gaubtas sukuria trauką dėl Meredith efekto.[5] Tačiau šis teiginys yra sunkiai įrodomas – nors teoriškai variklio įkaitintas dideliu greičiu išeinantis oras gali sukurti tam tikrą trauką, tačiau praktiškai bent kiek žymesniam efektui pasiekti reiktų tam specialiai suprojektuoto gaubto su atitinkamomis išmetimo angomis. XX a. ketvirtame dešimtmetyje sukurtas ir NACA gaubtas tokių elementų neturėjo, o lėktuvai, kuriuose jis montuojamas, skraido pernelyg mažais greičiais, kad būtų galima tikėtis pamatyti bent kiek reikšmingesnį efektą (nedielis Meredith efektas priskiriamas pvz. 700 km/val. greitį pasiekiančio North American P-51 Mustang radiatoriui).[6]

Pirmasis lietuviškos konstrukcijos orlaivis su NACA žiedu buvo 1939 m. sukurtas A. Gustaičio žvalgybinis lėktuvas Anbo-VIII. Ankstesniuose, pvz. Anbo-IV/41, Anbo-51, buvo montuojamas Taunendo žiedas arba apseinama su variklio cilindrų galvučių neuždengiančiu aerodinaminiu gaubtu (Anbo-III, Anbo-V, Anbo-VI).

Taip pat skaityti

Ju 52/3m: siauras Taunendo žiedas ant centrinio variklio ir platesni NACA gaubtai ant šoninių variklių.

Išnašos

  1. ↑ White, Graham (1995). Allied Aircraft Piston Engines of World War II. pp. Figures 2.2 & 2.3. ISBN 1-56091-655-9.
  2. ↑ White, Graham (1995). Allied Aircraft Piston Engines of World War II. pp. 7–8. ISBN 1-56091-655-9.
  3. ↑ 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)
  4. ↑ James R. Hansen (1998). „Engineering Science and the Development of the NACA Low-Drag Engine Cowling“. History.nasa.gov. Suarchyvuotas originalas 2004-10-31. Nuoroda tikrinta 2010-07-30.
  5. ↑ Meredith, F. W: „Cooling of Aircraft Engines. With Special Reference To Ethylene Glycol Radiators Enclosed In Ducts“, Aeronautical Research Council R&M 1683, 1936.
  6. ↑ Becker, J.; The high-speed frontier: Case histories of four NACA programs, 1920- SP-445, NASA (1980), Chapter 5: High-speed Cowlings, Air Inlets and Outlets, and Internal-Flow Systems: The ramjet investigation Archyvuota kopija 2021-05-11 iš Wayback Machine projekto.