Varför bristen på snabbare kolvdrivna plan?

Kravet på ett flygplan växer med hastighetens kub. När du flyger snabbt med ett flygplan som måste följa en inställd minsta hastighet enligt föreskrifter , din dragkoefficient är nästan konstant, så flygande snabbare gör två saker till ett propellplan:

Kraften är tryckhastighet, så om 350 hk får dig till 210 knop, kan en dubbling av den installerade effekten bara ta dig till 264 knop. En turbin kan fortfarande göra begränsad användning av det ökade dynamiska trycket genom att ramåterställning , så här trycket minskar överfart är inte lika illa som för kolvmotorer.

Uttryckt i en ekvation är effekten $ P $ efterfrågan på en given hastighet $ v $: $ {{Cd}} {{cd} {{cd}} {\ eta_ {Prop}} = \ frac {\ rho \ cdot v ^ 2 \ cdot S_ {ref} \ cdot c_D \ cdot v} {2 \ cdot \ Prop}} \ rightarrow v = \ sqrt [\ Stor {3} {}] {\ frac {2 \ cdot P \ cdot \ eta_ {Prop}} {\ rho \ cdot S_ {ref} \ cdot c_D}} $$

Om du vill flyga snabbt med bättre effektivitet, måste du öka minsta hastighet - notera att landningshastigheten hos många snabbkolvflygplan var runt 100 mph. Nu behöver du en lång landningsbanan och för drift i dåligt väder eller på natten infrastruktur för instrumenterade tillvägagångssätt, och du hamnar i flygplatser där turbinbränsle är lätt att få och billigt , men kolvbränsle blir svårt att hitta och dyrt .

Som med alla dyra maskiner måste du ofta använda det för att motivera utgiften. Nu kommer din bränslekostnad att påverkas och kommer att göra en kolvmotor ganska oattraktiv.

Snabbkolvflygplan byggdes endast medan turbiner ännu inte var tillgängliga. Så snart turbinerna kom fram var alla snabba kolvmönster föråldrade. Och aerodynamik i början av 1940-talet var redan mycket avancerad; ingenjörer då byggda flygplan som skulle vara omöjliga att designa med dagens ingenjörer. Därefter fick de helt manuellt kontrollerade flygplan i luften när alla idag skulle vägra att göra det utan hydrauliska boosters på bara hälften flyghastigheten. De kunde utforma kylkanaler som faktiskt ökade drivkraften , en konst som nästan (nästan) försvinner idag.

En kolv betyder en propell och en propellern är effektivare vid lägre höjd och mycket mindre effektiv vid högre höjder (det är en del av varför det finns rörliga propeller). Men det omvända gäller jets, varför du verkligen inte ser jets cruising runt på 5000 ft.

En kolvmotor är ganska komplex och har en hel del rörliga delar som rör sig på ett ganska våldsamt sätt. En kolv förändrar riktningen varje stroke, och förbränningen som driver varje stroke är en annan kraft än en jetmotor. Dessa dynamik förändras lite med typen av motor (en roterande motor är annorlunda än en inline-motor), men det kräver fortfarande en förbränning för att tvinga en kolv att trycka en propell för att köra flygplanet. Mekanikerna är mycket mer komplexa än en jetmotor (som väsentligen bara leder in i luften, komprimerar den, tänder den i brand mot Bernoulli, och använder den avgasen för att vrida kompressorerna [vanligtvis]). (Jag hittade några fina motor animeringar på länk )

Propellrar och jetfly flyttar också ett flygplan på olika sätt. En propellern är inte annorlunda än någon annan flygplatta. Dess primära rörelsesätt är att minska trycket på ena sidan och orsaka rörelse mot det lägre trycket. En prop fungerar som en stor fläkt, men det mesta av sin rörelse är dra flygplanet. En jet fungerar emellertid genom att trycka på flygplanet. På grund av denna skillnad kan en propellern nå sin övre prestationsbegränsning vid en långsammare hastighet än en jetvilja. Återigen gäller det omvända och en stråle kan nå sin lägre prestanda gräns på en långsammare hastighet än en prop. Detta gör att en turbinmotor kan flyga snabbare.

Slutligen väger en kolvmotor sannolikt mer än en jämförbar turbinmotor. Och i ett flyg gör vikten en skillnad i stort sett allting.