Varför var båten monterad så här på vingens undersida på "Landseaire" flygbåt?

Anledningen är båtens "platta svans". Dragningen den här "platta svansen" producerar när den är monterad "omvänd" är mycket mindre än den dynamiska dragningen det skulle inducera motsatt.

länk

I don't see how the link helps explain why the flat side produces less drag than the pointed side.– Ron Beyer

De publicerade cw koefficienterna (se svaret på @jwzumwalt) visar det bästa värdet för droppformen mot luftströmmen.

Det finns ingen post för en omvänd droppe . Men det är uppenbart att det skulle ha en högre cw koefficient.

En närmare titt på båten visar att den också har en droppform . Men detta står inför sin svans. Därför skapar båten mindre drag när den är monterad "omvänd".

If this was the case, wouldn't the boat cause less drag moving backwards through the water also? – andy-m

Det är kanske inte så vanligt att båtens vanliga utkast är så djupt att en relevant del av den "platta svansen" faktiskt är i vattnet. källa: länk

Å andra sidan kan en liten turbulens vid båtens svans bidra till att hålla riktningen i avsaknad av en styrplatta ...

This explanation is wrong - an anemometer spins with the forward facing blunt half of the hemisphere causing the most drag - en.wikipedia.org/wiki/Anemometer – jwzumwalt

De viktigaste skillnaderna mellan anemometern och drag-experimentet är:
halvskål i anemometern är ihåliga som "fångar" vinden bättre än den platta ytan av fyllda halvskålarna i experimentet.

Fästet på båten som det ses på bilden för att minska drag kan tyckas vara sunt förnuft. Men sanningen är ibland främling än fiktion. Vi får dra av olika 2d- och 3d-objekt på sidan 3-17 i "Fluid-Dynamic-Drag" av Hoerner.

Både 2d- och 3d-objekten med den sneda änden bakåt - precis som båten rör sig genom vatten - har minst drag. Drag i vattnet kommer att nära approximera drag i luften, och båten borde ha pekat in i vinden för att få minst dra.

I 3D-dragprofilen är # 2 & 3 illustrationer har en CD på ~ .40 medan motsatt riktning (# 8 & 9, trubbig först) har en Cd ~ 1,20 eller ungefär tre gånger så mycket.

Om avsiktet var att minska draget, var designarna eller mekanikerna som installerade båten utan vindtunneldata fel! Men det är också möjligt båten ligger i den riktningen på grund av att prow är högre och passar vinge camber bättre. Båten verkar passa camber ganska bra. Notera båtens kurva på den andra bilden.

Vi kan titta på ett verkligt världsexempel och se till att vindtunneldata är korrekta. Hoerner i samma bok ger Cd för olika "båtsvans" kulaformar och de har också minst dra med den trubbiga änden. Kulor kan använda en annan form än vad vi är vana vid, men testerna visar en kula med en skarp punkt och trubbig baksida har minst Cd.

Bell X-1 var faktiskt "a" kula med vingar ", vars form liknar en Browning .50-kaliber (12,7 mm) maskinpistolkula" - länk

En anemometer snurrar, eftersom den framåtriktade halva halvklotet har den mest dra, vilket betyder att båten är i fel riktning för minst dra - länk

Notera den triangulära formen med sina skarpa hörn är också kontraintensiv mot vad vi normalt skulle förvänta oss.

Jag tror att dragdiagrammet visar bilderna draget. Vad som verkar orsaka ett missförstånd är att vi normalt hittar en framåtriktad blunt blandad kropp för att ha minst dra, men i detta fall båten har skarpa hörn som kan "resa "det annars smidiga flödet. De skarpa hörnen gör detta ett undantag till regeln som avbildas i dragkartan.

Grunden är denna fråga relaterad till Reynolds nummer och dynamisk likhet .

För att flödet ungefär två liknande geometriska former ska vara likartade och sålunda för deras dragkoefficient $ C_D $ är likartade, kommer båda flödena Reynolds $ Re $ och Mach numren $ M $ måste vara densamma. Mach-nummer är relaterat till kompressibilitet och för fallet till hands (subsonisk flygplan och båt) komprimerbarhetseffekter är försumbar, så vi kan fokusera på $ Re $.

Reynolds-nummer är i huvudsak förhållandet mellan tröghet och viskositetskrafter som finns i ett flöde: $$ Re = \ frac {\ text {Inertial forces}} {\ text {Viscous / friktionskrafter }} \:. $$

Reynolds nummer är en funktion av kroppen (i detta fall båt) längd, flödeshastigheten och viskositeten (tjocklek / klibbighet) hos vätskan.

Låt oss uppskatta $ Re $ för båten i vattnet och monteras på flygplanets vinge:

Anta att båten är ungefär $ 3m $ lång och rör sig i vattnet på $ 2m / s $, och förutsatt att flygplan kryssningar på $ 200 $ km / h vid $ 10 \: 000 $ ft, vi kan uppskatta $ Re $ med den här handy kalkylatorn och vätskeegenskaperna för vatten och luft hittades here (du kan också bara göra det för hand, det är en lätt formel).

Det konstateras att:

$$ \ Begin {align} Re _ {vatten vatten} & \\ 6 \: 000 \: 000 \\ Re _ {rm air} & \ ca 10 \: 000 \: 000 \ End {align} $$ Dessa värden för $ Re $ är av samma storleksordning och flödet är faktiskt nästan dynamiskt likartat. Observera att $ Re $ -värdena vanligtvis sträcker sig över många storleksordningar och dessa värden är faktiskt ganska nära.

Baserat på detta borde samma principer för effektivisering och dragreducering hålla och de skulle noga ha varit bättre att placera båten motsatt, dvs samma orientering som den görs för att bli strömlinjeformad i vatten.

Det kan dock vara att de helt enkelt placerat den på det sättet, eftersom det var lättare att montera, i motsats till några aerodynamiska skäl.

PS: Jag var hälften förväntade att $ Re $ av båten monterad på flygplanet var mycket högre än i vattnet, i vilket fall jag skulle ha gjort att om $ Re $ av en kropp nedsänkt i ett flöde är väldigt annorlunda, samma effektivitetsprinciper skulle inte hålla, även om det i detta fall verkar som att de gör det.

Om båten var tvärtom kan den producera egen hiss, vilket gör att vingen dras nedåt, eller kan ha en effekt av hissen som produceras av vings övre yta, vägrar att lyfta in sätt. Att göra luftflödet turbulent under vingen minskar tendensen för trycket att falla.