Varför tillverkas fortfarande propellplan?

Jetmotorer är endast effektiva vid höga höjder och höga hastigheter (25 000 + fot eller så och 300 + knop eller så sann lufthastighet). Kostnaden för att göra och driva ett flygplan som kan flyga där är väldigt högt, och de flesta flygningar i allmänhet har inga behov av sådan prestanda (eller bekostnad) därmed propellflygplan.

Flyttmotorerna är relativt effektiva vid låga höjder och flyghastigheter, de är mer ekonomiska för de genomsnittliga typerna av allmänna flygflyg. De är också mycket billigare att bygga och driva än ett turbinedrivet flygplan.

Turboprop fyller effektivitetsgapet mellan fram och återgående och rena jetmotorer, är mest effektiva vid mellanhöjder och lufthastigheter. Fortfarande mer kostnad och prestanda än de flesta allmänna flygflighter behöver dock.

Det är alla uppdragsrelaterade.

Propellermotorer - och jag inkluderar turboproppar - är mycket effektivare vid lägre hastigheter och höjder. Exempel: C-130 Hercules lastflygplan. Det kan komma in och ut ur fält som är mycket kortare än en turbojet eller turbofanburk, medan man lastar en stor last, eftersom den har de stora propellrarna som klappar i luften. Jets, som sagt tidigare, har fördelen hög och snabb. Men det är inte Hercules uppdrag.

Som nämnts är de effektiva vid lägre höjder (och tjänar GA-uppgiften ganska snällt) men på många sätt kokar det helt enkelt ner till kostnaden. Det finns företag där ute som utformar och arbetar med mindre jets som Cirrus med SF50 . Därefter finns det några jetfly som finns Cessna Citation Mustang som är certifierad med en enda pilot och kan flyga med lämpliga betyg på en PPL. Men faktum kvarstår att det är inte billigt eller inte lätt att ta med ett nytt flygplan på marknaden. Cirrus flög först sin jet i 2008 och är fortfarande inte på marknaden officiellt. Det sätter dem på nästan 8 år från prototypen för att rulla ut och jag är säker på att de första raderna för det drogs bra före 2008.

Å andra sidan företag som Piper och Cessna har godkända mönster som fortfarande är snabba och lätta att behålla även enligt dagens standarder. Mycket, "Om det inte är brutet fixar inte det" problemet. Det är inget mysterium att GA-försäljningen är nere och några av företagen skulle kunna göra bättre.

Det är lite av en säkerhetsfråga. Propellerplanen är trevliga och lätta att flyga med snabbt gasrespons och lägre hastigheter som de gör bra tränare. Vissa kan hävda att jets är bara för mycket plan att hantera för en ny pilot.

För vad det är värt det finns några väldigt snabba kolv-singlar där ute. Glasair hävdar en kryssning på 252Ktas (även om den är experimentell) och den fullständiga produktionen Mooney Acclaim Type S drar in vid 242Ktas båda dessa planer ansluter turbo prop-hastigheter till kolvmotorn medan en gammal design fortfarande kan leverera prestanda (och hög hastigheter).

Det finns också en del korsning med bilkolvmotorer. Genom historien har det funnits några få motormotorer certifierade för flygplan. En gång i tiden Ford hade några motorer som hittade sig in i plan. Mooney har försökt att använda bilmotorer åtminstone två gånger med början på Crosley-motorn som hittades i början av Mites och som kulminerar med den episka (om du är en Porsche-fan som jag) PFM3200 som innehöll Porsche 3.2 -motorn från slutet av 80-talet Carrera. Medan PFM3200 var riddled med problem och Porsche föll så småningom FAA-certifieringen för motorn var det en intressant visning av teknik. Delar till 3,2 var utan tvekan lättare att komma och det fanns gott om människor som visste hur man skulle arbeta med dem. För närvarande erbjuder Diamond en diesel DA42 som körs på modifierade bilmotorer. Återigen använder en motor som är försökt och sant på vägen. Så kostnaderna är inte bara för att motorerna är billigare att göra men gjorda i mycket högre kvantiteter samt att kunna kompensera några av de tekniska kostnaderna med denna bulk.

Kolvdrivna propellkraftaggregat är:

• Billigare. Eftersom motorn är en beprövad och väl förstådd konstruktion är de billigare att designa, skapa och behålla, vilket innebär lägre kostnader för piloten. Du kan plocka upp en äldre Piper Cherokee för ungefär $ 40k fint utrustad med massor av timmar innan nästa omhändertagning. Den absolut billigaste Piper turbopropen som jag kan hitta med en snabbsökning är en tvillingmotor Cheyenne för $ 275,000, och det behöver förmodligen fungera eftersom de i genomsnitt är närmare $ 400k. Andra turbopropflygplan närmar sig 2 miljoner dollar en pop.

• Mindre. En fyrcylindrig luftkyld, naturligt aspirerad kolvmotor är inte mycket större än V-tvillingen på en motorcykel. Mindre tenderar att vara lika lättare, och det gör också det möjligt för fler kabinrum i en flygkropp med samma totalvolym och mindre variation av CG med kabinvikt (vilket är en stor sak i små plan).

• Enklare. Det går inte lika mycket att gå fel med ett luftkylat kolvmotorplan med fast tonhöjd. Detta minskar också underhållskostnaderna, men ökar också säkerheten genom att förlänga "genomsnittlig tid mellan misslyckanden" som skulle kräva nödprocedurer. Constant-speed rekvisita är lite mer mekaniskt komplexa men inte så illa. Turboprops lite mer komplexa fortfarande.

• Bättre resultat vid låga höjder. De flesta turbofans är konstruerade för drift över 10 000 fot, medan de flesta propellstyrda hantverk är utformade att flyga vid 8 000 eller lägre eftersom deras hytt är unpressurized. På lägre höjder där luften är tjockare kör kolvmotorerna effektivare och svalare än turbofans och mycket bättre än rena jets.

Ultralätta strålkastare var hela galningen för ett decennium sedan, och tog aldrig av: de var för bränsle ineffektiva. Propellrar gör ett mycket bättre jobb vid att konvertera bränslekemisk energi till drivkraft som driver flygplanet framåt, än jets gör.

Aerodynamisk drivkraft kan skrivas som $ T = \ dot {m} \ cdot \ Delta V $, med $ \ punkt {m} $ massströmmen i kg / s och $ \ Delta V $ hastighetsökningen av den drivna luftmassan i m / s. För att få den högsta framdrivningseffektiviteten, accelerera den största mängden luft till den minsta $ \ Delta V $. Propellrar har en mycket högre effektiv skivområde än rena jetmotorer, och levererar mycket mer drivkraft per installerad motorkraft än rena jets gör.

Turbofan är mycket mer bränsleeffektiv än en ren stråle eftersom den stora bypassfläkten fungerar som en propellern gör. Turbofan är dock fortfarande mindre effektiv än en turboprop, helt enkelt på grund av den större bladradieen.

Problemet med kolvmotorn vs turbinmotorn för allmän luftfart är en separat en helt och hållet. Kolvmotorerna är tyngre men har bättre bränsleekonomi. Viktigt de skala upp väldigt dåligt, medan det här är turbinerna som kommer helt och hållet i sig: Inget slår en stor turbin i kraft / viktförhållande. Mindre turbiner är inte särskilt effektiva på grund av lägre tryckförhållanden från blad / höljesluckor.

Det är väldigt enkelt: Propplan tillverkas eftersom de flesta flygplatser runt om i världen har banor för korta för jets.