Эффект Мередит - Meredith effect

В Североамериканский P-51 Mustang в конструкции нижнего радиатора значительно используется эффект Мередита.

В Эффект Мередит это явление, при котором аэродинамическое сопротивление произведенный радиатор охлаждения может быть компенсирован тщательной конструкцией охлаждающего канала, обеспечивающей полезную тягу. Эффект был обнаружен в 1930-х годах и стал более важным, поскольку скорость самолетов с поршневыми двигателями увеличивалась в течение следующего десятилетия.

Эффект Мередита возникает, когда воздух, проходящий через канал, нагревается теплообменником или радиатором, содержащим горячую рабочую жидкость, такую ​​как этиленгликоль. Обычно жидкость представляет собой хладагент, несущий отходящее тепло от двигателя внутреннего сгорания.[1]

Чтобы эффект имел место, канал должен двигаться со значительной скоростью по отношению к воздуху. Воздух, поступающий в воздуховод, встречает сопротивление сопротивления поверхности радиатора и сжимается за счет эффект набегающего воздуха. Поскольку воздух проходит через радиатор, нагретый, слегка повышая его температуру и увеличивая объем. Затем горячий сжатый воздух выходит через выпускной канал, имеющий сужающуюся форму, то есть сужающийся к задней части. Это ускоряет воздух в обратном направлении, и реакция этого ускорения на установку обеспечивает небольшую тягу вперед.[2] Воздух расширяется и понижает температуру по мере прохождения по воздуховоду, прежде чем выйти, чтобы присоединиться к внешнему потоку воздуха. Таким образом, три процесса открытого Цикл Брайтона достигаются: сжатие, подвод тепла при постоянном давлении и расширение. Достигаемая тяга зависит от соотношения давлений внутри и снаружи воздуховода и температуры охлаждающей жидкости.[1] Более высокая температура кипения этиленгликоля по сравнению с водой позволяет воздуху достигать более высокой температуры, увеличивая удельную тягу.

Если создаваемая тяга меньше аэродинамического сопротивления воздуховода и радиатора, то такая конструкция служит для уменьшения чистого аэродинамического сопротивления радиаторной установки. Если создаваемая тяга превышает аэродинамическое сопротивление установки, тогда вся сборка вносит в транспортное средство чистую прямую тягу.

В Североамериканский P-51 Mustang, который впервые взлетел в 1940 году, использовал принцип Мередита в конструкции радиатора.[3]

Примерно в это же время эффект Мередита также вдохновил ранние американские работы над аэротермодинамическим воздуховодом. ПВРД, за счет схожести принципов работы.[1]

История

Ф. В. Мередит был британским инженером, работавшим на Royal Aircraft Establishment (РАЭ), Фарнборо. Размышляя о принципах жидкостного охлаждения, он понял, что не нужно терять то, что обычно считалось отработанным теплом, передаваемым в атмосферу хладагентом в радиаторе. Тепло добавляет энергию воздушному потоку, и при тщательном проектировании это может быть использовано для создания тяги. Работа опубликована в 1936 году.[2]

Это явление стало известно как «эффект Мередита» и быстро было принято конструкторами прототипов истребителей, которые тогда находились в стадии разработки, включая Супермарин Спитфайр и Hawker Hurricane чей двигатель Rolls-Royce PV-12, позже названный Мерлин, охлаждали этиленгликолем. Ранний образец излучателя на эффекте Мередита был включен в конструкцию Spitfire для первого полета прототипа 5 марта 1936 года.[4]

Многие инженеры не понимали принципов действия эффекта. Распространенной ошибкой было мнение, что воздушное охлаждение радиальный двигатель больше всего выиграет, потому что его ребра нагреваются сильнее, чем радиатор двигателя с жидкостным охлаждением, и ошибка сохраняется даже в 1949 году.[1]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Becker, J .; "Высокоскоростной рубеж: истории успеха четырех программ NACA, 1920-1950 гг., "SP-445, НАСА (1980), Глава 5: Высокоскоростные кожухи, воздухозаборники и выпускные отверстия, а также системы внутреннего потока: исследование ПВРД. [1]
  2. ^ а б Мередит, Ф. В .: «Охлаждение авиационных двигателей. Особое внимание уделяется радиаторам на этиленгликоле, заключенным в воздуховоды», Совет по авиационным исследованиям R&M 1683, 1936.
  3. ^ Йенн, Билл: Роквелл: наследие Северной Америки. Нью-Йорк: Crescent Books, 1989. стр. 49, ISBN  0-517-67252-9.
  4. ^ Gingell, G. (Ed.); "The Supermarine Spitfire - 40 лет спустя, "Королевское авиационное общество, 1976 г., стр. 13.