Gibt es einen Unterschied in der aerodynamischen Effizienz zwischen einmotorigen und zweimotorigen Flugzeugen?

Ich habe viele großartige Informationen über die Luftfahrt auf dieser Website gelernt. Eine Erkenntnis, die ich von einem Poster hier gelernt habe, ist, dass bei sonst gleichen Bedingungen für jede Verdopplung der Motorleistung, die Sie einem Flugzeug geben, die Geschwindigkeit um etwa 25 % zunimmt.

Sie vergleichen jedoch nicht immer "alles andere gleich" Flugzeuge, zum Beispiel möchte ich manchmal ein einmotoriges Flugzeug mit einem zweimotorigen Flugzeug vergleichen. Ja, das zweite Triebwerk fügt Gewicht und Luftwiderstand hinzu, aber der Faktor, den ich am schwierigsten zu berücksichtigen habe, sind die unterschiedlichen aerodynamischen Anforderungen zwischen den Flugzeugen.

Meines Wissens nach verlangen die Vorschriften, dass alle einmotorigen Flugzeuge eine Überziehgeschwindigkeit von nicht mehr als 61 Knoten haben, während ein zweimotoriges Flugzeug eine beliebig höhere Überziehgeschwindigkeit haben könnte. Die höhere Strömungsabrissgeschwindigkeit korreliert direkt mit einer höheren aerodynamischen Effizienz, was bedeutet, dass es in der Lage sein sollte, höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, als ein einmotoriges Flugzeug mit der gleichen Masse, dem gleichen Luftwiderstand und der gleichen Leistung erreichen könnte.

Ich suche also nach einer einfachen Rubrik, mit der ich ein- und mehrmotorige Flugzeuge vergleichen kann. Ich denke, dass es hier wirklich zwei Teile gibt: (1) Identifizieren Sie realistische Stallgeschwindigkeiten für das mehrmotorige Flugzeug und (2) Formel zum Vergleichen der Höchstgeschwindigkeiten zwischen Flugzeugen mit X-Masse und Luftwiderstand sowie Y-Leistung und Z-Stallgeschwindigkeiten.

Irgendwelche Ideen?

Es gibt einen ziemlich großen Unterschied zwischen dem Motor vor dem Rumpf oder vor dem Flügel. Ich bin mir nicht sicher, ob Äpfel zu Äpfeln möglich sind.
@ratchetfreak danke, es wäre definitiv aufschlussreich, einen Rahmen für den Vergleich eines Flugzeugs mit einer Stallgeschwindigkeit von 63 Knoten und eines mit einer Stallgeschwindigkeit von 80 Knoten zu haben. Wenn Sie ein Experimental- oder Kit-Flugzeug bauen, müssen Sie die Standards nicht befolgen, sodass Sie ein einmotoriges Flugzeug mit jeder gewünschten Stallgeschwindigkeit bauen können.
Die Überziehgeschwindigkeit beträgt 61 Knoten, wie in FAR Teil 23.49 gefordert .

Antworten (1)

Ihre Frage muss wirklich weiter begrenzt werden, um sie genau beantworten zu können. Ich werde auf einige Aspekte eingehen.

Zuerst ist @ratchet freak direkt auf dem Geld. Von welchem ​​Motorlager reden wir? Eine Pod-Engine für Single und Twin (oder Multi, da Ihre eine Ihrer Fragen Multi erwähnt) oder eine andere Konfiguration.

In den späten 70er und frühen 80er Jahren gab es eine Reihe von akademischen und nicht so akademischen Arbeiten und Artikeln, die zu diesem Thema geschrieben wurden. Generell lag der Fokus auf den Flugzeugtypen Cessna 336/337, O-2 und Defiant. Es gab auch Papiere über ein Motorausfallszenario. Dies wurde für das Design und die Werbung des Voyager-Flugzeugs wiederbelebt. Die Voyager hatte ein L/D von 27. Und es war vorgesehen, dass ein Triebwerk im Reiseflug abschaltet.

Die 61-Knoten-Regel für Einzelmotoren soll durch die Überlebensfähigkeit bei Unfällen beeinflusst werden. Ich verstehe das, aber ich werde redaktionell darauf hinweisen, dass mehrere Studien gezeigt haben, dass die Wahrscheinlichkeit, dass etwas Schlimmes passiert, wenn ein Motor ausfällt, bei einem Multi größer ist.

Höchstgeschwindigkeiten, Überziehgeschwindigkeiten und Masse (Gewicht) sind unterschiedliche Parameter, die verschiedenen Trades unterliegen. Darüber hinaus ist Ihre Frage schwer zu beantworten, wenn Sie dies in den Kontext des Bestehens, der Produktion oder einer beliebigen Teilmenge des Universums stellen.

Die wirkliche Antwort ist, dass man für das entwerfen kann, was man braucht. Sie können eine sehr langsame Stall-Geschwindigkeit in einem Single oder Multi haben, was möchten Sie? Sie können ein schönes L/D mit einer beliebigen Anzahl von Motoren haben, was möchten Sie? Und Sie können viele Sachen transportieren, obwohl es keine schweren Singles gibt. Aber alle drei Parameter dieser nichtlinearen Trades in einer Rubrik zu verallgemeinern, würde wahrscheinlich selbst die mathematisch begabtesten Aerodynamiker, die ich kenne, herausfordern. Wenn Sie das Problem eingrenzen können, erhalten Sie möglicherweise eine bessere Antwort.

Danke. Meine Motivation ist, die Frage zu beantworten: „Wenn ich 2 Flugzeuge mit demselben Kabinenvolumen und -gewicht, derselben Flügelform und mit derselben Gesamtleistung hätte, aber eines das L/D für eine Stallgeschwindigkeit von 61 Knoten und eine Y-Maximalgeschwindigkeit hätte , und einer hatte eine X höhere Überziehgeschwindigkeit, wie würde ich die Höchstgeschwindigkeit des zweiten Flugzeugs berechnen? Ich versuche wirklich, den Kompromiss zwischen dem Ein- oder Zweimotorigen in Bezug auf die gesetzlichen Grenzwerte für die Stallgeschwindigkeiten zu verstehen, die sich auf einmotorige Flugzeuge beziehen, und inwieweit der Kompromiss, einen niedrigeren Widerstandsflügel haben zu können, die Leistungsnachteile von Zwillingen kompensiert .
Und ja, ich verstehe, dass die Wahl eines Flügels mit niedrigerem Luftwiderstand andere Kompromisse mit sich bringt. Ich habe mehrere Artikel gelesen, die sich auf diese Unfallstatistiken beziehen, die zeigen, dass Zwillinge höhere Unfallraten haben als Singles. Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem diese Absturzstatistiken hauptsächlich auf die Fähigkeitsanforderungen zurückzuführen sind, ein manuell betriebenes, zweimotoriges Flugzeug mit ausgefallenem Triebwerk zu steuern, und das mit modernen Fly-by-Wire-Steuerungssystemen, die das Steuern eines Zwillings mit ausgefallenem Triebwerk ermöglichen willkürlich einfach, dass es eine neue Gleichung zur Bewertung des Wertes von Zwillingen gibt.
Also nicht nur mindestens so sicher wie Singles, sondern mit neuen Aero-Dieseln, die den Anteil der Kraftstoffkosten an den Gesamtbetriebskosten senken.
Fragen Sie nach den Auswirkungen einer höheren Flächenlast auf die Reisegeschwindigkeit?
Was die Stallgeschwindigkeit des Multi angeht, wie ungefähr 79 Knoten (~ 30% höher als beim Single). Piper Aerostar hatte eine Stallgeschwindigkeit von 81 Knoten, also sind 79 sogar für einen leichten Zwilling machbar. Was die Motorplatzierung betrifft, was auch immer einfacher zu vergleichen ist. Nehmen Sie vielleicht an, dass sowohl der Single als auch der Twin ihre Motoren im hinteren Rumpf versteckt haben, damit die Aerodynamik ähnlicher ist. Meine Intuition ist, dass die Annahme, dass sich die Motoren im hinteren Rumpf befinden und Propeller, die näher an der Mittellinie liegen (als sie es wären, wenn sie am Flügel montiert wären), die Steuerbarkeit des Motors weniger zu einem Problem macht.
Vielleicht. Ich weiß nicht genug darüber, ob die Flächenbelastung die einzige Determinante der Leistung ist. Ich versuche zu erklären, was ich lernen möchte. Wie man zum Beispiel einen Single vs. Twin vergleicht, bei dem man weiß, dass der Single auf einen Flügel beschränkt ist, der genügend Auftrieb bietet, um eine Strömungsabrissgeschwindigkeit von 61 kt zu erreichen, während der Twin einen Flügel mit weniger Luftwiderstand haben könnte.
Gibt es einen Unterschied in der aerodynamischen Effizienz zwischen einmotorigen und zweimotorigen Flugzeugen?
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