– кпд превращения химической энергии топлива в механическую энергию вращающегося вала двигателя,
– кпд редуктора, понижающего обороты коленвала,
– кпд движителя (у самолета – это воздушный винт, у махолета -крылья), который превращает энергию, вращающегося вала редуктора в энергию движения летательного аппарата.
Самолеты и махолеты используют одни и те же двигатели, поэтому кпд превращения химической энергии в механическую энергию вращающегося вала двигателя одинаков для рассматриваемых летательных аппаратов.
Кпд поршневого двухтактного двигателя, устанавливаемого на легких самолетах, составляет, примерно, hдв=0.25.
Кпд воздушного винта легкого самолета равен hв=0.75.
Кроме того, часть энергии теряется в редукторе. Одноступенчатый шестеренчатый редуктор имеет кпд
hр=0.98.
Таким образом, кпд превращения механической энергии двигателя в энергию движения самолета равен
h = hр «hв = 0.98‘0.75=0.73,
а общий коэффициент превращения химической энергии топлива в энергию движения легкомоторного самолета с двухтактным двигателем составляет
h = hдв‘hр «hв = 0.25‘0.98‘0.75=0.18.
А если учесть затраты энергии на добычу нефти, ее переработку и транспортировку, то коэффициент использования химической энергии нефти составит менее 0.1. Человек распоряжается запасенной для него энергией нерационально.
Махолет.
Кпд превращения химической энергии в механическую энергию вращающегося вала двигателя такой же, как у самолета.
У махолета сложный и энергоемкий редуктор, необходимый для преобразования быстрого вращения вала двигателя n=75 об/с в медленные махи крыльями n=0.7 мах/с. Для махолета «Дедал-1», проект которого разработан фирмой «АНКОМ», кпд редуктора составляет hр=0.92. В будущем, возможно, появятся силовые установки, не требующие редуктора, что приведет к уменьшению потерь.
Рассмотрим кпд превращения энергии поступающей к машущему крылу в энергию тяги. При махе все параметры изменяются в зависимости от фазы маха, поэтому сложно определить кпд. Сделаем качественный анализ, для этого рассмотрим потери энергии при махе крыльями вниз и вверх.
При махе вниз наиболее эффективно используется энергия двигателя: вектор полной аэродинамической силы крыла наклонен вперед, и его проекции создают подъемную силу и тягу. В этой фазе маха кпд максимален, и можно ожидать, что он близок к кпд самолета.
При махе вверх для обеспечения необходимой подъемной силы угол атаки на несущих поверхностях крыльев положителен, а вектор полной аэродинамической силы наклонен назад. При этом проекция полного вектора на горизонтальную ось направлена назад, создавая сопротивление. Для компенсации этого сопротивления концевые отсеки должны создавать тягу, для чего угол атаки