Der Grund ist das "flache Heck" des Bootes. Der Luftwiderstand, den dieser "flache Schwanz" erzeugt, wenn er "rückwärts" montiert wird, ist viel geringer als der dynamische Luftwiderstand, den er umgekehrt hervorrufen würde.

https://en.wikipedia.org/wiki/ Drag_ (Physik)

Ich verstehe nicht, wie der Link erklärt, warum die flache Seite weniger Luftwiderstand erzeugt als die spitze Seite. - Ron Beyer

Die veröffentlichten cw -Koeffizienten (siehe Antwort von @jwzumwalt) zeigen den besten Wert für die dem Luftstrom zugewandte Tropfenform .

Es gibt keinen Eintrag für einen umgekehrten Drop . Es ist jedoch offensichtlich, dass es einen höheren cw -Koeffizienten haben würde.

Ein genauerer Blick auf das Boot zeigt, dass es auch eine Tropfenform hat. Aber das ist zu seinem Schwanz gerichtet. Daher erzeugt das Boot weniger Luftwiderstand, wenn es "rückwärts" montiert wird.

Wenn dies der Fall wäre, würde das Boot dann nicht auch weniger Luftwiderstand verursachen, wenn es sich rückwärts durch das Wasser bewegt? - andy-m

Möglicherweise ist der Tiefgang des Bootes jedoch nicht so tief, dass sich ein relevanter Teil des "flachen Hecks" tatsächlich im Wasser befindet. Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/Bundesarchiv_B_145_Bild-F056332-0004%2C_Bonn%2C_Bundesgartenschau%2C_Seen.jpg

Andererseits könnten ein wenig Turbulenzen am Heck des Bootes helfen, die Richtung zu halten, wenn kein Lenkpaddel vorhanden ist ...

Diese Erklärung ist falsch - ein Anemometer dreht sich mit der nach vorne gerichteten stumpfen Hälfte der Hemisphäre und verursacht den größten Luftwiderstand - en.wikipedia.org/wiki/Anemometer - jwzumwalt

Die wichtigsten Unterschiede zwischen dem Anemometer und dem Das Widerstandsexperiment lautet:
Die Halbschalen im Windmesser sind hohl , wodurch der Wind besser "gefangen" wird als die flache Oberfläche der gefüllten halbe Schalen im Experiment.

In Bezug auf die geringere Frage, warum es so weit vom Körper entfernt montiert ist, ist es in diesem Fall tatsächlich der einzige verfügbare Platz. Die Catalina ist amphibisch, so dass die Montage am Rumpf / Rumpf Probleme mit dem Off-Water-Betrieb verursachen würde. Die innere Struktur des Flügels muss ebenfalls berücksichtigt werden: Das Boot kann nur befestigt werden, wenn es einen strukturellen harten Punkt gibt, und eine Methode zum Lösen des Bootes. In diesem Fall wird das Boot dort montiert, wo normalerweise die Unterflügelvorräte angebracht sind, sodass bereits ein Freigabemechanismus und eine interne Stützstruktur vorhanden sind: underwing.jpg

Was die Hauptfrage betrifft Mein Doktor ist im Hyperschall-Design, daher bin ich bei Unterschall ein wenig verschwommen, aber obwohl die Rückwärtsmontage des Bootes den Frontwiderstand erhöht, verringert der scharfe Bug nach achtern die Strömungstrennung. Strömungstrennung reduziert den Druckwiderstand Dies würde dazu beitragen, Nachlaufverwirbelungen zu reduzieren und das Buffeting über dem Heck zu reduzieren. Möglicherweise werden auch Störungen in der Propellerwäsche minimiert, da das Boot so nahe am Motor montiert ist. In diesem Fall ist das gesamte Boot eher wie eine Tropfenverkleidung mit einer schärferen Hinterkante geformt, obwohl die flache Front nicht optimal für den Luftwiderstand ist. Ohne Windkanaldaten oder CFD-Analyse, um diese Theorie zu stützen, ist es nur meine Vermutung: Wie andere gesagt haben, könnte es einfach sein, dass die Kontur des Bootes auf diese Weise besser zum Flügel passt.

Die im Bild gezeigte Befestigung des Bootes zur Reduzierung des Luftwiderstands scheint vernünftig zu sein. Die Wahrheit ist jedoch manchmal seltsamer als die Fiktion. Wir erhalten den Luftwiderstand verschiedener 2D- und 3D-Objekte auf Seite 3-17 von "Fluid-Dynamic-Drag" von Hoerner.

Sowohl das 2D- als auch das 3D-Objekt mit dem stumpfen Ende nach hinten - genau wie Das Boot bewegt sich durch Wasser - hat den geringsten Luftwiderstand. Der Luftwiderstand im Wasser wird dem Luftwiderstand sehr nahe kommen, und das Boot hätte in den Wind zeigen müssen, um den geringsten Luftwiderstand zu erzielen.

Im 3D-Drag-Profil haben die Abbildungen Nr. 2 & 3 eine CD von ~ 0,40, während die entgegengesetzte Richtung (Nr. 8 & 9, zuerst stumpf) eine CD ~ 1,20 oder etwa das Dreifache hat.

Wenn der Luftwiderstand verringert werden sollte, haben die Konstrukteure oder Mechaniker, die das Boot ohne Windkanaldaten installiert haben, einen Fehler gemacht! Aber, Es ist auch möglich, dass sich das Boot in dieser Richtung befindet, da der Bug höher ist und besser zum Flügelsturz passt. Das Boot scheint ziemlich gut zum Sturz zu passen. Beachten Sie die Kurve der Bootsschiene im anderen Bild.

Wir können uns ein Beispiel aus der Praxis ansehen und feststellen, dass die Windkanaldaten korrekt sind. Hoerner liefert im selben Buch Cd für verschiedene "Bootsschwanz" -Kugelformen und sie haben auch den geringsten Luftwiderstand, wenn das stumpfe Ende nachläuft. Kugeln könnten eine andere Form haben als wir es gewohnt sind, aber Tests zeigen, dass eine Kugel mit einer scharfen Spitze und einem stumpfen Heck die geringste Cd hat.

Tatsächlich war die Bell X-1 "eine 'Kugel mit Flügeln', deren Form einer Browning-Maschinengewehrkugel vom Kaliber .50 (12,7 mm) sehr ähnlich ist" - https: // en.wikipedia.org/wiki/Bell_X-1

Ein Windmesser dreht sich, weil die nach vorne gerichtete stumpfe Hälfte der Hemisphäre den größten Luftwiderstand aufweist, was bedeutet, dass das Boot am wenigsten in die falsche Richtung fährt Ziehen Sie - https://en.wikipedia.org/wiki/Anemometer

Beachten Sie, dass die dreieckige Form mit ihren scharfen Ecken auch nicht intuitiv zu dem ist, was wir normalerweise erwarten würden.

Ich denke, die Schlepptabelle zeigt den Luftwiderstand des Bootes genau. Was ein Missverständnis zu verursachen scheint, ist, dass wir normalerweise feststellen, dass ein nach vorne gerichteter stumpfer Mischkörper den geringsten Luftwiderstand aufweist. In diesem Fall hat das Boot jedoch scharfe Ecken , die "auslösen" können "der sonst gleichmäßige Fluss. Die scharfen Ecken machen dies zu einer Ausnahme von der im Drag-Diagramm dargestellten Regel.

Was den Grund für diese Position betrifft, scheint die Antwort einfach zu sein - dort, wo die Schwerpunkte für Bomben und Torpedos liegen -, montieren Sie die Jollen, was sowohl vom strukturellen als auch vom Wartungspunkt aus sinnvoll ist. Aus dem verknüpften Artikel:

Unter jedem Flügel, an dem früher Bomben und Torpedos hingen, befinden sich zwei 14-Fuß-Beiboote.

Die Ausrichtung scheint so gewählt worden zu sein, dass das Boot genau an der Unterseite des Flügels anliegt. In mehreren Artikeln wird wiederholt darauf hingewiesen:

Hier

Jedes Boot liegt eng am Flügel an und wird von einem Bau- angehoben oder abgesenkt. im elektrischen Hebezeug.

und hier

Die Landseaire hatte 14-Fuß-Beiboote unter jedem Flügel, die mit einmaligen Kabeln bündig angehoben wurden angehobene Torpedos und Bomben ...

Beachten Sie, dass das betreffende Foto eine Produktdemonstration zeigt und aussieht, als wären Boote in beiden Ausrichtungen am Flügel befestigt - Bug zuerst

Landseaire mit dem Boot zuerst am Heck; Bild aus flugglobalen Archiven

und auch Heck zuerst:

N68740 in Ontario , Kalifornien im April 1957 als "Landseaire" Executive Air Yacht Umbau; Bild aus Ed Coates Collection

Grundsätzlich bezieht sich diese Frage auf Reynolds-Nummer und dynamische Ähnlichkeit .

Damit die Strömung um zwei ähnliche geometrische Formen ähnlich ist und somit ihr Widerstandsbeiwert $ C_D $ ähnlich ist, müssen sowohl die Reynolds-Zahlen $ Re $ als auch die Mach-Zahlen $ M $ der jeweiligen Strömungen sein das Gleiche. Die Machzahl hängt mit der Kompressibilität zusammen und für den vorliegenden Fall (Unterschallflugzeug und Boot) sind die Kompressibilitätseffekte vernachlässigbar. Konzentrieren wir uns also auf $ Re $.

Reynoldszahl ist im Wesentlichen die Verhältnis von Trägheits- zu viskosen oder Reibungskräften, die in einer Strömung vorhanden sind: $$ Re = \ frac {\ text {Trägheitskräfte}} {\ text {Viskose / Reibungskräfte}} \ :. $$

Reynolds Die Anzahl ist eine Funktion der Körperlänge (in diesem Fall des Bootes), der Strömungsgeschwindigkeit und der Viskosität (Dicke / Klebrigkeit) der Flüssigkeit.

Schätzen Sie $ Re $ für das Boot im Wasser und am Flugzeugflügel montiert:

Angenommen, das Boot ist ungefähr 3 Mio. USD lang und bewegt sich mit 2 Mio. USD / s im Wasser, und es wird angenommen, dass das Flugzeug mit 200 USD kreuzt km / h bei $ 10 \: 000 $ ft können wir $ Re $ mit diesem praktischen Taschenrechner und den Flüssigkeitseigenschaften von Wasser und Luft hier schätzen (Sie können auch einfach tun Sie es von Hand, es ist eine einfache Formel).

Es wird festgestellt, dass:

$$ \ begin {align} Re _ {\ rm water} & \ ca. 6 \: 000 \. : 000 \\ Re _ {\ rm air} & \ ca. 10 \: 000 \: 000 \ end {align} $$ Diese Werte für $ Re $ liegen in der gleichen Größenordnung und der Durchfluss ist tatsächlich nahezu dynamisch ähnlich. Beachten Sie, dass $ Re $ -Werte normalerweise viele Größenordnungen umfassen und diese Werte tatsächlich ziemlich nahe beieinander liegen.

Auf dieser Grundlage sollten dieselben Prinzipien für Rationalisierung und Widerstandsreduzierung gelten, und es wäre wahrscheinlich besser gewesen, die Werte zu platzieren Boot in die andere Richtung, dh in der gleichen Ausrichtung, in der es im Wasser stromlinienförmig ist.

Es kann jedoch sein, dass es einfach so platziert wurde, weil es im Gegensatz zu aerodynamischen Gründen einfacher zu montieren war .

PS: Ich hatte halb erwartet, dass die $ Re $ des am Flugzeug montierten Bootes viel höher sind als im Wasser. In diesem Fall hätte ich darauf hingewiesen, dass wenn die $ Die Re $ eines Körpers, der in einen Fluss eingetaucht ist, ist sehr unterschiedlich, die gleichen Rationalisierungsprinzipien würden nicht gelten, obwohl es in diesem Fall so scheint, als ob sie es tun.

Wenn das Boot umgekehrt war, kann es einen eigenen Auftrieb erzeugen, wodurch der Flügel nach unten gezogen wird, oder es kann sich auf den Auftrieb auswirken, der von der Oberseite des Flügels erzeugt wird, wodurch der Auftrieb verweigert wird Weg. Wenn der Luftstrom unter dem Flügel turbulent wird, verringert sich die Neigung zum Druckabfall.

Dieses Boot unterliegt in der Region, in der die Kompressibilitätseffekte vernachlässigbar sind, einer Unterschallaerodynamik. In dieser Region sind stromlinienförmige Körper tropfenförmig mit einer runden Vorderseite, die Kräfte bereitstellt, und einer sich verjüngenden Rückseite, um Trennblasen und damit einhergehenden Luftwiderstand zu vermeiden.

Das Boot hat keine abgerundeten Enden. Legen Sie also das sich verjüngende Ende nach achtern, um eine der beiden Eigenschaften von stromlinienförmigen Unterschallkörpern auszunutzen.

Und das Heck hat teilweise eine abgerundete Form, die bei der Straffung vorne und nicht hinten hilft. Die flache Oberfläche hilft weder vorne noch hinten.

Ohne die genaue Cd aus Windkanalmessungen oder CFD zu kennen, hat das Boot wahrscheinlich den geringsten Widerstand, wenn der Bug nach hinten zeigt.

Andere haben geantwortet, dass die Boote so weit außen liegen, weil sie an den für Kampfmittel vorgesehenen Hardpoints hängen.
Der Grund, warum die Hardpoints selbst so weit außen liegen, ist zweierlei: Die Kampfmittel sind frei von Propwash, um den Luftwiderstand zu verringern, und Wenn es fällt, trifft es nicht die Streben. Beide Gründe gelten auch für die Boote.

Das Boot und der Flügel können zusammen als eine aerodynamische Form betrachtet werden. Das Heck (des Bootes) befindet sich in einer Region, in der der Flügel AOA den relativen Luftstrom am meisten verlangsamt.

Wie "Doppelflügelspieler" wissen, rekombiniert der Luftstrom von der Unterseite des Flügels mit der Abwärtswäsche des oberen Flügels an der Rückseite der Flügelunterseite. Die Strömung ist hier viel schneller und turbulenter. Die Luftströmungseigenschaften der Hinterkante wurden vor einem Jahrhundert untersucht und auf STOL-Flugzeuge als Junkerklappen angewendet.

Für diese spezielle Kombination aus Boot und Flügel würde die Art und Weise, wie sie montiert wird, die geringster Luftwiderstand.