Забавна физика Ефект на Коанде, Наука и живот
Физически феномен, кръстен на румънския учен Анри Коанда. Коанде открива през 1932 г., че струя течност, изтичаща от дюза, има тенденция да се отклонява към стената и при определени условия се залепва за нея.
Това се дължи на факта, че страничната стена предотвратява свободния поток на въздуха от едната страна на струята, създавайки вихър в зоната с ниско налягане. Ясно обяснява защо разливаме чая, когато го преливаме от една чаша в друга или когато струята от чучура на чайника се стреми да се отклони от вертикалата с лек наклон и се залепи за чучура отвън.
Тогава чаят пада върху покривката вместо върху чашата (затова този ефект се нарича още „ефект на чайника“).
При проектирането на клиново-въздушния двигател проблемът с ефективността на различни височини се решава по следния начин: вместо една изпускателна точка под формата на малък отвор в центъра на дюзата се използва клиновидна издатина, около която са монтирани серия от горивни камери. Клинът образува едната страна на виртуалната дюза, а другата страна се формира от преминаващия въздушен поток по време на полет. Това обяснява първоначалното му наименование „аероспайк двигател“ (англ. Aerospike engine, „air-wedge engine“).
Основната идея зад този дизайн е, че на ниска надморска височина атмосферното налягане принуждава изгорелите газове да се притискат към изпъкналия клин. След това рециркулацията в основата на клина повишава налягането до това на околната атмосфера. По силата на тази конструкция тягата не достига максималните възможни стойности, но също така не претърпява значителен спад, който се получава в долната част на традиционната дюза поради частичен вакуум. Когато превозното средство достигне по-голяма надморска височина, средата, съдържаща струйната струя на двигателяналягането се намалява, което намалява налягането в горната част на двигателя, което запазва неговата ефективност непроменена. Освен това, въпреки факта, че налягането на околната среда пада почти до нула, зоната на рециркулация поддържа налягане в основата на клина до стойности, сравними с налягането на атмосферата близо до повърхността на Земята, докато горната част на клина е практически във вакуум. Това създава допълнителна тяга с увеличаване на надморската височина, компенсирайки спада на околното налягане. Като цяло ефектът е сравним с традиционната дюза, която има способността да се разширява с увеличаване на височината. На теория клиновият въздушен двигател е малко по-малко ефективен от традиционната дюза, проектирана за дадена надморска височина, и по-ефективен от традиционната дюза, проектирана за дадена надморска височина.
Недостатъкът на този дизайн е голямото тегло на централния перваз и допълнителните изисквания за охлаждане поради по-голямата повърхност, изложена на топлина. Също така, голямата охладена повърхност може да намали теоретичните нива на налягане на дюзата. Допълнителен негативен фактор е относително слабата работа на такава система при скорости от 1-3 Маха.В този случай въздушният поток зад самолета има намалено налягане, което намалява тягата.
Клинови въздушни двигатели са изследвани дълго време като основна опция за едностепенни космически системи (SSO, англ. Single-Stage-To-Orbit, SSTO), тоест ракетни системи, използващи само една степен за доставяне на полезния товар в орбита. Двигатели от този тип са били сериозен претендент за използване като основни двигатели на космическата совалка по време на нейното създаване. От 2012 г. обаче не се използва или произвежда нито един двигател от този тип.Най-успешните варианти са в етап на разработка.