Если вызванная скорость струи 30,
Вы же пишите, что скорость в плоскости вращения винта 15 м/с.
Это Ваши слова
"По моим прикидкам, у винта 1 м^2 с тягой 60 кгс в статическом режиме скорость струи в плоскости винта в районе 15 м/c" или мне так показалось?
А теперь подумайте, какую скорость воздуха надо подставлять в формулу тяги винта, ту, которая имеется непосредственно в плоскости вращения винта или ту, которая
очень и очень далека от плоскости вращения винта?
В рассматриваемом случае это
очень и очень далекая зона располагается где то в районе половины диаметра винта.
Это
очень очень далеко от задней кромки лопастей и эта скорость совершенно уже не влияет на тягу воздушного винта.
В качестве помощи в
"тяжелых" рассуждениях могу предложить такой ход рассуждения.
Заменяем воздушный винт черным ящиком.
Естественно, в том черном ящике нет никаких лопастей.
Задняя граница черного ящика равна по площади и повторяет форму ометаемой площади воздушного винта и эта задняя плоскость черного ящика расположена аккурат по границам задних кромок лопастей воздушного винта.
Таким образом мы получили идеальный движитель реактивной тяги с соплом равным ометаемой площади воздушного винта и из этого сопла истекает рабочее тело (воздух) со скоростью равной скорости воздуха в плоскости вращения лопастей.
Теперь в свете таких предварительных условий подумаем, какую скорость воздушной струи следует вставлять в формулу реактивной тяги идеального реактивного движителя ?
Если сомневаетесь в своем ответе, то обратитесь за помощью к учебникам по ракетным и реактивным движителям. Что они там используют в качестве скорости истечения рабочего тела, скорость на срезе сопла или скорость далеко за соплом?
После этого задайтесь вопросом, чем будет отличаться тот черный ящик в котором генерируется исходящая струя воздуха лопастями от того черного ящика в котором эта струя воздуха выбрасывается из баллонов со сжатым воздухом? Или чем будет отличаться по тяге черный ящик из которого вырываются газы от сгорающего твердого топлива, или просто от реактивного двигателя с теми же параметрами сопла и скорости истечения рабочего тела с той же плотностью, что и воздух ?
Это не праздные рассуждения.
В своё время, довольно далекое, я так же верил, что скорость воздуха на расстоянии в пол диаметра воздушного винта (удвоенная по отношению к скорости в плоскости вращения винта) на что то влияет.
Тогда я просто "слепил" за воздушным винтом сужающееся сопло длиной равной пол диаметра воздушного винта и с площадью выходного сопла равной половине ометаемой площади винта. Приладил всё это к измерителю тяги и включил воздушный винт.
Как Вы думаете, что у меня получилось?
Сразу огорошу Вас ответом.
Тяга воздушного винта упала чуть больше чем в два раза.
Вот с того момента я начал более глубокое изучение воздушных винтов.