Махолет и машущий полет в моем видении

[slav]

Если гигантизм насекомых, то это исключительно из-за повышенного содержания кислорода в атмосфере.

Скорее всего так и было, потом содержание кислорода стало снижаться . Давление повышенное может и было , но не в разы .

 

[Energy_ML]

Вы сами измеряли кпд, или одна баба под подъездом гарантировала? И с какого перепуга будет маленькая скорость? А при сложенных крыльях можно и первую космическую развить

Потому что процесс махания крыльями - он двухтактный. вверх-вниз. А "тяга" вырабатывается только тогда, когда крыло идет вниз. Винт же вырабатывает тягу постоянно. За птицей (уже делали эксперимент) остается довольно турбулизированный воздух. Вместо установившегося ламинарного обтекания (как допустим у современных планеров) у крыла постоянно меняется угол атаки, изгибается поверхность (меняется профиль) и все такое прочее. Про первую космическую - не совсем понял.
Человек уже во многом опередил птиц по характеристикам полета.

 

[argentavis]

Потому что процесс махания крыльями - он двухтактный. вверх-вниз. А "тяга" вырабатывается только тогда, когда крыло идет вниз. Винт же вырабатывает тягу постоянно. За птицей (уже делали эксперимент) остается довольно турбулизированный воздух. Вместо установившегося ламинарного обтекания (как допустим у современных планеров) у крыла постоянно меняется угол атаки, изгибается поверхность (меняется профиль) и все такое прочее. Про первую космическую - не совсем понял.
Человек уже во многом опередил птиц по характеристикам полета.

Вы сильно заблуждаетесь!
Тяга вырабатывается при каждом махе. И вверх, и вниз. При этом подъёмная сила крыла, так же, практически постоянна. В этом и суть адаптирующегося крыла птицы.
Концевые части крыла пропеллирующие, а корневые несущие.

 

[Nik-Nik]

А "тяга" вырабатывается только тогда, когда крыло идет вниз.

Глупости. При движении вверх крыло тоже "тянет" вперёд.

 

[дима043]

Вон, на Марсе в разреженой атмосфере вертолет летает. Хотя это утверждение тоже можно поставить под сомнение.
Есть версия, что это очередная афёра НАСА.

Там перед полетами на Марсе были полеты на Земле в барокамере. Причем на очень раннем этапе этого проекта - на этапе оценки реалистичности оценивались неполно функциональные прототипы. Был вопрос удастся ли создать необходимую тягу при ограниченных затратах мощности.

Причем способов проверить работу винта на Марсе реально еще больше. Можно например заполнить комнату гелием при атмосферном давлении или смесью гелия и азота для получения нужной плотности "как на Марсе". Тогда будет не нужна большая прочная конструкция сооружения. Ну и замерять тягу.

 

[Energy_ML]

Допустим. Хотя мне так кажется, что взмах вниз не равнозначен взмаху вверх. Но винт все-равно лучше крыла птицы. Кроме того - человек реализовал конструкции планеров с высоким удлинением - аэродинамически они лучше даже Альбатроса. Управление элеронами, предкрылками, закрылками и др - рождает сверхманевренные самолеты и др. Никаких перспектив у махалета нет и не будет.

 

[georgy31]

Потому что процесс махания крыльями - он двухтактный. вверх-вниз. А "тяга" вырабатывается только тогда, когда крыло идет вниз. Винт же вырабатывает тягу постоянно.

Не надо чушь молоть. Вы явно не в теме. Это в неправильных махолётах тяга лишь в половине цикла, в правильных задействованы оба цикла, винт же работает под 45 градусов, то есть максимум половина потока толкает самолёт, а вторая раскидывает воздух в стороны. Если сюда ещё добавить что одна лопасть идёт в тени второй то совсем грустно будет. Учите матчасть. Ну и правило чем меньше скорость носителя тяги, тем больше КИВ никто не отменял, чем больше скорость винта тем меньше от него пользы.

 

[дима043]

Не надо чушь молоть. Вы явно не в теме. Это в неправильных махолётах тяга лишь в половине цикла, в правильных задействованы оба цикла, винт же работает под 45 градусов, то есть максимум половина потока толкает самолёт, а вторая раскидывает воздух в стороны.

Вообще КПД хороших винтов на оптимальных для них скоростях более 80 процентов. И эти скорости гораздо выше чем достигаемые птицами.
А у машущего крыла конечно задействованы оба "цикла" однако есть два участка траектории когда крыло меняет направление движения и перед этим снижает скорость а затем меняет направление набирает скорость снова. При этом тяга не создается а время идет. Винт работает непрерывно.

 

[argentavis]

Вообще КПД хороших винтов на оптимальных для них скоростях более 80 процентов. И эти скорости гораздо выше чем достигаемые птицами.
А у машущего крыла конечно задействованы оба "цикла" однако есть два участка траектории когда крыло меняет направление движения и перед этим снижает скорость а затем меняет направление набирает скорость снова. При этом тяга не создается а время идет. Винт работает непрерывно.

А кто замерял КПД птицы? Где научные данные, кроме этих голословных утверждений.?
Полярная крачка. Питается крилем, который водится только в приполярных областях. Дважды в год перелет в 10 000км. Посчитайте КПД.

 

[АНАТОЛИЙ]

При этом тяга не создается а время идет.

И тут скрывается ошибка большинства тех кто изучает аэродинамику установившегося обтекания. Машущее крыло имеет свои особенности и закономерности, отличающиеся от фиксированного крыла. В бауманке исследовали на примере моноласт, выявили зависимость эффективности от частоты и амплитуды.
К тому-же поворот крыла происходит не просто так, сначала оно тормозится о воздух, возвращая максимум энергии, а смена "галса" происходит очень быстро и разгон начинается не с нуля.

 

[дима043]

А кто замерял КПД птицы? Где научные данные, кроме этих голословных утверждений.?
Полярная крачка. Питается крилем, который водится только в приполярных областях. Дважды в год перелет в 10 000км. Посчитайте КПД.

Считать КПД живых существ задача трудно реализуемая. Даже просто проанализировать приход и расход энергии сложно ведь не понятно сколько пищи усвоилось именно вот сейчас. И я не думаю что есть спрос на полеты аппаратов с параметрами как у живых существ. Все таки человек не готов трястись в махолете с частотой работы его крыльев при это достигая 100-120 км/ч в лучшем случае. Он хочет скорости хотя бы винтовой Цессны а еще лучше бизнес-джета. Человек уже привык к комфорту.

КПД винта не голословное утверждение и измеряется довольно просто.
Считаются две мощности одна подводимая к винту а вторая снимаемая с винта и подводимая к летательному аппарату.

КПД винта = (тяга (Н) * скорость (м/с)) / (обороты (радиан/с) * крутящий момент (Н*м))

Тягу и крутящий момент (=реактивный момент) можно замерить на специально доработанной мотораме прямо в полете. С воздушной скоростью и оборотами вообще проблем быть не должно. Можно даже вывести текущий КПД винта как параметр на прибор.

 

[Energy_ML]

А кто замерял КПД птицы? Где научные данные, кроме этих голословных утверждений.?
Полярная крачка. Питается крилем, который водится только в приполярных областях. Дважды в год перелет в 10 000км. Посчитайте КПД

Все птицы жрут как не в себя. Крачка летит в перелете примерно месяц. И в перелете же питается. Из вики: " охотятся на рыб, ракообразных, моллюсков, дождевых червей, насекомых. В местах гнездования также могут есть ягоды". Довольно всеядная птица. А еще птица она таки потребляет чтобы постоянно обновлять свое тело. То есть отмирают старые клетки, возникают новые. Линька перьев, выращивание внутри себя яиц и др. Все-равно что самолет, который сам себя непрерывно чинит, меняет расходники, периодически заменяет обшивку. и жр.

По поводу КПД воздушных винтов - видел номограммы, в которых пиковые значения около 0,85...0,87...0,89. Разные винты и др. Но КПД винта все-таки в общем расходе энергии не главное. Либо КПД ДВС (0,3), Либо КПД электродвигателя и его контроллера (ну наверное тоже 0,8) и еще КПД аккумулятора (через него тоже протекает ток и он нагревается). В итоге - меньше. Греются даже провода. В идеале -чем короче -тем лучше.

 

[argentavis]

Все птицы жрут как не в себя. Крачка летит в перелете примерно месяц. И в перелете же питается. Из вики: " охотятся на рыб, ракообразных, моллюсков, дождевых червей, насекомых. В местах гнездования также могут есть ягоды". Довольно всеядная птица. А еще птица она таки потребляет чтобы постоянно обновлять свое тело. То есть отмирают старые клетки, возникают новые. Линька перьев, выращивание внутри себя яиц и др. Все-равно что самолет, который сам себя непрерывно чинит, меняет расходники, периодически заменяет обшивку. и жр.

По поводу КПД воздушных винтов - видел номограммы, в которых пиковые значения около 0,85...0,87...0,89. Разные винты и др. Но КПД винта все-таки в общем расходе энергии не главное. Либо КПД ДВС (0,3), Либо КПД электродвигателя и его контроллера (ну наверное тоже 0,8) и еще КПД аккумулятора (через него тоже протекает ток и он нагревается). В итоге - меньше. Греются даже провода. В идеале -чем короче -тем лучше.

Вот в том и дело, что вопрос КПД птицы весьма многогранный и утверждать о низком КПД её летательного аппарата нет никаких оснований.
Вопросы преобразования пищи следует отделять от преобразования подводимой мышечной энергии к её движителю. Запасы в теле они делают несколько месяцев там где много пищи.
Ведь самолеты не заправляют нефтью и не возят на борту перегонный завод, срасывая отходы с воздуха.
А питаться дождевыми червями крачки не могут, как и всем перечисленым. Как вы это себе представляете? Спуститься с 10 000м сесть на воду, покормиться чем бог послал, а потом опять набирать высоту и лететь. И скоько таких посадок надо сделать, и все это переработать в жирок запас сделать. Они просто заточены на криль. И копят этот жирок они долго, оттперелета, до перелета.
На большой высоте лететь легче, нарушать цикл перелёта это большие энергозатраты. Кроме того есть некое окно возможностей по использованию попутных воздушных потоков. И выходить из них себе дороже так что летят они и летят без остановки в максимально экономичном режиме. Насекомых поймать в воздухе тоже не простая задача. Это не ласточки. Мушками не особенно разживешься.
Да и клюв не тот чтобы их ловить.
Утки накопив жирок, после перелета теряют до 30% своего веса. И во время перелета ни едят и не пьют.
К стати в Южной Америке есть бабочки, которые тоже мигрируют, перелетая Мексиканский залив. Чем они могут питаться в полете?

 

[АНАТОЛИЙ]

Спуститься с 10 000м сесть на воду, покормиться чем бог послал

Не настолько. Крачкам нет смысла забираться слишком высоко. И еда у них всегда рядом, достаточно нырнуть и поймать, а уж в этом они мастера. Утки тоже не брезгуют дозаправкой. Кроме того перелёты на большое расстояние это чистая экономика, если расход энергии на зиму неприемлемый или больше чем расход на полёт, то птица выбирает полёт. А если есть чем кормиться всю зиму, жирок не тратится, то можно и остаться.

 

[АНАТОЛИЙ]

тяга вырабатывается при каждом махе. И вверх, и вниз. При этом подъёмная сила крыла, так же, практически постоянна.

Всё сложнее. Крыло птицы не однорежимное, приёмы его использования разные. На каких-то режимах удобно создавать тягу всегда, на других при махе вверх крыло просто резко приподнимается, а на махе вниз почти планирует с небольшой потерей высоты. Голуби на большой скорости вообще создают тягу импульсами, а крыло поочерёдно работает как крыло (при махе вверх) и пропеллер (при махе вниз). Все мелкие птицы используют крыло импульсами, т.к. площадь чрезмерная и крыло просто не позволит разогнаться, при этом мах вниз выполняется сильно (быстро и мощно, этим достигается более высокое число Рейнольдса и угол атаки), а вверх поднимается сложенное крыло, тяги оно не создаёт, сопротивление тоже.
Продолжительность маха вверх часто в разы отличается от продолжительности маха вниз.

 

[argentavis]

Не настолько. Крачкам нет смысла забираться слишком высоко. И еда у них всегда рядом, достаточно нырнуть и поймать, а уж в этом они мастера. Утки тоже не брезгуют дозаправкой. Кроме того перелёты на большое расстояние это чистая экономика, если расход энергии на зиму неприемлемый или больше чем расход на полёт, то птица выбирает полёт. А если есть чем кормиться всю зиму, жирок не тратится, то можно и остаться.

Не нужно смешивать мух с котлетами.
Одно дело экономно использовать имеющееся на борту топливо, которое готовится несколько месяцев именно для этого перелета, это один режим.
И совершенно другой режим это активное питание, переработка пищи, с выделением отходов, с затратой энергии на эту переработку и накопление "топлива". Это другой режим и состояние всего организма.
Смысл забраться по выше всегда есть. И птицы с дальним перелетом это знают. Это и меньшее сопротивление воздуха, это и воздушные потоки со скоростями порой выше скорости полета птицы. Именно это является мощнейшей "подпиткой" внешней энергией в полете. И оно ни в какое то сравнение не идет с каким то жалким запасом пищи в желудке. Даже наличие в воздухе какого то воздушного "планктона" ничего не говорит о том, что птица питается в воздухе.
Это человеческие рассуждения, и не понимание, как можно обходиться столько времени без пищи и лететь.
А вот они могут и так они и летают! Самолет в крейсерском режиме тоже летит не на влетном режиме.
Выпасть из этого экономичного состояния и скоростного воздушного потока, чтобы "подкрепиться" это по сути прекратить перелет. И перейти в другое состояние, которое не включишь щелчком тумблера,
которое не является экономичным. Это биология. К тому же еще и прозевать какие то воздушные потоки, кототрые действуют в это время.
Если только где то не остатся на месяцочек в безопасном месте с обильной пищей, включить "нефтеперегонный завод" накопить керосинчику и снова перейти в летное состояние, отключив "лишние потребители" и лететь дальше.
Только какой смысл лететь дальше если "тут" и так всё есть. Хотя вполне допускаю, что некоторые птицы и используют такую "дозаправку".
Это просто логика процесса, который весьма длителен, поэтому птице, как раз нет смысла спускаться с небес, чтобы козявку какую нибудь поймать, если только не остаться на длительное время, чтобы подкрепиться.
Исходя из той же логики, что "перегонка нефти" переработка пищи требует не малых затрат энергии и тратить на это энергию в полете на какое то мизерное количество пищи в желудке, часть которой уйдёт в отход и не малую часть энергии из которой возьмет себе желудок для работы весьма не рационально. Что там от нее останется для работы "мотора"?
Поэтому убеждён, что в перелете, птица находится в особом состоянии и не пьёт, не питается, а летит к своей цели. Используя запасы топлива на борту.
Туда, где она отдохнёт, наестся до отвала, выполнит свою биологическую задачу, воспроизведет, выкормит потомство, научит его охотиться, накопит "топливо" и к тому моменту, когда там становится жить невозможно, она стартует и переходит в экономичный режим, отключив пищеварение.
Вот там она и пребывает в том "неэффективном" с точки зрения некоторых "биологов" состоянии, и жрёт, как не в себя пока есть такая возможность.

 

[Anatoliy.]

Поэтому убеждён, что в перелете, птица находится в особом состоянии и не пьёт, не питается, а летит к своей цели. Используя запасы топлива на борту.

Слишком длинная хвала экономике конкретной птицы.
Можно эту "Оду" проверить с другой стороны.
1. Берем разницу веса до старта и на финише.
2. Делаем предположение, что эта разница веса есть тот запас жира.
3. Вычисляем секундный расход жира птицы затрачиваемый на полет и на поддержание жизнедеятельности.
4. Выделяем секундный расход жира затрачиваемый на полет.
5. Определяем силу сопротивления птицы.
6. Исходя из размаха крыльев птички вычисляем индуктивное сопротивление птицы.
7. Зная, что минимальное сопротивление любого самолета будет когда индуктивное сопротивление станет равным сопротивлению формы и силы трения получим общее сопротивление птицы в самом экономичном режиме полета.
8. Произведение общего сопротивления на воздушную скорость полета птицы есть затрачиваемая мощность для полета.
9. Сравниваем потребную мощность с затрачиваемой мощностью и смотрим на реальный КПД преобразования жира в энергию полета.
10. Прекращаем верит в чудеса.

 

[argentavis]

Слишком длинная хвала экономике конкретной птицы.
Можно эту "Оду" проверить с другой стороны.
1. Берем разницу веса до старта и на финише.
2. Делаем предположение, что эта разница веса есть тот запас жира.
3. Вычисляем секундный расход жира птицы затрачиваемый на полет и на поддержание жизнедеятельности.
4. Выделяем секундный расход жира затрачиваемый на полет.
5. Определяем силу сопротивления птицы.
6. Исходя из размаха крыльев птички вычисляем индуктивное сопротивление птицы.
7. Зная, что минимальное сопротивление любого самолета будет когда индуктивное сопротивление станет равным сопротивлению формы и силы трения получим общее сопротивление птицы в самом экономичном режиме полета.
8. Произведение общего сопротивления на воздушную скорость полета птицы есть затрачиваемая мощность для полета.
9. Сравниваем потребную мощность с затрачиваемой мощностью и смотрим на реальный КПД преобразования жира в энергию полета.
10. Прекращаем верит в чудеса.

Всё в ваших руках. Берите разницу в весе, вычисляйте Считайте, подгоняйте свои расчёты к фактам, ищите парадоксы и свои ошибки.
А похвала этой птице более чем заслуженая и стоит гораздо большего. Вряд ли мы увидим нечто подобное сделаное руками человека.
При таких размерах перелет в 10 000км без дозаправки. В этом ее уникальность.
Ну или хотябы микроаппаратик размером с бабочку, с винтами у которых КПД 85%, способный перплететь Мексиканский залив.

 

[АНАТОЛИЙ]

Смысл забраться по выше всегда есть.

В основном птицы летают в комфортном диапазоне высот до 400 метров, тяжёлые поднимаются до 1000 и выше, но чем выше, тем меньше вероятность встретить птиц. Рекордные перелёты гусей через эверест вовсе не означают что они весь полёт на 10 000 метров выполняют и без промежуточных посадок. Залезать на 7000 метров уже большое испытание для организма, даже такого сильного как гусь. И даже так, весь полёт скорее всего укладывается в диапазон до 400 метров от земли.

воздушные потоки со скоростями порой выше скорости полета птицы.

Да, привязка перелёта к направлению ветра прослеживается у многих видов. Папа отмечал что даты совпадают, птички дожидаются нужной погоды.

Даже наличие в воздухе какого то воздушного "планктона" ничего не говорит о том, что птица питается в воздухе.

Это немного другое. Если рассмотреть птиц, питающихся воздушным планктоном, то их не много, это стрижи и ласточки. Они способны длительно голодать, но не в полёте, потому привязаны к наличию этого самого планктона. Кстати при перелёте строятся пеленгом и летят не торопясь, как-то раз видел первую в городе стайку стрижей.

Это человеческие рассуждения, и не понимание, как можно обходиться столько времени без пищи и лететь.

Длительный перелёт птицы похож на длительный забег человека. Во время забега человек вполне может отдохнуть, попить воды и что-нибудь скушать, а потом продолжить. Птицы тоже так делают. Не все птицы голодают во время перелёта.

И перейти в другое состояние, которое не включишь щелчком тумблера,
которое не является экономичным.

Конкретно по состояниям бодрствования и голодовки. Птицы очень не любят голодать. Некоторых птиц голодовка убивает за сутки, при этом уникумы могут прожить неделю без воды и еды при отсутствии активности. Ну так и человек вполне протянет месяц без еды, однако сможет-ли после этого бежать? Чтобы постоянно иметь подпитку едой у птицы есть зоб - удобная ёмкость для хранения, позволяющая пищеварению работать постоянно. Конечно и сброс отходов в полёте не является проблемой. Дрозды даже пользуются фекалиями как оружием, производя сброс при атаке нарушителя. Большинство птиц удобряют подстилающую поверхность не прицельно.

В книгах описано очень много, в том числе и расход энергии искали по количеству углекислого газа в выдыхаемом воздухе во время полёта. Написано про птиц так много, что не перечитать.

10. Прекращаем верит в чудеса.

Именно, эта магия работает на всех известных принципах. Просто птичка это очень совершенный махолёт, с крылом изменяемой геометрии, механизацией, турбулизацией, смывом пограничного слоя, убираемым шасси, автоматической стабилизацией.
А так-же птица это лётчик, от опыта которого зависит качество полёта.

 

[Anatoliy.]

Просто птичка это очень совершенный махолёт, с крылом изменяемой геометрии, механизацией, турбулизацией, смывом пограничного слоя, убираемым шасси, автоматической стабилизацией.

Вы забыли упомянуть про вечный двигатель в попе птицы.