Беседы о теории машущего полёта.

[KV1237542]

Если привести к размеру человека, имеющего примерно 23 кг мышц, то это пиковая мощность 23*350=8050 Вт, или 11 л.с.. Кто-то еще удивляется, почему птицы так легко летают?

Спасибо за интересный материал, побольше такого.

Где-то слышал/читал что прыгун в высоту до 6 л.с. - пиковая. Проверить в сети быстро сейчас не удалось.

Я уверен что у птиц как и у людей пиковая мощность сильно отличается от туристической, длительно выделяемой, т.е. не в 2 раза, а более, но птицы могут за счет дыхательной системы и сердца иметь более медленное падение мощности и более высокую длительную мощность чем у человека может в 2-3? раза но вряд ли больше.

Многие птицы вообще не летают долго, а только кратковременно.

 

[KV1237542]

Там по ссылке в видео, тоже несколько интересных документов: http://cas.umt.edu/dbs/flightlab/research.php.

Большая просьба: можно к этим документам коммент. по русски?
а то не все понятно, если конечно не напрягает.

 

[DesertEagle]

Большая просьба: можно к этим документам коммент. по русски?

Много букв, я сам не читал документ полностью, а только нашел табличку с мощностями. Насколько я понял, это пиковая, может даже в короткий момент времени, например для быстрого разгона крыла против инерции в начальный момент. А дальше используется обычная средняя, которая намного меньше.

 

[henryk]

Интересные варианты констиукции привода машущих крыльев:-

https://www.youtube.com/watch?v=IIfY-GdWi7M

https://www.youtube.com/watch?v=xit-IM2a1To

 

[argentavis]

Да, по моему сказано уже всё возможное и невозможное по машущему полёту. Надо просто делать и выкладывать результаты испытаний здесь, тогда и можно будет продолжить. А пока оставляю вас на неопределённое время. Надо двигать свои проекты. Удачи и успеха всем.

 

[DesertEagle]

в нестационарном режиме возрастает в два-три раза эквивалентное (динамическое) АК за счёт снижения индуктивного и   даже профильного сопротивлений .....вот причина энергетического совершенства птиц! 

Опять из пустого в порожнее. В два-три раза! Да хоть в тысячу, анекдот про соседа знаете? Приходит 70 летний дед к врачу и жалуется, что его 80 летний сосед говорит, что может жену по пять раз за ночь. Доктор ему говорит: покажите язык! Тот: А-а-а. Ну, не вижу причин, почему вы не можете тоже так говорить.

Ссылку давайте, где было бы экспериментально обнаружено энергетическое превосходство птицы, летящей в нестационарном режиме. По сравнению с авиамоделью такой же размерности, летящей с винтом в абсолютно стационарном режиме.

Измерить энергозатраты птицы можно двумя путями: поставить тензодатчики на кость рядом с мышцами и измерять усилие, с которым она сокращает свои мышцы. Усилие на ход, в единицу времени = мощность.

Либо снять видеокамерой с лазерной подсветкой вихревой след за летящей птицей и вычислить кинетическую энергию вращения и перемещения всех возмущений после нее. Так как в полете у птицы нет никакого другого источника энергии, кроме ее мышц, то тоже получаем затраченную птицей энергию на придание вращения/перемещения всем этим завихрениям воздуха. А затраченная энергия в единицу времени = мощность.

Во всех тех экспериментальных исследованиях, которые я читал и переводил, говорилось что затрачиваемая птицей мускульная мощность равна авиамодели такой же размерности. То есть нет никакого двухкратного уменьшения индуктивного сопротивления, о котором вы толкуете. Как и любых других проявлений нестационарной аэродинамики. Слишком велик Re для этого! Птицы это вам не шмель и не золотая рыбка в аквариуме. Схожесть птичьего крыла с самолетным разве никаких подозрений не навевает? Почему нет птиц, летающих махая хвостом как веером как рыбы в воде? То-то же! Есть некоторые намеки на нестационарность при висении и медленном полете на скорости менее 4 м/с. То есть в "вертолетном" режиме, где тяга направлена больше вверх, чем вперед. В крейсерском полете нестационарной аэродинамики у птиц нет.

То что вам (нам) были недоступные данные исследований аэродинамики птиц за последние пятнадцать-двадцать лет в силу технологической отсталости нашей страны, и поэтому приходилось судить о птицах по старинным мифам да сплетням, то чьи это проблемы? Вбивайте в поиск слово PIV, а лучше DPIV (D - цифровая) и читайте.

 

[DesertEagle]

А вот это уже похоже на приговор всей этой суете с махолетами.

Ну почему же, ометаемую площадь никто не отменял. Сравните ометаемый объем у 1.25 м винта, типичного на легких ла (парамоторы и москиты дельта-подвески) на скорости полета 10-12 м/с. И у махолета с размахом крыльев 10 м и амплитудой махов 60 град. Не аналог десятиметровому винту, конечно. Но где-то винту диаметром 3-4 метра вполне. А это пропульсивный кпд на этой скорости при тяге ~15-25 кг под 85% и выше. Что и требовалось доказать, выше и стремиться нечего. Одно дело половину мощности мотора выбрасывать на ветер, как сейчас с винтом. А это не просто лишних два литра бензина в час. Это в первую очередь вес мотоустановки в два раза выше и цена в квадрате выше.

Так что экономическая целесообразность у махолета может быть. Хотя не особо существенная. Гораздо важнее тихий полет, а еще лучше бы управляемость как у птиц. Но похоже последнее пока совсем нереализуемо. Нет таких силовых приводов. Но это не значит, что их нельзя придумать/изобрести. А вот возлагать надежды на волшебных фей, которые поддерживают крылья машущих птиц в нестационарном режиме, но моментально исчезающих при любых попытках измерения и прикидывающихся ветошью стационарным режимом, то это конечно менее вероятный путь к успеху. Феи шредингера какие-то получаются.

 

[DesertEagle]

Как взлететь горизонтально с такой амплитудой махов я затрудняюсь представить. Вы же не имеете ввиду вертикальный взлет?
Я так же полагаю, что Вы имеете ввиду моторный махолет.
Каков будет в таком случае реальный взлетный вес махолета?
Мне кажется, взлетный вес потянет за 200 килограмм.

Дык понятно, что это все непросто. Взлететь-то можно будет и при меньшей амплитуде. За счет большей взлетной мощности разумеется. Речь шла просто о сравнении ометаемой площади в крейсерском полете. Потенциально благодаря ей махолеты могут иметь кпд как движителя близкий к 100% на сверхмалых скоростях 30-40 км/час. Ну пусть 80-90%. Такой кпд воздушный винт приемлемого диаметра (1-1.3 м) при требуемой тяге ~20-30 кг развивает только на скоростях под 100 км/час. Альтернатив по эффективности машущему крылу на малой скорости полета просто нету и не будет, все упирается в размер движителя.

По остальному все верно. Мало того, что из-за сверхмалой частоты махов огромная проблема сделать редуктор на среднюю мощность хотя бы в 10 л.с. при частоте 30-60 об/мин, так еще и сам режим махолетных махов требует, чтобы в некоторые моменты времени эта мощность была минимум в полтора-два раза выше средней. То есть на самом деле привод (редуктор, как его главную часть) нужно делать не для 10 л.с., а для 20 л.с.!

Все это печально. Но хорошая новость в том, что все таки благодаря большой ометаемой поверхности, махолет в теории может быть немного экономичнее винтового аналога. И если говорить о персональных крыльях и легком пилоте, то летать где-то от средней ~3-5 л.с. вместо теперешних 10 л.с. на аналогичной моторизованной дельтаподвеске (там еще повлияет общее аэродин. качество, так как махолет потенциально можно сделать ближе к планеру, не портя миделем мотоустановки). Приятное дополнение. Это же меньшая масса мотора, копеечная цена, удобнее в обращении. Хотя на этом 5 л.с. махолете пиковая при махе вниз и потребуется под 15 л.с., а за счет чего это обесчечить - хз. То ли оборотами, то ли каким-то аккумуляторами энергии. Правда не существует таких аккумуляторов энергии на такую мощность, которые были бы приемлемыми по весу.

Там помимо прочего ведь еще много сопутствующих проблем вылазит - 10-15 л.с. мотор надо крепить на прочной и тяжелой мотораме, а 5 л.с. жужжалку можно хоть в руках держать. А электромоторы? Одно дело аккумуляторов набрать для 10 л.с. винтового электролета, и совсем другое для 5 л.с.. Разница по цене и весу в два раза.

Не знаю как других, но меня смущает сам факт, что на том же парамоторе мы летаем только на 50% мощности, а половина тратится впустую. Было бы приятнее, чтобы в полезную работу шла большая часть энергии, а то как-то нехорошо получается. Несовершенно. Так что не смотря на множество сложностей, хотя бы из-за ометаемой площади махолетов, имеет смысл с ними работать. Тем более что других альтернатив ведь и нет?

Ну разве что на ранцевых ла поставить винт диаметром 3 метра. По эффективности будет абсолютно аналогично любому самому лучшему махолету, который только возможен, даже в теории.

 

[DesertEagle]

А по весу... Ну, раз минимальная мощность для полета на безопасной с точки зрения взлета и посадки площади крыльев 15-20 м2 является где-то 3 л.с., то соответственно, самому легкому махолету должно хватать около 5 л.с. При массе крыльев не более 20 кг. Электромотор на такую мощность весит полтора кг. Еще килограмма три аккумуляторов на десять минут полета (или 15 кг на час).

А все остальное - каким удастся сделать привод! Редуктор и все остальное. Который эти средние 5 л.с. должен раскидать на 15 л.с. в течении 0.5 сек и 0 л.с. в течении следующих 0.5 сек. Как сделать такой привод? Вот в этом и заключается главный махолетный вопрос. Из-за которое махолеты до сих пор не летают.

 

[DesertEagle]

\в конце статьии,про динамический Су...\

-стоит призадуматься!

Вы видимо не улавливаете разницу, что не в величине Cy дело, а в отношении Cy/Cx. Если Сy будет 10, а Cx 8, то такой ЛА для полета будет требовать в десять раз больше мощности, чем имеющий Cy 0.8 и Cx 0.06.

Во всех способах повышения Cy (механизацией, щелевым крылом, манусом, вихревыми ячейками), неизбежно растет Cx. Поэтому они требуют больше мощности для полета, чем нормальное планерное/самолетное крыло. Вспомните статью о продувках профиля каспера, которую вы недавно приводили. Какой там был Сх? То-то же...

 

[KV1237542]

махолетчики так и могут продолжать спекулировать на этой нестационарной теме до бесконечности

Николай:все таки Вы пристрастны... и спекулируете на стационарности.

Пока можно утверждать 1 - фиг его знает. нет достаточных данных
Что там с сорокой замеры с тензодатчиком К=18 ?

Вы все время выкрикиваете правду, но только ту правду которая подтверждает ваши мысли.
Которая противоречит стараетесь не повторять.

1 частный случай: предкрылок Болдырева, работа на месте - опыты на соответствующей ветке - подтверждают, по крайней мере  тягу по формулам Болдырева и по крайней мере для этого случая.

А вот если подсчитать Сх предкрылка, исходя из стационарных формул то получается разница на порядки...

Собираетесь построить более-менее практичный аппарат для полета 40-50км/час в крейсере
в стационарном режиме?
так вот до 40-50км/ч и придется разбегаться!
собираетесь взлететь на 25км/ч?
вот и будете удивляться, почему расчитанный привод не выдает потребную частоту на взлете
пробуйте - нестационарность которой нет - вам сильно помешает я думаю.

И никакой мистики есть более-менее корректные расчетные методы.
С формулами и тд. Только Вы их замечать не будете.
Вам не надо. :'(

 

[KV1237542]

Кто нибудь сомневается что голубь в принципе может метров 500 пролететь с максимальной скоростью 72км/ч? В помощь гугл.

Шестакова Г.С. Пишет, что напр. Баклан, летающий как правило 70км/ч, при преследовании самолетом летел 1,5 часа 105км/ч

Считаем для Голубя: 3,1Н, удлинение =7 площадь крыла 0,05м2

Сх напр. "голого" гладкого профиля GO 652 по программе профили - для 20м/с = 0,03
это я еще приврал в меньшую сторону, но считаю, что ламинаризированный профиль
напр FХ 60 - 126 брать некорректно!

Для голубя с перьями и телом можно взять и 0,04 я думаю
далее средний Су=0,25 для этой скорости
Сх инд очень мал = 0,003
Итого 0,04+0,003=0,043
К=0,25/0,043=5,8
Тяга=3,1/5,8=0,53Н
мощность=0,53*20=10,69Вт

Противоречие! Замеренная мощность при вертикальном взлете 7,9 Вт.
Это явно предельная мощность и голуби потехи ради не взлетают на 100-200м вертикально

Проверим мощность: 7,9/0,06(вес 20% грудных)=130 Вт/кг
Это вероятно средняя мощность, так как грудные мышцы работают 50-70% от времени полета
Даже не все время маха: вниз они выключаются чуть раньше
остальные мышцы слишком малы по весу
Грудные мышцы работают со средней  (во время работы маха вниз) мощностью 200 Вт
при этом мгновенная пиковая может колебаться от 150...до 250Вт вероятно, так что с оценкой все корректно.

Вот если взять  голый гладкий FХ 60 - 126, без тела, тогда Сх=0,02 и К=10,87 N=5.7Вт вот тут уже мощность правдоподобная, только аэродинамика неправдоподобная...

 

[DesertEagle]

Николай:все таки Вы пристрастны... и спекулируете на стационарности.

Пока можно утверждать 1 - фиг его знает. нет достаточных данных
Что там с сорокой замеры с тензодатчиком К=18 ?

Видите ли, все такие разговоры сводятся к тому, что нестационарный махолет должен требовать меньше мощности для полета, чем стационарное крыло. Не берем совсем идиотские случаи типа вечного двигателя в литре воздуха, а вот такие, где действительно имеются неоднозначности. Которые можно трактовать по разному, из-за недостатка данных.

Сколько в истории было построено махолетов, рассчитанных на меньшую мощность, чем требуемую по физике и стационарной аэродинамике? Ни один не полетел, даже близко. Только стали посмешищем и дискредитируют идею. Может быть пора сделать хотя бы один согласно известной аэродинамике, а не предположительной нестационарной, которая похоже проявляется только вот в таких случаях с недостатком исходных данных? Будут более точные данные, вот увидите что и с сорокой и голубем все окажется хорошо. Как до этого оказалось с орлами, летучими мышами, соловьями, малиновками, стрижами, гусями и так далее по списку. Или сорока это какая-то необычная птица, выбивающаяся из остальных? Остальные летают по стационарной, а сорока (и голубь) летают по нестационарной? С трехкратно меньшими энергетическими затратами. Маловероятно.

Я не являюсь сторонником именно стационарной аэродинамики. Просто я пытаюсь разбавить радужный оптимизм махолетчиков скепсисом. Рассмотреть известные случаи со стационарной точки зрения. И как правило, достигнутые на практике результаты (развиваемая частота махов, тяга, подъемная сила), оказавшиеся к удивлению нестационарных строителей намного хуже их ожиданий, оказываются в точности равны стационарным формулам. Совпадение? Не думаю.

Поэтому: побольше площадь, помедленнее махи (чтобы было меньше проблем с инерцией), мощность привода не меньше, чем требуемая по стационарной аэродинамике, - вот наиболее надежный путь для постройки летающего махолета. Да собственно, никто из инженеров и не сомневается что он будет летать, причем в точности с расчетами. Просто делать нет смысла, так как из-за особенностей знакопеременного движения он будет уступать винтовому аналогу.

Чтобы реализовать преимущества махолета, надо обратиться к птицам - летающее крыло с обтекаемым корпусом в центроплане, малая удельная нагрузка, огромная пиковая мощность для короткого взлета и посадки, управление поворотами крыльями в полете, складывающиеся крылья.

Да и сдалась вам эта разница в мощности. От необходимости делать набор высоты это не избавляет. То что по вашим нестационарным взглядам будет соответствовать набору со скороподъемностью 2-3 м/с, как раз в реальности окажется горизонтальным полетом по стационарной аэродинамике.

Я просто не вижу проектов или обсуждения нестационарных махолетов на скороподъемность 3 м/с. То есть для горизонтального полета, с моей стороны. Пока идут разговоры о тех, которые не смогут даже поддерживать горизонтальный полет, а значит бессмысленны.

 

[DesertEagle]

Сколько К голубя при удлинении 7 как сами считаете?

А что его считать, оно же давно измерено? Максимальное 7 единиц при махе вниз и 2.5 единицы при махе вверх. Это при вертикальном взлете, в горизонте может больше или размыто по ширине из-за меньших индуктивных потерь на скорости.

Противоречие! Замеренная мощность при вертикальном взлете 7,9 Вт.

Ну конечно, учитывая что механическая мощность подъема скорость*вес была 8.2 Вт или сколько там, уже не помню. В общем, измеренная явно была меньше реальной из-за несовершенства техники измерений. Но в целом да, с голубем пока не все ясно, мало экспериментальных данных. Я не игнорирую альтернативные расчеты, просто какой смысл в сказочных результатах, полученных на базе неизвестных величин? Опираться надо на факты. Или хотя бы на гипотезы, укладывающиеся в физическую картину мира. С нестационарной версией птичьего полета в научном мире уже давно покончено, просто этот прогресс еще не докатился до местных махолетчиков.

 

[KV1237542]

Максимальное 7 единиц при махе вниз и 2.5 единицы при махе вверх. Это при вертикальном взлете, в горизонте может больше или размыто по ширине из-за меньших индуктивных потерь на скорости.

KV1237542 писал(а) Вчера :: 13:55:36:

А где график взяли?

 

[KV1237542]

Я не игнорирую альтернативные расчеты, просто какой смысл в сказочных результатах, полученных на базе неизвестных величин? Опираться надо на факты. Или хотя бы на гипотезы, укладывающиеся в физическую картину мира. С нестационарной версией птичьего полета в научном мире уже давно покончено, просто этот прогресс еще не докатился до местных махолетчиков. 

А в сказку никто не зовет, я по крайней мере:

Взять большую мощность исходя из предварительного стационарного расчета - разумно

Игнорировать инерционную ПС на взлетных режимах неразумно (есть более-менее расчетные методы и куча подтверждений)

Использовать КШМ и жесткий привод - совсем неразумно полное отсутствие регулировки и настройки.

Использовть привод без аккумулятора - таскать завышенный по мощности в 2-3 раза - неразумно.

 

[slavka33bis]

Давайте Ваши наброски.

 

[DesertEagle]

А где график взяли?

Из работы где исследовался обратный ход крыла при висении/вертикальном взлете голубя. Где измеряли Cx, Cy голубиного крыла на разных углах атаки и разных фазах махов : http://jeb.biologists.org/content/214/11/1867.full.pdf+html

 

[DesertEagle]

Игнорировать инерционную ПС на взлетных режимах неразумно (есть более-менее расчетные методы и куча подтверждений)

Что ж она тогда не проявляется на существующих махолетных макетах? Полно роликов где по разному машут, а прибавки от инерционной ПС что-то не наблюдается. Найдите тут хотя бы одно подтверждение: https://www.youtube.com/user/rornithopter. Я поэтому и не комментирую ваши выкладки по инерционной ПС, что нет наглядных подтверждений. С точки зрения математики вроде все норм, а как оно в реальности неясно.

 

[KV1237542]

Что ж она тогда не проявляется на существующих махолетных макетах? Полно роликов где по разному машут, а прибавки от инерционной ПС что-то не наблюдается.

Так управлять надо крылом адекватно:

просто махать как папало ожидая халявной прибавки ПС нельзя нужно смотреть еще и на вектор

ускорения присоединенных масс

точно так же это относиться и к "самолетной" ПС - нужно смотреть на вектор скорости и

соблюдать углы атаки

и это не отменяет безграмотности авторов в остальных вопросах.