Блэкфлай

[Gambic]

...Именно поэтому все представленные ЛА можно назвать мега- (то есть мульти-мульти-) коптерами.

    TheRaven!   У этого мультикоптера элеронов столько же, сколько винтов...

  ...Может это как-то связано с Вашей идеей насчет инерции?, ведь у него винты диаметром 1 м.

 

[Gambic]

    

Вы длину " плеч" видите ?..думаю , что это вообще- элевоны..

  Теперь Ваш комментарий стал ясен: с добавлением "..думаю , что это вообще- элевоны.."

  Это понятно, что они элевоны – виноват, я неаккуратно выразился.
  Но, даже если эти рули элевоны, то остается вопрос: почему они "спаренные", почему их 8(!), а не 4-е?

    И, кстати, сюда же еще вопрос. На фотографии ниже – типичный "переход" при взлете; это кадр 0.09  отсюда https://www.youtube.com/watch?v=jozITRIYLL4, что следует из деревьев фона. Из четырех элевонов мы видим три, но понятно, что  передний левый отклонен также как задний левый. То есть в этот момент элевоны работают как элероны, не создавая момента по тангажу.
   Вопрос: кроме крена влево относительно связанной оси Х, параллельной фюзеляжу, создают ли они ещё какой-то (существенный) момент?

 

[S_Vladimir]

Похоже у этого дурацкого Блэкфлая какие-то странные "двойные" элероны... Кто-нибудь, когда-нибудь что-то подобное встречал во всей остальной авиации?.. И для чего это может быть надо?.

Вероятно, что дело просто в конструтиве привода этих поверхностей:

Поскольку управление идёт не напрямую, а через процессоры,
то на эти "элероны-элевоны", нужны сервоприводы.
Скорей всего взяли авиамодельные сервы - из числа наиболее мощных в линейке.
Но и их усилия было наверняка мало на цельную управляющую плоскость Блэкфлая (в очень больших авиамоделях, несколько серв приводящих одну рулевую поверхность - это обычное дело, но для этого нужен синхронизирующий модуль) , поэтому, предположительно, поставили две машинки, плоскость разделили на две, приводя каждую "половинку" отдельной машинкой.
В общем - обошлись без синхронизаторов машинок, плюс, получилось какое-никакое дублирование.

 

[Gambic]

    Владимир! Спасибо за догадку: мне бы эта причина точно в голову не пришла. Вероятно Вы правы, и это самое естественное объяснение. Опять же, на их сайте среди факторов безопасности они говорят о двойном резервировании в канале элевонов.
   А я стал смотреть в сторону аэродинамики и придумал одно эксклюзивное свойство "двойных" элевонов, иначе не достигаемое.
   Дело в том, что TheRaven прав насчет  винтов: их момент инерции растет в 5-й степени от линейных размеров, а крутящий момент (при ограниченной звуком скорости лопастей) – лишь в 3-й, то есть, как он образно выразился "постоянная времени в уравнении регулирования"  растет в квадрате линейных размеров. А тогда, действительно, управлять поворотами через дифференциальную тягу, все время разгоняя или тормозя винты – "не есть гуд". Тягой винтов естественно управлять ускорением центра масс, а не вращением. И в отличие он обычных квадро- и мультикоптеров у Блэкфлая есть аэродинамические рули, которыми он активно работает и видно как сильно он их отклоняет.
    Соответственно, "хотелось бы" уметь рулить произвольно чисто рулями вокруг всех трех осей на всех трех режимах: висении, в переходе и в крейсере. Но у него а) – нету килей в струе винтов, а б) – на переходных режимах (которые длятся до 80 км/ч (у Оспри до 180-ти)) у него управляемый элеронами момент по крену относительно скоростной оси Х неизбежно совмещен с "неправильным" моментом по курсу, – из-за того, что крылья и обдуваемых их суммарный поток на переходе расположены под большим углом к вектору скорости Ц.Т.
   Это наглядно видно на фотографии из "ответа 41" выше Вашего поста. Там аэродинамический момент крена влево неизбежно сопровождается моментом рысканья вправо. Это – нежелательная перекрестная связь: как от нее избавиться? Один способ – это, в ситуации как на фотографии, согласованно "прибавить" правые винты, чтоб равнодействующая [ch916]Тяги + [ch916]Подъемная на рулях имела чистый момент крена.
    А если "без винтов"? Аэро рули не могут создавать тягу вдоль профиля, но они могут создавать чистое торможение если их два – как интерцептор с закрылком. То есть, по идее, вместо "прибавки винтов" справа можно "включить торможение"  слева: в плане момента это равноценно. Правда при этом весь аппарат получит тормозной импульс, который, однако, будет "не страшен" – если инерции общей массы достаточно, чтобы успеть выправить крен, а потом потихоньку "добрать" всеми винтами вместе. "Страшно" – потерять ориентацию относительно вектора скорости, а не ее величину.
   Вот такие "академические фантазии"; скорее всего – чушь. К тому же, в ситуации на фотографии у Блэкфлая момент инерции по курсу (вокруг вертикальной оси) намного больше, чем по крену (вокруг фюзеляжа), и вращательный момент элеронов его "выставит" по крену влево заведомо раньше, чем он "сойдет с курса" вправо.

   Но представим ситуацию на висении. Крылья с винтами ориентированы вертикально. Нормальная аэродинамика элеронов его отлично крутит вокруг вертикальной оси, что ему и надо, чтоб выбрать куда разгоняться. А поворачивать вокруг горизонтальной оси при висении ему даром не нужно. Но чтобы не "завалиться" на бок, он должен уметь управлять этими наклонами:  как? – Или дифференцировано винтами справа-слева, или – включить торможение с одной стороны. Здесь на 1.10(https://youtu.be/Jcpq6XYYoY4?t=70 )мы видим как сильно он умеет отклонять рули – более 50°. Если он их отклонит "в противофазе", то струя наружного винта встретит серьезное препятствие.

   И, опять-таки чисто "академически": если сильно "не любить" электромоторы и делать Блэкфлай с поршневыми и валом по типу Бреге, то 8 рулей – это единственный путь (при ВФШ).  Или – кили в струе от винтов.

 

[Gambic]

   
    Я наверное последний, кто это видел: функциональный аналог Блэкфлая, решающий "в лоб" проблему VTOL. Если на 0.23 поставить скорость 0.25, то видно как они вчетвором, пыхтя, подвешивают эти продольные "дуры", и как проседает под ними крыло (что хорошо).
   И обратите внимание на стиль изложения в этом ролике: какой он задумчивый, философский, даже заискивающий... То ли дело победный, ликующий вид еле сдержанной радости у  презентирующих Блэкфлай! Все всё понимают...

     [media]https://www.youtube.com/watch?v=LeFxjRMv5U8[/media]


  Проект "Cora"  кампании Zee (ставшей в последствии Kitty Howk) Ларри Пейдж спонсирует аж с 10-го года и истратил уже 100 миллионов. "Opener" он купил в 2014-м, заплатив $10 млн, а "Flyer" (белый катамаранчик с 10-ю винтами) был запущен в 15-м. И если  "Flyer" вполне откровенный спорт-фан, то "Кора" хотела быть самолетом   :'( ...

  Здесь  (https://thebell.io/imperiya-letayus...-kak-osnovatel-google-operedil-uber-i-airbus/)  близкое к тексту ([ch8776] 4 стр.) переложение английской статьи о том как  "Ларри Пейдж тихо накапливает империю «летающих автомобилей»" отсюда (https://www.theverge.com/2018/7/19/17586878/larry-page-flying-car-opener-kitty-hawk-cora).

 

[Gambic]

   Когда я задался вопросом: "а что это люди твои" прицепляют под крылья во всем остальном совершенно нормального самолета какие-то 6 подвесных "снарядов", то понял, что это наглядная демонстрация чистой цены за VTOL. Блэкфлаю которые достаются вообще задаром: просто в порядке снижения B  у винтов и запаса мощности.
   Кстати, у Оспри тоже винты с наивысшим во всей авиации КПД...  Еще бы как птице изъять из потока крыло на подъеме, и был бы вообще идеал. А возможно, он это и делает: не зря же возить автомат перекоса... Надо б найти для Оспри вид сверху в крейсере.

https://birdsinslowmotion.com/storage/videos/samples/153.mp4?t=2106093380

 

[Gambic]

   Народ! А что у него за черные "спиннеры" по бокам фюзеляжа? И четыре каких-то "гранаты" в загривке?

 

[Gambic]

  Пало-Альто, Калифорния, 2 апреля 2019 г. -  кампания OPENER,  рада сообщить  о сегодняшнем назначении Бена Дайчуна  своим президентом. Diachun прибывает в OPENER из Scaled Composites, аэрокосмической компании, которая работала с покойным Полом Алленом (вторым создателем Microsoft) над разработкой и пилотированием космического корабля SpaceShipOne Берта Рутана.,  Г-н Дьячун будет подчиняться Маркусу Ленгу, основателю и генеральному директору OPENER,  изобретателю BlackFly.

    «Гениальная искра Бена Дьячуна расширяет возможности любой компании, в которую он войдет», - сказал Берт Рутан. «Будучи инженером, Бен сыграл ключевую роль в создании 14 революционных экспериментальных самолетов, а в качестве президента Scaled Composites он создал талантливую команду, внедрял инновации и обеспечил наш рост».

 

[Gambic]

 

[Gambic]

                                                 
                                                     Свойства Блэкфлая
                      (отсюда http://evtol.news/aircraft/opener-blackfly/  и из расчетов)

I.      
     1. Взлетный вес, G                                       255 кгс
     2. Вес пустого                                              142 кгс
     3. Вес пилота                                               113 кгс
     4. Полезная нагрузка                                     44%

     5. Площадь крыла, Sкр.                                   6.54 м[sup]2[/sup]
     6. Нагрузка на крыло                                     39 кгс/м[sup]2[/sup]
     7. Размах, L                                                     4.1 м
     8. Длина                                                           4.08
     9. Хорда, b                                                      0.8 м
     10. Удлинение, [ch955]                                               5.1 [sup]1)[/sup]

([sup]1)[/sup] Поскольку "летные коридоры" каждого плана в крейсерской конфигурации независимы, то [ch955] считается как  L[sup]2[/sup]/(Sкр/2)  ).

     10. Высота                                                       1.52 м
     12. Мидель фюзеляжа в крейсере                     1.5 м[sup]2[/sup]

II.
     13. Круизная скорость                                    100 км/ч,     Су = 0.81,  Качество = 10.9[sup]2)[/sup]
     14. Максимальная скорость                             128 км/ч,     Су = 0.5,    Качество = 10.4

([sup]2)[/sup]Сх[sub]вр[/sub]. фюзеляжа считаем по миделю обтекаемого тела с "удлинением" 3; Cx[sub]prof[/sub] = 0.01, Сх[sub]i[/sub] = Су[sup]2[/sup]/([ch960]•[ch955]) )
     
     15. Наивыгоднейшая скорость                          106 км/ч,      Су = 0.72,  К = 11.
     16. Скорость планирования  при Су=1.2             82 км/ч,     К = 9.7, Vy = 2.3 м/с, градиент =0.1(5.8°)
     17. Макс. скорость вертикального подъема           5 м/с
     18. Макс. скорость вертикального спуска              5 м/с

III.
     19. Диаметр винта, D                                          0.92м    
     20. Ометаемая площадь винтов, F                        5.32 м[sup]2[/sup] (эквивалентно 1-му винту с D = 2.57 м (!)
     21. Тяга P, нагрузка В = P/(qF), 
              КПД винтов  и мощность при V[sub]гор[/sub]:

                                                                                 Тяга (кгс)                 В              КПД%       Мощность (вт)            
                                   Vmax =  128 км/ч                         24.8                   0.06              84                  10 330
                                                100 км/ч                          23.2                   0.09              83                   7 620
                                                  82 км/ч                          26.1                   0.15              81                   7 150


     22. Статическая тяга винтов                                 400 кгс = 1.57mg   (скорость струи [ch8776] 30 м/с), N [ch8776] 115 кВт.      
     
IV.
     23. Аккумулятор:                                              8 (12) кВт•ч
           120V @ 15A (1800 вт)                                7.4 часа  (20% to 100%)
           120V @ 20A  (2400 вт)                                5.5 часа  (20% to 100%)
           240V @ 50A  (12 000 вт)                             67 мин   (20% to 100%)
           240V @ 100A (24 000 вт)                            35 мин   (20% to 80%)
     
     23. Радиус действия                                        32 км (с запасом 20%)
     24. Дальность                                                 64 км  (с запасом 20%)

V. 
     25. Максимальный ветер                                 11 м/с
     26. Полеты в дождь                                         Нет
     27. Уровень шума                                            72 дб



   Сравним стандартный набор Блэкфлая с Соло-21 и одноместной Авиатикой с Ротаксом 503

      ЛТХ                                       А-21 «Соло»           МАИ-890           Блэкфлай

  Размах, м                                      6.65                      8.11                     4.1
  Длина, м                                       4.73                      5.32                     4.08
  Высота, м                                      1.79                      2.25                     1.52
  Площадь крыла, м[sup]2[/sup]                        6                         14.3                      6.54
  Скорость крейсерская, км/ч           150                        100                     100
  Двигатель                                  Rotax503                 Rotax503          8 шт. по 15 кВт
  Мощность, л.с.                                 50 л.с.                   50 л.с.               115 кВт   
  Объем топливного бака, л               22                          45                      12 кВт ч
  Взлетная масса, кг                          280                         350                    255
  Масса пустого, кг                           170                         226                    122
  Полезная нагрузка, кг                    110                         124                    113
  Макс. дальность полета, км            200                         235                      64

 

[Gambic]

  Господа!  "Пока мы тут в ванночке с кафелем..."  американцы сделали второй Оспри: 4 мин. https://youtu.be/d9rnb0AXTVc  "Прототип нового конвертоплана V-280 американской компании Bell в ходе очередного этапа испытаний в январе 2019 г. достиг скорости 555 км/ч (перегоночная дальность 3900 км)".

  Почему же, всё-таки, после всех опытов 50-60-х годов они предпочли вертолет с поворотным винтом, а не ХС-142?

...вот настоящий вертикально взлетающий самолет с взлетной массой 20 т, массой полезной нагрузки 10 т, максимальной скоростью больше 600 км/ч и перегоночной дальностью 1300 км. И взлетел он больше 50-и лет назад!

4 мин.: https://youtu.be/buh7_xLG4ZE

 

[Gambic]

            
                                       https://www.opener.aero/#technology (перевод)


     Мы слишком привязаны к городам в двухмерном плену асфальтовых улиц. А мечтой футуристов всегда был ковер-самолет с произвольным полетом в трехмерном пространстве. Компания "Opener" (от слова "open" – "открыто", "открытие") воплощает эту мечту в дешевом, простом и безопасном ЛА вертикального взлета-посадки BlackFly.
    Первопроходец BlackFly открывает новую эру в развитии авиации. Затраты на транспорт, передвижение людей и поддержанье дорожной инфраструктуры будут сокращены. Людям станут легко и быстро доступны места, куда раньше попасть им казалось почти нереальным.




                                           Безопасность прежде всего!

   В Opener, при создании БлэкФлая, его безопасность была нашим гавным приоритетом. Его полет обеспечен тройным дублированием систем, и способность "лететь и не падать" имеет трехкратный запас. Оснащенный контрольными датчиками обтекания, наш самолет обладает новым, уверенным способом взлета–посадки.


    1. Пройдено и испытано:
          •      > 22 000 миль полета с полезной нагрузкой;
          •      > 40 000 полных полётных циклов двигательной установки, что эквивалентно 25 кругосветным облетам Земли.


    2. Отказоустойчивость и страховка:
            •      Резервные винтомоторы, продублированные элевоны, резервные аккумуляторы;
            •      тройное дублирование систем управления;
            •      распределенная система независимых, изолированных батарей.

    3. Простота эксплуатации:
            •      Контроль бортового компьютера за безопасностью;
            •      Кнопка возврата домой;
            •      Автономный полет по проложенному маршруту;
            •      Помощь в мягкой посадке;
            •      Комплексное (обязательное) фирменное обучение.

    4. Простой пользовательский интерфейс:
            •      Система подсказок  и оповещений в реальном времени;
            •      Интуитивно понятный джойстик.

    5. Аварийные системы посадки:
            •      Планирование с безопасной скоростью (см.  пункт 16 поста №49);
            •      Возможность посадки на воду;
            •      Баллистическая парашютная система (BPS) (опция).

 

[JohnDoe]

Говорить, что эхотажный аппарат "первый в мире" подобного рода не верно. Были и до него. Вот например: https://lilium.com/. Вроде даже летал.

 

[Gambic]

@ JohnDoe

  У лилум-джета не только винтов, но и крыльев-то нет... Где-то на Форуме его уже расчихвостили. Там же было, что он и взлетать-то не может без приспособ. С Блэкфлаем, уже пролетевшим 22 000 миль, его сравнивать , ИМХО, – просто кощунственно.

 

[JohnDoe]

У лилум-джета не только винтов, но и крыльев-то нет...

Крылья у него есть. Вместо винтов импеллеры, что не принципиально, разница лишь в потребной мощности.
А где "расчехвостили" лилу на форуме? Ссылку не дадите?

С Блэкфлаем, уже пролетевшим 22 000 миль, его сравнивать , ИМХО, – просто кощунственно.

))))))

 

[Gambic]

     @ JohnDoe

   Я попробовал поискать, но не нашел. Может быть в Ховербайках? По-моему Веггер бодался с Яковлевым, и тот заметил, что старт у него с "причала", так как с такой сумасшедшей струей на экране он неустойчив. И еще, что вначале они заявляли его двухместным, а потом удалили исходно заявленные ЛТХ.
    И Вы представьте какая нагрузка его импеллеров? У него там "вакуум" на входе и скорость струи метров 100. А при отказе на чем он планировать будет? Его дизайнер нарисовал, а не конструктор.

 

[JohnDoe]

По-моему Веггер бодался с Яковлевым, и тот заметил, что старт у него с "причала", так как с такой сумасшедшей струей на экране он неустойчив.

С какой такой "струёй"? У них же не ТРД, по меньшей мере в нынешней вариации.

И еще, что вначале они заявляли его двухместным, а потом удалили исходно заявленные ЛТХ.

Коррекция "первоначального оптимизма" дело, в общем-то, нормальное.

И Вы представьте какая нагрузка его импеллеров? У него там "вакуум" на входе и скорость струи метров 100.

Обычная нагрузка, если стоят подобранные импеллеры под требуемые параметры. А у них вообще чуть ли не разработанные под данный проект.
100 м/сек - это 360 км/час, у них заявленная максималка - 300, так что примерно такую скорость будет иметь струя хоть от импеллера, хоть от винта. А то и поболее.

А при отказе на чем он планировать будет? Его дизайнер нарисовал, а не конструктор.

Крыло у него есть, ГО есть. просто у них схема типа а-ля "утка", а у Вас - "тандем". Но лично я считаю, что у всех подобных ЛА должна быть спассистема, безусловно срабатывающая при отказе СУ. Никаких подборов и прочих "борьб за живучесть". Пилот не квалифицированный, эксплуатация над головами окружающих и т.д., так что случись что - включаем "панику", выпускаем парашют, включаем сирены и мигалки и мееееедленно приземляемся.
ИМХУ

 

[Gambic]

 

100 м/сек - это 360 км/час, у них заявленная максималка - 300, так что примерно такую скорость будет иметь струя хоть от импеллера, хоть от винта.

   Скорость струи на висении и в полете – две большие одесские разницы... На скорости 300 вы лопастями за воздух "цепляетесь", не разгоняя его назад: винт развивает силу, не совершая работы. (Сравните в посте №49 мощность Блэкфлая на скорости и при висении).

 

[Gambic]

   Вчера про "вакуум" и про 100 м/сек я ляпнул "по ощущению".  Но зачем говорить приблизительно, когда можно точно? Эпоха Гугла приучает нас к аккуратности.
   Из кадров отсюда( bQSDKmVoaIo) мы по пропорциям определяем, что площадь крыльев у Лилиум-джета 5 м[sup]2[/sup], размах 6 м,  а входное сечение 36-ти импеллеров  равно 0.4 м[sup]2[/sup]. Вес G и скорость на крейсере берем отсюда: (http://evtol.news/aircraft/lilium/):  640 кгс и 300 км/ч.

   Из этого по импульсной теории винтов Б.Н.Юрьева мы элементарно рассчитываем скорость отброса струи на висении и вычисляем мощность винтов без потерь на трение и закрутку струи. У импеллера нету поджатия струи и ее скорость вдали за винтом равна скорости в диске v[sub]1[/sub] =v[sub]2[/sub]. Тогда у импеллеров:

          Тяга = [ch961]Fv[sub]1[/sub][sup]2[/sup],

     где F – входное сечение.  То есть скорость отбрасывания струи v[sub]2[/sub] = [ch8730](G/[ch961]F) = 160 м/с !! Плотность энергии у струи в 30 раз больше, чем у Блэкфлая!

   Теперь, каково заполнение лопастей у импеллера? Пусть даже 50%. И пусть поступь у них оптимальна, т.е. под 45°. Тогда, при тяге на месте 640 кгс, нагрузка на площадь лопасти будет:  640[ch10799]1.41 /(0.4[ch10799]0.5) = 4512 кгс/м[sup]2[/sup] – это уже пол атмосферы! А с учетом треугольного распределения подъемной силы по хорде, на лобике мы получаем давление 0.9 атм! Представляете, какой рев стоит рядом с "дамой Ли-ли"? . (На самом деле, с такой загрузкой она не летала, это 100 пудов).

    А мощность ее при висении, идеальная, будет 1024 кВт! А с учетом потерь – еще 30%...
   Но пусть на висении мощность не важна, – прикинем на крейсере. На скорости 300 ее Су будет 0.3 и значит качество [ch8776] 3.75, и потребная тяга = 170 кгс, а потребная мощность = 140 кВт. Нагрузка на винт (коэффициент В = Тяга/(qF) )  будет  0.99 (!) и КПД [ch8776] 0.67. Значит мощность моторов будет 209 кВт!  У Блэкфлая на той же скорости она была бы 135 кВт, хотя его крейсер рассчитан на 100 км/ч при мощности 7.6 кВт. То есть энергозатраты на  человеко[ch10799]километр у него одноместного в 4.6 раза меньше...

    А на своих рудиментах планировать "крошка Ли-ли" будет со свистом 150 км/ч с вертикальной скоростью 16.5 м/с...

  И какой же герой будет на ней не долго  летать, может, товарищ Андрей? .

 

[JohnDoe]

Скорость струи на висении и в полете – две большие одесские разницы...

Да никакой разницы, хоть мариупольской. Формула тяги ВРД: Т= М*(С5-В), где Т-тяга в Н, М-массовый расход воздуха в кг, С5 - скорость истечения струи в м/сек, В- скорость полёта в м/сек. Отсюда видно, что максимальная тяга на стопе/висении, когда скорость набегающего потока равна нулю.

На скорости 300 вы лопастями за воздух "цепляетесь", не разгоняя его назад: винт развивает силу, не совершая работы. 

Чёта новенькое, сила есть а работы нет, тогда как работа это сила на расстояние. Просто при равности скоростей  полёта и струи тяга равна нулю(см.формулу выше). Поэтому, например,  "на винтах" практически невозможен сверхзвуковой полёт.

Сравните в посте №49 мощность Блэкфлая на скорости и при висении

При чём тут мощность? В полёте ессно мощность уменьшается, т.к. работают аэродинамические силы. Такое происходит даже у вертолёта за счёт косой обдувки НВ. И, к примеру, на висении, исходя из Ваших данных, скорость струи - 30 м/сек, т.е. 1о8 км/ч. Сравните с наивыгоднейшей скоростью полёта Вашего протеже - 1о6 км/ч.
ИМХУ