Попробуйте посчитать что будет, если у параплана нижняя и верхняя плоскости будут составлены из ПРОДОЛЬНЫХ баллонов.
Баллоны расположить вдоль хорды и "махать" хвостом как рыба? В принципе, можно применить аналогичный подход и посчитать, но имхо закрылки и предкрылки неперспективны по определению, так как требуют огромную частоту махов (5-15 Гц), чтобы создавать необходимую для полета тягу. Трудноосуществимую на практике. Вспомните Болдырева с его предкрылком, он вообще один из вариантов планировал приводить напрямую от вала двигателя с частотой под 50 Гц (3000 об/мин).
Но еще важнее, насколько я знаю, веер даже в теории не может иметь пропульсивный кпд выше 50%. У Бодырева теоретическая высокая эффективность предкрылка до 80% вытягивалась исключительно за счет взаимодействия предкрылка с основным крылом. За счет его принудительного обдува. Но это сложный вопрос, я пробовал симулировать в CFD пакете предкрылок Болдырева, так у меня поток, генерируемый предкрылком, с крыла сразу же сорвался и нормального обдува не получилось! А у закрылка, очевидно, подтягивающая сила с основного крыла будет совсем мизерная, поэтому имхо это бесполезная затея. Единственная альтернатива пропеллеру - это птичий мах всем крылом. Тогда расчетный пропульсивный кпд получается от 0.5 до 0.8, в зависимости от режимов маха, размера крыльев, скорости полета и т.д.. То есть мощности это потребует примерно столько же, сколько требуют сейчас винтовые аппараты с аналогичной взлетной массой и скоростью полета. А потому прорабатывать конструкцию есть смысл.
В случае жёсткого крыла махолёта, напрашивается подкосный моноплан с переменной длиной подкоса.
Ну да, с жестким крылом это наверно единственный вариант - заменить подкос на сокращающуюся пневмомышцу. Чтобы подкос не был слишком толстым (меньше 0.5 м в диаметре), можно начинать работать с давлениями где-то от 0.250 атм, как в надувной лодке. Это требует нагрева воздуха до 300 К * 1.25 = 375 К - 273 = 102 градуса Цельсия. Вроде реально... Но опять же, надо определиться что может дать солнце, какой расход воздуха и с какой температурой. Сами пневмомышцы могут иметь кпд от 20 до 80%, в зависимости от того как они устроены. Если это оплетка-сетка поверх надувной элестичной трубы, то кпд низкий, так как слои оплетки сильно трутся друг о друга при перемещении (изменении угла между отдельными перекрещивающимися нитями). А если мышца в виде гофра, который сокращается за счет увеличения диаметра отдельных секций, то кпд близок к 100%.
Пневмомышцы хороши тем, что позволяют работать с низкими давлениями и большим расходом воздуха. И относительно легкие по массе и простые в изготовлении. Под давления до 0.5 атм можно сшить и склеить из ткани, аналогичной лодочной. Но это еще зависит от диаметра баллона.
Если рассматривать "изменяющий свою длину подкос" как пневмоцилиндр, то его энергетические показатели считаются очень просто.
Развиваемое усилие пневмопоршнем равно
F = S*p, где
F - усилие в кг,
S - площадь поршня, см2,
p - давление в атм (кг/см2)
А мощность пневмопоршня это
P = F*v, где
P - мощность, Вт
F - сила, Ньютоны
v - скорость движения поршня, м/с
Пусть летит самолет/дельтаплан с крылом размахом 10 м и взлетной массой 100 кг (мотора ведь нет, поэтому легкий). На середине каждого полукрыла действует подъемная сила 50 кг.
Если подкос будет закреплен на середине крыла (на 2.5 м от корня, на 50% размаха) и высота трапеции 1.5 м, то чтобы сделать мах, из-за наклона подкоса на угол a, его нужно тянуть с силой F = 500 Н / sin(a) = 500 Н / sin(atan(1.5/2.5)) = 972 Н =~97 кг вместо 50 кг, которые были бы, если тянули бы вертикально вниз.
Таким образом, такой пневмоцилиндр или пневмомышца для маха должны обеспечивать усилие F=100 кг.
При избыточном давлении 0.25 атм, площадь поршня должна быть S = F/p = 100 кг / 0.25 атм = 400 см2. Это диаметр поршня D = sqrt(S*4/3.14) = sqrt(400*4/3.14) = 22.6 см. Напомню, это в случае если солнце нагревает воздух внутри крыла до 100 градусов.
Будем считать, что дельтаплану для горизонтального полета нужна мощность 6 л.с. (4.4 кВт). Не вдаваясь в детали, примерно так и есть на практике. То есть на одном полукрыле нужна мощность 4.4/2=2.2 кВт.
Значит пневмоцилиндр такого диаметра для обеспечения этой мощности, должен двигаться со скоростью v=P/F = 2200 Вт / 1000 Н = 2.2 м/с.
Это дает изменение объема цилиндра диаметром 22.6 см: V = S*v = 400 см2 * 220 см/с = 88000 см3/с или 0.088 м3/c. Но так как у нас два полукрыла, то расход воздуха нужно умножить на два: 0.088*2=0.176 м3/с.
Таким образом, для полета дельтаплана с подкосами в виде пневмоцилиндров диаметром каждый 22 см и работающими от давления 0.25 атм, необходимо, чтобы солнце обеспечивало нагрев объема воздуха 0.176 м3 до температуры 100 градусов за время 1 сек. Возможно ли это? Если да, то такой дельтаплан полетит. В горизонте. Ну а для приемлимой скороподъемности около +1.5 м/с, цифру нужно еще умножить на два и получится мощность солнечного "двигателя" в 12 л.с., примерно как летающих дельтапланерных мотоподвесках.
Это мы посчитали примерный расход воздуха и необходимую его температуру исходя из аэродинамики и механики. Но можно решить и обратную задачу - имея источник теплого воздуха (объем, температуру и время нагрева), спроектировать привод (диаметр пневмоцилиндра, длину хода и скорость хода).
Все упирается в то, что мы можем получить от солнца с помощью солнечного коллектора - какой расход воздуха и с какой температурой (что будет пропорционально давлению сжатого воздуха). Автор топика видимо стесняется озвучить эти данные =), а без них приходится гадать на кофейной гуще.
Что касается пневмомышц, то независимо от их типа, изменение работы, совершаемой газом, будет dA = p*dV, где p - избыточное давление в пневмомышце, dV - изменение объема пневмомышцы. С другой стороны, совершаемая пневмомышцей работа по перемещению груза, равна dA = F*dx, где F - усилие, развиваемое пневмомышцей, dx - перемещение.
Из закона сохранения энергии dA=dA в обоих случаях, отсюда p*dV = F*dx, откуда получаем развиваемое пневмомышцей усилие F = p*dV/dx.
То есть зная внутреннее давленние, изменение объема пневмомышцы и длину ее хода, можем с достаточной точностью определить среднюю силу F, с которой она будет тянуть. Сокращение всех типов пневмомыщц примерно 20-30% (до 40%, но там усилие совсем уж падает низко).
Отсюда можно найти привод на базе пневмомышцы, по аналогии с пневмоцилиндром как мы сделали выше. Ориентируясь на ход сокращения пневмомышцы (30% ее длины) и развиваемое ею усилие F.
) обычно оказываются более выгодными, и тогда применение пневматики становиться очень выгодно)
