Махолет и машущий полет в моем видении

[Anatoliy.]

Думал и так ясно видно - для невнимательных дорисовал проекцию...

И если быть буквоедом, то на рисунке надо было изображать не подъемную силу, а полную аэродинамическую силу которая всегда отклонена назад от перпендикуляра к направлению обдува.
Когда суммарный вектор скорости обдува будет приближаться к направлению полета, то тогда вектор полной аэродинамической силы будет приближаться к перпендикуляру к направлению полета и далее отклонятся назад.
А если учесть, что полная аэродинамическая сила включает в себя сопротивление, то появятся моменты времени, когда тяга машущего крыла будет иметь не силу тяги, а силу сопротивления, что снижает тот самый КПД.

Как мы знаем, для винта/ротора часть площади лопасти - у комля и у края не участвует в создании тяги...

Вот этого я не знаю.
Только не говорите, что на обоих концах лопасти присутствует перетекание воздуха с нижней поверхности на верхнюю.
Нарисуйте треугольник скоростей обдувающего воздуха в этих сечениях и успокойтесь, там нет перетекания.
Но я не пойму, почему Вас не беспокоят те же якобы проблемы на концах машущего крыла?
Они то (проблемы) почему не будут присутствовать у машущего крыла?

КПД фиксированного крыла - эффективность преобразования энергии ЛА в работу подъемной силы...

К сведению!
КПД это безразмерная величина и относится она к соотношению полезной энергии к подведенной энергии.
Поэтому никак нельзя пристраивать КПД к преобразованию энергии в силу.
Этот показатель применим к удельной тяге, а не к КПД.

Нет никаких оснований предполагать что эффективность преобразования энергии машущего крыла в тягу будет ниже... Не так ли?

Нет не так.
Если в каком либо процессе появляются дополнительные потери, то результирующий КПД всегда будет ниже.

Например мы знаем что КПД колебательного контура настроенного в резонанс может быть очень высок...

Вы наверное наслышались каких то слухов про резонанс.
Просвещу Вас в этом вопросе.
Всякое резонансное явление характеризуется добротностью, а не КПД.
Добротность это отношение энергии запасаемой в резонансной системе (она там должна оставаться постоянно и не растрачиваться) к энергии потерь, которые утекают из резонансной системы.
Например, при добротности контура равной 50 потери составляют 2%.
Вот этими двумя процентами резонансная система взаимодействует с окружающей средой.
В случае машущего крыла нас интересует именно та часть энергии которая будет уходить в окружающую среду.
А если энергия уходит из резонансной системы, то её следует пополнять от внешнего источника энергии.
В идеале, без побочных потерь, такая перекачка энергии будет иметь 100 % КПД.
Но в машущем крыле никто не отменял те потери уходящие мимо создания тяги и которые портят КПД системы.
И эти потери значимо больше потерь для лопастей.

 

[АНАТОЛИЙ]

не подъемную силу, а полную аэродинамическую силу

Напомните, насколько эти два вектора силы отличаются, на пару градусов? Разницу на сантиметровой стрелочке лично я не увижу, она меньше толщины линии.

 

[henryk]

весить менее 100 кг.

1comet - ultra laminar microlift

The 1comet is originally designed to be the highest performing foot-launched glider ever. The ideal platform for electric flight.

www.1comet.com

=60 kg, "g"=9 !

https://www.delta-club-82.com/bible/manuels/swift-light.pdf

<50 kg !

" Load Factor: + 5,3 g/- 2,65 g (with 1.5 safety coefficient). "

 

[Anatoliy.]

Напомните, насколько эти два вектора силы отличаются, на пару градусов? Разницу на сантиметровой стрелочке лично я не увижу, она меньше толщины линии.

Посчитайте сами если Вас интересует значение в градусах.
Но можно поступить иначе и намного проще.
Всякая штуковина с машущими крыльями будет обладать несколько или существенно меньшим аэродинамическим качеством по сравнению с хорошо зализанным планером с таким же удлинением крыльев как у махолета.
Надеюсь, что Вы хоть это не станете оспаривать.
Если при размахе как у махолета аэродинамическое качество планера будет равно 15 - 20, то у махолета это качество не будет выше 15.
Что это означает?
Это означает, что сила сопротивления будет равна или больше одной 15 от полетного веса и она в горизонтальном полете будет направлена назад.
Пусть этот чудо-махолет в воздухе будет обладать весом порядка 150 кг.
Тогда сила сопротивления будет равна 10 килограмм.
Опять предположим, что тот чудо-махолет будет лететь со скоростью 76 км/час или 20 м/с.
Помножим 98 Ньютов сопротивления на скорость полета 20 м/с и получим 1960 Ватт потребной мощности для горизонтального полета.
А это в лошадях будет равно 2,67 штук.
Представляете во что выливаются эти несчастные градусы наклона полной аэродинамической силы когда вектор обдуваемого воздуха совпадет по направлению с направлением полета?
В определенные моменты эти 2,67 кобыл будет дёргать махолет назад, а при махе вверх этих лошадей еще прибавится чуток.
Вот и получается таким образом существенное снижение КПД машущего движителя по сравнению с тривиальным пропеллером.

 

[Aleksfomik]

КПД устройства махания крылом это другая забота - в данном случае это КПД моих коленок... 🙂
Например мы знаем что КПД колебательного контура настроенного в резонанс может быть очень высок...

Ёшкинкот... Да тут совсем всё плохо...

 

[henryk]

Да тут совсем всё плохо...

=не всё!
только с головой и эмоциями...

=забываем (или не знаем) что при нестационарном обтекании крыла
его сопротивление уменьшается.

ЗЫ=за счёт каких СИЛ вращается ротор автожира ?

 

[АНАТОЛИЙ]

аэродинамическое качество планера будет равно 15 - 20, то у махолета это качество не будет выше 15.

Обоснуйте. Каким образом результирующая сила крыла соотносится с результирующей всего самолёта.
Задам вопрос иначе, чем таким птица(для примера) в режиме планера хуже птицы в режиме махолёта?

Если имеется виду что машущее крыло работает на подъёмную силу не всё время, то напомню что максимальное К профиля приходится на бОльший угол атаки, чем необходим для поддержания горизонтального полёта. При смещении крыла вниз относительно траектории полёта угол атаки увеличивается и крыло работает как в случае полёта с перегрузкой.

Дальше, допустим планер имеет скорость снижения 0,5м/с (независимо от К). При этом для поддержания горизонтального полёта нужно как-бы опускать крыло по мере планирования и возвращать на эти потерянные 0,5м/с. Учитывая потери на уменьшение подъёмной силы будет 0,6м/с Крыло как-бы постоянно работает с перегрузками.
На примере планера, если мы добавляем вес, то получаем увеличение тяги. Так-же и птица добавляет усилие на перемещение крыла и получает прирост тяги.

 

[Aleksfomik]

за счёт каких СИЛ вращается ротор автожира ?

Понятия не имею. Наверное за счёт святого духа.

 

[Anatoliy.]

Задам вопрос иначе, чем таким птица(для примера) в режиме планера хуже птицы в режиме махолёта?

Ответ.

Уточните, пожалуйста, что Вы понимаете под словосочетанием "в режиме планера" ?
Это когда птица летит со снижением?

И второе уточнение.
Что Вы понимаете под сочетанием "в режиме махолета" ?
Это когда птица летит без снижения?

Если это так как я тут написал, то птица в режиме махолета отличается от птицы в режиме планирования тем, что она тратит свою энергию во первых на поддержание горизонтального полета и во вторых на преодоление тормозящей силы от отклоненной назад полной аэродинамической силы во время маха вверх с некоторым захватом до и после маха вверх.

 

[Anatoliy.]

Дальше, допустим планер имеет скорость снижения 0,5м/с (независимо от К). При этом для поддержания горизонтального полёта нужно как-бы опускать крыло по мере планирования и возвращать на эти потерянные 0,5м/с. Учитывая потери на уменьшение подъёмной силы будет 0,6м/с

Скажите, пожалуйста, крыло птицы само по себе болтается или оно пришпандолено к хребту птицы?
Я бы скорее поверил в 1,5 - 2 м/с, но никак не в 0,5 м/с.
Если учитывать, что крыло пришпандолено к хребту птицы и оно машет при этом, то крылу придется быстрее взбираться "в гору", так как половина маха крыльев тормозит полет.
С учетом дополнительных побочных потерь крылу придется подниматься со скоростью более чем в два раза большей по сравнению со скоростью "проседания" птицы при планировании.

На примере планера, если мы добавляем вес, то получаем увеличение тяги. Так-же и птица добавляет усилие на перемещение крыла и получает прирост тяги.

Ну да, поэтому птицы в полет берут что то увесистое в когти, чтоб увеличить тягу.
Орлы любят летать с горными козлами в когтях.
Птицы поменьше летают с большущими рыбинами.
Вот тут недавно писали, что вороны для увеличения тяги летают с котятами в лапах.

 

[henryk]

Наверное за счёт святого духа.

=ВЕРНО !
а точнее="воздухо-духом"...

ЗЫ=пробовали дуть сжатым воздухом на горб профиля лопасти ?

 

[henryk]

поэтому птицы в полет берут

=яички и при их удалении получают тягу (когда узнали про второй закон Н.)

 

[henryk]

Он Вам еще преподнесет сведения как некий ихний крестьянин летал на махолете из деревни в деревню задолго до братьев Райт.
Готовьтесь.

=25 лет перед Отто Лиленталем... (полёты по несколько километров !!!, 1866-69)

-а сегодня= ("польский пацан"= по Saint Anatoliy !)

 

[Aleksfomik]

сегодня

В чём фишка?

 

[АНАТОЛИЙ]

только с головой и эмоциями...

Эмоции иногда полностью заменяют голову.

Уточните, пожалуйста, что Вы понимаете под словосочетанием "в режиме планера" ?
Это когда птица летит со снижением?
И второе уточнение.
Что Вы понимаете под сочетанием "в режиме махолета" ?
Это когда птица летит без снижения?

Да, одна и та же птица в моторном и безмоторном полёте с одинаковой скоростью.

отклоненной назад полной аэродинамической силы во время маха вверх

Не верно, полная аэродинамическая сила направлена вперёд для создания тяги. Когда крыло возвращается назад то угол атаки отрицательный, результирующая всё-равно даёт тягу либо подъёмную силу.

Ну да, поэтому птицы в полет берут что то увесистое в когти, чтоб увеличить тягу.

Просто прикиньте импульс от перемещения крыла действующий н тушку птички. Это и есть та сила что надавливает на крыло и вызывает прирост тяги. Не нужно даже лишние детали с собой брать.
Кстати можете ради интереса посмотреть с какими скоростями могут летать безмоторные летайки. Птичка в безмоторном полёте при наличии опыта может летать не хуже, используя небольшие потоки значительно ловчее планеристов. И машут птички столь-же профессионально.

Я бы скорее поверил в 1,5 - 2 м/с, но никак не в 0,5 м/с.

Вот, та же ворона имеет нормальную скорость снижения сильно меньше, а значит есть движение крыла с большим снижением. Куда при этом уходит излишек аэродинамической силы если высота полёта не меняется?
Никаких чудес. А если нужны чудеса, то воздушный винт постоянно испытывает ускорение и замедление вала мотора, при каждом цикле его работы. Может не будем сразу так глубоко копать?

 

[Anatoliy.]

Не верно, полная аэродинамическая сила направлена вперёд для создания тяги. Когда крыло возвращается назад то угол атаки отрицательный, результирующая всё-равно даёт тягу либо подъёмную силу.

Вы о каком машущем крыле тут говорите?
Если машущее крыло создает подъемную силу как при махе вниз, так и при махе вверх, то Вы не правы.
Если машущее крыло используется только как движитель, то полная аэродинамическая сила будет направлена то вверх, то вниз как было изображено на рисунках выше.
Но тогда вылазит другая проблема.
Основное неподвижное крыло должно увеличивать подъемную силу когда движитель в виде махалки движется вверх и его полная аэродинамическая сила придавливает леталку вниз.
Так что как ни крути, а машущий полет имеет более низкий КПД.
Какой смысл строить летательный аппарат, который хуже существующих?
Чтоб кому то что то доказать и успокоиться?
Можно, но тогда польза от этого в чем?
Когда энтузиасты варганили никому и даром не нужный мускульный вертолет, то их можно было понять - они выиграли денежный приз Сикорского.
Когда какая то хрень из палочек и веревочек с пропеллером приводимым во вращение человеческими ногами перелетела через Ламанш, то и тогда сорвали денежный приз.
А кто и сколько назначил приз за полет махолета?
Я такого конкурса как то не заметил.

 

[Anatoliy.]

Вот, та же ворона имеет нормальную скорость снижения сильно меньше, а значит есть движение крыла с большим снижением.

Я что то не пойму Вас.
Мы тут о чем рассуждаем?
О человекопилотируемом махолете или о мухах и воронах?

 

[АНАТОЛИЙ]

Чтоб кому то что то доказать и успокоиться?
Можно, но тогда польза от этого в чем?

Именно. Польза исключительно в решении сложной задачки. Мозги почесать и не более. А сейчас мы пальцы чешем, мозги для этого не нужны.

О человекопилотируемом махолете или о мухах и воронах?

Давайте для начала о воронах, потом о человекопилотируемом.
Возьмём крейсерский режим вороны. Она как-бы планирует и возвращает крыло в верхнее положение немного резче чем переводит в нижнее. При махе верх крыло в среднем положении, при махе вниз почти полностью раскрыто. "Рычаг" немного разный, импульс тоже, но в итоге один фиг тяга и сопротивление уравновешены, а планер настолько экономичный что может полететь многие сотни километров (галки, грачи).

денежный приз.

Ещё любопытство. Но лично мне оно не надо, хватает живых махолётов.
Вам же для понимания нужно сообразить что крыло это инструмент для перевода потенциальной энергии в кинетическую и кинетической в потенциальную. При махании к крылу прикладывается энергия и оно эту энергию преобразует. Умеете управлять крылом значит умеете управлять этой энергией. Не умеете - учитесь летать и учите матчасть.

 

[АНАТОЛИЙ]

Основное неподвижное крыло должно увеличивать подъемную силу когда движитель в виде махалки движется вверх и его полная аэродинамическая сила придавливает леталку вниз.

Придавливает. А при махе вниз приподнимает. Как маятник. При махе вверх крыло разгружается, при махе вниз нагружается. И переливаем опять из пустово в порожнее. Строить будете? Иностранцы вон взялись и сделали, у наших тоже есть кое-какой опыт. Вот практики молодцы, а мы тут на форуме бестолково флудим.

 

[Anatoliy.]

Строить будете?

Строить бестолковые конструкции не собираюсь.
Я себе уже всё доказал когда после таких же розовых мечтаний как у махателей взялся за доскональное изучение аэродинамики.