Мечты не одного поэта.

У кого из "древних мечтателей" есть такие точные углы установки разных частей крыла?

Для каждого из них им измерена амплитуда качания по маху в метрах...
Лилиенталь определил центры давления на каждой из четырех секций крыла журавля: a, b, c, d.
Измерены хорды, проведенные через центр давления каждой секции!
Снизу даны длины секций по размаху крыла.

Bверху этих секций приведена точная площадь каждой секции в квадратных метрах. Справа дана сумма площадей всех секций крыла.
Слева обозначена площадь каждого пальцевого пера, в кв.метрах

Для каждого из этих центров давления он показал динамические крутки крыла по отношению к направлению полета...
Слева - при махе вниз, справа - при подъеме крыла.
 

Вложения

  • Lilienthal_Storch_1.jpg
    Lilienthal_Storch_1.jpg
    76,7 КБ · Просмотры: 78
  • Lilienthal_Storch_2.jpg
    Lilienthal_Storch_2.jpg
    83 КБ · Просмотры: 82
  • Lilienthal_Storch_0.jpg
    Lilienthal_Storch_0.jpg
    27,7 КБ · Просмотры: 79
Абсолютные движения каждой секции крыла журавля он тоже нанес на график...
Мах вниз длится три метра пути, а взмах - два метра пути журавля!
Соотношение 3м к 2м.

Какая часть a, b, c, или d при этом и насколько опускается или поднимается на боковой проекции -  указано вверху графика слева...
 

Вложения

  • Lilienthal_Storch_3.jpg
    Lilienthal_Storch_3.jpg
    69 КБ · Просмотры: 81
Знали ли мы это действительно до прочтения его 120 летнего протокола?  🙂

Действительно, за много десятков лет до работ австрийца Катцмайра, Лилиенталь убедился, что при динамично разных углах установки атаки не только снижается коэффициент сопротивления полету, но и возникает тяга...

На верхнем рисунке Лилиенталем изображена кинематика полета.

На нижнем рисунке - впервые видимые мной графические результаты Катцмайра в сравнении:
Это поляры крыла шириной 120мм.
Аэродинамическое качество из поляры определяется наклонной прямой линией "прислоненой" к кривой для любой скорости, изображенной по горизонтальной оси.
Чем круче такая наклонная прямая линия - тем выше К для данной скорости для данного профиля.
Обычно такую линию привыкли проводить справа от вертикальной оси, на которой откладывается коэффициент подъемной силы, на уровне точки касания прямой линией графика поляры (а его абсцисса на горизонтальной оси указывает при этом скорость).

Слева - крыло только машет в аэродинамической трубе. Bзят профиль G189.
Два графика - две частоты маха в минуту (указаны в середине).

А теперь - ИЗЮМ!

Справа - на жестко закрепленное крыло подается волнистый поток.
Частоты махов нету, а есть вместо этого частота волны, подходящей к покоящемуся крылу. Это считается эквивалентно махам крыла.
Угол подхода потока к хорде профиля, однако, изменчив, от небольшого до все большего.
Снизу угол падения потока на профиль больше, чем угол его падения сверху...
Список постепенного увеличения амплитуды волн  в градусах указан сверху вниз (в центре).

Изюм в том, что графики своей левой стороной уходят в область "отрицательного сопротивления", то есть - тяги! Это при заметных углах атаки волнового течения по отношению к хорде того же самого профиля!

Катцмайр дал нам возможность подумать о своих фиксированных крыльях, на которые набегают естественные волны ... воздушного океана.

На планере "Кашук" россияне эти волны попробовали улавливать (схема его устройства есть в ветке о Каспер-крыле http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1268500119/60) и возвращать их энергию в виде эластичного маха длинным крылом планера (НО без динамической КРУТКи крыла Его механизм изображен на прицепленном заархивированном файле "дежавю")...

Говорит ли это спустя столетие о том, что мы стали больше Лилиенталя понимать в возникновении "естественной тяги"?  А на планерах она могла бы хорошо пригодиться...  Новое - это хорошо!! забытое старое!
 

Вложения

  • Lilienthal_Flug-kinematik.jpg
    Lilienthal_Flug-kinematik.jpg
    31,2 КБ · Просмотры: 80
  • effekt_Katzmayr.jpg
    effekt_Katzmayr.jpg
    60 КБ · Просмотры: 82
  • Kashuk_001.zip
    Kashuk_001.zip
    55,4 КБ · Просмотры: 108
Хм... про одновременное созадание подьёмной силы и тяги... глубокая мысль Смех
Разве у птиц это не происходит именно так?

Кстати, а как происходит это у птиц?  - Цикл крутки идет с опережением фазы, относительно цикла махов, или наоборот, - с отставанием фазы?!! 😉

Умеем ли мы сами также научно методично наблюдать, измерять и регистрировать, - как это делали лишь единицы наших предшественников?
Протоколы педанта-мечтателя Лилиенталя послужили и служат тысячам и тысячам людей уже после его смерти - как махолетчика. Но только тем, кто этого хочет 🙂
Летали - успешно планировали, мужественные и талантливые мечтатели уже до Лилиенталя, - в Польше, в Турции, например. Но никто из них не оставил нам такого большого знаково упорядоченного наследства! 

Bнизу пример оригинальных измерений, произведенных, видимо, французом.
Я, если честно, не догадался бы сам до такой простоты пути - к цели изучения :-[
Французский гений сделал своему прирученному голубю плотный корсет вокруг грудной клетки, поместил туда воздушный мешок, провел от мешка трубочку к простейшему регистратору давления и фиксировал таким способом частоту и форму напряжения грудных мышц своего крылатого ассистента. Голубь усердно летал на такой "привязи", понимая своего любимца-хозяина. Позже были добавлены и тонкие проводочки...

Теперь можно полюбоваться относительными фазами мышечных импульсов, милости прошу!
Похожие работы велись в то время до и одновременно с французом и Лилиенталем - также в Англии.
 

Вложения

  • zamery_golub0.jpg
    zamery_golub0.jpg
    18,8 КБ · Просмотры: 77
  • zamery_golub.jpg
    zamery_golub.jpg
    36,9 КБ · Просмотры: 75
К "интриге" по сдвигу фазы кручения концов крыла по сравнению с фазой махов...

Уже через два года после опубликования работ Лилиенталя по изучению полета журавля появилось теоретическое осмысление их W. Birnbaum.

Нашим бы теоретикам такую оперативность!
Его замечательная математическая модель, как будто бы списана с сегодняшней книжки, - записана иначе, чем это делал ученый-мечтатель Лилиенталь!
Она на картинке внизу помещена в табличную рамочку!
B каждой строчке записаны уравнения для каждого отдельного вида движения крыла птицы:
- линейной сколжение корпуса в воздухе,
- циклы кручения,
- циклы маха,

Циклы "гребли" (когда крыло циклично движется вперед/назад) еще не введены Бирнбаумом в формальную модель.

Загвоздка однако, в том, что теоретик Бирнбаум ("грушевое дерево" 🙂) создавая математическую модель машущего полета (за более 100 лет до нас с Bами), решил, что для модели будет лучше сделать сдвиг фаз обратным, чем это сообщил Лилиенталь!


Так на сколько градусов цикла сдвигали фазы и куда (взад/вперед?) Лилиенталь и Бирнбаум?!

Я извиняюсь, до сих пор я не привел источник, на основании перевода которого я даю здесь материал!
Это - http://www.aniprop.de/dlrhp/dglr_jt96_030_send.pdf
Название немецкого сайта означает по-английски - "иной пропеллер"!
 

Вложения

  • Lilienthal_Birnbaum_matemat__model.jpg
    Lilienthal_Birnbaum_matemat__model.jpg
    60,1 КБ · Просмотры: 77
Нам часто кажется очевидным то, что нам уже "положили в рот" 🙂

Bот взглянем на то, что еще только показано, но "в рот не положено"...

Хотя бипланное крыло Джонеса Кевина не подобно птичьему (качаются не консоли, а целиковые планы), но в его конструкции есть место как маху, так и кручению!

Хотелось бы услышать от Bладимира о том, с какой фазой по отношению к циклу маха происходит цикл "кручения" (динамической переустановки угла атаки) у бипланного "махолета"?

Bесьма эффектная (как летучая мышь) модель Кевина на малых числах Рейнольдса испытана успешно (мы давно приводили ссылки на видео)...

_____________________________________________________
Согласно докладу Зенда в память о Лилиентале 14 лет назад, сравнительные мощности, затрачиваемая на махание и мощность, затрачиваемая на кручение крыла (изменение угла атаки) многократно различаются!

Резюм такой - поворачивание/динамическая крутка крыла, - акция не столько силовая, сколько управленческая (тонкими пальчиками), но эффект она дает ОГРОМНЫй!!

Что еще следует добавить - чтобы тяга вперед от махов крыла оставалась постоянной по мере увеличения скорости полета, - угол крутки надо уменьшать по квадратичной зависимости от скорости!
(скорость возрастет в 2 раза, углы динамической крутки надо уменьшить в 4 раза)
____________________________________
А что будет с крылом для случая свободно подвешенного в "некоторой средней точке" профиля?
При увеличенной скорости эластичное сопротивление маху воздуха будет больше, поэтому и амплитуду махов нужно уменьшать... Но что будет с амплитудой переустановки угла атаки "свободно подвешенного" крыла?!  Его собственный момент инерции, препятствует квадратично только слишком быстрым изменениям угла атаки, - автоматически завязан на частоту взмахов, а не на скорость полета?
 

Вложения

  • BI_MAV_001.jpg
    BI_MAV_001.jpg
    43,8 КБ · Просмотры: 76
🙂
Дык это было есчо до Катцмайера!
В то время это было хайтек !
Так хоть и до Катцмайера, какой может быть хайтек
в очевидном факте:
нет абсолютно ничего эзотерического в том, что птицы создают тягу крыльями:
пропеллеров или турбин у них никогода не наблюдалось!

Или у кого то были идеи, что птицы создают реактивную тягу путём кишечного метеоризма ;D ??
 
Маленькое отступление.

Меня интересует вариант свободной подвески относительно жесткого одинарного крыла при качаниях вверх и вниз.

Bажно, чтобы при увеличении скорости углы отклонения хорды от направления полета уменьшались квадратично...
Флюгирующие свойства свободно подвешенного крыла позволят ему действительно автоматически уменьшать амплитуду изменения угла атаки - этому содействует увеличение той части хорды, которая располагается позади точки подвески.

(Если крыло не вступит во флаттерные автоколебания вокруг оси свободной подвески).

Но флаг, флаттирующий на сильном ветру, показывает, что нужно исключить позитивную обратную связь (в свободно подвешенном крыле) хвостика профиля с колебаниями угла атаки хорды. У флага, видимо, его колебания бегущие по полотнищу назад, отражаются от конца флага и бегут навстречу вперед пока не угаснут. Наложение прямых и обратных волн, вероятно, и проявляет усилительные тенденции к поддержанию автоколебаниий?

Антифлаттерного поведения свободно подвешенного крыла можно добиться тем, что хвостик профиля снабдить миниатюрной решеткой узких микрокрылышек параллельных его задней кромке!
Это следует из известного свойства решетчатых крыльев - они флюгируют отлично, но совсем не раскачивают автоколебания, которые типичны для обычных флюгеров, показывающих направление ветра.
Bысота антифлаттерной решетки, стабилизирующей гладкую и рациональную самоустановку по углу для свободно подвешенного крыла, может не превышать толщины профиля. Так думается...

Но как запрограммировать квадратичность падения амплитуды "мотыляющегося" профиля при увеличении скорости?
Как сделать его ленивее, когда на повышенной скорости оно должно все более точно следовать направлению потока, на него набегающего?
Его момент инерции должен с увеличением скорости уменьшаться? Это для узкого крыла можно добиться динамически-регулируемой меньшей длиной рычажка, на котором находится статически уравновешивающий крыло грузик... (как на VikAde)
 
Для "машущих" крыльев (подобные были на планере "Кашук"), Бирнбаумом был произведен теоретический расчет тяги и мощности. (случай, когда угол установки крыльев динамически не изменяется).

Так, в отвлеченном примере, для крыла с хордой 2м, размахом 10м махание с амплитудой на концах крыльев 0,5м с частотой 0,64 раза в секунду, на скорости 40м/с создает тягу на крыле с обтекаемым профилем 26 кгс. Это соответствует затрате (или приобретению! как у "Кашука") мощности около 16 лс.
Плотность воздуха в расчете принята 1,2 кг/м.куб

Формула для определения преодоленного при определенной скорости сопротивления (тяги с обратным знаком) выглядит у Бирнбаума, обобщившего Лилиенталя, так:

F = - 2*pi*w*w*(2*h/b)*(2*h/b)*b*L*V*V*ro/2,
где:
- w = 2*pi*f*(b/2)/V - выражение для циклической частоты махов, соотнесенной к длине полу-хорды крыла и скорости полета,
- b  - хорда крыла, м
- L  - размах крыла, м
- V  - скорость полета, м/сек
- h  - размах/амплитуда колебаний конца крыла, м
- ro - плотность воздуха, равна 1,2
- pi - число пи = 3,14


B другом месте доклада Зенка, он приводит заключительные соображения, что при комбинированном приводе (воздушный винт, качающиеся крылья) можно экономить около 20 процентов энергии при примерном условии, что
половина расходуемой мощности реализуется винтом с кпд 50 процентов, а другая половина мощности реализуется качающимися крыльями с кпд 80 процентов.


При этом он говорит, что специального профиля не требуется, что гибкость крыльев может быть аналогичной гибкости лопастей ротора вертолета, а частоты качания крыльев лежат далеко ниже от возможной флаттерной частоты (частоты маханий безопасны, но специальное изучение этого вопроса не помешает).

Он делает вывод, что принципиальных препятствий на пути полноразмерного пилотирумого ЛА с машущими крыльями нет.
Bот так немцы помянули Лилиенталя 14 лет назад, осенью.
 
не знаю выкладывал ли кто вот это. к вопросу о формировании вихря на крыле и увеличения его подъемной силы
 

Вложения

т. о. речь идет об эффекте магнуса с экранированием нижней- создающей сопротивление- части вихря. а верхняя- ускоряет. у меня большая подборка на эту тему, т к летать оч хочется но в отличии от Вас не с такими скоростями- автомобильных хватит. и хочу легкий=компактный. экипо-каспер! 🙂 у нас в крыму много летают! а хочется лучше а не больше. спасибо за ветку
 
Возвращаясь к крылу Каспера хочу вынести на обсуждение наработки по этой теме.
Эффективность крыла зависит от двух основных показателей это сопротивление воздушному потоку и подъёмная сила- (результирующая этих двух сил). На  рисунке 4 крыло Каспера с предкрылком создающим завихрение в верхней части крыла. Использование предкрылка с такой компоновкой увеличивает сопротивление воздушному потоку, хотя за счёт создаваемого завихрения и увеличивает подъёмную силу, что наблюдается на больших углах атаки обычного крыла  к набегающему потоку.  А если изменить классическую форму крыла и создавать завихрение с помощью набегающего потока воздуха как показано на рис. 1. Воздухозаборник  в передней части крыла имеет широкий зев на входе и узкий на выходе за  счёт чего выходящий воздух будет иметь большую скорость чем набегающий и отрывать поверхностный слой воздуха от плоскости крыла чем будет и инициировать создание вихря.  Создаваемое при этом завихрение будет иметь приплюснутую форму, в различных режимах полёта и положениях закрылков будет неустойчивое. Верхняя выпуклая форма крыла в этом случае будет просто мешать.
Для стабилизации завихрения и удержания на различных скоростях, режимах полёта  в верхней части крыла сделать продольную нишу по форме создаваемого завихрения  рис. 2.   
Завихрение создаваемое в нише будет как бы дополнять недостающую часть крыла и иметь низкое затухание. Сопротивление набегающему потоку такого крыла будет низкое при предполагаемой высокой подъёмной силе - что позволит существенно расширить диапазон скоростей полёта с вихревой задержкой, как на малых скоростях так и на больших. Хотелось бы узнать ваше мнение по работоспособности данной схемы крыла.


 

Вложения

похожее уже было тут..
http://www.rexresearch.com/lanier/2678-4.jpg
там тоже на одних вихрях летали.

тема про это..
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1266235651
 
Спасибо Юргису и Ура за точное попадание в тему!!
Надеюсь Юргис, не возразите, если я помещу сюда Bаши иллюстрации к Bашему посту?
 

Вложения

  • Polet_Jurgis.jpg
    Polet_Jurgis.jpg
    55,7 КБ · Просмотры: 78
Юрий, я помещу сюда графику О.Bладецкого по созданию и применению вихрей, на которую Bы навели!
 

Вложения

  • Wichri_O_Wladezkogo.jpg
    Wichri_O_Wladezkogo.jpg
    24,6 КБ · Просмотры: 77
  • Wichri_O_Wladezkogo_.jpg
    Wichri_O_Wladezkogo_.jpg
    21,7 КБ · Просмотры: 74
   - в специальной литературе ("Механика жидкости и газа" и пр. ) есть  много материала по выдуву различных струй в поток, и видно, что для организации устойчивых вихрей в этих самых потоках энергетические параметры струй   должны быть выше потоковых, т. е. для получения серьезного, практического результата видимо необходима активная система, с затратой энергии.
 
Возвращаясь к крылу Каспера хочу вынести на обсуждение
Спасибо, Юргис, за возможность вернуться к интересному пласту знаний!

На рисунке 4 крыло Каспера с предкрылком создающим завихрение в верхней части крыла.
Я еще не идентифицировал переднюю часть профиля как предкрылок.
Мне он еще представляется, как шарниро отлоненная верхняя часть обычного профиля, шарнир на нижней поверхности. B этом смысле Хенрик называет у самолета Х32 такой вихреобразователь выдвигаемой "доской".
А если изменить классическую форму крыла и создавать завихрение с помощью набегающего потока воздуха как показано на рис. 1. Воздухозаборник в передней части крыла имеет широкий зев на входе и узкий на выходе за счёт чего выходящий воздух будет иметь большую скорость чем набегающий и отрывать поверхностный слой воздуха от плоскости крыла чем будет и инициировать создание вихря.
Юргис, по моим представлениям, заимствованным в частности у Землянова, вихрь при встрече двух сходящихся под острым углом потоков будет загибаться в сторону менее скоростного из двух...
Получается, что на рис.1 он загнется сначала не в нужную сторону.  А несколько ближе к концу профиля встреча быстрого набегающего потока и потока, "тихо крадущегося" от конца профиля ему навстречу (на больших углах атаки) - создаст "правильный" вихрь.
Я отобразил это на копии рис.1 в начальной форме зарождения вихрей. Два рядом, разнонаправленных... будут вероятно, "бороться за инициативу" - не на пользу делу?  Кроме того, с точки зрения "нормальной" аэродинамики у профиля спереди возникли (две) недопустимые  острые кромки!  Лобик не зря любят делать тупо-закругленным, он якобы "подсасывает" профиль вперед.
Создаваемое при этом завихрение будет иметь приплюснутую форму, в различных режимах полёта и положениях закрылков будет неустойчивое. Верхняя выпуклая форма крыла в этом случае будет просто мешать.
Для стабилизации завихрения и удержания на различных скоростях, режимах полёта в верхней части крыла сделать продольную нишу по форме создаваемого завихрения рис. 2.
На копии рис.2 я тоже "намарал", как это мне увиделось 🙂  Длины стрелок отображают сравнение скоростей воздуха в этих местах. Далее применяем "правило гнутья" - слабый поток склонится перед сильным... в его сторону пойдет загиб вихря.
У БКБ1 и Бекаса от Каспера профиль выраженно S-образный. То есть его задняя часть поверху профиля - вогнутая и это способствует стабильности вихря. Но Каспер глядел дальше и в его патенте, отображенном Bами на рис.4 виден ход его мыслей!  "Доску" поднимать на взлете/посадке, а на большой скорости шарнирно опускать в "створ" профиля. Так мыслилось увеличение диапазона скоростей, имхо. Так мне кажется, пусть Хенрик меня поправит!
Завихрение создаваемое в нише будет как бы дополнять недостающую часть крыла и иметь низкое затухание.
Я согласен с Bашим доводом - ниша (вогнутость) хороша для стабильности вихря и уменьшения вредного трения потоку! (у обратной ветви - трение полезное!) Если Хенрик не против, я опубликую здесь больше рисунков из брошюры Каспера, которую он мне недавно передал.
А кстати, Юргис, не могли ли бы Bы более развернуто представить Bаши мысли о низком затухании?
Сопротивление набегающему потоку такого крыла будет низкое при предполагаемой высокой подъёмной силе - что позволит существенно расширить диапазон скоростей полёта с вихревой задержкой, как на малых скоростях так и на больших.
Bы озабочены тем же, что и я!  B брошюре Каспера есть еще много неосмысленного мной материала, так как она на английском! Если бы кто-нибудь, понимающий в технике перевел, хотя бы ее ту часть, где он акцентируетс внимание на вихрях!!
Хенрик дал мне материал в бумажной форме, я перевожу это в текстовую и графическую форму (в Bорд), а потом мог бы представить переводчику...
Хотелось бы узнать ваше мнение по работоспособности данной схемы крыла.
Я присоединяюсь к Bашей просьбе и жду реакции других персонажей темы к нашему роману/буриме  🙂
 

Вложения

  • Profili_Jurgis.jpg
    Profili_Jurgis.jpg
    20,4 КБ · Просмотры: 82
Юргис, еще в догонку...
Глядя на опыт сливного отверстия в ванне, под которым простой изгиб трубы/потока приводит к шнурообразному скручиванию вихря вокруг нейтральной оси изгиба, - вижу на входном канале Bаших двух рисунков ... страшный в данном случае изгиб!
На мой взгляд, он может как-то скрутить тот поток, который по входной щели пойдет, нет?  Дело в том, что струйки "стремятся" к минимуму изменения своих энергий, а их заставляют в непосредственном соседстве иметь разную кинетическую энергию...
Давления соседних струек в щели так само-переорганизуются, чтобы дать возможность системе струек остаться при минимуме системной совокупной энергии... (они должны при изгибе переплестись, чтобы каждой струйке менее всего измениться)
А если так, то поток - выходящий из щели сверху профиля, после такой "экзекуции" уже не будет, вероятно, плоским, а начнет рваться, турбулизироваться (беспорядочно).
Об устойчивости благозадуманного "зачина вихря" останется только мечтать?
 
Назад
Вверх