"Необъяснимая" гибель пилотов, "невыводимый" левый крен, крылья (телеги) убийцы

[-сергей]

Людям утверждающим что гироскопический момент СУ дельталёта ничтожен я бы посоветовал взять в руки работающий электромотор с весом ротора даже раза в 4 меньшим чем вес вращающихся частей СУ и попробовать удержать его в руках меняя траекторию движения. Уверяю вас сделать этого скорое всего вы не сможете или сможете но применяя очень большое усилие.
Я проводил эксперименты с электромотором ротор которого весит не более полу килограмма, так вот даже этого веса достаточно что бы создавать существенные усилия на руку при изменении положения работающего электромотора.
Утверждения что вращающиеся части СУ вращаются в разные стороны и компенсируют Гир момент друг друга , думаю, то же не верное.
Во первых они находятся не на одной оси, во вторых , даже если бы и были соосны то не фак что это компенсировало бы момент.

 

[-сергей]

И ещё. В пользу теории о гироскопическом моменте.
Как только я затяжелил винт (уменьшив тем самым обороты горизонтального полёта) затягивание в лево при левом крене практически прекратилось.
Почему? Ведь тяга (в крене) и соответственно реактивный момент не изменились.

Справка мотор 96 л.с. обороты горизонтального полёта были 3700-4200 (в зависимости от загрузки ) теперь 3000-3600.

 

[-сергей]

Картинки.
И задачка для особо пытливых.
Взлётный вес самолёта Ту 22м3 порядка 100 тонн. Вес двух СУ НК-25 7 тонн, Вес ротора этого мотора вряд ли превышает 1 тонну, частота вращения роторов сопоставима с частотой вращения наших СУ (не на форсаже 5-7 тыс. об. мин.)
Так вот на сколько градусов надо повернуть РН что бы компенсировать разворот от вращения роторов (вес которых около 2% от взлётного).

Ответ 2-3 градуса. (видели РН на бекфаере? теперь посчитайте усилие создаваемое им на околозвуковых (и даже сверхзвуковых) скоростях при таком угле поворота.

Теперь сопоставим вес тушки с его гироскопами роторами и вес дельты.
500 кг. взлётный . Сколько у нас вращающиеся детали весят? вес будет даже больше 2% (10 кг.) Думаю что усилие создаваемое их вращением тоже приличное так как веса и обороты вполне себе сопоставимы.

И как после этого утверждать о несущественности гироскопического момента?

 

[Tonus]

Почему? Ведь тяга (в крене) и соответственно реактивный момент не изменились.

Справка мотор 96 л.с. обороты горизонтального полёта были 3700-4200 (в зависимости от загрузки ) теперь 3000-3600.

А как у Вас на взлете ? Есть моменты?

 

[soldier]

Он есть, но ничтожно мал из-за большууууущих радиусов премещения оси "гироскопа".

И в свою очередь, хочу заверить всех вас летающих и интересующихся, лично я не остановился на тех экспериментах по сдвигу ВМУ, работа продолжается, но не так быстро и плодотворно, как хочется всем нам!!!

Советую взять для нового эксперемента винт с большим моментом энерции.,читай массивный винт. Можете просто брусок(мулинетку) прикрутить к фланцу массой 6-8кг.Что примено соответствует массе многолопастных винтов. Тележку прокачнете веревкой.

 

[-сергей]

А как у Вас на взлете ? Есть моменты?

На взлёте их особо и не было.

 

[Romaluga]

На взлёте их особо и не было.

А Вам не кажется, что отклонение вбок носа никуда не летящей телеги при даче газа, и влияние ГМ на изменение траектории летящего аппарата - это две разные истории и две разные причины?

 

[Kuprin]

Если аэродинамические силы крыла не могут создать достойное сопротивление силам крутящего момента винта, то возникает "кирдык", левый или правый...отсюда ---- режимы которые не следует переходить и мощности которые не следует превышать...

 

[Олег645]

Всех приветствую.

Недавно осуществил свою мечту: приобрел свой личный дельталет. Не успев насладиться своим счастьем, сразу столкнулся с проблемой. Мой аппарат оказался сильным «криволетом». Апогей 16М / Rotax 503 / 2-х лопастной правый винт. Взлет как в Словакии, только все зеркально. Без газа летит идеально. Начал разбираться в проблеме. Пересмотрел множество роликов с опытами, ознакомился с мнениями уважаемых пилотов на форуме, но четкого понимания проблемы так и не увидел. Все обсуждения ведутся на уровне предположения воздействия на аппарат каких-то потусторонних сил. В лучшем случае демонстрируется не совсем корректный опыт, моделирующий ситуацию либо без всяких комментариев, либо даются невнятные объяснения и сомнительные рекомендации. Опыт – хорошо, но он должен подтвердить теорию, а её то, оказывается, нет. Вопрос остается открытым, хоть и касается практически всех. И это тянется довольно долго, а люди продолжают биться. Попробую вставить свои «5 копеек», хоть и не имею практического опыта полетов на дельталете. Надеюсь, что мои рассуждения окажутся многим полезными не только для правильной настройки аппарата, но и для прогнозируемого задания ему нужных характеристик (в зависимости от его будущего назначения) еще на этапе его строительства. Прошу прощения, но мне придется в своих рассуждениях использовать некоторые материалы участников форума.

 

[Олег645]

Итак, начинаем разбираться.

Сразу отбрасываем теорию «таинственных» и «чудодейственных» гироскопов. Эти силы минимальны и начинают заметно работать лишь при условии больших оборотов массивного диска, подвергаемого значительным и резким внешним воздействиям перпендикулярным оси вращения. У нас нет ни мощного гироскопа, способного крутить тяжелую телегу как пушинку, ни резких и длинных воздействий на легкий и недостаточно скоростной для этого винт. Поэтому из-за незначительности этих сил, ими пренебрежем.

Считаю, что реактивный момент Мр от винта является именно тем загадочным «спусковым крючком», который в итоге ведет к возникновению серьезных проблем. Это очень мощный паразитный момент, от которого хочется избавиться, но нет доступной возможности это реализовать. Удивлен, что после 6,5 лет обсуждений на форуме вопрос его влияния остается загадкой. Силы, создаваемые Мр, достаточно велики и напрямую зависят только от крутящего момента, создаваемого двигателем Мкр.дв. и передаваемого винту в текущий момент времени. При известной подводимой мощности и оборотах винта:

Мр = Мкр.дв. = 716,2 * Nподв. / n (кг * м),​

Где Nподв. – подводимая к винту мощность, л.с.

n – число оборотов винта, об / мин.

От чего зависит Мкр.дв., потребный для конкретного режима полета? Всю мощность, не считая потерь в редукторе на трение, отбирает воздушный винт. Следовательно, чем лучше КПД винта – тем меньше боремся с Мр, а передаточное число редуктора здесь совсем ни при чем, как думают некоторые. Близкий к идеальному винт без реактивного момента – это диск, который не цепляется за воздух. Вопрос: может ли Мр одновременно кренить телегу и закручивать ее по курсу? Ответ не однозначный и у всех почему-то разный. На эту тему множество замечательных опытов поставил всем известный Игорь Горощук или Grig. Он проделал огромную работу, можно учебник писать, но были упущены некоторые моменты, а объяснения иногда просто подгонялись под ситуацию. Ближе всех к истине (сам того не подозревая) в своих опытах подобрался всем известный SUN или Алексей Козлов, что он и продемонстрировал в своем ролике:

Но дело в том, что есть косяки в самой постановке опыта, а пояснений и рекомендаций – нет. Возможно потому, что он так и не узнал причины демонстрируемого явления. Получается: курсовой момент есть, но его быть не должно, но зато его можно компенсировать изменением центровки (подвешенные пассатижи в соседних роликах на его канале), но на реальном аппарате этого делать нельзя. Как быть? Попытаюсь объяснить. Нарисую как смогу. Аэродинамику трогать не будем. Чистая механика поведения телеги, начальный курс.

 

[Олег645]

Для начала нужно определиться с системой координат. Привяжем её к центру тяжести ЦТ телеги. Так как телега висит под крылом на узле подвеса, то и назначим ось «У», проходящую от ЦТ снаряженной телеги через точку подвеса за ось отсчета (это ВАЖНО!!!). Её находим простым отвесом. Из центра тяжести проведем перпендикулярные ей оси «Х» и «Z». Разберем отдельно три варианта направления вектора тяги, как в опыте у SUNа. Кстати, здесь корректней было бы вместо винта установить «лопату», т.к. при рассмотрении воздействия Мр, тяга винта только вводит в заблуждение, а также продемонстрировать варианты со смещением двигателя вверх и вниз.

Во всех 3-х вариантах направление вектора тяги «Р» находится в плоскости УОХ, винт- правый. Все варианты покажем в 3-х проекциях: вид сбоку, сзади и сверху.

Вариант 1. (нейтральный)

Ось тяги направлена вдоль оси «Х» и перпендикулярно оси «Y» в плоскости YOX. Винт правый.

 

[Олег645]

На видах справа и сверху видно, что Мр не действует на телегу по тангажу и курсу.

На виде сзади Мр от винта воздействует на систему через равные, но разнонаправленные силы Fz1 и Fz2, приложенные к системе через разные плечи H1 и H2. Силы, в свою очередь, создают кренящий момент Мкрен, смещающий телегу под крылом в плоскости YOZ относительно точки подвеса в сторону силы, приложенной к большему плечу, создавая при этом левый крен телеги без воздействия на крыло:

Мкрен = Мкрен1 – Мкрен2 = Fz1* H1 - Fz2 * H2

При достижении определенного крена момент уравновешивается силой тяжести G и система по крену становится стабильной. Чем больше Мкрен и меньше вес телеги – тем больше ее крен. Этот процесс для Варианта 1 в своих опытах прекрасно показал Grig:

В полете кренение телеги под крылом вызывает асимметрию тяги. Как это влияет на полет, Grig также очень популярно объяснил. Еще раз показываю его схему с крылом, но с небольшими уточнениями:

 

[Олег645]

Тяга винта Р через плечо L создает разворачивающий крыло момент по курсу влево относительно его ЦТ из-за жесткости узла подвеса в этой плоскости:

Мразв = Р* L​

Тогда последовательность происходящих процессов, без учета влияния аэродинамических сил, видится следующая:

Крен телеги влево ---- Крыло еще без крена ---------Асимметрия тяги разворачивает аппарат влево--------

Возникает небольшое скольжение на правое полукрыло из-за некоординированного разворота---------

Подъемная сила левого полукрыла падает ---------Все крыло кренится влево и старается войти в левую нисходящую спираль.

Процесс повторяется уже в другой плоскости с усилением тенденций из-за действия силы тяжести G.

 

[Олег645]

Рассмотрим Вариант 2

Вектор тяги находится в плоскости «YOХ» и направлен под углом вверх относительно оси «Х». Винт правый.
Построив схему сил и моментов можно увидеть на виде сбоку, что силы Fz1 и Fz2, создаваемые Мр, уже дают проекции на ось «Х» сзади и впереди относительно ЦТ по ходу движения. На виде сверху можно видеть противоположность направлений действия этих сил относительно оси Z через соответствующие плечи L1 и L2. В результате создается разворачивающий по курсу момент Мкурс, закручивающий нос телеги вправо.

Мкурс = Fz1 * L1 + Fz2 * L2​

Для упрощения понимания вопроса можно представить следующую модель:

Исходное положение оси винта – параллельно оси Х как в Варианте 1 . Включаем мотор. Реактивный момент от правого винта начинает закручивать телегу в левый крен. Постепенно начинаем поворачивать вектор тяги вверх (не фюзеляж, только винт). Когда плоскость винта станет горизонтально, получится «вертолет». Тогда левый крен пропадает, а реактивный момент начинает крутить уже вокруг оси Y догадайтесь в какую сторону. Правильно, вправо. Что и требовалось доказать. Но если у вертолета для компенсации Мр есть рулевой винт, то на классической несимметричной одновинтовой схеме дельталета эту проблему приходится решать кренением телеги под крылом, имеющим хорошую путевую устойчивость в связке через жесткий по курсу узел подвеса.

На виде сзади происходит процесс, аналогичный Варианту 1, но из-за наклона вектора тяги, уменьшается разница плеч H1 и H2 приложения сил Fz1 и Fz2. В результате момент кренящий Мкрен по значению становится тем меньше, чем больше отклоняется вверх вектор тяги Р, а значит будет меньше кренение телеги и асимметрия тяги.

Прослеживаемую зависимость можно описать формулой:

Мр = Мкрен + Мкурс = const

​

Это значит, что при постепенном наклоне вверх вектора тяги Р до вертикали (вертолет), будет идти взаимозависимое нарастание Мкурс до своего максимального значения, при одновременном уменьшении Мкрен вплоть до нуля.

Вывод: при постоянстве Мр, на взаимозависимое изменение его составляющих будет влиять только величина угла наклона вектора тяги P, независимо от высоты точки приложения на оси Y.

Этого SUN и не смог понять. Подвешивая пассатижи, он менял не тангаж, а центровку, а значит и положение телеги относительно системы координат. Получается, что он просто наклонял вектор тяги относительно оси Y.

 

[Олег645]

При взаимодействии с крылом процесс можно показать на следующем рисунке от Grigа:
Разворот телеги вправо от Мр и стремление к развороту крыла влево из-за несимметричности обтекания потоком вызывают их рассогласование по курсу из-за недостаточной жесткости узла подвеса. В этом случае движение дельталета в целом можно описать как и в Варианте 1 на РИСУНКЕ 2. Но все будет происходить более интенсивно из-за дополнительного углового смещения вектора тяги относительно продольной оси крыла, вызывающего большее скольжение вправо.

 

[Олег645]

Grig, и не только он один, утверждали, что при наклоне вектора тяги вверх вплоть до15 градусов достигается максимальная скороподъёмность и экономия топлива. Не буду оспаривать практиков, но не понятно, от чего шел отсчет. Если относительно земли, строительной оси, или направления набегающего потока, то получается полная ерунда. Отсчет угла наклона вектора тяги Р можно вести только относительно нейтрального положения, т.е. параллельности его оси Х.

Учитывая рекомендации, подтвержденные практикой и действие моментов на систему, можно оптимально скомпенсировать вредные моменты и заранее спрогнозировать поведение дельталета в полете путем подбора угла наклона вектора тяги Р:

Чем больше наклон Р вверх, тем:

– больше скороподъемность и лучше экономичность;

– больше крутит телегу по курсу вправо;

– меньше кренит телегу под крылом влево;

– меньше разворачивает крыло влево со скольжением вправо.
Многие пилоты и указывают на непостоянство описываемых явлений. Grig писал, что даже в течение одного полета картина может кардинально меняться. Все дело в центровке. А у химиков центровка может меняться в значительных пределах за короткое время, причем не только в продольном, но и в поперечном отношении. Но т.к. двигатель закреплен неподвижно, то направление вектора тяги при этом будет меняться сразу в 2-х плоскостях.
Поэтому, в идеале, при постройке телеги необходимо совместить вертикальную строительную плоскость телеги с плоскостью YOX и направить через них ось вектора тяги Р под расчетным вертикальным углом, позволяющим минимизировать паразитные явления от действия Мр.
Часто предлагается Мкурс компенсировать смещением двигателя в сторону разворота телеги, создавая тем самым обратный по знаку момент от силы тяги винта на плечо его смещения. Но добиваясь некоторого положительного эффекта, мы одновременно еще больше увеличиваем асимметрию тяги, а значит ухудшаем условия работы крыла в потоке. Получается, мы боремся с вредными явлениями, вместо приведения всей системы в равновесие путем более точных её настроек. Что лучше? Вопрос остается открытым и требует дополнительного изучения. Но, принимая во внимание, что наша система не симметрична, добиться идеального перемещения дельталета в потоке не представляется возможным. Поэтому данный способ, применяемый разумно, имеет место быть.
Считаю, что компенсация вредного курсового момента Мкурс триммерами по курсу, рулями впереди Ц.Т. и т.д. нежелательна, а зачастую даже опасна. Моменты будут противостоять друг другу в разных плоскостях и направлениях, уменьшая при этом запасы управления и устойчивость всей системы в целом. При этом кажущийся положительный эффект притупляет бдительность пилота и повышает риски возникновения непредвиденных ситуаций. Дополнительными устройствами целесообразней не компенсировать вредные моменты, а улучшать управляемость и устойчивость уже отлаженной системы при внешних возмущениях (кили, обтекатели, продольный триммер и т.д.).

 

[Олег645]

Обычно наклон вектора тяги направлен вверх, но возможен и Вариант 3:

Вектор тяги находится в плоскости «YOХ» и направлен под углом вниз относительно оси «Х». Винт правый.

Как пример можно привести случай, когда вектор тяги направлен вдоль строительной оси телеги, но у самой телеги предельно передняя центровка, т.е. при вывешивании её в снаряженном состоянии ее нос оказывается ниже.
Из схемы видно, что при отклоненном вниз векторе тяги в плоскости YOX моменты отсутствуют, а проекции сил, приложенных к оси Х на виде сверху, в отличие от Варианта 2, меняют свои знаки на противоположные. Следовательно момент Мкурс тоже будет менять свой знак на противоположный, а это значит, что телега по курсу в этом случае будет разворачиваться влево.
На виде сзади точка приложения сил хоть и расположена ниже Ц.Т., но сами силы своего направления не меняют и кренение телеги будет также левым, как и в предыдущих вариантах.

 

[Олег645]

В этом случае движение аппарата можно описать следующим образом:
При большой тяге, мощный Мр через свои составляющие стремится развернуть телегу влево и накренить ее также влево. Но в процесс начинает вмешиваться крыло и тогда движение дельталета в целом можно описать следующим образом:

Разворот телеги влево------- Крен телеги под крылом влево------- Крыло еще без крена--------- Асимметрия тяги разворачивает крыло влево -------Скольжение на левое полукрыло

Обтекание правого полукрыла ухудшается и появляется правый крен крыла запас управления резко уменьшается.

Прошу еще раз принять во внимание, что все процессы описаны при соблюдении следующих условий:

• Рассматривается только действие реактивного момента без учета других сил и моментов.
• Вмешательство в управление исключено.
• Килевая отсутствует.
• Крыло жесткое.
• Узел подвеса хилый.

 

[Олег645]

В реальном полете картина, конечно, будет другой из-за воздействия многих факторов. Но тенденции движения аппарата, которые являются «спусковым крючком» для запуска других процессов, нужно учитывать. Рассчитать теоретически поведение аппарата в динамике своими силами не представляется возможным. Практические полеты покажут, какие из описываемых моментов будут более мощными, и какими способами их лучше компенсировать. Поэтому предлагаю опытным пилотам проверить теорию на правильно настроенных аппаратах, по пунктам расписать практическую динамику полета на разных режимах и при разных настройках и дать обоснованные рекомендации по действиям пилота и регулировкам системы. Под это создать отдельный раздел – справочник, где будет только конкретная информация, а модераторам удалять из него всю «воду». За 6,5 лет обсуждений её предостаточно. Все обсуждения о внесении в него изменений проводить на других ветках. Особенно полезна такая информация будет таким как я – новичкам, но пригодится и «матерым».

Впереди зима, есть возможность проверить правильность предложенной методики.

Если в чем ошибся, прошу поправлять конкретными схемами.

• Всем удачи.

 

[Иванов]

через равные, но разнонаправленные силы Fz1 и Fz2, приложенные к системе через разные плечи H1 и H2

Посмотрите правила переноса сил и моментов в системе...
Силы Fz - это пара сил, эквивалентная момента Мр. Никаких разных высот Н1 и Н2 не будет.