Осциллирующие крылья доктора Вольфа

[lav]

Adalbert Schmid=в 42г.показал,что можно эффективно приводить планер и с помощю малых крылушек!

   Генрих!
А давайте прикинем какова была потребная мощность планера с крылышками Шмида! И гипотетического (вполне реального) махолёта и на примере последнего определим зависимость затрачиваемой мощности  от эффективного сечения движителя (двигателя)
У меня нет реальных параметров планера Шмида…примем вероятные значения:
G=80+60=140кг, V=45км/ч=12,5м/сек, тяговый КПД кгылушек=0,85 ,  AK=20
Тогда потребная мощность для горизонтального полёта  будет N=GV/K=140*12,5/20=87,5/75=1,17л.с. при тяговом КПД =0,85 затрачиваемая мощность N=1,17/0,85=1,38л.с…… эффектным (по воздействию на зрителей) полёт назвать можно…но эффективным вряд -ли…явно на пределе человеческих возможностей.
Для современного махолёта примем:
G=80+40=120кг, АК=40, V=25км/ч=7м/сек. Размах 25м.
Тогда мощность потребная N=120*7/40=21/75=0,28 л.с.  При размахе 25м и амплитуде 0.5м эффективное сечение F=25*0,5*2=25кв.метра. Из формулы для определения тяги P=pFV(Vc-V) где р=0,125 – массовая плотность   найдём  потребную разность скоростей выходной струи и скорости полёта   для создания потребной тяги P=G/K=120/40=3кг. Разность скоростей
( Vc-V)=P/p*F*V=3*8/25*7=0,137м/сек. Теперь можем определить тяговый КПД движителя =2/(1+Vc/V)=2/(1+7,137/7)=0,99 . и затрачиваемую мощность Nз=0,28/0,99=0,283л.с. С такой затрачиваемой мощностью тарелки овсяной каши хватит и на полчаса прогулочного полёта вместо пробежки по утрам. Но ведь тягу в 3 кг можно запросто получить и от авиамодельного турбореактивного двигателя с эффективным сечением F=0,005 кв.м. Определим потребную  разность скоростей(Vc-V)=3*8/0,005*7=687м/сек подставив в формулу тягового КПД=2/{1+(7+687)/7}=0,02 получаем затрачиваемую мощность Nз=0,28/0,02=14л.с....только 2% затрачиваемой работы превращяется   в тяговую работу.!  а 98%  идут на обогрев атмосферы. Это сколько же овсяной каши надо съесть а главное с какой скоростью ее перерабатывать во время получасового «прогулочного» полёта если  крутить ротор такого движителя вручную!!! ;D.( а для турбореактивного двигателя  надо учитываать ещё эффективный КПД ~20% и тогда его  полный КПД=0,02*0,2= 0,004 ...насколько не выгодно использовать его на скорости полёта 25 км/час.)
Вот, Генрих, как влияет величина эффективного сечения движителя на эффективность полёта! В данном примере она ухудшилась в 50 раз!

 

[henryk]

Это сколько же овсяной каши надо съесть а главное с какой скоростью ее перерабатывать во время получасового «прогулочного» полёта есликрутить ротор такого движителя вручную!!! 

-правильный подход=баланс энергии...

но если мосмотреть на перелётные птицы\тысячи километров
над водой\ там он тоже должен "работать"!

может они используют не академическую аэродинамику?

 

[slav]

\\\\\
может они используют не академическую аэродинамику?

   Они используют ,,житейскую,, для них и их мира аэродинамику................которая для нас почти неведома! 🙂

  Значить [highlight]надо строить и строить[/highlight] махолёты и вживаться в энту аэродинамику!!! 😉

 

[lav]

Значить надо строить и строить махолёты и вживаться в энту аэродинамику!!! 

Я думаю , что они используют “аэродинамику всеобъемлющую” учитывающую все составляющие баланса  энергии. Главное не делать лишних движений  , не отбрасывать с чрезмерной скоростью воздух , подставлять крылья под оптимальным углом для восприятия всех проявлений динамики среды обитания, осязать направление вращения вихрей…и т. д. Природа в условиях среды обитания в течение многих миллионов лет эволюции создала оптимальную форму тела , отразила эту форму в генетическом коде и   молодому цыплёнку построенному по этому “чертежу” с данной формой тела остаётся только один путь – путь в небо - ….ничего другого он делать не умеет!  А нам , с нашей формой тела, для проникновения в чуждую среду обитания  приходится придумывать различные “протезы” пока весьма далёкие от совершенства. 🙂

 

[henryk]

приходится придумывать различные “протезы” пока весьма далёкие от совершенства. 

-очень уместное определение=ПРОТЕЗЫ!

 

[Юрий Ер]

Это сколько же овсяной каши надо съесть а главное с какой скоростью ее перерабатывать во время получасового «прогулочного» полёта есликрутить ротор такого движителя вручную!!! 

-правильный подход=баланс энергии...

но если мосмотреть на перелётные птицытысячи километров
над водой там он тоже должен "работать"!

может они используют не академическую аэродинамику?

Хенрик а вам не кажется, что мы прежде чем махнуть преобразуем энергию мышечную через низко эффективные преобразователи энергии тем самым теряем часть съеденной кашы. А птица использует мышечную энергию на прямую. Потом птица тоже использует поступательную скорость. Вот я и думаю. С нашими протезами получается очень сложное движение чтобы создать поступательную скорость и подъёмную силу враз. Так не разделить ли для начала. Крылу дать простой взмах а часть энергии для поступательной скорости получить традиционным способом.(винтом) но менее мощным. 

 

[henryk]

мы прежде чем махнуть преобразуем энергию мышечную через низко эффективные преобразователи энергии тем самым теряем часть съеденной кашы.

-обычно применяемые в махолётах передачи\тросовые,цепные,шестернчатые\ имеют неплохой КПД,
за 90%.

-а вот использование хорошего крыла с качеством больше чем у птиц это разумное предложение.этого достаточно для
преобразования небольшой тяги в должную подьёмную силу.

-тут правильно было показано\ЛАВ\ что чем больше ометаемая площадь движителя тем его КПД больше.

но самая большая она у крыла,которое ЦЕЛИКОМ приводится
в движение=ОСЦИЛЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД ПРИВОДА=!

следующий шаг=сделать большое крыло дельтаплана с управлением по способу ИУ =уменьшить скорость полёта
и вероятно сможем поддержать горполёт,после старта из холма.
но это предложение для молодых,хотя и меня такая мысль приманивает...

 

[Bиктор]

Главное не делать лишних движений

Вот-вот! Снимаю шляпу, Борислав, в очередной раз 🙂
К сожалению, определение "лишнего движения" в энергетическом балансе пока не поддается, имхо, формульным оценкам...
Интуиция наводит на понятие "кумулятивность" потоков энергии. Есть ли в нем действительно что-то?
Перелетные птицы над океаном созданы не руками человека, но "протезы", созданные человеком, могут в отдельности показывать отдельные выдающиеся свойства. Проблема, на мой взгляд, именно в "кумулятивном совмещении" свойств большого числа комбинируемых "протезов", - как чувствительных сенсоров, преобразователей информации, так и мобильных источников энергии с преобразователями энергии в нужные движения 🙂

Упомянутые "маховые крылышки" Адальберта Шмида, на мой взгляд, показали практически хорошие результаты (будучи "только 3-х метровой" длины), поскольку обеспечивали явления нестационарного обтекания основных крыльев, - т.е. Шмид выигрывал по другой статье "кумуляции" нелишних движений, - нежели по "статье осцилляции" всего крыла 🙂

Привлекательна логика Борислава (lav) о необходимости увеличения размаха (удлинения) осциллирующего крыла для повышения КПД преобразования энергии бортового источника энергии (пусть даже и энергии пилота).
Но мой "рог непонимания" зацепляется за ограничение, которое обнаружил доктор Вольф: - нагрузка на осциллирующее крыло не должна быть большой...
Получается, что жесткое крыло современного планера с большим удлинением не имеет шанса по осцилляционному приводу Вольфа?  Однако, опыт планера "Кашук" с простым угловым колебанием стандартных жестких крыльев и отбором энергии от турбулентности среды имел положительные результаты (с упругим накопителем в шарнирах подвески на фюзеляже).  Что тут что? Где появляется и исчезает "лишнее движение" ?
Еще не понятно, почему растяжимо-мембранное крыло Вольфа (с минимальной собственной массой) показало наилучшие результаты...  Или его исследования просто не затронули сверхлегкие жесткие крылья?!

Ну и напоследок "полет воображения" 🙂
Если уж пытаться "кумулировать" полезные свойства ("женить" разные принципы повышения эффективности) затрат энергии в полете, то не окажется ли состоятельной попытка добавить к осциллирующему целиком крылу колеблющийся предкрылок? 🙂  Конечно, пока отвлечемся от способа реализации движений предкрылка...
Посыл к такому продукту воображения лежит в факте, что система "колеб.предкрылок-крыло" эффективнее преобразует энергию, нежели только отдельные махи или отдельные угловые колебания (предкрылка).
Состоятельность же, конечно, если она найдет место "по идее" быть, можно испортить неверным практическим воплощением...

 

[henryk]

крыло Вольфа

-к сожалению,даже у Доктора встречались ошибки=сделал
маленькую модель безхвоски с генератором вихря по Каспэру
и пришёл к ложному выводу что эта схема малоэффективна...
а я Ему\АВТОРИТЕТ\ поверил и не стал интересоваться Каспэром!
таким образом я потерял возможность встрериться с живым Витольдом...

 

[lav]

Re: Осциллирующие крылья доктора Вольфа
Ответ #67 - Сегодня :: 13:27:47 lav писал(а) 23.12.10 :: 18:00:12:

Главное не делать лишних движений 

Под балансом энергии я понимаю равенство приобретённой энергии и затраченной. Затраченная энергия может состоять не только из полезной ( пропульсивной составляющей)  но и  составляющей не в нужном направлении в результате лишнего движения….. она может быть  определена и учтена в балансе со знаком минус.

Под «протезами» я подразумеваю всяческие летательные аппараты многие из которых очень даже хороши ( например ,изготовленные мной ;D) ..как видите , мне трудно с Вами не согласится. ;D

Нестационарность наиболее  проявляется при осцилляции всего крыла!

Ваш «рог непонимания» легко обрубить  заметив- малая нагрузка на крыло определяет малую скорость полёта т.е. малую потребную мощность привода.

Самые выгодные рекуператоры – инерционные (читайте Гулия)

«Брачный союз» предкрылка и крыла ,на мой взгляд, хорош только на взлётно –посадочных режимах и для малоскоростных ЛА  большой грузоподъёмности(типа с/х пр.)

 

[Юрий Ер]

-обычно применяемые в махолётах передачи\тросовые,цепные,шестернчатые\ имеют неплохой КПД,
за 90%.

Да КПД может и высокое но точка приложения как правило концентрирована. И чем она ближе к комлю крыла тем большее усилие требуется. У птицы же отдельные пучки мышц, мне кажется, расположены по всему  лонжерону рассредотачивая усилие , тем самым боле рационально используя энергию. 

 

[henryk]

отдельные пучки мышц

http://www.membrana.ru/articles/technic/2007/08/29/193100.html

-неплохие подделки...

 

[Юрий Ер]

отдельные пучки мышц

http://www.membrana.ru/articles/technic/2007/08/29/193100.html

-неплохие подделки...

Хенрик, когда вы всё это успеваете находить. Такое впечатление, что на все вопросы, у вас  готовый, ответ.

 

[lav]

           Я всё- же , решился  преодолеть лень и напрячь  оставшиеся мозги (хотелось бы верить в это) для того чтобы опубликовать своё представление о физической сущности нестационарного режима  обтекания крыла ( применительно к  машущему полёту)  и его энергетических преимуществах в сравнении со стационарным.  Эти представления не так просты и требуют определённой подготовки  в области квантовой  механики ,термодинамики  и представлении о фазовом  кинематическом переходе второго  рода. Статьи физиков – теоретиков на эту тему можно откопать в интернете и я сразу даю пару ссылок для минимальной теоретической подготовки.
http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2005/105.pdf
http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/224.pdf
Поток воздуха подходит к крылу в «моновекторном»  состоянии (это  мой неологизм применительно к макро масштабу однородной среды когда секундный импульс состоит из множества коллинеарных когерентных микроимпульсов). Во время обтекания контура крыла  в пограничном слое в результате гидродинамической  каскадной неустойчивости (в результате реализации поперечной степени свободы- кручения) происходит диссипативный процесс распада  моновекторного ,организованного  состояния до поливекторного хаотического состояния частиц среды(хаоса). При этом внешняя циркуляционная составляющая вихревых структур переходит во внутренний угловой момент среды… .это явление называется «кинематический фазовый переход второго рода» .(см. ссылку)Такой процесс является энтропийным он связан с понижением удельной работоспособности среды.-количество энергии не изменилось ,но качество ухудшилось –эксэргия понизилась(Q/t=S –энтропия возросла) Вот термодинамическая суть аэродинамического сопротивления….для стационарного режима этот процесс необратим! Трудно представить себе как хаотичные угловые моменты частиц среды могут самоорганизоваться и выстроиться вдоль одного направления чтобы снова перейти в циркуляцию ,в более организованную структуру т.е. процесс должен быть антиэнтропийным! Однако птицы этому за миллионы лет научились.. они умеют организовать обратный кинематический переход второго рода с возвратом затраченной энергии (равной энергии связи)! Подобно выделению   энергии при фазовом переходе первого рода связанным с изменением агрегатного состояния вещества (конденсации газа или кристаллизации)
Попытаемся теперь понять почему при машущем полёте сопротивление меньше- , почему  полёт птиц менее энергозатратный..При стационарном обтекании крыла сход   вихревой пелены и ее сворачивание происходят непрерывно что приводит к необратимости энергозатрат  и повышенному индуктивному сопротивлению. При машущем режиме турбулентный погранслои сходит только квантовано (читай Голубева)  в крайних точках , при смене направления маха  при этом происходит одномоментный  разрыв поля скоростей в порции сошедшего погранслоя  что приводит к реализации фазового перехода второго рода и образованию устойчивой вихревой структуры в виде обращённой вихревой дорожки Кармана с последующим формированием самодвижущейся кумулятивной струи (инвариант сверхтекучести жидкости в точке Кюри) Поскольку, в данном случае, система открытая то  саморазгон дорожки Кармана  может быть объяснён срабатыванием разности температурных потенциалов среды и ядра вихря подобно вихревой структуре торнадо. Таким образом  машущий полёт является иллюстрацией самоорганизующихся диссипативных структур  теоретически обоснованных  Пригожиным!!  Получение высокопотенциальной энергии из низкопотенциального хаоса! –вечный двигатель второго рода !  Вот почему птицы совершают тысячекилометровые перелёты без дозаправки ….они тратят энергию только на формирование локальной вихревой структуры практически без силового воздействия на среду. Попутно замечу: повышенную эффективность машущего полёта дополняет квазибипланная конфигурация (большой эффективный размах) и большой тяговый КПД движителя. Я не ставлю значка   :IMHO                напротив  -приветствую всяческое оппонирование.

С наступающим НОВЫМ ГОДОМ!

 

[henryk]

когда вы всё это успеваете находить. 

-я сам мало чего делаю=пользуюсь умом и работой других.
много делаю,чтобы ничего не делать...

отдельное СПАСИБО ЛЬАВУ за статью=будем учить в Новый Год!

 

[ingener]

Вот термодинамическая суть аэродинамического сопротивления….для стационарного режима этот процесс необратим! 

Конечно это верно.

Однако птицы этому за миллионы лет научились.. они умеют организовать обратный кинематический переход второго рода с возвратом затраченной энергии (равной энергии связи)! 

А не слишком ли громкая заява для подтверждения выдуманного факта об аномально высокой энергетической эффективности полета птиц?
Полет птиц конечно эффективен. Но в рамках действующих законов физики. Нет никакой необходимости придумывать новые законы или опровергать старые. Тем более такие фундаментальные, как законы термодинамики.
Раз уж птицы по вашему такие умные, что им ничего не стоит "организовать обратный кинематический переход второго рода с возвратом затраченной энергии", то почему бы вам не попросить их о небольшом одолжении - пусть заодно перегоняют тепло от холодного тела к горячему. Ведь это по сути то же самое. Тогда у человечества энергии будет - завались. И экономить ее не будет никакой нужды.  🙂 🙂 🙂

 

[lav]

А не слишком ли громкая заява для подтверждения выдуманного факта об аномально высокой энергетической эффективности полета птиц?
Полет птиц конечно эффективен. Но в рамках действующих законов физики. Нет никакой необходимости придумывать новые законы или опровергать старые. Тем более такие фундаментальные, как законы термодинамики.
Раз уж птицы по вашему такие умные, что им ничего не стоит "организовать обратный кинематический переход второго рода с возвратом затраченной энергии", то почему бы вам не попросить их о небольшом одолжении - пусть заодно перегоняют тепло от холодного тела к горячему. Ведь это по сути то же самое. Тогда у человечества энергии будет - завались. И экономить ее не будет никакой нужды

Я никогда не занимался исследованиями эффективности птичьего полёта, я повторяю выводы сделанные специалистами.
Я всего лишь пытаюсь применить относительно неоспоримые выводы неортодоксальной физики поледних десятилетий. Физики на протяжении веков только этим и занимаются-придумывают новые законы опровергая старые...особенно это актуально для термодинамики в которой феноменологические постулаты(имеющие десятки формулировок) и законами то не называются (это "начала" которым надо ещё дорасти до звания "закон").Я попытался применить к конкретному случаю выводы нобилевского лауреата по физике Пригожина относительно форм существования материи "от порядка к хаосу-от хаоса к порядку"используя инвариантные представления о фазовом переходе. Пастулат Клаузиуса о невозможности передачи тепла от холодного тела к горячему по современным представлениям слишком наивен...это частный случай.....от двух холодных кусков урана(при атомном ращеплении) могут "согрется" даже очень горячие тела только от того что изменилась упаковка материи. 🙂

Упаковав с помощью фазового перехода второго рода хаотическую структуру "кванта" пограничного слоя ( после отделения его от крыла) в более упорядоченную относительно хаоса форму мы вновь вернулись к потенциальному потоку через вихревую структуру дорожки Кармана.(я пока не говорю о КПД этого процесса)-В результате температура "кванта" понизилась до первоначального уровня а удельная работоспособность потенциального потока восстановилась(или даже приумножилась). При стационарном режиме это тепло идёт на обогрев атмосферы! Вот в чём суть эффективности машущего крыла!
Вот когда приручим механизм ТОРНАДО тогда энергии будет завались!

 

[ingener]

я повторяю выводы сделанные специалистами.

Это теми специалистами по птичьему крылу, что живут в птичьих стаях, питаются их кормом и летают с птицами на зимовки в теплые края? Тогда конечно. Спорить бесполезно.

от двух холодных кусков урана могут "согрется" даже очень горячие тела только от того что изменилась упаковка материи

К сожалению и в этом случае законы термодинамики остаются незыблемыми. Холодному урану для того чтобы греть что-то другое нужно самому сначала хорошенько разогреться.  😉
С новым годом!

 

[lav]

К сожалению и в этом случае законы термодинамики остаются незыблемыми. Холодному урану для того чтобы греть что-то другое нужно самому сначала хорошенько разогреться.

А это уже словоблудие-каждый школьник знает как устроена атомноя бомба и каков баланс энергии (энергия запала несоизмерима с энергией распада атомной структуры).

 

[henryk]

Вот когда приручим механизм ТОРНАДО тогда энергии будет завались!

-я своими глазами видел в лаборатрии др Сорокодума торнадо в цилиндрическом сосуде Ф150*800\прозрачном\.
после возбуждения вихря мощность привода уменьшалась на порядок!

-и ещё вопрос под Новый Год\чтоб хорошим был!\=

если молекулы воздуха движутся с такой бешенной скоростью
=в среднем 500м/с!=где у них спрятаны движители и в какую сторону они"толкают"свои частицы\молекулы азота и кислорода\?   

E=kT