Полёт вертолёта на высоте от 30 до 50 км. Потребная тяга винта

Итак, вертолет Ingenuity Mars с 18.02.2021 года находится на Марсе.
Из материалов, показанных ниже, попробуем построить календарный план эксплуатации марсохода НАСА Perseverance после его посадки на Марс и до начала интересующего всех авиаторов события - начала полётов вертолёта Ingenuity Mars, осознаем план полетов, их вид и программу, даты их завершения:

Американцы запустили на Марс вертолет! https://pikabu.ru/story/amerikantsyi_zapustili_na_mars_vertolet_7618818

Что будет дальше с марсоходом НАСА Perseverance после успешной посадки? 19 февраля 2021
Что будет дальше с марсоходом НАСА Perseverance после успешной посадки?

NASA опубликовало пресс-релиз о состоянии электрического вертолёта Ingenuity марсохода Perseverance: NASA опубликовало пресс-релиз о состоянии электрического вертолёта Ingenuity марсохода Perseverance

18 февраля 2021 года (0 сол, сол длится 24 часа 40 минут, что немного дольше земных суток) ровер Perseverance приземлился в кратере Езеро на Марсе шириной 45 километров, начав амбициозную миссию.

19-21 февраля (1-3 сол) операторы марсохода проведут тестирование систем, в том числе бортовых систем вертолёта Ingenuity Mars: телеметрии, состояние заряда аккумуляторов, работу бортовой станции ЭДСУ, прохождение команд на включение и выключение обогревателей электроники вертолёта, проверят работоспособность инструментов, задействуют головную мачту Perseverance, зарядят батарею дрона, с учетом особенностей эксплуатации литий-ионных аккумуляторов, стабилизируют энергетические, тепловые и коммуникационные системы шестиколесного робота, система камер MastCam-Z марсохода сделает свои первые цветные панорамы (3-й сол): Марсианский вертолёт Ingenuity сообщил на Землю, что у него всё хорошо NASA обнародовало видео посадки марсохода Perseverance. А ещё панораму кратера Езеро и звуки Марса

22-25 февраля (4-7 сол) начнется загрузка с Земли нового программного обеспечения.

26-28 февраля (8-10 сол) - следующий набор проверок, в ходе которых будет развернута «рука», совершен тест-драйв - первая пробная поездка на расстояние пять метров вперед и назад для подготовки Perseverance к первой большой поездке к марсианской вертолетной посадочной площадке (хорошее открытое место).

01-09 марта (11-19 сол) – движение ровера в заранее выбранный район для выбора посадочной площадки для вертолета-демонстратора «Изобретательность». Выбор будет осуществляться по тщательному анализу фотографий, сделанных с ровера, будут отобраны безопасные участки 10 на 10 метров по минимизированной вероятности зацепления за препятствия (камни) и ровности для исключения переворота при посадке.

10 марта (20 сол) – отцепка вертолета от днища ровера, отъезд марсохода на безопасное расстояние.

11 марта – 09 апреля (21-50 сол), 30 дней – из них неделя на ввод дрона в эксплуатацию: подзарядка аккумуляторов дрона, опробование лопастей, взлет на несколько футов от земли, зависание в воздухе около 20-30 секунд, опробование бортовых видеокамер и приземление. Далее, демонстрация технологий – 5 демонстрационно-экспериментальных полетов с последовательным увеличением времени (до 90 секунд), расстояния и высоты (до 5 метров), проверка стабильности обмена информацией по радиоканалам, параметров зарядки аккумуляторов, тестирование видеокамер, по заявлению из релиза - в целом по три дня на каждый полет. Однако тогда, простым арифметическим вычислением получается, что в это диапазон укладывается не пять, а восемь полетов.

Если полеты окажутся успешным, вертолеты в будущем станут приспособлением для исследования Марса, будут собирать данные самостоятельно и/или служить разведчиками –маршрутизаторами для марсоходов.

Из интервью о технических особенностях и задачах марсианского дрона с его главным конструктором, инженером NASA Бобом Баларамом известно, что говорить о создании марсианских пилотируемых вертолетов на нынешнем этапе технологий, ещё слишком далеко, нужны очень большие роторы. По его мнению, наиболее вероятный верхний предел марсианских дронов – аппараты весом 30 кг.

Параллельно будет проведен эксперимент MOXIE – марсианская кислороднодобывающая станция, призванная показать возможность получения кислорода из марсианской атмосферы, которая на 96% состоит из углекислого газа.

Кроме того, откроется доступ жестких условий Марса для воздействия на образцы ткани скафандра, находящихся на борту ровера.

По завершению программы полетов, дрон будет припаркован на вечную стоянку.

10 апреля (51 сол) – начало реализации основных исследовательских программ ровера.

Таким образом, сказала Троспер, сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии - наши планы - это подготовка вертолета и полеты весной, а научные работы начнутся серьезно летом. Но «все это может измениться», - подчеркнула она. «Мы сможем работать быстрее. Но, если нам нужно ехать и пересекать разные неудобные места, которые занимают более длительный период времени, работы смогут двигаться медленнее».
 
Полетит/не полетит​

На братском форуме Forumavia.ru - Все форумы , в теме: «Вертолет на Марсе. Как же это?»: Forumavia.ru - Вертолет на марсе. Как же это? форумчанин под ником KLN-90B в своём посте от 28.02.2021 23:28 рассказал об оригинале статьи на английском языке, которую я приводил здесь, раскрывающей принципы создания подъёмной силы марсолета и управления им. Оказалось, что приведённая мной статья это двойной или даже тройной перевод с оригинала, в котором рассказана суть создания этого вертолета на основе «теории машущего полета» птиц и насекомых, в частности стрекозы. НАСА и другие научные организации основательно исследовали профиль лопасти для «неклассической» аэродинамики, сжимаемой атмосферы при Re близким к нулю. И называли это профиль corrugated airfoil, что можно перевести как гофрированный или зубчатый профиль.

Попробуем разобраться, объяснит ли это полет марсолета в столь разряженной и неспокойной атмосфере Марса.

Итак:

В статье «Об оптимальной морфологии и характеристиках смоделированного профиля стрекозы в режиме планирования»: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5093230 говорится, что было смоделировано 10 отдельных гофрированных профилей крыла стрекозы, при этом гофры есть как на стороне нагнетания, так и на стороне всасывания (гофры в середине и у задней кромки обеспечивают максимальное качество, гофры около передней кромки на верхней поверхности и гофры около задней кромки на нижней поверхности и в середине являются просто полезными).

В статье «Численное исследование аэродинамических характеристик и относительной устойчивости гофрированного аэродинамического профиля с биоинспекцией для приложений MAV или БПЛА»: Numerical Investigation of the Aerodynamic Characteristics and Attitude Stability of a Bio-Inspired Corrugated Airfoil for MAV or UAV Applications говорится о численных расчетах для исследования аэродинамических характеристик, особенно нестационарных аэродинамических характеристик и устойчивости пространственного положения гофрированного аэродинамического профиля с биоинспекцией по сравнению с профилем с гладкой поверхностью ( NACA2408) на хорде числа Рейнольдса, равном 4000, чтобы изучить потенциальные возможности применения нетрадиционных гофрированных профилей стрекоз для создания микромеханических летательных аппаратов (MAV) или беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) микроблоков. Было подтверждено, что гофрированный аэродинамический профиль работает (с точки зрения подъемной силы и аэродинамического сопротивления) намного лучше, чем профилированный аэродинамический профиль NACA2408 при низком числе Рейнольдса. R e = 4000 в диапазоне малых углов атаки 0∘ - 6∘ , и хорошо работает под углом атаки 6∘ или больше. Было обнаружено, что трехмерное крыло с неровностями в направлении размаха может способствовать трехмерному потоку и может подавлять колебания подъемной силы даже при больших углах атаки. 0∘ , имеет более узкий статический стабильный диапазон угла атаки и большую амплитуду колебаний угла атаки по сравнению с профилированным профилем NACA2408. При этом поле обтекания и аэродинамические характеристики вокруг профилей MAV или БПЛА значительно отличаются от таковых у больших пассажирских самолетов из-за низкой области числа Рейнольдса (Re≤104). В диапазоне высоких чисел Рейнольдса сила инерции является доминирующей, и возникает неупорядоченный вихрь, и поток становится нестабильным. В диапазоне низких чисел Рейнольдса сила вязкости является доминирующей, и поток является плавным и стабильным. В результате аэродинамические характеристики обтекаемого аэродинамического профиля, оптимизированного для традиционных макромасштабных самолетов при высоком числе Рейнольдса, будут значительно ухудшаться, когда число Рейнольдса уменьшается для MAV или БПЛА. Следовательно, существует важная потребность в переработке аэродинамического профиля обычных обтекателей для применения в MAV или БПЛА для достижения лучших аэродинамических характеристик в диапазоне низких чисел Рейнольдса.

В качестве комментария к вышеприведенной статье, следует заметить справедливость выкладки о ламинарности, плавности и стабильности потока при доминировании вязкостного течения газа. Условия для формирования вязкостного течения возникают по мере того, как уменьшается атмосферное давление, а число Рейнольдса снижается до 2200. Вихри больше не образуются, а энергия, возникающая в результате градиента давления, используется для поддержания стабильного потока. Скорость и давление при этом выравниваются, а поток становится сплошным, т. е. слои потока имеют равномерный и непрерывный вид. Таким образом, метод дискретных вихрей, который применяется при классическом расчёте тяги воздушного винта, при давлении марсианской атмосферы в 6,3 мм. рт. ст., очень близком к техническому вакууму, когда вязкостные свойства газа начинают преобладать над газодинамическими, т.е. молекулы и атомы газа начинают реже сталкиваться друг с другом, ввиду удлинения их пути до столкновения из-за высокой разреженности газа, и, тем самым, снижается возможность потока газа создавать вихри и турбулентность, не может применен в классическом виде для атмосферы Марса. Наверняка, у NASA расчет воздушных винтов для марсолёта существует в каком-то модифицированном виде, учитывающем доли в образовании тяги ВВ и вихрей, и вязкостного течения при условии низких температур окружающей среды и границы приемлемого для работы ВВ атмосферного давления по высоте, ускорения свободного падения на Марсе.

Именно с этим, наверное, и связан выбор NASA «биоинспирированного стрекозой гофрированного профиля для низких чисел Рейнольдса».
 
Полетит/не полетит
(продолжение)​

По поводу образования вихрей на Марсе – на Марсе они есть, считай, обычное дело, снимков и видео их достаточно. Но если их проанализировать в сравнении с земными, то они какие-то мелкие, невысокие и как бы обрезаны по высоте. Применительно к успешному функционированию ВВ на Марсе по фактору «границы приемлемого для работы ВВ атмосферного давления по высоте» можно уверенно сказать, что работать ВВ марсолета на Марсе будет до высоты метров 15 или меньше. Поэтому, наверное, потолок полета марсолета и упирается в 10 метров, по другим источникам, данным в интернете – вообще, всего 5 метров. Какими знаниями обусловлена данная уверенность? Понятием «Геопотенциальная или динамическая высота» - геопотенциал в данной точке или на данной поверхности, выраженный в геопотенциальных метрах (гп. м). Г. В. численно равна высоте в метрах при g = 980 см/с2 (371 см/сек2 для Марса); для других значений g разность между высотой и Г. В. не превышает 0,5%. Другими словами на Земле на высоте 30 км ветер и турбулентность, то бишь, вихри еще есть, а выше их уже нет, движение воздуха в разряженной атмосфере на высоте больше 30 км на земле заканчивается, то есть там резко падает подъемная сила крыла и что бы лететь на высоте больше 30 км, требуются огромные, если не сказать гиперзвуковые скорости.

Выше я рассказывал, что из существующих самолетов, самым высотным является Lockheed A-12 «Blackbird», практический потолок у которого, по информации на Lockheed A-12 составляет 28956 метров на скорости 3500 км/час, при этом, из-за очень низкой эффективности на такой высоте аэродинамических рулей, продольные колебания по высоте составляют плюс-минус двести метров.

У другого высотного, но уже дозвукового самолета Lockheed U-2 «Dragon Lady», точнее, у его модификация U-2С, практический потолок составлял 22740 м (по другим данным, 24000 м). На такой высоте разница между минимальной и максимальной критическими скоростями составляла чуть больше 10 км/ч - если снизить скорость, самолет в разреженном воздухе срывается и падает, если скорость увеличить, то обтекание становится сверхзвуковым и самолет тоже упадет, разваливаясь на части. Этот баланс между скоростями у U-2 называется «Q Corner», или Coffin corner («гробовой угол»).

Если взять вертолеты, то рекорд высоты поставил SA.315B «Лама» достигнув высоты 12442 м. Однако говорить об особенностях режима полета вертолета на такой высоте по этому опыту нельзя по той причине, что достигнутая высота не являлась предельной, так как набор высоты прекратился ввиду остановки двигателя из-за замерзания топлива (−63 °C на высоте). То, что вертолет благополучно приземлился на режиме авторотации с высоты выше нижней границы стратосферы, не разогнался в разряженном воздухе и не испытал динамический удар в плотных слоях атмосферы, говорит о том, что несущий винт «Ламы» на такой высоте работал с запасом и если бы двигатель не остановился, кто знает, может предельная высота и была бы под 20 км.

К чему я привожу примеры режимов полета воздушных судов на таких огромных высотах? Фактически это полет по «лезвию бритвы».

Так же и полет марсолета – на ролике «Veritasium: Вертолёт для Марса»
на 07:15 показан не полет, а какие-то прыжки по вакуумной камере – набор определенной высоты, затем стремительное падение, наблюдаемые с замираним всх фибров – вот-вот зацепится лопастями и перевернётся. Правда, представитель NASA нашел все же этому "умное" объяснение – на постановочный вопрос корреспондента: я слышал, им пытались управлять с джойстика? Представитель NASA ответил следующее: да, но это был ранний прототип. Вот вы находитесь на Марсе и пытаетесь управлять им с джойстика, каково это? Практически неуправляемо, все из-за аэродинамики. Когда вы хотите скомандовать наклон влево из-за того, что аппарат ведет вправо, вы подаете команду «взять левее». Дело в задержке, из-за этой задержки управление становится очень и очень сложным для человека. Ну, как, смешное объяснение? Как будто дроны, управляемые на земле пультом управления с джойстиками, так же скачут и пикируют в полете, как этот показанный прототип марсолета. Но на 08:33 уже все в порядке – у марсолета вполне стабильный полет на всех режимах. Конечно, при таком разительном изменении стабильности полета дело явно не в аэродинамике и применённом профиле «биоинспирированного стрекозой гофрированного профиля для низких чисел Рейнольдса». Кстати, если просмотреть все фотографии марсолета – нигде вы не увидите гофра, по типу крыльев стрекозы: https://www.futurity.org/wp/wp-content/uploads/2018/01/dragonfly-wings_1600.jpg http://p.calameoassets.com/110610023400-27a7436c756e374eee7f89926558650c/p4.jpg – все снимки сделаны только с одного ракурса, при котором лопасти видны только сверху: https://astronet.pl/wp-content/uploads/2020/07/PIA23823_hires.jpg , нижней стороны лопасти не видно, на одном только снимке видна нижняя часть лопасти: Weiterleitungshinweis https://www.liga.net/images/general/2020/04/30/20200430085405-4890.jpg , но она заретуширована, т.е., выяснить, есть ли там гофр или что другое, не удастся.

Конечно понятно, почему не дают детальной информации по несущему винту вертолета, позволяющей понять технологию создания подъёмной силы несущего винта в столь разряженной атмосфере, нет так же убедительных объяснений принципа управления полетом марсолета, обеспечивающих стабильность в весьма неспокойной атмосфере Марса в приземном слое – здесь видна технология ограничивающего убеждения, обеспечивающая увод понимания как будет осуществляется полет марсолета в черезвычайно узкой «вилке», то есть диапазоне параметров, в которых возможен только просто факт отрыва от поверхности, не то что стабильный и маневренный полет.

Полетит марсолет?

Думаю, полетит.

Но если полетит стабильно по маршруту, с изменением высоты, разворотами, то здесь будет явно какая-то непонятная фишка.

Кстати, профиль винта «биоинспирированного стрекозой гофрированнй профиль для низких чисел Рейнольдса» по-моему весьма перспективен для самодельщиков, как для несущих винтов, так и для винтов создания тяги.
 
XM Eger сказал(а):
нижней стороны лопасти не видно, на одном только снимке видна нижняя часть лопасти: Weiterleitungshinweis https://www.liga.net/images/general/2020/04/30/20200430085405-4890.jpg , но она заретуширована, т.е., выяснить, есть ли там гофр или что другое, не удастся.
Нажмите, чтобы раскрыть...
- Нет вижу там ни ретуши, ни гофры. Какой смысл в гофре на нижней стороне, если проблема малых Re - это сепарация на верхней:

Для малогабаритного марсианского самолёта, возможно, подойдёт столь любимый паном Хенриком каспервинг со щитками 😉
 
Последнее редактирование:
- Нет вижу там ни ретуши, ни гофры. Какой смысл в гофре на нижней стороне, если проблема малых Re - это сепарация на верхней:

Для малогабаритного марсианского самолёта, возможно, подойдёт столь любимый паном Хенриком каспервинг со щитками 😉
Нажмите, чтобы раскрыть...
Тем более.
Если это не профиль corrugated airfoil , то вертолет по аэродинамике лопастей тем более не приспособлен к полету на эквивалентной земной высоте в 35 км.
 
XM Eger сказал(а):
сли это не профиль corrugated airfoil , то вертолет по аэродинамике лопастей тем более не приспособлен к полету на эквивалентной земной высоте в 35 км.
Нажмите, чтобы раскрыть...
- Вообще-то ближе к 30 км. А как по-вашему должен выглядеть приспособленный? Учтите, что скорость звука на Марсе ок. 70% от той, что у поверхности Земли.
 
- Вообще-то ближе к 30 км. А как по-вашему должен выглядеть приспособленный? Учтите, что скорость звука на Марсе ок. 70% от той, что у поверхности Земли.
Нажмите, чтобы раскрыть...
Среднее давление атмосферы на уровне поверхности около 6,1 мбар, что соответствует 34 с копейками км земной атмосферы. Самое большое давление на Марсе - 10-12 мбар - в ударном кратере Эллада, там действительно эквивалентная высота 29 км. Скорость звука на Марсе - около 240 м/сек.
Все эти сведения есть в материалах данной темы, за шестилетний срок ведения этой темы (с января 2015 года) все параметры, должные быть учтенными при проектировании НВ терты-перетерты, активно обсуждаются везде, материалы конструкторских исследований открыты к просмотру, рекомендую ознакомиться, к примеру: Концептуальный проект Марсианского Научного Вертолета: https://rotorcraft.arc.nasa.gov/Publications/files/MSH_WJohnson_TM2020rev.pdf
 
На указанном выше форуме Forumavia.ru , в теме: «Вертолет на Марсе. Как же это?»: Forumavia.ru - Вертолет на марсе. Как же это? форумчанин под ником KLN-90B подкинул вопросы, прямо и косвенно отнесенные к эксплуатации марсолета.
KLN-90B Старожил форума 02.03.2021 10:41
Ознакомился с тем, что Вы изложили и в связи с этим у меня возникли вопросы.
1. Зачем НАСА стало записывать звуки на Марсе?
2. Что произойдет (не с точки зрения классической аэродинамики), если кромка «гофры» или «зубца» лопасти винта вертодрона на сверхзвуковой скорости столкнется с молекулой, скажем воды, в разряженной атмосфере Марса?
3. Какую роль играет в механизме машущего полета майского жука вклад air acceleration force (сил воздушного ускорения) и aerodynamic life (аэродинамической подъемной силы), несмотря на, казалось бы, их единую природу в данном случае?
Итак, вопросы.
На них легко, даже очень легко ответить, торсионные поля уже существуют, нужно только уметь к ним подключиться 🙂
С целью получения наиболее релевантного результата, для информационного поиска применим метод поискового запроса под названием «семантический поиск», посредством которого построим поисковые фразы таким образом, что бы их смысл соответствовал контексту в разыскиваемом информационном материале.
Итак, первый вопрос: зачем НАСА стало записывать звуки на Марсе?
Набираем информацию.
Выясняем вообще, есть ли на мароходе микрофоны и сколько.
Из «Listen to Audio From Perseverance»: Mars Audio Recordings узнаем, что данные для 60-секундного аудиофайла были получены при проверке камеры и микрофонной системы марсохода. Микрофонной системы… Делаем вывод, что раз система, то микрофонов несколько.
Сколько и для чего предназначены?
Из «Какие звуки записал первый марсоход NASA с микрофоном?: Какие звуки записал первый марсоход NASA с микрофоном? узнаем, что внутри марсохода установлен так называемый EDL (Entry Descent and Landing) microphone - микрофон входа спуска и посадки (EDL), это технологический микрофон, предназначенный для звукового контроля систем марсохода. EDL-микрофон разработки DPA Microphones из Аллероеда, Дания (реклама своих микрофонов, их тип, и какие задачи они будут выполнять фирмой рассказано здесь: Exploring the sounds of Mars with DPA ).
Второй технологический микрофон вмонтирован в камеру-спектрометр SuperCam, осуществляющей анализ химического и минералогического состава марсианских пород, для считывания его щелчков.
Из «NASA отправляет на Марс новый ровер — «Персеверанс». Он еще круче, чем «Кьюриосити», и у него есть настоящий дрон!»: NASA отправляет на Марс новый ровер — «Персеверанс». Он еще круче, чем «Кьюриосити», и у него есть настоящий дрон! — Meduza узнаём, что для записи марсианских звуков имеется два микрофона.
Из «Ученый оценил запись звуков Марса, сделанную ровером Perseverance»: Ученый оценил запись звуков Марса, сделанную ровером Perseverance узнаем, что микрофон и можно использовать для измерения давления. Он же ученый, значит, в чем-то осведомлён. Мы же понимаем, что принцип барометра заложен в микрофоне электретного типа.
Из «NASA опубликовало первые аудиозаписи марсохода Perseverance»: NASA опубликовало первые аудиозаписи марсохода Perseverance узнаём, что запись марсианского ветра велась с обычного микрофона, который можно купить в магазине. При этом существует программное обеспечение, позволяющее отфильтровать внешние звуки от технологических звуков марсохода.
Итак, с высокой долей вероятности (так как это все-таки информация в большей своей части не официальная) понимаем, что микрофонная система состоит из микрофонов, осуществляющих звуковой контроль систем и агрегатов марсохода, специально разработанных для миссии, и микрофонов (два) для записи внешних звуков Марса, обычных ширпотребовских (однако, на сайте НАСА: Microphones показано все-таки только два места расположения микрофонов, здесь же описано их назначение и принцип работы). Тип микрофонов, скорее всего электретный, в виду их большей защищённости, а, следовательно, надежности. На страничке: «Слушайте аудиозаписи настойчивости НАСА во время путешествия в глубоком космосе: https://mars.nasa.gov/news/8801/hear-audio-from-nasas-perseverance-as-it-travels-through-deep-space/ показано рРасположение микрофона на стойке Perseverance (иллюстрация): на этой иллюстрации с аннотациями показано расположение микрофона входа, спуска и посадки марсохода Perseverance и его внешний вид. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех. Скачать изображение
Теперь попытаемся выяснить, для чего же задуманы микрофоны, и какие исследовательские задачи они могут выполнить.
Из «Следующий марсоход НАСА может привезти микрофон на Марс»: Следующий марсоход НАСА может привезти микрофон на Марс: НОВОЕ ПРО НОВОЕ Newsland – комментарии, дискуссии и обсуждения новости. узнаём, что микрофон, как считают ученые, поможет научной команде пятого ровера НАСА не только впервые услышать звуки с далекой от нас планеты, но и решить множество планетологических и технических задач. В частности, подобное «ухо на Марсе» позволит ученым:
- измерить скорость ветра,
- найти области завихрений в атмосфере,
- изучить пылевые вихри,
- также помочь «лазерной пушке» марсохода, прибору SuperCam, измерять массу испаряемых ей пород по силе хлопка, порождаемого при «выстреле» из него, и тем самым уточнить химический и минеральный состав изучаемых пород.
Итак, фактически ответ на вопрос найден.
Однако же, из принципа здорового скептицизма, попытаемся узнать, каким образом будут реализованы микрофоном указанные выше задачи звуковой разведки, да-да, есть такая.
Практически все задачи требуют анализа стереозвука, из двух каналов.
Принципы получения стереозвука как из двух микрофонов, так и из одного изложены здесь:
«Направленность в современном слухопротезировании»: https://www.istok-audio.com/info/ar...ravlennost-v-sovremennom-sluhoprotezirovanii/
«Для синтеза микрофона с регулируемой диаграммой направленности от круговой до «восьмёрочной»: https://vrtp.ru/index.php?act=categories&CODE=article&article=2416
«Основы Mid-Side записи»: https://habr.com/ru/post/379217/
MS-технологии для получения стереосигнала: Как с одним микрофоном получить стереозапись?: http://www.musicforums.ru/studiosound/1263501616.html
В общем, только применив программу получения стереозвука для получения звуковой стереопанорамы с Марса уже только это удовольствие перекроет все научные задачи 🙂
Однако же, давайте точнее узнаем как измерит скорость ветра с помощью микрофона? Задаем соответствующий вопрос и получаем:
Изобретение относится к способам определения скорости и направления ветра в нижних слоях атмосферы, используемым в приборах метеорологического обеспечения: https://findpatent.ru/patent/233/2339980.html суть изобретения в том, что пущенная «ветровая пуля» при падении издает аккустический сигнал (шелчок, как лазерный спектрометр при встрече с породой и звуковой приемник по задержке и направлению (стереосигнал) определяет направление и скорость ветра)
Звукометрия (также звуковая разведка) — способ определения местонахождения объекта по создаваемому им звуку: https://ru.wikipedia.org/wiki/Звукометрия
Ветры в стратосфере и мезосфере: https://collectedpapers.com.ua/ru/air_environment_of_the_earth/vitri-u-stratosferi-ta-mezosferi
Сведений о ветре на высотах более 30 км значительно меньше. Направление и скорость его определяются главным образом звукометрическими способами
Краткое резюме:
На вопрос: зачем НАСА стало записывать звуки на Марсе?
Мы узнали, что микрофоны на марсоходе предназначены:
- для получения звуковой панорамы природы Марса (если, конечно, продумают программное обеспечения для получения стереосигнала);
- измерения скорости ветра,
- нахождения области завихрений в атмосфере,
- изучения пылевых вихрей,
- измерения по силе хлопка по породе «лазерной пушки» прибора SuperCam, массы испаряемых ею пород, и тем самым уточнить химический и минеральный состав изучаемых пород.
Как видим, очень значимые задачи, определяемые дешево и сердито парой микрофонов с соответствующим программным обеспечением по издавна известным и применяемым на Земле технологиям.
 
Обсуждение первого полета марсолета переместилось сюда: Forumavia.ru - Вертолет на марсе. Как же это?
Вод вчерашние свдения из брифинга NASA о предстоящем полете:
KLN-90B
фрагменты:

"НАСА планирует не ранее 8 апреля, чтобы вертолет Ingenuity Mars совершил первую попытку управляемого полета аппарата на другой планете. Однако, прежде чем винтокрылый четырехфунтовый (1, 8-килограммовый) вертолет совершит свой первый полет, и ему, и его команде предстоит пройти ряд устрашающих этапов.
Процесс развертывания вертолета займет около шести солей (шесть дней, четыре часа на Земле). В первый же день команда на Земле активирует устройство для взлома болтов, освобождая механизм блокировки, который помогал надежно удерживать вертолет на брюхе марсохода во время запуска и посадки на Марс. Следующим шагом они активируют пиротехническое устройство, перерезающее кабель, позволяя механизированной руке, удерживающей Ingenuity, начать возвращать вертолет из горизонтального положения. Одновременно с этим винтокрылый аппарат выдвинет две из четырех опор.

Во время третьего этапа развертывания небольшой электродвигатель завершит поворот Ingenuity до упора, и вертолет станет полностью вертикальным. Во время четвертого сола две последние опоры встанут на свои места. На каждом из этих четырех солей имидж-сканер Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering (WATSON) будет делать подтверждающие снимки Ingenuity по мере того, как он постепенно развернется в свою полетную конфигурацию. В конечном положении вертолет будет висеть на высоте около 5 дюймов (13 сантиметров) над поверхностью Марса. В этот момент только один болт и пара десятков крошечных электрических контактов будут соединять вертолет с Perseverance. На пятом этапе развертывания команда воспользуется последней возможностью, чтобы использовать Perseverance в качестве источника энергии и зарядить шесть аккумуляторных ячеек Ingenuity.

На шестом и последнем запланированном этапе этой фазы развертывания команде необходимо будет подтвердить три вещи: что четыре ноги Ingenuity твердо стоят на поверхности кратера Джезеро, что марсоход действительно отъехал прочь около 16 футов (около 5 метров), и что вертолет и марсоход общаются через свои бортовые радиостанции. Эта веха также запустит 30-солидный отсчет, в течение которого должны проводиться все предполетные проверки и летные испытания.
Как только команда будет готова к совершению первого полета, Perseverance получит и передаст Ingenuity окончательные полетные инструкции от диспетчеров JPL. Несколько факторов будут определять точное время полета, включая моделирование местных ветров и измерения, сделанные анализатором динамики окружающей среды Марса (MEDA) на борту Perseverance. Ingenuity разгонит свои роторы до 2537 об / мин и, если все заключительные самопроверки окажутся хорошими, взлетит. После набора высоты со скоростью около 3 футов в секунду (1 метр в секунду) вертолет будет зависать на высоте 10 футов (3 метра) над поверхностью в течение 30 секунд. Затем марсианский вертолет опустится и снова коснется поверхности Марса.

Через несколько часов после первого полета Perseverance передаст первый набор инженерных данных Ingenuity и, возможно, изображения и видео с навигационных камер и Mastcam-Z марсохода. По данным, полученным в тот первый вечер после полета, команда Mars Helicopter рассчитывает определить, была ли их первая попытка полета на Марс успешной.
На следующем этапе все оставшиеся инженерные данные, собранные во время полета, а также некоторые черно-белые изображения с низким разрешением с собственной навигационной камеры вертолета могут быть переданы по нисходящей линии связи в JPL. На третьем этапе этой фазы должны появиться два изображения, сделанные цветной камерой с высоким разрешением вертолета. Команда Mars Helicopter будет использовать всю доступную информацию, чтобы определить, когда и как приступить к следующему испытанию.
Небольшое количество материала, покрывавшего одно из крыльев самолета братьев Райт, известного как Flyer, во время первого полета, теперь находится на борту Ingenuity. Изоляционной лентой обернули небольшой кусок ткани вокруг кабеля, расположенного под солнечной панелью вертолета. Райт использовали тот же тип материала - небеленый муслин под названием "Гордость Запада" - для покрытия крыльев своих планеров и самолетов, начиная с 1901 года. Экипаж "Аполлона-11" летал с другим куском материала вместе с небольшим деревянным обломком с "Полета Райт" на Луну и обратно во время их культовой миссии в июле 1969 года".
https://mars.nasa.gov/news/889 ...

Короче, кина пока не будет🙁
 
XM Eger сказал(а):
Однако, прежде чем винтокрылый четырехфунтовый (1, 8-килограммовый) вертолет совершит свой первый полет,
Нажмите, чтобы раскрыть...
На Марсе он будет весить 0,72 кг.😉
Прикидывал на пальцАх по формуле Жуковского-Вельнера потребную для висения мощность, получилось 300 Вт при отн. КПД НВ =0,8 . Ничего сверхестественного.
Весело будет, если после успешного полёта известная компания "нелетальщиков" заведёт старую песню про павильоны Голливуда.😆
 
KAA сказал(а):
На Марсе он будет весить 0,72 кг.😉
Прикидывал на пальцАх по формуле Жуковского-Вельнера потребную для висения мощность, получилось 300 Вт при отн. КПД НВ =0,8 . Ничего сверхестественного.
Весело будет, если после успешного полёта известная компания "нелетальщиков" заведёт старую песню про павильоны Голливуда.
Нажмите, чтобы раскрыть...
Да тут такое дело, что на Марсе, в столь тонкой атмосфере по давлению и плотности, соответствующей нашей на высоте 32-35 км не работает вихревая теория винта Жуковского, там очень маленькие числа Рейнольдса, нужны что-то что бы добавило тяги. Вот работают они над стрекозиными крыльями, вроде перспективно, но на марсолете не они: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20180006746/downloads/20180006746.pdf
Полетит он обязательно, вот увидите, это будет на следующей неделе, а за счет чего - не важно
 
Очень интересные отвлекающие шаги, связанные с объяснением эффективности винтомоторной установки марсолета Ingenuity, делает корреспондент русскоязычной версии американского научно-популярного журналжурнала «Популярная механика» Николай Цыгикало в статье «Марсианский винт. Станет ли полет вертолета началом новой эры в авиации»: Марсианский винт

Ну, во-первых он объясняет эффективность воздушного винта марсолета диаметром 1,2 метра тем, что у марсолета он крутится в 7,8 раз чаще, чем у вертолета на Земле – с максимальной скоростью 2850 оборотов в минуту, чем достигается компенсации плотности марсианской атмосферы, которая по сравнению с земной ниже в 61 раз.

О как! В расчёте на кого пишет человек?

То есть, если в 7.8 раз медленнее от 2850 об/мин, то на земле у вертолета это 365 об/мин, если возьмём окружную скорость не более 0,8 от скорости звука, это 272 м/сек или диаметр ротора в районе 10 метров, а не 1,2 метра:

Цитата

Аэродинамическая сила зависит от формы обтекаемого тела, его положения и скоростного напора потока — произведения плотности воздуха на квадрат скорости полета, деленного пополам: q =½ρV2. Плотность воздуха (ρ) входит в это уравнение простым сомножителем, тогда как скорость (V) — квадратом. Соответственно, для компенсации того, что плотность марсианской атмосферы по сравнению с земной ниже в 61 раз, нужно увеличить скорость обтекания в корень квадратный из 61 = 7,8 раз.

Дальше ещё чуднее.

Вначале он сетует, что Марс — довольно пыльная планета.

Но тут же объясняет, что это на руку в смысле дополнительной тяги от пыли:

Цитата

Марс — довольно пыльная планета. Плотность пылевых облаков в некоторые периоды может в два-три раза превосходить плотность собственно газовой атмосферы. Как это может повлиять на обтекание лопастей и аэродинамические силы? Будет ли пыль сливаться с потоком воздуха, обтекающим вращающиеся лопасти или частично отделяться от него?

Вариант 1. Пыль с газом ведут себя как единая среда — вязкость и число Рейнольдса для этого размера частиц позволят пыли слиться с атмосферой. Неспроста пыль в этой атмосфере висит месяцами, находясь с ней в равновесии. Тогда при обдуве таким потоком, уплотненным тонкой минеральной компонентой, аэродинамические силы возрастут в разы, с ними и подъемная сила. Со значительным улучшением полетных условий по энергетике полета. Видимость же и навигация составят первые километры, что позволит короткие локальные полеты на сотни метров.

Вариант 2. Пыль сепарируется от газа под действием ударов лопастей (скорость которых делает их сходными с лопатками компрессоров в авиадвигателях). Проявятся центробежные эффекты циклона. Тогда обтекание будет другим. Пыль и в этом случае может добавить подъемной силы — частично за счет отброса вниз от удара лопастью, как реактивная составляющая. Этот вариант менее вероятен, однако его стоит оценить. А еще лучше измерить на месте.



Обратите внимание на выражение «от пыли аэродинамические силы возрастут в разы»

В общем, прекрасно, намек понят – что бы получить дополнительную, тягу на Марсе – нужно каким-то образом увеличить кинетическую энергию потока струи газов от ротора вертолета. А для этого лучше всего подходит струя тяжелого газа типа фреона, подаваемая от баллончика с запасом сжатого газа на пять полетов по 90 секунд снизу на лопасти, причем синхронно с частотой вращения лопастей (как у синхронной пушки, стреляющей через винт) , что бы попасть в резонанс по максимальной тяге и минимизировать таким образом бесполезные потери тяжелого газа. Частота в статье так же указана.

Выше уважаемый KLN-90B показал на странные трансформации аппаратного блока марсолета после 2019 года – сверх появился как бы дополнительный отсек, возможно, именно там и «собака порылась»: https://avatars.mds.yandex.net/get-...4132fe876_6075be658360a20f2ff1ad23/scale_2400

В общем, завтра смотрим кино первого полета. Признаки фокуса в виде дополнительной подачи порций тяжелого газа под винты марсолета визуально вряд ли можно определить, а опровергнуть можно только, к примеру, десятью полетами, вместо объявленных пяти.
 
Мне одно не понятно, а они не могли для начала в барокамере какой нибудь попробовать его, или меньший аналог запустить?
Или запускали, он летал, а теперь проверка в боевых условиях?
 
Ромашчандр сказал(а):
Мне одно не понятно, а они не могли для начала в барокамере какой нибудь попробовать его, или меньший аналог запустить?
Или запускали, он летал, а теперь проверка в боевых условиях?
Нажмите, чтобы раскрыть...
В барокамере запускали. В НАСЕ. Теперь подняли уже в боевых условиях. Еще несколько раз подпрыгнут, а потом уже в горизонте попробуют, а потом и по маршруту. На каждый полет-те т вроде по три дня запланированно. Потом вертушка встанет на вечную стоянку. Это просто демонстратор, проверка возможности собственно вертолетолетания на Марсе, никаких особых задач, кроме летания и сбора данных об этом процессе на него не возложенно. Максимально дешевый, причем. Там и электроника чуть ли не с радиорынка(заодно проверка возможностей такой удешевленной версии начинки).
 
KAA сказал(а):
Что интересно, он не поднял совершенно пыли! Значит на Марсе не столь уж пыльно.
Нажмите, чтобы раскрыть...
Поднял, просто ее не видно. При последующей постобработке кадров ее добавили(она тепловизор была различима)
 
Вам необходимо войти или зарегистрироваться, чтобы здесь отвечать.
Назад
Вверх