Беседы о теории машущего полёта.

henryk сказал(а):
или строить самому многоступенчатый цепной...
Самому-то сделать не вопрос... Мотоциклетные цепи держат нагрузку пару тонн, ремни тоже можно набрать. Тем более что их можно ставить несколько в ряд. В 10-15 кг только редуктор и кпд под 60% наверно можно уложиться. Пусть делают кто хочет. Вопрос в том, хотите ли вы махолет массой 15 кг двигатель, 15 кг редуктор, 35 кг крылья, 4 кг подвесная система пилота, 3 кг топливо? Хотите поднимать груз 72 кг и бегать с ним по полю? Я уж лучше сначала помучаю идею электропривода для параплана, чтобы все в сборе весило 7 кг. Которое я к тому же могу сложить в рюкзак и положить под диван.

А вообще, делать с обычным редуктором имеет смысл наверно свободнонесущее крыло. Как у птиц. Хотя у них не совсем свободнонесущее, скорее подкосное с малым плечом. Тогда хоть вся система и окажется тяжелее (и то не факт, кшм может в подкосном съесть разницу на массах рудукторов для подкосного и свободнонесущего). Но зато выше качество, да и подумать над складным крылом проще.
 
DesertEagle, Вы  ;DСТРАШШШШНЫЙ ;D ЧЕЛОВЕК 😀 ;D 😀 ;D!!!!
Вы рассказали все, почти так, как есть!!!!
Спасибо Вам огромное за терпение и снисходительность, проявленную ко мне.

DesertEagle сказал(а):
Исходя из этой мощности, вы вполне могли ее развивать руками (махали руками?). В течении нескольких минут без проблем, мощность рук в течении трех минут легко может составлять 30-70 Вт, в зависимости от тренированности. Под конец вы наверно чувствовали усталость, но не сильную.
Именно так и было!!!! Махал только руками и почувствовал усталость, но не сильную. Не сравнить с веслом на яле.
Теоретически, я знал, что должно быть движение, но практически все-таки не был уверен, потому что в первый раз не получилось и чуть добрался до берега. По этой причине неоправданно облегчил крылья и уменьшил их площадь.
DesertEagle сказал(а):
Хорошо быть инженером
На мой взгляд, хорошим инженером! (Читаю уже 70-ю страницу данной темы). 🙂

Я тоже уверен в правильности аэродинамики и рад видеть человека, который твердо стоит на этой позиции. Книжку писал, точнее записи делал для того, чтобы если понесет куда в сторону, мог быстренько вернуться. ;D
Но, как я уже говорил, цитата: "мухи отдельно, а самолеты отдельно, иначе получится навозная куча", сыграла для меня свою роль.
На ролике, где движется тележка, тряпка, изображающая птичье крыло, просто бутафория для публики! При этом, нагрузка от крыльев сломала мое довольно-таки прочное крепление.
Крылья весили кило примерно по четыре.
(Сдвинуть тележку с места, стоя на ней, дело еще более трудное).
 
DesertEagle сказал(а):
Самому-то сделать 

-мне думается,что для дельта-крыла самый простой вариант это
"двухпильный"=если я понял,то там намотка тяги на катушку/барабан?

ЗЫ=не подскажете,где найти второй фильмик с этим махолётом?
 
Montana сказал(а):
В общем, на легких махолетах с инерцией никаких проблем.
А на аппаратах тяжелее 10кг сплошные проблемы.
Расчет приведен для махолета размером с дельтаплан и взлетным весом 120 кг. Лень искать в архивах оригинал, для меня это давно закрытый вопрос. В чем сложности-то? В точке на 60% размаха при торможении крыла вниз давит 7 кг инерции, и в этой же точке вверх тянет подъемная сила 60 кг. Что из них победит, думаю очевидно.

При махе вверх инерция дает дополнительную перегрузку 0.1-0.2g. Ну и какое нормально летающее крыло это не выдержит?

Montana сказал(а):
Берите 25%, не ошибетесь.
Ошибетесь.
Обоснуйте.

Montana сказал(а):
Какая разница что там на закаонцовках, важно что на креплениях. Это одна из точек преткновения махолетостроения. 
Инерция не на законцовках, а разумеется приведенная к равнодействующей подъемной силы. Ну или к моменту в местах заделки лонжерона. А иначе как сравнивать-то?

Не понял, что не так с креплениями. Нагрузка на крепления при махах у махолета не может превышать 2g (создавать при махе вниз более чем двухкратную подъемную силу какой смысл? Там и 1.4, думаю, будет вполне достаточно). А любые нормально летающие крылья рассчитаны как минимум на эксплуатационую 3-4g и разрушающую не менее 4-6g.

Так что если где-то развалился от махов стенд или модель, то они и не могли летать. Имели запас прочности на разрушающую перегрузку менее 2g, что в авиации недопустимо.

Montana сказал(а):
http://www.youtube.com/results?search_query=ornithopter. Где у них проблемы с аэродинамическим фокусом, центровкой, прочностью, инерцией, плаванием по скорости? И это при такой примитивной аэродинамике, думаю там эффективное качество на уровне 2.5-3 единиц. У человеческого должно быть не менее 6, а лучше 8-10 для нормального полета.
 
henryk сказал(а):
-можете пересказать по памяти? 
Дословно не помню конечно.
Подешел мужичек, спросил чем занимаемся, рассказали вкратце. Он представился, напомнил о махолете Топорова, Тушино, сказал что он тогда там пилотом был. Мы предложили наш испытать, он отказался 🙂
Дальше чуть чуть поговарили, уже не помню о чем.
 
Montana сказал(а):
Расчет неверный. Масса консоли? Частота?
Масса одной консоли 8 кг (обоих крыльев 16 кг), размах 12 м, хорда центроплана 1.8 м, хорда кончика 1.2 м, площадь 18 м2, амплитуда махов 60 град, частота 0.4 Гц, скорость полета 40 км/час, аэродин.качество 10 единиц, взлетный вес 90 кг, мидель пилота в сидячей полулежачей подвесной системе 0.5 м2, кпд машущих крыльев как движителя 88%. Необходимая для полета мощность ~5 л.с..

Ниже таблица распределения силы инерции в ньютонах вдоль размаха с шагом 10%, торможение и разгон занимают по 50% длительности маха.

Ну да, суммарно получилось не 10 кг, а 14 кг. Велика разница ). Положение равнодействующей можете прикинуть из цифр, примерно на середине крыла. Крыло ведь сужающееся, поэтому кончик легче по массе и поэтому на каждом участке инерция получается примерно равной, не смотря на рост окружных скоростей к концу крыла. Плюс у кончика больше длина участка торможения/разгона, что тоже снижает инерцию.

eea9849e297a.jpg


Если делать высоконагруженное крыло с большой частотой махов, то там инерция будет проблемой конечно. У насекомых, если не ошибаюсь, до 40-60% энергетических затрат идут на компенсацию инерции (см. статьи в журнале экспериментальной биологии).
 
Montana сказал(а):
Минимум могу:
Длина 3.5, бензин, взлетает садится сам, с земли, без разгонных допингов. управление- радио. Метров на 100 забирался, максимум разогнали на прямой 48км/ч. Взлетная 23км/ч, разбег 20-25м. Тяга в статике около 12-13кг.
А видео нет? Длина 3.5 м это корпуса или размах крыльев? И самое интересное - какая мощность двигателя?

А так очень серьезная работа, возможно лучшая из всех моделей махолетов. Про летающую модель в 30 кг я даже не слышал. От нее до полноразмерного один шаг.
 
[quote author=0 link=15 date=1421004926]Частота колебаний крыльев, для каждого в отдельности природного летуна, величина практически постоянна. Может быть +-1%. Это Факт! [/quote]
Дык понятно, что в обычных условиях им нет смысла отклоняться от стандартной частоты, обусловленной физиологией. Тягу они регулируют амплитудой. От оптимального каденса, как у велосипедистов. Передачи на велосипед не зря ставят! А птицы-то чем хуже велосипедистов?  ;D

Однако разве никогда не видели как играют или дерутся вороны? В краткие моменты вроде машут заметно чаще. И никто никуда не падает из-за выхода за st=0.2, если он там есть.

http://www.youtube.com/watch?v=DNjCwiaOiGU

Тут есть еще одна проблема, из-за которой визуально частота махов кажется примерно постоянной - всего лишь 1.4 кратное увеличение частоты ведет к двухкратному росту аэродинамических сил из-за v^2 в формуле подъемной силы. А значит и мощности на махи. Поэтому птицы чисто физически не могут увеличить частоту махов даже в два раза. Это же будет означать в 4 раза большую подъемную силу и в 4 раза большие усилия для махов! А у них мускулы благодаря ускоренному метаболизму и кислородному питанию и так работают на пределе для мышечных волокон.

Поэтому, кстати, при старте птицы машут чуть быстрее, чем в полете. Лебедь-кликун в полете 3.53 Гц, а при взлете 4.03 Гц (взято отсюда). Пока нет набегающего потока (и создаваемой им аэродинамической нагрузки на крылья), пока птица не разогналась до крейсерской скорости, мускулы позволяют помахать немного быстрее.

Но человеческому махолету нет смысла придерживаться одной частоты и регулировать амплитудой. Нам проще иметь фиксированную амплитуду, а регулировать тягу частотой махов (оборотами двигателя). Необходимость для машущего полета st=0.2 это из той же серии сказок, что и про нестационарности при махах.
 
[quote author=6 link=12 date=1421010604]а про шмеля нарисоватьи обосновать.. [/quote]
Уже рисовали и про шмеля, и про пчелу (где-то в середине этой ветки). В пределах погрешности простейшего расчета все нормально сходится. Ну а точный ответ для таких малых Re дает только численное моделирование.

А конкретно по шмелю, вот читайте. Найдено 314 исследовательских работ.

Ну а если хотите конкретно по шмелям, то читайте 1, 2, 3, 4.

Перевести здесь такие объемы я конечно не могу, так что уж сами...

Но краткую выдержку, не вопрос. Конкретно по шмелю. Разные виды мощности для разных скоростей полета. Суммарная мощность для полета на уровне 60 Вт/кг (кажется, это расчетная по квазистационарной, а замеры Cy,Cx крыльев делались экспериментально):

6a22bf1c75db.jpg


Объем мускулов и мускульная метаболическая мощность 56 Вт/кг. Достаточно хорошее схождение? А симуляция в CFD дает еще большую точность. Миф про шмеля развенчан десятилетия назад, наверно только у нас он все еще продолжает циркулировать из-за повальной физической неграмотности махолетчиков. Ну может еще в африке где-нибудь среди аборигенов.

18066e8fa441.jpg
 
DesertEagle сказал(а):
А видео нет? Длина 3.5 м это корпуса или размах крыльев? И самое интересное - какая мощность двигателя?
А так очень серьезная работа, возможно лучшая из всех моделей махолетов. Про летающую модель в 30 кг я даже не слышал. От нее до полноразмерного один шаг
Длинна. размах 4,5. ДВС 8лс, 2.2Гц. Никто не слышал, проект закрыли из-за разноласий с начальством, с тех пор он сгнил наверно. Далеко не один шаг, работы там непачатый край.
Кстати: летал он у нас зимой, при 0/-5, взлетал с укатанного поля на лыжах  ;D
Видео, фото есть, но пока нигде не выкладываю.
DesertEagle сказал(а):
Масса одной консоли 8 кг (обоих крыльев 16 кг), размах 12 м, хорда центроплана 1.8 м, хорда кончика 1.2 м, площадь 18 м2, амплитуда махов 60 град, частота 0.4 Гц, скорость полета 40 км/час, аэродин.качество 10 единиц, взлетный вес 90 кг, мидель пилота в сидячей полулежачей подвесной системе 0.5 м2, кпд машущих крыльев как движителя 88%. Необходимая для полета мощность ~5 л.с.
Маловато. Снова будет планер, умеющий махать крыльями :-/. Откуда такое значение по КПД маха? Расчет, или соразмерный эксперимент?
 
Montana сказал(а):
Длинна. размах 4,5. ДВС 8лс, 2.2Гц. 
Если это авиамодельный, то они обычно заметно меньшей мощности, если крутятся на оборотах ниже 9000-10000 (на таких может и выдадут заявленную, но только с хорошей настройкой). Насколько я знаю, 50-55cc, заявляемые как 5-5.5 л.с., реально на 5000-6000 имеют не более 3.5-4 л.с.. Так как сделаны на основе 2-3 л.с. бензопильных цпг. Оппозиты 100-110сс, выдают примерно 6-7 л.с..

У четырехтактных промышленных моторов тоже большая недосдача. 6.5 л.с. на самом деле 5-5.5 л.с. на рабочих оборотах 3600, а 13 л.с. на самом деле 9 л.с..

Никто не слышал, проект закрыли из-за разноласий с начальством, с тех пор он сгнил наверно.
Жаль, что закрыли, ведь похоже это самая крупная летающая модель. Да и по пропорциям вполне адекватно для такого веса.

С 2.2 Гц наверно было много проблем ? Я на полноразмерном в идеале выше 0.5 Гц не хотел бы поднимать. В крайнем случае 1 Гц.

Montana сказал(а):
Видео, фото есть, но пока нигде не выкладываю. 
Выкладывайте, очень интересно!

Montana сказал(а):
Откуда такое значение по КПД маха? Расчет, или соразмерный эксперимент?
Расчет. Теоретический кпд по сравнению с неподвижным крылом такой же геометрии и летящем на такой же скорости (грубоватый, так как точного соответствия не может быть из-за разных условий работы). То есть это кпд машущих крыльев как движителя.

На практике, у канадцев на обоих вариантах кпд машущих крыльев вышел на уровне 53% и я не слышал, чтобы кто-то на моделях добился большего. На игрушечных тряпичных авиамоделях он вообще на уровне 15-20%. А по планерным нет данных.

Здорово, что есть заинтересованные люди, делающие летающие махолеты с адекватными моторами! А не ставят туда в 2-10 раз меньший по мощности, чем нужен по теории, и удивляющиеся  почему оно не летит.
 
DesertEagle сказал(а):
Ну да, самолетная аэродинамика прекрасно описывает машущий полет птиц. И сходится с их физическими данными. 
В том, что самолетная аэродинамика справляется, я не сомневаюсь.
У меня был вопрос конкретно для вас. Вы для себя рассчитали и что-то построили, или просто рассчитали и движетесь дальше в рассчетах?
 
DesertEagle сказал(а):
На практике, у канадцев на обоих вариантах кпд машущих крыльев вышел на уровне 53% и я не слышал, чтобы кто-то на моделях добился большего. 


  Николай, не подскажете ориентировочно какие параметры планируете для моторного махолета на взлете(можно навскидку): размах крыла, хорда, частота махов, скорость отрыва при разбеге.


Если аппарат практичный не собираетесь же взлетать с горки? Скорость отрыва км 25 ?
 
St.Igor сказал(а):
У меня был вопрос конкретно для вас. Вы для себя рассчитали и что-то построили, или просто рассчитали и движетесь дальше в рассчетах?
Я рассчитал несколько приемлимых (для меня) вариантов и убедился, что единственный работающий метод расчета махолетов - стационарный самолетный. Проверив это на птицах и насекомых, пересчитав заново канадские, топоровские и другие существовавшие попытки, прочитав исследования и замеры вихревого следа за летящими птицами в журнале эксперим. биологии (и других), и напоследок численно продув несколько компоновок полноразмерных махолетов (чтобы исключить влияние Re) методом конечных элементов. Потому что как и всем, мне хотелось найти наиболее оптимальный (экономичный) способ полета. К сожалению, все о чем тут говорят нестационарщики и придумывали альтернативных своих теорией, оказалось брехней. Птицы и махолеты летают по квазистационарной аэродинамике, сомнений в этом больше нет. Так что здесь я, в основном, указываю на ошибки в альтернативных теориях, чтобы народ быстрее разобрался и приступил к проектированию нормальных аппаратов, способных полететь. Да, чуть не забыл - клина да винчи физически нет, все совсем не так). Не может птица клювом опираться на воздух. Представляйте воздух как воду, они аэродинамически подобны. Как будут работать ваши представления в воде?

Вот теперь, когда в теории не осталось белых пятен и характеристики (требуемая мощность, получающаяся скорость полета, размеры крыльев и т.д.) можно предсказать с большой точностью, можно уже что-то строить.

Для себя я сначала буду пробовать парапланерный вариант, потом вупи, потом дельтапланерный, потом свободнонесущий с прямым приводом от редуктора в корне крыльев. В таком порядке. Просто я и так летаю на парамоторе и самодельных крыльях, не жалуюсь вроде). От махолета мне хочется тишину и удобство. Чтобы взлететь в любом месте, без привязки к полям-"аэродромам", попарить в термиках и вернуться.

Парапланерный вариант я почти собрал еще в прошлом году (сшил крыло и собрал электромотор со шкивами, которые будут сматывать и разматывать стропы). Закончить помешала работа, переезды и семейные обстоятельства. Но скоро продолжу. Практически принцип работы, что параплан можно сделать машущим и он будет нормально лететь, подтвержден на небольшом кайте с ручным приводом. Трудности, как и всегда в авиации - нужны легкие моторы большой мощности, а в случае махолета еще добавляется редуктор и управление углом атаки при махах. Других машущих моделей я не изготавливал.

А разве эту работу еще никто не сделал? Или это не из области аэродинамики?

Это делали все, начиная с Лилиенталя сто пятьдесят лет назад. Единственные, кто этого не делал - строители мускулолетов и моделей, которые не полетели. Вот два канадских махолета были просчитаны верно (статьи и описание расчета есть у них на сайтах), поэтому они и подлетывают. Только они изначально проектировались под минимально возможную мощность, а на практике оказались переутяжелены и поэтому мощности не хватило. Так же экспериментально канадцы обнаружили, что из-за нестационарных эффектов летные свойства машущих крыльев на 20-30% хуже, чем рассчитанные в теории.
 
KV1237542 сказал(а):
Николай, не подскажете ориентировочно какие параметры планируете для моторного махолета на взлете(можно навскидку): размах крыла, хорда, частота махов, скорость отрыва при разбеге.

Если аппарат практичный не собираетесь же взлетать с горки? Скорость отрыва км 25 ?
Дык все по-прежнему - в качестве махолета можно использовать любые нормально планирующие крылья. Чтобы заставить их летать в режиме махолета, мощность (средняя, а пиковая будет в два раза больше) нужна Nм=Nп/n, где Nп - мощность планирования, n - кпд машущих крыльев как движителя. Судя по всему, n будет находиться в пределах 0.5, а в перспективе до 0.8-0.9. Поэтому даже первые летающие махолеты заведомо смогут по экономичности конкурировать с винтовыми ла. Если на редукторе не будет больших потерь. Правда, это без учета инерции, которую при медленных махах менее 1 Гц можно компенсировать мощностью мотора +15-20% (или таким же увеличением амплитуды махов, не увеличивая мощность мотора), а при более быстрых, видимо, только упругой рекуперацией.

Необходимое условие чтобы махолет мог лететь - при птичьих махах крылья должны опускаться со скоростью примерно в два раза быстрее, чем скорость снижения аппарата в безмоторном планировании (точнее, примерно в 1.4 раза). Более сложные варианты с равномерной нагрузкой (четырехкрылые махолеты, махолеты с пропеллирующими законцовками с отрицательной подъемной силой на махе вверх), я пока не рассматриваю. Хотя варианты хорошие в плане снижения требуемой пиковой мощности мотора.

Это для горизонтального полета. Для набора высоты с той же скороподъемностью, что скорость снижения при планировании, нужна соответственно двухкратно большая мощность, чем для горизонтального полета.

Так что махолеты можно строить и не проводя полного аэродинамического расчета, исходя из вот таких простых соображений). Правда, чтобы к ним придти, нужно было во всем этом разобраться, почему именно так, а не иначе.

В моем распоряжении есть несколько парапланов разной площади (и возможность сшить любой), готовый вупи площадью 18 м2 с размахом 9.2 м (масса 11 кг), ну и сделать что дельтаплан, что любые другие крылья, как бы не проблема. Все аэродинамические и прочностные расчеты доступны и проверены на практике. Это будет далеко не первое самодельное крыло, которое я изготовил и облетал.

У всех крыльев со стартом с ног, на практике взлетная скорость примерно 22-25 км/час, в худшем случае около 30 км/час (при проекционной площади 13 м2 и удлинении меньше 5). Крейсерская на угле макс. аэродин. качества, соответственно, на уровне 35-45 км/час. Так что не виду проблем с испытаниями их в режиме махолета. Старт против ветра, а еще лучше с пологого холма, все как обычно.

Скорость снижения у них всех на уровне 1.5-1.7 м/с, поэтому кончики крыльев (или равнодействующую примерно на 70-80% размаха) нужно опускать со скоростью примерно 3-3.5 м/с. А частота махов конкретных крыльев будет уже какая получится, исходя из этой вертикальной скорости махов. Так как зависит от размаха и удлинения конкретных крыльев.
 
DesertEagle сказал(а):
Дык все по-прежнему - в качестве махолета можно использовать любые нормально планирующие крылья.

         Конкретики я не услышал, ну ладно, раз у Вас взлетная скорость отличается от крейсерской не игнорируйте влияние инерционных сил от присоединенной массы при взлете а то получите затянутый взлет и вибрации в лучшем случае. Вроде и канадцы о том писали, не придумали ничего лучше чем нос опустить и разгоняться до...
 
DesertEagle сказал(а):
Птицы и махолеты летают по квазистационарной аэродинамике, сомнений в этом больше нет.

В этом есть правда но не вся к сожалению: чтобы получить от махолета тот максимум который придает всему смысл и отличные ВПХ нужно учитывать влияние инерционных сил (хотя-бы).

Их максимум примерно в крайних точках маха.
 
DesertEagle сказал(а):
По эффективной ометаемой площади нет данных. 

Нет никакой ометаемой площади и нет как таковой дополнительной индуцированной скорости в "плоскости винта"

Каждый участок крыла планирует по своей траектории под наклоном, создавая тягу, пролетая там 1 раз и создавая скос потока в своем направлении.  При взмахе вверх концы крыла работают в холостую.

Условно: центроплан несет - консоли несут и тянут (при взмахе вниз)

Очевидно что при определенном коэффициенте нагрузки махи могут быть и гуще, а ометаемые площади несколько перекрываться, но они еще и разнесены по времени и при определенном коэффициенте нагрузки на площадь и на крыло похожий трюк можно провернуть при почти вертикальном и вертикальном взлете.

Максимальный выигрыш конечно во взлетных режимах: еще бы нет движения в ускоренном винтом же потоке!

Но что бы это позволить нужны относительно к движению не такие частые махи как у винта - здесь на взлете помогают инерционные силы увеличит аэродинамические коэффициенты.

Очевидно: что есть оптимальные углы наклона траектории и их размеры: полого- мало тяги - слишком круто - нахлестываются ометаемые площади - увеличиваем все в масштабе, снижая частоту - слишком много впустую потеряем на центральной чати крыла - вот и оптимум. 🙂
 

Вложения

  • Mahi.GIF
    Mahi.GIF
    4,6 КБ · Просмотры: 118
DesertEagle сказал(а):
Да я вроде где-то в середине ветки приводил примеры расчета одинакового крыла, машущего по-птичьи и плоско-параллельно. В первом случае амплитуда выходила где-то 2.5 м, а во втором 1.7 м. А остальные характеристики (тяга и необходимая для полета мощность) были одинаковыми.

=если амплитуда почти два раза меньше,а частоты одинаковые,
то F*V=?
 
henryk сказал(а):
=если амплитуда почти два раза меньше,а частоты одинаковые,
то F*V=?
В плоско-параллельных махах V меньше в два раза, но F больше в два раза, поэтому результат получается такой же как в птичьих махах, где все наоборот. V здесь вертикальное движение участков крыла, F подъемная сила _на этих движущихся участках_. А не всего крыла! И там не совсем в два раза разница в амплитуде, в полтора скорее. Зависит от сужения крыла. Мне махи всем крылом не нравятся из-за того, что нет возможности устранить раскачку по тангажу из-за наклона полной аэродинамической силы вперед. На паралане будут дикие качели. А вот на дельтаплане может и приемлимо, в силу меньшей высоты подвеса (меньшей маятниковости). Когда махи по-птичьи, это похоже на самолет с винтом, только вместо винта, тягу создают кончики крыльев. Поэтому можно иметь ровный полет. Ну, почти ровный. Как у птиц.

Мощность на махи определяется как в той фотографии с летящим аистом, что была выше. Это настолько очевидно, что странно что махолетчики этого не понимают. Разница с реальной птицей только в точном положении синей стрелки на крыльях, которое плавает в течении маха и ее величине, которая тоже меняется в течении маха.
 
Назад
Вверх