S
Беседы о теории машущего полёта.
S
slavka33bis
Какие еще ускорения???
Если лично на Вашу грудь подвесить мышц килограмм двадцать а в Ваши руки дать два веера площадью по двенадцать квадратных метров каждый, то и Вы полетите, как миленький.
И задумавыться о том,
в каком месте и при каких движениях руками на Ваших веерах ускоряется какой-то там поток
Вы даже и не станете.
Будете просто махать веерами в ту сторону и с такой скоростью, чтобы при этом Ваше тела стало перемещаться именно в ту сторону, а не в другую.
Для другой стороны у Ваших рук будут вытренированы совершенно другие движения.
D
DesertEagle
😀 ;Dslavka33bis сказал(а):
D
DesertEagle
Ну что за детский сад, какие могут быть обиды. Давайте говорить по существу. Ранцевый махолет на 2 кВт с удельной нагрузкой 20 кг/м2 на скорости 144 км/час с частотой махов (цикла) раз в пять секунд. Критику этих цифр вы уже слышали. А больше ничего в вашу сторону я вроде и не говорил. Не считая поправок когда вы путали какие-нибудь определения. Что такое кпд винта, например. Или когда утверждали что у авиамодельного электромотора массой 3 кг мощность 10 кВт "нереальная", и токи в 300 А там не могут быть в принципе ). А вот у коллекторной дрели такой же массой в 3 кг, мощность 1 кВт, по вашим словам, "реальная". Можно подумать формула N=U*I/кпд у них чем-то отличается, да )). Но я всегда стараюсь отвечать вам корректно, объясняя по возможности нагляднее. Потому что если не считать парочки проблем с физическим пониманием некоторых вещей, в остальном у вас взгляды какими могут быть махолеты, вполне адекватны. Завышенные ожидания конечно имеются, благодаря вере в авторитеты и чрезмерной доверчивости, но в целом нормальные.
То что он выглядит чем-то похожим на чайку, не значит никакого прорыва. Инженеры поставили цель сделать вау-эффект за счет снижения веса (с связанной с этим скоростью полета) и они этого добились. А летает у них модель абсолютно так же, как летают птицы и как летают другие механические модели махолетов. И как летают самолеты. Аэродинамика-то для всех одна.
Это какой-то неправильный технарь ;D
И что, при этом лошадь не тратит энергию на свое перемещение согласно своей массе, скорости движения (лобовому воздушному сопротивлению), коэффициенту трения с дорогой и т.д.?
Ну так в шестерке лошадей каждой лошади приходится тащить хоть небольшую, но прибавку массы. Давайте другой пример: свободная слабенькая лошадь и здоровенная мощная с телегой-колесницей. Я вас уверяю, сильная лошадь с телегой легко догонит и обгонит слабую ). То есть это физический вопрос. Какие силы куда действуют, какая масса, какая мощность у кого и т.д. К чему я постоянно и призываю - вместо того чтобы просто смотреть на птиц и поражаться легкости их полета, попробуйте рассмотреть какие физические силы на них действуют. И сравнить потом теоретические расчеты с наблюдаемыми фактами. Если они сходятся, то все хорошо. Можно эти расчеты применить к полноразмерному махолету и построить летающий аппарат.
Давайте с самого начала. Гравитация на птиц действует? Действует. Птица летит сквозь воздух, имеющий такую-то плотность и такую-то вязкость? Да, летит. Уже хорошо, значит эти физические силы имеются, и с ними надо что-то делать, как-то их учитывать. Продолжайте в том же духе и найдете ответы на все свои вопросы. И по фестовской птице, и по 144 км/час, и по сопротивлению махолета. Тем более что все было подробно описано на этих страницах ранее.
D
DesertEagle
А возвращаясь к силовой установке для махолета, то очевидно что если крылья машут с частотой около 1 Гц, то необходимо вращение двигателя (4000-10000 об/мин) преобразовать в частоту махов крыльев 60 об/мин. Это передаточное соотношение редуктора 67-167 единиц. При этом сложность совсем не в передаточном числе, а в том чтобы этот редуктор был рассчитан именно на передачу достаточной мощности (10-20 л.с., или сколько требуется). Ведь на выходном валу будут усилия, исчисляемые тоннами, и соответствующий момент. И желательно с нормальным кпд, а не 40% как у червячного редуктора при таких параметрах.
На страницах этой ветки предлагались следующие решения этой проблемы:
1. Наматывать трос на тонкий вал. Например если наматывать его на вал диаметром 15 мм, то длина одного оборота L=3.14*D=3.14*15 = 47 мм. Соответственно, мотор, делающий за секунду 100 оборотов (6000 об/мин), в секунду смотает трос длиной 4.7 метра. Многовато для привода крыльев, поэтому придется еще поставить 1-2 ролика на полиспасте, и снизить в 2-4 раза (а можно и до 9 раз) и получить требуемые около 1 метра/сек, если тянуть крыло за боковые тросы.
Но с таким вариантом много сложностей: рост диаметра шкива по мере намотки, износ тросов, быстродействие моторов под вопросом и т.д.. Кпд падает с каждым роликом в полиспасте до 10%, в итоге кпд всей системы вряд ли будет выше 70%.
2. Шариково-подшипниковую пару. Это как болт с гайкой, только по резьбе скользят шарики подшипника, поэтому обладают малым трением и высоким кпд (~90%). При длине шпильки один метр и шаге резьбы 2 мм, ее длина выберется соответственно за 100/2=50 оборотов гайки. То есть получаем редуктор с передаточным числом 50 единиц и довольно высоким кпд. При диаметре шпильки 12 мм, передаваемые усилия в пару тонн легко, так что с этим все хорошо. Но на сжатие шпилька потеряет устойчивость, поэтому требуются отдельные прочные направляющие для каретки. Вес, цена. Но вариант неплохой.
3. Волновой редуктор. Хорошая штука, передаточное число равно количеству шариков, которое может достигать 50 штук, а в двухрядном и 100-150 штук. Кпд высокий, на уровне ШВП, так как тут тоже прокатываются шарики подшипника по направляющим. Но нет такого редуктора под мощность 10-20 л.с., а те что встречаются, слишком тяжелые из-за промышленного исполнения. Технологичный вариант, но маловероятный в поиске, так как самому такой редуктор не изготовить.
4. Веревочная скрутка. Две веревки буквой V, тупо скручиваем как в детской игрушке "пуговица на нитке", получаем огромное передаточное число, примерно как у резьбы, так как нитки скручиваются по винтовой линии и тем самым укорачивают общую длину. Нет проблем с инерцией, очень легкий вариант. Но по предварительным замерам на тросах 3 и 6 мм, кпд такой скрутки не превышает 30%.
Может еще какие были варианты, уже не помню, эти отложились в памяти. Помимо этого, неявные редукторы:
1. Гидропривод. Относительно высокий кпд 60-80%, но все тяжелое.
2. Пневмопривод на пневмоцилиндрах либо вневмомышцаз. Кпд существующих систем (компрессорной части) 10-30%, теоретически возможно до 70%, но на практике таких образцов пока нет.
3. Реактивный привод. Реактивные/пропеллерные/импеллерные движки на концах крыльев махолета, создающих тягу попеременно вверх и вниз. За счет рычага требуется маленькая тяга для привода крыльев махолета, но конечно же общая мощность набирается за счет скорости движения самих двигателей. Система очень легкая и простая, но кпд определяется кпд двигателей. Если брать авиамодельные пропеллеры с диаметром 40-60 см, то это где-то 30-60% в зависимости от скорости махов (ближе к 30% все же). Остальные типа пропульсивных двигателей сильно уступают по кпд, хотя например реактивные или пневматически могли бы быть очень легкими и компактными.
Помимо этого, моторы прямого действия с оборотами 60 об/мин (имеют встроенные редукторы, работающие на разных принципах, поэтому халявы конечно же не получится).
1. Линейный электропривод. Отпадает, так как даже на 5 кВт они весят по 20-30 кг. Причина в том, что из-за малой скорости движения на 60 об/мин, требуется огромное число магнитов и меди в катушках, чтобы создавать соответствующее усилие притяжение между катушками и магнитами, реализующее мощность по принципу N=F*v.
2. Ультразвуковой, он же пьезодвигатель. Работает за счет быстрых колебаний пластинки или чего-то подобного. И трения. Что-то вроде того как ползет гусеница или многоножка. В теории может иметь кпд под 95% и иметь любую желаемую быстроходность, причем при массе самого двигателя вплоть до 1 кг на мощность 10 кВт, если исходить из физических свойст пьезоэлементов. То есть получается в три раза лучше самых лучших быстроходных электродвигателей, при этом сразу со встроенной любой степенью редукции, хоть 1000 единиц. Скорее всего в реальности минимальная масса мотора будет, как и в случае вращающихся электродвигателей, ограничена теплоотводом, т.е. получится около 3 кг/10 кВт. В реальности таких моторов на мощность хотя бы 5 кВт не существует. Существующие на данном этапе развития пьезодвигатели на мощность 200 Вт весят 3-5 кг, при этом довольно высокоборотистые, до 1500-3000 об/мин, что для махолета явно не годится.
3. Искусственные мышцы на биметаллических пластинках и пьезоэлементах. Ну, тут все понятно, мощности мизерные, подходящих размером несуществуют и в обозримом будущем не появятся.
4. Искусственные мышцы из рыболовкой лески. Скрученные спиралью, при нагреве укорачиваются/удлиняются. Можно вшить сотни таких лесок в полотно ткани совместно с нагревательной спиралью и получить мышцу с любым требуемым усилием и прямой частотой сокращения, не требующей редуктора и работающей от электричества. От LiPo аккумуляторов с очень простым управлением обычной кнопкой через реле. С сожалению, кпд таких мышц 1-3%, поэтому отпадает. Возможно, его можно повысить если обеспечить теплоизоляцию и замкнутый цикл циркуляции тепла. Но таких систем пока несуществует и сложно дать оценку насколько это реально. Скорее всего отпадает.
5. Предлагалось также сделать крылья махолета сверху прозрачными, а нижнюю поверхность черной. Солнце будет светить сквозь прозрачную пленку, нагревать воздух внутри крыла, который можно использовать для пневмомышц. Исходя из того, что на каждый квадратный метр солнце дает около 1 кВт тепловой энергии, то даже с 15 м2 крыла можно собирать до 10-15 кВт тепла (кпд такого солнечного коллектора может достигать 95% при маленьком перепаде температур). К сожалению, теплоемкость воздуха все портит. А также пневмомышцы или любой другой привод, вероятно, нужно рассматривать как тепловую машину, подчиняющуюся циклу карно. А при таком малом перепаде температур (5-20 град), ее кпд будет чрезвычайно низким на уровне единиц процентов.
6. Покрыть крыло солнечными элементами, а дальше электричество на электродвигатели. Это не двигатель прямого безредукторного типа, но учитывая потенциальную большую экономичность машущего полета по сравнению с винтом, это может иметь смысл. При кпд панелей 20%, с 15 м2 крыла получаем 3 кВт, чего может хватить для горизонтального полета.
Помимо этого, была масса различных кинематических компоновок, разные варианты пневмопривода (на малое давление 0.5 атм, создаваемое автомобильным центробежным компрессором от турбинки, кпд самого компрессора до 70%, и до обычных 15 атм), разные комбинации крыльев - двухкрылые, четырехкрылые, тандемы, бипланы... Да много чего было здесь уже озвучено и обсуждено. Но толку-то... )) Надо делать машущий параплан, по весу, компактности и удобству эксплуатации он вне конкуренции. Весь комплект, включая мотор, аккумуляторы и привод, и крыло, и подвеску, может весить около 7 кг. (2 кг мотор со шкивами, 3 кг аккумуляторы на 20 минут полета, 1.5 кг крыло 20 м2, 0.5 кг подвесная система пилота).
На страницах этой ветки предлагались следующие решения этой проблемы:
1. Наматывать трос на тонкий вал. Например если наматывать его на вал диаметром 15 мм, то длина одного оборота L=3.14*D=3.14*15 = 47 мм. Соответственно, мотор, делающий за секунду 100 оборотов (6000 об/мин), в секунду смотает трос длиной 4.7 метра. Многовато для привода крыльев, поэтому придется еще поставить 1-2 ролика на полиспасте, и снизить в 2-4 раза (а можно и до 9 раз) и получить требуемые около 1 метра/сек, если тянуть крыло за боковые тросы.
Но с таким вариантом много сложностей: рост диаметра шкива по мере намотки, износ тросов, быстродействие моторов под вопросом и т.д.. Кпд падает с каждым роликом в полиспасте до 10%, в итоге кпд всей системы вряд ли будет выше 70%.
2. Шариково-подшипниковую пару. Это как болт с гайкой, только по резьбе скользят шарики подшипника, поэтому обладают малым трением и высоким кпд (~90%). При длине шпильки один метр и шаге резьбы 2 мм, ее длина выберется соответственно за 100/2=50 оборотов гайки. То есть получаем редуктор с передаточным числом 50 единиц и довольно высоким кпд. При диаметре шпильки 12 мм, передаваемые усилия в пару тонн легко, так что с этим все хорошо. Но на сжатие шпилька потеряет устойчивость, поэтому требуются отдельные прочные направляющие для каретки. Вес, цена. Но вариант неплохой.
3. Волновой редуктор. Хорошая штука, передаточное число равно количеству шариков, которое может достигать 50 штук, а в двухрядном и 100-150 штук. Кпд высокий, на уровне ШВП, так как тут тоже прокатываются шарики подшипника по направляющим. Но нет такого редуктора под мощность 10-20 л.с., а те что встречаются, слишком тяжелые из-за промышленного исполнения. Технологичный вариант, но маловероятный в поиске, так как самому такой редуктор не изготовить.
4. Веревочная скрутка. Две веревки буквой V, тупо скручиваем как в детской игрушке "пуговица на нитке", получаем огромное передаточное число, примерно как у резьбы, так как нитки скручиваются по винтовой линии и тем самым укорачивают общую длину. Нет проблем с инерцией, очень легкий вариант. Но по предварительным замерам на тросах 3 и 6 мм, кпд такой скрутки не превышает 30%.
Может еще какие были варианты, уже не помню, эти отложились в памяти. Помимо этого, неявные редукторы:
1. Гидропривод. Относительно высокий кпд 60-80%, но все тяжелое.
2. Пневмопривод на пневмоцилиндрах либо вневмомышцаз. Кпд существующих систем (компрессорной части) 10-30%, теоретически возможно до 70%, но на практике таких образцов пока нет.
3. Реактивный привод. Реактивные/пропеллерные/импеллерные движки на концах крыльев махолета, создающих тягу попеременно вверх и вниз. За счет рычага требуется маленькая тяга для привода крыльев махолета, но конечно же общая мощность набирается за счет скорости движения самих двигателей. Система очень легкая и простая, но кпд определяется кпд двигателей. Если брать авиамодельные пропеллеры с диаметром 40-60 см, то это где-то 30-60% в зависимости от скорости махов (ближе к 30% все же). Остальные типа пропульсивных двигателей сильно уступают по кпд, хотя например реактивные или пневматически могли бы быть очень легкими и компактными.
Помимо этого, моторы прямого действия с оборотами 60 об/мин (имеют встроенные редукторы, работающие на разных принципах, поэтому халявы конечно же не получится).
1. Линейный электропривод. Отпадает, так как даже на 5 кВт они весят по 20-30 кг. Причина в том, что из-за малой скорости движения на 60 об/мин, требуется огромное число магнитов и меди в катушках, чтобы создавать соответствующее усилие притяжение между катушками и магнитами, реализующее мощность по принципу N=F*v.
2. Ультразвуковой, он же пьезодвигатель. Работает за счет быстрых колебаний пластинки или чего-то подобного. И трения. Что-то вроде того как ползет гусеница или многоножка. В теории может иметь кпд под 95% и иметь любую желаемую быстроходность, причем при массе самого двигателя вплоть до 1 кг на мощность 10 кВт, если исходить из физических свойст пьезоэлементов. То есть получается в три раза лучше самых лучших быстроходных электродвигателей, при этом сразу со встроенной любой степенью редукции, хоть 1000 единиц. Скорее всего в реальности минимальная масса мотора будет, как и в случае вращающихся электродвигателей, ограничена теплоотводом, т.е. получится около 3 кг/10 кВт. В реальности таких моторов на мощность хотя бы 5 кВт не существует. Существующие на данном этапе развития пьезодвигатели на мощность 200 Вт весят 3-5 кг, при этом довольно высокоборотистые, до 1500-3000 об/мин, что для махолета явно не годится.
3. Искусственные мышцы на биметаллических пластинках и пьезоэлементах. Ну, тут все понятно, мощности мизерные, подходящих размером несуществуют и в обозримом будущем не появятся.
4. Искусственные мышцы из рыболовкой лески. Скрученные спиралью, при нагреве укорачиваются/удлиняются. Можно вшить сотни таких лесок в полотно ткани совместно с нагревательной спиралью и получить мышцу с любым требуемым усилием и прямой частотой сокращения, не требующей редуктора и работающей от электричества. От LiPo аккумуляторов с очень простым управлением обычной кнопкой через реле. С сожалению, кпд таких мышц 1-3%, поэтому отпадает. Возможно, его можно повысить если обеспечить теплоизоляцию и замкнутый цикл циркуляции тепла. Но таких систем пока несуществует и сложно дать оценку насколько это реально. Скорее всего отпадает.
5. Предлагалось также сделать крылья махолета сверху прозрачными, а нижнюю поверхность черной. Солнце будет светить сквозь прозрачную пленку, нагревать воздух внутри крыла, который можно использовать для пневмомышц. Исходя из того, что на каждый квадратный метр солнце дает около 1 кВт тепловой энергии, то даже с 15 м2 крыла можно собирать до 10-15 кВт тепла (кпд такого солнечного коллектора может достигать 95% при маленьком перепаде температур). К сожалению, теплоемкость воздуха все портит. А также пневмомышцы или любой другой привод, вероятно, нужно рассматривать как тепловую машину, подчиняющуюся циклу карно. А при таком малом перепаде температур (5-20 град), ее кпд будет чрезвычайно низким на уровне единиц процентов.
6. Покрыть крыло солнечными элементами, а дальше электричество на электродвигатели. Это не двигатель прямого безредукторного типа, но учитывая потенциальную большую экономичность машущего полета по сравнению с винтом, это может иметь смысл. При кпд панелей 20%, с 15 м2 крыла получаем 3 кВт, чего может хватить для горизонтального полета.
Помимо этого, была масса различных кинематических компоновок, разные варианты пневмопривода (на малое давление 0.5 атм, создаваемое автомобильным центробежным компрессором от турбинки, кпд самого компрессора до 70%, и до обычных 15 атм), разные комбинации крыльев - двухкрылые, четырехкрылые, тандемы, бипланы... Да много чего было здесь уже озвучено и обсуждено. Но толку-то... )) Надо делать машущий параплан, по весу, компактности и удобству эксплуатации он вне конкуренции. Весь комплект, включая мотор, аккумуляторы и привод, и крыло, и подвеску, может весить около 7 кг. (2 кг мотор со шкивами, 3 кг аккумуляторы на 20 минут полета, 1.5 кг крыло 20 м2, 0.5 кг подвесная система пилота).
D
DesertEagle
А как ими махать? Вот я вам даю двигатель массой 10 кг и мощностью 14 л.с. (на руках такой есть, вес со всем обвесом - глушитель, руд, бак и прочее). Согласитесь, для ранцевого махолета это более чем достаточная мощность для полета. По любой теории. Ну и помашите крыльями с этой мощностью.
Нет крыльев, говорите? Я вам дам две бочки с камнями, поподнимайте их мотором с мощностью 10 л.с.. С частотой как частота махов и ходом как ход крыльев. А я исходя из массы бочек и частоты подъемов, с помощью силы тяжести определю, действительно ли вы реализуете мощность в 10 л.с., или только делаете вид. Хотя в отличие от машущих крыльев, могущих работать на "холостом" ходу, с бочками сделать вид не получится! Вы просто не разовьете требуемую частоту подъемов. А также сразу будет ясно, а не поставили ли туда червячный редуктор (если они вообще бывают на входную частоту 6000 об/мин) с кпд под 30% и получив на выходе 3 л.с. вместо требуемых 10 л.с. Тогда тоже незачет. Особенно если только редуктор будет весить килограмм 30, помимо прочего.
Все еще считаете, что нет крыльев?
D
DesertEagle
Подождите, вас никто за язык не тянул говорить что аэродинамическая модель машущего полета неверна, что 12 кг лебедь тратит в полете 1.8 Вт и тому подобное. Раз уж сказали А, говорите и Б. С чего это она неверна? Это же классическая физика, только применительно к махолету. Повернули вектор согласно углу махов крыльев и получили из планера махолет. Что здесь может быть неверного, синус угла что ли? ;D
Дело в том, что нет никаких альтернативный видений машущего полета. Разные теории могут только уточнять друг друга, но никак не противоречить законам того же ньютона или жуковского.
Единственная возможность что машущий полет окажется лучше предсказываемого стационарной аэродинамикой - это если в нем будут открыты новые явления, неизвестные науке. Но в таком случае так и говорите: мое видение машущего полета в том, что крылья поддерживают невидимые лесные феи, о которых наука еще не знает. Вопрос в том, если наука о них не знает, то откуда вы узнали? 😉 Про награду за такое открытие и про остров в индийском океане в таком случае не со мной договаривайтесь, а с нобелевским комитетом.
Я к тому, что чем раньше вы смиритесь с тем что формулы вроде Y=Cy*p*S*v^2/2, N=F*v, F=m*a и прочие работают без исключений. Чем раньше начнете строить версии о более эффективном машущем полете, развивая базовую аэродинамическую версию махолета, а не опровергая ее (вместе с началами термодинамики, законами сохранения и всем остальным что с этим связано и что махолетчики с легкой руки называют ошибочными теориями). Тем адекватнее будет ваше восприятие мира и никаких возражений со стороны инженеров вы не услышите.
Вот например чтобы 120 кг махолет летел на 144 км/час от 2 кВт, его лобовое сопротивление вместе с пилотом должно на этой скорости составлять F=N/v=2000 Вт / (144 км/час / 3.6) = 40 Н. Аэродинамике такие крылья неизвестны. Если вы все таки настаиваете, что махолет будет иметь именно такое сопротивление (и даже ниже на кпд махолета как движителя), то ищите способ как добиться, как объяснить такое сопротивление. А не говорите, как вы сейчас делаете, что это формула N=F*v неверна. Она верна. Поэтому сейчас со стороны ваше видение машущего полета можно объяснить только лесными феями, помогающими махать, не иначе ). Жаль если вы это воспринимаете как оскорбление, шутка про фей ведь призвана показать анекдотичность ситуации.
А ссылки на авторитетов, боюсь, вам не помогут. В нобелевском комитете спрашивать-то будут у вас, прежде чем выделять остров, а не с авторитетов 😉 (подскажу - судя по некоторым ляпам и ссылкам на забавные статьи, эти авторитеты похоже сами не понимают половину умных слов, которые они говорят 🙂)
И чтобы завершить на конструктивной ноте - эффективность машущего полета нужно повышать снижая массу, увеличивая аэродинамическое качество крыла и убирая пилота в обтекаемый корпус. Вот как у птиц, посмотрите насколько они совершенны и обтекаемы в полете. Лапы убирают в пух (гуси, утки) или как минимум вытягивают в струнку как журавли. На помощь лесных фей в полете не особо рассчитывают, видимо.
D
DesertEagle
Если крепление рюкзака с крыльями будет в районе центра масс пилота, т.е. в районе поясницы, то он вполне будет сбалансирован в полете. Взлетать можно наклонившись вперед и разбежавшись. Альтернатива - вынести точку подвеса вперед, но сохранив по высоте на уровне поясницы. Или чуть выше, для удобства перехода из вертикального положения. Тогда получится парапланерная сидячая подвеска. Тоже неплохой вариант, но имеет немного большее сопротивление. На скорости под 35-40 км/час только от пилота будет сопротивление около 5 кг, которые придется компенсировать избыточной тягой машущего крыла. Впрочем, если заключить сидячего пилота в обтекаемый кокон, то сопротивление конечно снизится. Но это примерно +5 кг веса на конструкцию кокона.
D
DesertEagle
Где видео такого почти горизонтального полета? На имеющихся видео ничего такого не наблюдается, а соответствует тому что и должно быть по стационарной теории.
Так набор высоты ведь делается не бесплатно. Если на планировании ваши крылья снижаются со скоростью 1.5 м/с, а вы с помощью двигателя в 5 л.с. добились горизонтального полета. То есть скомпенсировали это снижение. То для набора высоты со скороподъемностью 1.5 м/с, вам нужно еще 5 л.с., чтобы скомпенсировать очередные 1.5 м/с.
Поэтому для нормальных полетов с уверенным отрывом от земли и приемлимым набором, по статистике нужна примерно в два раза большая мощность, чем для горизонтального полета. Парамоторы/мотодельтаподвески тоже в горизонте летают от 6 л.с., но практически приходится ставить двигатель от 12 л.с.. Машущий ранцевый махолет, соответственно, мог бы летать от 4-5 л.с. в горизонте, за счет большей аэродинамической эффективности по сравнению с винтом из-за большей ометаемой поверхности. Ну а для набора высоты и нормальных полетоа получается нужны 10 л.с.. Это при условии, что вы найдете для махолета редуктор с кпд под 90-95%, аналогичного кпд ременного редуктора 1:3 на парамоторе. Что ОЧЕНЬ сложно!
И эти цифры мощности приведены для легкого пилота 60-75 кг. Для 100 кг дядьки потребуется, соответственно, около 15 л.с. чистой мощи на крыле. Делите ее на кпд редуктора и получаете какой мотор должен стоять на махолете. Если махолетные крылья будут тяжелее свободных, то соответственно тоже учитывайте эту массу.
Я лично считаю, что на первом этапе нужно добиться только горизонтального полета вдоль земли на высоте одного метра. Поэтому достаточно привода с выходной мощностью около 5 л.с.. (лучше бы конечно 10 л.с., делая скидку на несовершенство первых образцов, но их добиться очень сложно). И это при условии легких крыльев и ранцевости компоновки, разумеется. Для махолетов с колесным шасси цифры будут совсем другие. На уровне 20 л.с. только для горизонтального полета.
D
DesertEagle
А в чем именно она моя? Что я в нее добавил от себя?
И в чем они не верны? Как может быть неверной формула мощность=сила*скорость? Или F=m*a? А ведь машущий полет выводится их них, по большому счету. Тогда, по вашим словам, неверны и законы ньютона, и остальные вытекающие из них законы аэродинамики. Это вы с lav от себя что-то придумываете, не имеющее ни одного подтверждения на практике (или имеет? тогда ссылку для подтверждения, пожалуйста). А я оперирую при объяснении машущего полета только известными фактами.
"Знаю, но не скажу"? Ну как хотите, это же вам жить с заблуждениями в элементарной физике, которых постеснялся бы и пятиклассник.
Ну и достаточно, крылья машут, пилот летит )
Прокатит даже при полностью симметричных махах вверх-вниз через КШМ. Лопухи на дельтапланах имеют некоторую свободу, они при махах будут немного отклоняться и тем самым менять угол атаки. Остается только отдать немного трапецию от себя, чтобы эти углы стали нессиметричны относительно набегающего потока (на махе вниз угол атаки большой, на махе вверх маленький). Все будет прекрасно работать, не смотря на полностью симметричный привод.
Машущий дельтаплан это по сути аналог машущих моделей, только вместо отогнутого вверх хвоста, создающего кабрирующий момент, на дельтаплане надо немного отдать трапецию от себя. Управление и устойчивость остаются дельтапланерные родные, тут ничего менять не нужно. Прочности если тянуть крылья за боковые тросы, тоже хватит с избытком. Проблема только в моторе и редукторе.
Почему не отвечает? Опираться нужно на то, на что можно опереться. Возьмите палку и сгибайте ее как лук. Можете развить таким образом с помощью мотора какую угодно мощность, хоть 100 кВт (по формуле N=F*v, где F - усилие при сгибании лука, v - скорость сгибания). И как вы понимаете, сгибать лук вы можете сидя в парашютной подвеске, какие проблемы ). Останется только придумать как передать движение кончиков лука на крылья, вот вам и привод для махолета. От схемы подвеса пилота к крыльям, это как бы не зависит.
D
DesertEagle
Мощность, необходимая для полета махолета, равна: ((вес в ньютонах / аэродинамическое качество при планировании) * скорость полета в м/с) / кпд машущих крыльев как движителя. Результат в ваттах, для перевода в л.с. можно умножить на 0.00136. Вес из килограмм в ньютоны переводится умножением на 9.8, скорость из км/час в м/с переводится делением на 3.6. Частота махов подбирается такая, чтобы реализовать мощность для полета.
Примеры:
Махолет в виде дельтаплана взлетным весом 130 кг, имеющий качество 9 единиц на скорости 45 км/час, при кпд машущих крыльев 80%, требует мощность для полета: 0.00136*((130*9.8/9)*(45/3.6))/0.8 = 3 л.с..
Тот же дельтаплан, но на скорости полета 110 км/час, на которой он имеет качество 3.4 единицы, будет требовать для полета мощность 0.00136*((130*9.8/3.4)*(110/3.6))/0.8=19.5 л.с.
Бланик весом 500 кг, имеющий качество 28 единиц на 90 км/час, будет требовать мощность в машущем режиме 0.00136*((500*9.8/28)*(90/3.6))/0.8 = 7.5 л.с.
Топоровский мускульный махолет Джордано с взлетным весом 130 кг и имеющий судя по геометрии на 50 км/час аэродинамическое качество около 16 единиц, для полета требует мощность 0.00136*((130*9.8/16)*(50/3.6))/0.8=1.9 л.с..
Второй мускулолет Топорова Азазель, имеющий видимо примерно ту же массу, но несколько большее аэродинамическое качество благодаря моноплану вместо биплана, скажем 19 единиц на 45 км/час, требует мощность 0.00136*((130*9.8/19)*(45/3.6))/0.8=1.5 л.с.
Чтобы иметь заданную скороподъемность u, мощность равна: мощность для горизонтального полета + мощность для горизонтального полета * требуемая скороподъемность в м/с / (скорость полета в м/с / аэродинамическое качество на планировании).
Чтобы иметь скороподъемность u=2 м/с (разумный минимум по соображением безопасности и эксплуатации), дельтаплан из примера выше, должен на выходе редуктора привода иметь мощность 3+3*2/((45/3.6)/9)=7.32 л.с.
При скорости полета 110 км/час, соответственно: 19.5+19.5*2/((110/3.6)/3.4)=24 л.с.
Бланик 7.5+7.5*2/((90/3.6)/28)=25 л.с.
Обратите внимание что у дельтаплана для скороподъемности 2 м/с на 110 км/час мощность потребовалось увеличить с 19.5 л.с. до 24 л.с., а у бланика для тех же 2 м/с в наборе, мощность придется увеличить до 25 л.с., хотя в горизонте достаточно 7.5 л.с. Причина такой разница в качестве. Для 4 м/с бланику-махолету потребуется уже 40 л.с..
Топоровскому Джордано для скороподъемности 2 м/с нужно 1.9+1.9*2/((50/3.6)/16)=6.3 л.с. (и это для мускулолета, хехе).
Азазели: 1.5+1.5*2/((45/3.6)/19)=6 л.с.
И все эти цифры нужно разделить на кпд редуктора 0..1, разумеется (т.е. они неизбежно вырастут, так как не бывает редукторов с кпд 100%).
Примеры:
Махолет в виде дельтаплана взлетным весом 130 кг, имеющий качество 9 единиц на скорости 45 км/час, при кпд машущих крыльев 80%, требует мощность для полета: 0.00136*((130*9.8/9)*(45/3.6))/0.8 = 3 л.с..
Тот же дельтаплан, но на скорости полета 110 км/час, на которой он имеет качество 3.4 единицы, будет требовать для полета мощность 0.00136*((130*9.8/3.4)*(110/3.6))/0.8=19.5 л.с.
Бланик весом 500 кг, имеющий качество 28 единиц на 90 км/час, будет требовать мощность в машущем режиме 0.00136*((500*9.8/28)*(90/3.6))/0.8 = 7.5 л.с.
Топоровский мускульный махолет Джордано с взлетным весом 130 кг и имеющий судя по геометрии на 50 км/час аэродинамическое качество около 16 единиц, для полета требует мощность 0.00136*((130*9.8/16)*(50/3.6))/0.8=1.9 л.с..
Второй мускулолет Топорова Азазель, имеющий видимо примерно ту же массу, но несколько большее аэродинамическое качество благодаря моноплану вместо биплана, скажем 19 единиц на 45 км/час, требует мощность 0.00136*((130*9.8/19)*(45/3.6))/0.8=1.5 л.с.
Чтобы иметь заданную скороподъемность u, мощность равна: мощность для горизонтального полета + мощность для горизонтального полета * требуемая скороподъемность в м/с / (скорость полета в м/с / аэродинамическое качество на планировании).
Чтобы иметь скороподъемность u=2 м/с (разумный минимум по соображением безопасности и эксплуатации), дельтаплан из примера выше, должен на выходе редуктора привода иметь мощность 3+3*2/((45/3.6)/9)=7.32 л.с.
При скорости полета 110 км/час, соответственно: 19.5+19.5*2/((110/3.6)/3.4)=24 л.с.
Бланик 7.5+7.5*2/((90/3.6)/28)=25 л.с.
Обратите внимание что у дельтаплана для скороподъемности 2 м/с на 110 км/час мощность потребовалось увеличить с 19.5 л.с. до 24 л.с., а у бланика для тех же 2 м/с в наборе, мощность придется увеличить до 25 л.с., хотя в горизонте достаточно 7.5 л.с. Причина такой разница в качестве. Для 4 м/с бланику-махолету потребуется уже 40 л.с..
Топоровскому Джордано для скороподъемности 2 м/с нужно 1.9+1.9*2/((50/3.6)/16)=6.3 л.с. (и это для мускулолета, хехе).
Азазели: 1.5+1.5*2/((45/3.6)/19)=6 л.с.
И все эти цифры нужно разделить на кпд редуктора 0..1, разумеется (т.е. они неизбежно вырастут, так как не бывает редукторов с кпд 100%).
D
DesertEagle
Индивидуальные крылья явно движутся в сторону удобства, а не летных качеств/экономичности. Дельтапланы летают хуже микролифтовых планеров, но за пару десятилетий полностью вытеснили их. Парапланы летают еще хуже дельтапланов, но тоже практически вытеснили последних.
Поэтому если появится махолет с небольшими птичьими крыльями (т.е. с меньшим удлинением), пусть и жрущий больше параплана и дельтаплана вместе взятых, но при этом будет переносимый на плечах и распахиваемый одним движением, то думаю это будет неплохая штука. В плане практичности.
А за инженерными махолетами (машущие дельтапланы, планеры и другие высокоэффективные ла) останется узкая ниша сверхэкономичных высокотехнологичных аппаратов. В основном, ради низкого веса и малой цены в силу простоты конструкции. Если конечно удастся найти для них подходящий редуктор.
Поэтому если появится махолет с небольшими птичьими крыльями (т.е. с меньшим удлинением), пусть и жрущий больше параплана и дельтаплана вместе взятых, но при этом будет переносимый на плечах и распахиваемый одним движением, то думаю это будет неплохая штука. В плане практичности.
А за инженерными махолетами (машущие дельтапланы, планеры и другие высокоэффективные ла) останется узкая ниша сверхэкономичных высокотехнологичных аппаратов. В основном, ради низкого веса и малой цены в силу простоты конструкции. Если конечно удастся найти для них подходящий редуктор.
S
slavka33bis
D
DesertEagle
А какие существуют компрессоры двухстороннего действия? Чтобы когда крутится в одну сторону, то качал туда. А когда в другую, то обратно.
Я тут снова размышлял над гидромышцами. Мы их уже когда-то рассматривали на базе мотопомп, но там из-за малого давления получались слишком большие объемы воды в десятки литров (и малый кпд).
Мощность любой пневмо-гидромышцы это изменение объема при заданном давлении в единицу времени: N=p*dV/t.
То есть чтобы реализовать гидромышцей мощность в 5000 Вт при давлении 8 атм, ее объем в надутом состоянии должен быть: dV/t = N/p = 5000 Вт / (8 атм * 101000 Па) = 0.006188 м3 = 6.2 литров/сек.
То есть в секунду надо перекачать компрессором 6.2 литра воздуха/жидкости при давлении 8 атм. Две мышцы по 3 литра каждая, это вроде кажется приемлемым. При этом если сделать ее гофрированной длиной в 2 м и сокращением 20%, то на ходе 2*0.2= 0.4 м при махе раз в секунду развиваемое ими усилие будет F=N/v = 5000 Вт / 0.4 = 12500 N, или по 625 кг каждая (с учетом кпд поменьше, правда). Чтобы тянуть дельтапланерное крыло за боковые тросы, годится. Но в принципе, на таких гидромышцах можно сделать и аналог птичьего скелета, рассчитав соответствующие ход и усилия.
Мышцы должны быть такими, нерастяжимый рукав, пережатый множеством хомутиков:
Можно было бы такие гидромышцы соединить напрямую с самодельным перистальтическим (шланговым) насосом. Никаких клапанов! Никаких систем управления! Крутим электромотором в одну сторону - накачиваем гидромышцы для маха вниз. Крутим в другую - перекачиваем из первых в во вторые для маха вверх. Сам насос и есть клапан. Ресивер не нужен, мышцы своей небольшой упругостью будут защищать от гидроудара. Причем так как с другой стороны давит созданное ранее давление, то страгивающий момент должен получиться очень низким, бесколлекторный электромотор справится.
Серийные насосы для этого не подходят, так как они все с малыми обороты. А со встроенным мотором не бывает подходящих для наших нужд в принципе. Т.к. по удельной мощности только авиамодельные бесколлекторники и авиамодельные двс подходят, на 10 кВт масса ~3-5 кг, все остальные типы моторов в несколько раз тяжелее и только мотор к таком насосу будет весить 20-50 кг.
Под насосом я имею ввиду типа такого, только тонких трубок должно быть много штук, соединенных параллельно для достижения нужного давления и расхода.
Я правда не смог найти в интернете кпд перистальтических насосов. Или хотя бы полных данных какого-нибудь насоса, по которым его можно рассчитать. Так что это под вопросом, он может оказаться очень низким из-за трения.
Какие вообще бывают еще воздушные компрессоры, кроме поршневых и центробежных? Поршневой, думаю, не годится, его масса будет примерно как масса ДВС, это слишком тяжело. Плюс в воздух нужно подмешивать масло для смазки. Нужно что-то вроде мембранного. Может быть вибрационный? Или их кпд совсем низкий? Погружные водяные вибрационные насосы при мощности в киловатт имеют массу около 7 кг и работают с кпд 50%. Про воздушные не знаю, существуют ли вообще на давление в несколько атм...
Я тут снова размышлял над гидромышцами. Мы их уже когда-то рассматривали на базе мотопомп, но там из-за малого давления получались слишком большие объемы воды в десятки литров (и малый кпд).
Мощность любой пневмо-гидромышцы это изменение объема при заданном давлении в единицу времени: N=p*dV/t.
То есть чтобы реализовать гидромышцей мощность в 5000 Вт при давлении 8 атм, ее объем в надутом состоянии должен быть: dV/t = N/p = 5000 Вт / (8 атм * 101000 Па) = 0.006188 м3 = 6.2 литров/сек.
То есть в секунду надо перекачать компрессором 6.2 литра воздуха/жидкости при давлении 8 атм. Две мышцы по 3 литра каждая, это вроде кажется приемлемым. При этом если сделать ее гофрированной длиной в 2 м и сокращением 20%, то на ходе 2*0.2= 0.4 м при махе раз в секунду развиваемое ими усилие будет F=N/v = 5000 Вт / 0.4 = 12500 N, или по 625 кг каждая (с учетом кпд поменьше, правда). Чтобы тянуть дельтапланерное крыло за боковые тросы, годится. Но в принципе, на таких гидромышцах можно сделать и аналог птичьего скелета, рассчитав соответствующие ход и усилия.
Мышцы должны быть такими, нерастяжимый рукав, пережатый множеством хомутиков:
Можно было бы такие гидромышцы соединить напрямую с самодельным перистальтическим (шланговым) насосом. Никаких клапанов! Никаких систем управления! Крутим электромотором в одну сторону - накачиваем гидромышцы для маха вниз. Крутим в другую - перекачиваем из первых в во вторые для маха вверх. Сам насос и есть клапан. Ресивер не нужен, мышцы своей небольшой упругостью будут защищать от гидроудара. Причем так как с другой стороны давит созданное ранее давление, то страгивающий момент должен получиться очень низким, бесколлекторный электромотор справится.
Серийные насосы для этого не подходят, так как они все с малыми обороты. А со встроенным мотором не бывает подходящих для наших нужд в принципе. Т.к. по удельной мощности только авиамодельные бесколлекторники и авиамодельные двс подходят, на 10 кВт масса ~3-5 кг, все остальные типы моторов в несколько раз тяжелее и только мотор к таком насосу будет весить 20-50 кг.
Под насосом я имею ввиду типа такого, только тонких трубок должно быть много штук, соединенных параллельно для достижения нужного давления и расхода.
Я правда не смог найти в интернете кпд перистальтических насосов. Или хотя бы полных данных какого-нибудь насоса, по которым его можно рассчитать. Так что это под вопросом, он может оказаться очень низким из-за трения.
Какие вообще бывают еще воздушные компрессоры, кроме поршневых и центробежных? Поршневой, думаю, не годится, его масса будет примерно как масса ДВС, это слишком тяжело. Плюс в воздух нужно подмешивать масло для смазки. Нужно что-то вроде мембранного. Может быть вибрационный? Или их кпд совсем низкий? Погружные водяные вибрационные насосы при мощности в киловатт имеют массу около 7 кг и работают с кпд 50%. Про воздушные не знаю, существуют ли вообще на давление в несколько атм...
JohnDoe
Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
- Откуда
- где-то в России....
Фиг его знает, но где-то в районе кпд поршневых, т.е. около 0,5 +/-. Кроме массива трубок можно ещё увеличить кол-во роликов на ступени, это снизит мгновенный расход, т.е. можно увеличить частоту, т.е. обороты, т.е. уменьшить редуктор или вообще от него отказаться. Есть ещё шестерёнчатые насосы, применяются в автомобильных водо и маслопомпах. Их кпд где-то 0,6.DesertEagle сказал(а):
Вагон всяких. Есть Рутцы, Линсхольмы, G-компрессоры(спиральные). Можно покумекать над струйными/эжекторными решениями. Подходящих готовых/серийных скорее всего нет или недоступны.DesertEagle сказал(а):
Поршневые бывают разные. У меня вот есть идея поршневой машины у которой на сжатии падает потребная мощность сравнительно с "традиционным" поршнем. 😉DesertEagle сказал(а):
Если "гильза"/поршень/кольца будет из текстолита/фторопласта/етц. для смазки может оказаться достаточно влаги содержащейся в воздухе. Вопрос в охлаждении может возникнуть.DesertEagle сказал(а):
D
DesertEagle
Мде, сложно все это... 🙂