Беседы о теории машущего полёта.

[DesertEagle]

Моноплан или тандем орнитоптеры?

Да любой из них, почему вы думаете что у них кпд машущих крыльев выше, чем в ролике KJELL? Насколько я знаю, у всех моделей такой компоновки ситуация удручающая. Кпд крыльев в моделях в лучшем случае получаются на уровне 20%. Канадцам на человеческом мускулькульном махолете удалось добиться кпд машущих крыльев 53% (почти в два раза хуже, чем у винта на таких же по размеру самолетных мускулолетах!).

А сколько было красивых слов от того же KJELL, что и мембранное крыло создает намного большую тягу, а уж про KJELL-FAN EFFECT я вообще молчу, который и в теории-то выше 20% вряд ли возможен (у машущего крыла теоретический максимум может быть и 95%, для сравнения). А на практике автор замеры мощности и кпд на своих стендах либо вообще не делал, либо сделал, посчитал, и до сих пор удивляется, почему же он получился такой чрезвычайно низкий. Поэтому скромненько умалчивает о нем, не смотря на множество прямых вопросов. Дурят нашего брата везде... То вихрями, которых оказалось что и нет ни одного подтверждения, то вот теперь сказками по якобы эффективность fan-эффекта. Похоже даже не понимая разницы между принципом работы этого веерного фан-эффекта и машущего крыла, которые в корне отличны...

 

[DesertEagle]

Оно Вам нужно давайте переходить на пневмо

Да как-то не хочется иметь махолет с мотором в два раза мощнее, чем с винтом. И в четыре раза мощнее, чем нужен по аэродинамике для самого машущего полета. Смотрел тут характеристики микрогидромоторов (на мощность в несколько кВт), так производитель честно предупреждает что кпд 75%. Сначала крутим мотором гидронасос с кпд 75%, потом используем гидромотор тоже с кпд 75%, итого общая эффективность такого гидроредуктора 0.75*0.75=0.56. А еще потери в шлангах, клапанах, механике, в кпд самих машущих крыльев как движителя. И желание сразу как-то подугасло, когда винт на валу сразу имеет итоговый кпд 50%. Причем целиком как движителя, то есть уже включая эффективность крыла.

С пневмо-то по кпд в любом случае будет похуже, чем с гидравликой.

 

[DesertEagle]

Для махолета нужно найти привод без потерь в редукторе.

 

[KV1237542]

Остальные данные там в графиках.

   Общий максимальный КПД гидропривода в нашем случае может быть 0,8 минимум где-то 0,6 смотря какой насос (сама мышца повторюсь где-то 0,9 выдаст со всеми клапанами и тд). Но ведь это экспериментальный аппарат.
   Общий максимальный КПД пневматики может быть 0,7 где-то а минимум ну может и 0,4, (но здесь все как бы более вариабельно что - ли в отличие от гидравлики и больше зависит от многих факторов)
    Если говорить о перспективе то  с учетом применения свободно-поршневых машин оба варианта имеют право на жизнь так как КПД таких двигателей выше см. ниже сравнение по комбинации ДВС + гидронасос
    Если же делать аппарат экспериментальный из того что есть и расчитывать толко на 40% прибавку КПД  в сравнении с винтом и летать только в горизонте то да + в КПД  не остается или почти не остается
   
    Но перспектива - это все же применение СПД - машин, складное управляемое крыло, вертикальный взлет (а сравнение КПД с вертолетным редуктором наверное уже не настолько провально уже да и лопасти очень опасны и реактивный момент)!

 

[DesertEagle]

Общий максимальный КПД гидропривода в нашем случае может быть 0,8 минимум где-то 0,6 смотря какой насос 

Я смотрел по тем конкретным насосам. Там написано 0.93 объемный кпд и 0.8 гидромеханический. А полный их перемножение (см. формулу в скриншотах), то есть 0.93*0.8=0.74.

Умножаем на кпд мышцы, пусть будет 0.90 с клапанами (хотя и не верится, особенно насчет клапанов и трубок). 0.74*0.9=0.66.

Умножаем на кпд машущего крыла, пусть будет оптимистично 80% (которых пока никто не добился ни на машущих моделях, ни на полноразмерных стендах. в ролике выше вон получилось 9%). 0.66*0.8=0.53. И получаем то же самое, что винт на валу мотора. Причем гарантированно, а у нас 80% для машущего крыла это еще не факт. И для чего тогда, чтобы еще и трястись в полете с метровой амплитудой? А сложность по сравнению с деревянной палкой на валу, а стоимость?

Так что вопрос с приводом остается открытым. Если уж не удастся найти редуктор с нормальным кпд, то хотя бы конструкция должна быть дешевой и простой. Или удобной. Складные крылья, например.

 

[DesertEagle]

А пороховые, как генератор давления, ни кто не рассматривал????

Пушкин рассматривал )). Но не порох, а перекись водорода. Пшикать перекисью на сеточку из серебра, перекись на серебре разлагается в пар с температурой около 600 град. Получается паровой двигатель по сути, но с очень простым управлением подачи пара - обычным клапаном.

Модель (на обычных пневмоцилиндрах, нелетающую) возил по выставкам. Все уперлось в источник газа для пневмоцилиндра (в его случае на перекиси). Кто бы сомневался. Был бы такой подходящий источник, пневмомахолеты летали бы еще лет 70 назад.

http://www.aviajournal.com/arhiv/2000_2002/magazine/20023/st5.shtml

 

[DesertEagle]

Вот увидите, в итоге придете к электромотору, веревке и полиспасту ).

Вообще, надо бы посчитать аналог птичьего скелета, но вместо мышц тросы с полиспастами. По габаритам оно точно впишется в габариты мышц, по мощности скорее всего тоже. Понадобятся несколько отдельных электромоторов, по одному на каждую "мышцу". Может получиться классический человек-птица. Шарниры крыльев за спиной, по бокам аналог птичьей грудной клетки, то есть тянуть крылья с рычагом в метр или около того. Сложно, высоконагруженная система, но в принципе реально. Наверно.

Пневмомышцы и компрессор для них мы никогда не дождемся, это могут сделать единицы специалистов. А с электроникой все компоненты и информация доступны в интернете, разберется любой студент первого курса.

 

[slavka33bis]

Тут видать совсем обессиленый.
Не смог оторваться от воды и просто поплыл:     http://www.youtube.com/watch?v=k3Zcxeqoeto

 

[slavka33bis]

А почему же , ...грамотные люди... , по вашему мнению, так и не смогли за последние 50 лет что либо сделать ?

...Безграмотность...  ?

Или все таки отсутствие решения ?

Нет.
Именно безграмотность.

Так как, решение есть.
Люди, не владеющие профильными знаниями его просто не могут разглядеть.

А то, что касается грамотных спецов, они не видят в махолетах каких-то рациональных перспектив.
Этим людям махолеты просто не интересны.

По этому они не тратят на разработку обитаемого нормальнолетающего махолета ни своего времени ни средств.

 

[slavka33bis]

ВЯЧЕСЛАВ.33.150

Начинать нужно с предварительного аэродинамического расчёта.

Затем - расчёт потребной мощности.
                   (вот на этом этапе грамотный разработчик,
                      пожелавший спроектировать махолет с мускульным приводом
                      грустно вздохнув и остановится)

После этого идёт расчёт прочности и подбор соответствующих материалов.

И только после этого ломиться к напильникам с молотками и с вкладыванием денег.

 

[slavka33bis]

А вот ...решения... - которые...  это какие же ?

В первую очередь - аэродинамичекий расчёт.

Но коль вы настолько уверены, изготовьте как образец,  нормально   л-е-т-а-ю-щ-у-ю модель махолета, под размах
2 - 3 метра. с нагрузкой от 6 кг. на метр крыла,

Не буду я на это тратить время.

Ждите.

Скоро моделистам придёт в голову что можно таки делать модельки такой размерности.

Но они должны понять, что тряпочка на крыльях уже не подойдёт.

Для снижения потерь нужна будет полужёсткая обшивка.
Так как, всё таки необходимо у моделек такой размерности повыщать аэродинамическое качество.
То, что летает сейчас имеет качество, в лучшем случае 0,5 единицы.

 

[slavka33bis]

А потом и увлекся ахинеей об эфирных полях и об изменяющейся массе 

Наберешься опыта и ты придешь к тому же. Без "изменяющейся массы", и пониманием - что такое "вес".

Да не в жисть я до этой чуши, не опущусь.


Те, кто занимался практическим махолётостроительством до сегодняшнего дня по факту шли двумя путями.

1). не имея достаточных знаний в области аэродинамики
       но имея способности к фантазированию и свободные материальные или денежные ресурсы
       сразу начинали строительство махолётов либо мышечных либо с моторчиками .
       Естественно у них полететь так и не получилось.
        И они благодаря неуемной фантазии, которая к науке ни какого отношения не имеет,
        придумывали разные версии, типа, вихрей, эфирных полей и изменяющейся
        массы ( или веса, не важно).
        Эти их версии очень удобно объясняли то, почему их творение таки-не взлетело.

2).  Сразу, ни чего предварительно не начав строить и имея поверхностные знания
        об аэродинамике, забивают голову этими эфирными фантазиями
        и решают, что покашта они полететь все равно не смогут.
        Так как, у них ( да и у всех землян вместе взятых)
        на сегодняшний день
       нет технологических возможностей сделать так, что бы эти эфимерные эффекты
       гарантированно начали работать.
        А рассказывать про эти чудо эффекты они готовы практически на каждом углу.
       Но надеясь на "авось" начинают таки строить, с заведомо проигрывающими
          (с точки зрения классической аэродинамики) размерами несущих поверхностей
       или применяют материалы, которые просто применять для ЛА нельзя.

А в итоге, при том, что крылья их поделок вроде бы и машут,
но дело махолётолетания так и стоит на месте.


      

 

[slavka33bis]

.
к Топоровским "стрекозам".

Да я и на НУЛЬ. ЦЕЛЫХ. НУЛЬ ДЕСЯТИМИЛИОННЫХ ппоцента не приближусь к работам Топорова.

ИХ надо обходить десятой дорогой.

 

[slavka33bis]

Птицы могут создавать тягу на махе вверх. Для некоторых это основной режим полета (для мелких). Крупные этот режим вроде как используют только при старте и необходимости ускориться в полете. Это не тема для спора, можно летать и так и этак. А если интересует как это происходит у конкретной птицы, например андийского кондора =), то можно проанализировать видео с его полетом.

Не ради спора, но я хочу ответственно заявить.

Практически все птицы, летящие:

-  с наборот скорости;

-  с набором высоты;

-  в крейсерском гор.полете;

-  и тем более при полете на сверхмалых скоростях.

при махе снизу вверх обязательно создают продольную тягу.

 

[slavka33bis]

тогда у людей знаний по аэродинамике еще почти не было, поэтому просто строили и пробовали. Прошло сто лет, а ничего не изменилось  ;D. .

Действительно.
И сейчас, похоже, люди знаниями не владея просто строят и пробуют чего-то от этих изделий поиметь.

Жаль.
Давно бы уже эти махолеты оседлали бы.

 

[DesertEagle]

И чтобы было проще, неплохо бы найти качественную покадровую анимацию полета крупной птицы. На которой можно рисовать стрелочками вектора действующих на крыльях сил, предполагаемое обтекание крыльев воздухом и т.д.. Чтобы разговор был более предметным.

Выше ВЯЧЕСЛАВ.33.150 описывал понятую им из видеороликов природу создания тяги при махе вверх. В принципе, похоже на правду, что-то в этом есть. Но вопрос в нюансах. Которые могут сделать этот процесс малозначимым по сравнению с остальной частью. А то и перевернуть результат с ног на голову. Например видимая отмашка концевыми перьями назад может оказаться тем, что из-за развитой выпуклотости-вогнутости перьевого профиля, угол атаки нулевой подъемной силы может быть отрицательным. Что будет выглядеть со стороны как второй режим (тот что с созданием положительной тяги на махе вверх).

Но наверно такой анимации просто не существует. Нужна оцифровка реальной птицы, потому что нарисованная модель с ошибкой в угле крыльев в пару градусов, тоже может перевернуть результат на противоположный.

Поэтому, имхо, проще оперировать абстрактным пониманием машущего полета, его основным принципом. А в детали и нюансы, как это реализовано на отдельных этапах в конкретном реальном птичьем крыле, вдаваться по мере необходимости.

 

[slavka33bis]

. Нужна оцифровка реальной птицы, .

Впринцыпе, сегодняшние технологии позволяют не просто анимировать реальнолетящюю птичку, но и оцыфровать ея полет с помощью многочисленных микродатчиков, кстановленных практически по всей нижней и верхней поверхности обоих крыльев.
Я уверен, что технологии уже позволят, не мешая полету птицы установить на каждые 4кв.см
по одному комплексному микродатчику ( а лучше, по два...три датчика на каждую сторону всех маховых перьев ), которые измеряли бы
и давление,
и ускорения во всех направлениях,
и воздушную скорость с которой протекает воздух на конкретно его участке.
Может быть и ещё парочку каких-нибудь параметров.

Мдяяя...

Тогда и можно было бы составить более-менее приближенно
картину того, что именно происходит на крале птицы при ея полёте.

 

[slavka33bis]

А вообще, совершенно не важно точно знать как летает птица и каким макаром обтекаются отдельные элементы крыла птицы в полета в разных режимах.

Главное то, что мы четко представляем какие именно силы и в каких местах крыла нам нужно получить.

Ну а птицы !!!
Дык ими можно просто любоваться.

 

[DesertEagle]

Впринцыпе, сегодняшние технологии позволяют не просто анимировать реальнолетящюю птичку, но и оцыфровать ея полет с помощью многочисленных микродатчиков, кстановленных практически по всей нижней и верхней поверхности обоих крыльев.

Более того, в аэродинамических трубах уже давно практикуется подсветка потока лазером. В воздух подмешивается микроскопическая пыль, которая светится под лазером. Гуглить Particle image velocimetry. В итоге получаются картинки типа таких

Но САМОЕ ГЛАВНОЕ, компьютер может отследить на картинке движение каждой точки (пылинки). В итоге компьютер строит картинку с векторами, находит задействованный объем воздуха и аэродинамические силы.

Вот полученная таким образом картинка срыва потока на пластинке. Это не компьютерная симуляция! Это реальный воздушный поток с наложенной сверху постобработкой.

Таким образом можно снять полет птицы с полной визуализацией всех вихрей и нестационарностей вокруг крыльев. Хочу посмотреть на лица самых упертых махолетчиков, когда окажется что все там подчиняется самой обычной аэродинамике. Вот для них будет облом-то  ;D. Разочарование всей жизни. Видимо придется им после этого переключаться на антигравитоны, теории мирового заговора и шапочки из фольги. Потому что в машущем полете после такого уже сложно будет искать секреты.

 

[DesertEagle]

Ух, что я нашел...

Пока мы тут сремся  ;D, обсуждая вещи, за которые было бы стыдно даже пятикласснику (вроде безопорного движения и прочий бред), люди в мире работают. Страницей ранее упоминался относительно новый метод подсветки потока лазером и подсчета движения точек по видеокамере. Оказывается, этим методом в развитом мире УЖЕ отснято большое количество разных птиц.

Стоит ввести в гугле ключевые слова "particle image velocimetry bird" и он выдает множество научных статей на эту тему. Я их еще не прочитал, поэтому вот первые попавшиеся ссылки:

Полет стрижа: http://mysite.verizon.net/res77pzy/sitebuildercontent/sitebuilderfiles/hsh_jeb_08.pdf
Полет малиновки: http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/5/23/595.full
Полет черноголовки: http://jeb.biologists.org/content/212/20/3365.full
Полет летучих мышей: http://www.noctilio.com/pdfs/Hubel_et_al_2010.pdf
Есть даже съемка "воробьиного" полета со сложенными крыльями: http://cas.umt.edu/dbs/flightlab/documents/EXP_FLUIDS_Tobalske_Hearn_Warrick.pdf

Напомню, что это не теоретические расчеты и не симуляция на суперкомпьютерах, а видеосъемка РЕАЛЬНЫХ птиц, со всеми их нестационарностями, вихрями и т.д.. Святой грааль махолетчиков, так сказать. О котором они всегда мечтали. Наблюдать и измерять реальное течение воздуха вокруг машущих крыльев и создаваемые при этом аэродинамические силы.

Я пробежал глазами пару статей и сразу могу сказать - чуда не случилось. Выдумщики собственных теорий машущего полета, можете посыпать голову пеплом, сочувствую... Полет птиц вполне адекватно аппроксимируется стационарной аэродинамикой. Но как и ожидалось, чем меньше птица, т.е. чем меньше число Re, тем большее влияние оказывают нестационарные эффекты. Так, у самых мелких птиц (размером с воробья) за счет нестационарных эффектов имеется прибавка до 30-40%. Но никак не в разы и уж тем более не в 10-15 раз, как тут некоторые не краснея заливали.

Жаль не удается пока найти съемку крупной птицы, у нее нестационарная часть, уверен, будет исчезающе малой, а у альбатроса наверняка стремиться к нулю. Заметьте, нам никогда не удастся добиться даже альбатросовых Re, поэтому на человеческих крыльях будет работать исключительно стационарная аэродинамика. А от вихрей будут одни потери. На этом в споре о нестационарности машущего полета можно ставить точку. Все остальные ответы в первоисточниках, переводить и читать до просветления.

Что еще интересного... У стрижа аэродинамическое качество в машущем полете 13.3 единиц. И даже у малиновки 7.5-10. У воробья при падении со сложенными крыльями качество около 1.4, что делает выгодным такой полет для мелких птиц со скоростью то ли свыше 6 м/с, то ли ниже (по переводу не совсем понятно).

Кстати, про мышцы для маха вверх... Даже колибри при висении на махе вниз создает 3/4 подъемной силы, а остальную 1/4 при махе вверх. Что оказалось неожиданным результатом, при кажущихся почти симметричных махах, близких к насекомьим. Небольшое отличие в угле атаки и обтекании при таком малом Re делает такую разницу. У насекомых например это соотношение 60/40, а у некоторых и 50/50.

Что ж, метод PIV дал ответы на вопросы, которые мучили махолетчиков всю их историю. Насчет нестационарностей и прочего. С чем всех и поздравляю.