Орнитоптер. Ответы на вопросы +57


Первые две статьи вызвали большое количество вопросов и скептических замечаний на которые я отвечу в этой. Все данные используемые в данной статье являются итогом анализа испытаний и выкладками общей теории полета махолета.

1. Зачем он нужен? Эффективен ли он?


Эффективность любого транспортного средства можно оценить только в условиях схожей задачи, близких характеристиках, и только сравнительно.

Например, если взять характеристики нашей модели и сравнить с одноклассниками по взлетному весу (вертолет «Ворон 333» и «Дозор-50»), то даже не сравнивая транспортную задачу очевидно, что она в сравнении не эффективна, просто из-за малой полезной нагрузки которую способна нести (5 кг). Поэтому, да, приведенная на видео модель не эффективна, и скажу больше, она проектировалась исключительно, как экспериментальный стенд предназначенный для демонстрации реализации машущего полета и изучения его особенностей, поэтому ожидать от нее качественных показателей — наивно.

Возможно ли сделать эффективный махолет? Для ответа на этот вопрос следует рассмотреть то, что мы уже наработали.

  • Механика и инерция. Махолет с кривошипно-шатунным приводом не возможно создать массой более 40 кг. Это легко доказать: дело в том, что передача усилий на крыло в случае кривошипно-шатунного механизма такова, что в крайних точках траектории крыло обладает огромной энергией которая гасится деформацией корпуса и крыла. Перегрузка на кончике крыла при этом достигает 20g. Все это сказывается на ресурсе и прочности, а значит весе. При этом инерциальные нагрузки растут пропорционально четвертой степени линейного размера, прочность пропорционально второй, а это значит, что эти кривые имеют точку пересечения после которой махолет просто невозможно построить. Т.е. кривошипно-шатунный привод совсем не подходит для махолетов, следовательно нужно искать другие способы осуществления машущих движений более энергоэффективные, это мы и постараемся реализовать на новой модели. Реализация нового привода позволит оценить на сколько эффективен может быть махолет с энергетической точки зрения, т.е. каков КПД данного вида привода и может ли это быть интересно с точки зрения коммерческой эксплуатации. Второй задачей нового привода является доказательство того, что можно снять барьеры связанные с негативными инерциальными эффектами, а именно сделать пилотируемый махолет. И третья задача это минимизация вибраций и колебаний, т.е. будут ли махолеты комфортны для людей.

  • Аэродинамика и динамика. Вот тут все намного сложнее. Чтобы разобраться, как повысить аэродинамическую эффективность нужно хорошо разобраться в том, как именно создаются аэродинамические силы крылом махолета, а в отсутствие аэродинамических труб, дымовых стендов и тензодатчиков это весьма не просто, поэтому на новой модели предусмотрена возможность менять большое количество параметров маха для подбора углов и частот для каждого режима полета. Но уже сейчас следует говорить, что у махолета не плохие аэродинамические характеристики: качество К=10-12, Сy достигает 4-х на больших углах атаки.

Т.е. потенциально махолет можно сделать достаточно эффективным, если удастся сделать энергоэффективный надежный привод и максимально использовать особенности аэродинамики машущего крыла. Этим мы и займемся на новой модели.

2. Где старая модель, можно ли ее посмотреть и что это за история с проф. Киселевым?
Коротенько расскажу полную историю того, как мы строили махолет.

Свой первый махолет я построил в 12 лет. К 16 я придумал схему с которую с консолями двигающимися в противофазе. Как выяснил позже эту схему использовали и Киселев В.А. и Топоров В.М.

В 2004-м я поступил в МАИ, где судьба меня свела с уважаемым профессором Киселевым В.А., который занимался махолетами. Я начал работать на него по сбору модели в 22кг, так как эта тема меня очень интересовала, к тому же я был неплохим моделистом.

Работы над моделью велись с 2005 по 2010 разными командами, в одни я входил, в другие -нет. Но результат всех попыток был один — модель совершала пробежки, но не показывала и намеков на полет. А еще она ломалась с катастрофическим постоянством. Узлов хватало максимум на 2-3 пробежки. При этом всем, руководитель проекта не вносил в модель ни каких изменений.



В 2011м Валентин Афанасьевич находит очередного спонсора и он нанимает меня и Шуваова Д.Г. для работ над проектом. Мы еще год занимались тем же, что последние 5 лет. В итоге спонсор принял решение отказаться от работ по данному проекту. Он забирает построенную на его деньги модель. После некоторых размышлений мы решили предложить спонсору за минимальный гонорар сделать модель так, как нам виделось правильным. В итоге через пол года мы совершаем первый неуверенный полет — модель плохо управляется и не набирает высоту. В силу своей неопытности мы решаем, что дело в аэродинамике и переходим к созданию секционных крыльев.



Самое удивительное, что нам удалось реализовать работу секционных крыльев с достаточно высокой надежностью, однако мы столкнулись с тем, что привод ни как не справлялся. Сначала мы грешили на аэродинамические нагрузки. Но позже, по характеру деформаций кривошипов мы выяснили, что все дело в инерции. Т.е. мы долгое время базировались на теории проф. Киселева (доказанной между прочим), что максимумы аэродинамических и инерциальных сил находятся в разных точках траектории крыла и не суммируются — это оказалось в корне не верно — они суммируются и еще как.

В связи с этим мы пересмотрели конструкцию крыльев и привода и постарались минимизировать инерциальные нагрузки. В итоге мы вернулись в исходную точку. Аппарат отрывался, но не управлялся и не хотел набирать высоту. После нескольких испытаний с разными углами и частотами нам удалось выяснить в чем причина — в динамике, а точнее в аэродинамическом фокусе крыла махолета. Он оказался не там, где должен был быть по предположению. Отсюда и отсутствие управляемости. В итоге мы доработали модель согласно нашим расчетам и нам наконец-то удалось реализовать полет. Т.е. большинство теорий проф. Киселева оказались не верными. Начиная от оптимальных углов полета и заканчивая динамикой. Тем не менее теории профессора дали базис, хоть и не верный, от которого мы смогли оттолкнутся, за что ему огромная благодарность и уважение.

По итогам испытаний мы уверяли спонсора, что требуются глубокие исследования аэродинамики, динамики и механики полета, чтобы двигаться дальше однако ему хотелось сразу перейти к постройке пилотируемого аппарата. Безусловно мы отказались от участия в этом безумии. В итоге модель осталась у него, а у нас остался опыт.

В течении двух лет я пытался разрешить те проблемы, которые выявились в проектировании махолета и параллельно собирал коллектив инженеров для реализации разных проектов.
В итоге, как мне кажется, мне удалось найти решение всех противоречий. Для постройки модели была проведена компания на Бумстартере, но она не дала ни каких результатов.

В итоге нашей командой было принято решение о самостоятельной разработке модели с минимальным привлечением сторонних средств. Что мы сейчас и реализуем.

3. Что я делаю в сообществе Гиков?

Сразу скажу — нет желания пиариться. Есть желание найти людей желающих поучаствовать в проекте или всерьез позаниматься темой.

Так же очень нужны хорошие фрезеровщики и токари. Не откажусь если кто-то попробует сделать продувки махолета с помощью МКЭ в FLUENT или любой другой программе. В двойне буду рад если кто-то возьмется разобраться в аэродинамике, моих выкладках и теориях — используйте материалы для написания кандидатских и дипломов — не жалко.

Я конструктор, а не аэродинамик, не динамик, не экономист — все эти отрасли мне нужны только для того, чтобы разобраться имеет ли махолет право на существование или это не более чем игрушка. Поэтому уровень моей квалификации в этих отраслях ровно такой, чтобы понимать основы и принципы.

4. Как он летает?

На этот вопрос проще всего ответить так:
Представьте траекторию винта — это спираль. Так как винт тянет за собой самолет, то его спираль более сжата, чем полный шаг винта.



Теперь давайте возьмем и развернем спираль и сложим ее так, чтобы она представляла собой гармонику.



Тогда получается, что с помощью плоскости мы способны создавать и тянущее усилие и подъемную силу в любой момент траектории, но с разными абсолютными значениями. Например при подъеме вверх крыло больше создает подъемную силу, а при опускании вниз — тягу.



Т.е. идеальное крыло махолета должно в каждом сечении иметь к потоку оптимальный угол или хотя бы находится в зоне стационарного обтекания. Но в случае с жесткими крыльями, только небольшая зона в зависимости от скорости аппарата находится в зоне стационарного обтекания большая же часть крыла находится в зоне срыва потока. И теперь если мы рассчитаем показатели подъемной силы и тяги для жесткого крыла движущегося по гармонике, окажется, что сопротивления такие взмахи создают больше, чем тяги, т.е. согласно классической аэродинамике наша модель не может лететь. Она должна большую часть энергии тратить на бесполезное создание вихрей. Однако она летает. Поэтому мы сделали предположение, что в следствии неравномерности движения крыла возникает эффект локального повышения вязкости воздуха и срыв задерживается до углов в 40-50 градусов достигая Cy =5-7. Однако это только гипотеза. Дальнейшее исследование может показать на сколько она верна.

Теперь к критическим замечаниям.

«Зачем этим заниматься и так ясно, что это полная ерунда.»

Тут ответ прост — тема не паханная, вдруг в ней зарыто, то чего ни кто не ожидает.

Видите ли нестационарная аэродинамика весьма не предсказуема, а наши данные показывают, что крыло махолета практически целиком находится в нестационарном потоке, без признаков ламинарного обдувания, при этом размер вихрей очень различен по размаху. При этом махолет летает и не сказать, что совсем ужасно. Возможно в аэродинамике махолета кроется ключ к улучшению аэродинамики всех летательных средств. В любом случае, как любая мало изученная тема, машущий полет очень интересен.

«Нужно все сделать по другому»

Если вы способны не просто родить идею «как нужно», а математически ее описать, рассчитать и показать ее состоятельность базируюсь на известных законах — мы будем очень рады и готовы воплотить ваши задумки.

«Это не наука, это игрушка»

Мы не претендуем на звание ученых, поэтому пусть это будет просто наше хобби — махолетостроение.

Спасибо всем, кто остался не равнодушен к теме, как только у нас будут данные по новой модели — обязательно поделимся. Если кто-то хочет присоединится к проекту — пишите в личку.


Комментарии (58):

  1. wormball
    /#10129069 / +1

    > Например при подъеме вверх крыло больше создает подъемную силу, а при опускании вниз — тягу.

    А зачем вообще при движении вверх какую-то силу создавать? У меня есть стойкое ощущение, что при движении вверх лучше вообще крыло разворачивать так, чтобы оно поменьше сил создавало, то бишь было развёрнуто строго ребром к потоку, а все нужные силы развивать при движении вниз (я не настоящий сварщик).

    • CMEPTbI4
      /#10129177 / +2

      Совсем вертикально не получится, будет тормозиться о набегающий поток. Надо считать угол атаки для конкретных условий и скоростей.

      • wormball
        /#10129235 / +1

        Вы знаете разницу между «совсем вертикально» и «ребром к потоку»?

        • CMEPTbI4
          /#10129333

          Подумаешь, задумался и опечатался. Все равно один конкретный угол атаки при конкретной скорости без учета условий и необходимости тормозить, ускоряться, менять высоту хорош наверное только при равномерном прямолинейном полете в идеальных условиях. А так можно и при движении вверх результирующую в нужную сторону направить.

    • Bedal
      /#10129247

      сопротивление — всё равно будет, и ход вверх с получением полезной тяги гораздо эффективнее чисто холостого. Кроме того, это потребует меньших углов поворота и уменьшит технические потери.

      Но в целом с орнитоптером всё ведь ясно. На малых скоростях он будет менее эффективен, чем вертолёт, из-за того самого холостого хода, на высоких уступать самолёту (и самолётному движителю) — потому что не может создавать струю с достаточно высокой скоростью.
      Второй «убийца» орнитоптеров — размер. Пока размер мал, куб-квадрат благодушествует, летать можно. А стал из ворона драконом — и… сделать самолётно-удобное и прочное крыло не судьба, использовать центробежную силу для убирания нагрузок в узлах крепления (свободный шарнир вертолётной втулки) тоже нельзя.

      Но — орнитопотер может быть применим в узком диапазоне условий. Например, когда эффективный вертолётный винт большого диаметра не проходит по компоновочным соображениям. Аттракционы, покатушки — может, до такого состояния довести удастся.

      Остаётся вопрос — почему орнитоптер? Энтомоптер же это?

    • RuddyRudeman
      /#10129339

      Предположим верно, интуитивно при движении вверх надо чтобы сопротивление воздуху было минимально, и поток ламинарно обтекал крыло, как можно меньше тормозя крыло. Но вероятно передача от двигателя сделана так, что способна развивать примерно одинаковую мощность при махе вверх и вниз. Тогда почему нам тратить целую фазу движения впустую, если можно развернуть крыло чууточку чтобы и мах вверх нас толкнул вперед/вверх, не срывая поток?

      • wormball
        /#10129385

        А при движении вверх мы не сможем оттолкнуться вперёд и вверх. Сможем либо назад и вверх (при этом будет расходоваться энергия воздушного потока, то бишь в конечном итоге наша же кинетическая энергия, сиречь, грубо говоря, будет торможение двигателем), либо вперёд и вниз (и тогда уже будет расходоваться энергия от двигателя). А между этими двумя случаями — как раз то, что я предложил, то бишь вообще нснизить сопротивление до минимума. Скорее всего, на разных скоростях (и ускорениях и пр.) оптимально либо то, либо другое. Причём на маленьких скоростях — явно второе. При зависании в воздухе и птицы, и стрекозы, и орнитоптеры (из ссылок в каментах к предыдущим статьям) и вовсе машут крылом не вверх-вниз, а вперёд-назад, отталкиваясь на обоих тактах. Грубо говоря, летят по второму способу, только не вперёд, а вверх.

        • Idot
          /#10133103

          А зачем вообще при движении вверх какую-то силу создавать? У меня есть стойкое ощущение, что при движении вверх лучше вообще крыло разворачивать так, чтобы оно поменьше сил создавало, то бишь было развёрнуто строго ребром к потоку

          при движении вверх мы не сможем оттолкнуться вперёд и вверх. Сможем либо назад и вверх (при этом будет расходоваться энергия воздушного потока, то бишь в конечном итоге наша же кинетическая энергия, сиречь, грубо говоря, будет торможение двигателем)

          Потому что если при движении вверх не создавать подъёмную силу, то при движении вниз придётся создавать ВДВОЕ большую подъёмную силу, чем при создании подъёмной силы при взмахах как вниз так и вверх.
          Потому лучше терять в продвижении вперёд, чем терять в подъёмной силе.

          • wormball
            /#10134505

            Ну да, наверное, вы правы. С другой стороны, на большинстве видео орнитоптеры летают настолько натужно и медленно, что есть подозрение, что скорость маловата для такого режима. Тоже, что ли, построить орнитоптер… И разогнать его хотя бы до 100 км/ч.

            • Valerij56
              /#10134751

              Давайте посмотрим на птиц. С какой скоростью большинство из них летают? Причем летают силой своих крыльев, не за счёт разгона в пикировании? Например, гуси или аисты в перелёт?

              • wormball
                /#10134783

                Давайте посмотрим. И что же мы должны увидеть?

                • Valerij56
                  /#10135221

                  Большая часть птиц в горизонтальном полёте тоже не развивают скорости 100 км/час. Некоторые летают быстрее, но энергии на полёт тратят очень много.

                  Нет у орниоптера достоинства «высокая скорость», скорее маневренность является его достоинством. А вот в механике полёта и фазах движения крыла стоит разобраться. И стоит учесть, что крыло гибкое.

                  • wormball
                    /#10136181

                    Я бы сказал, что у птиц нет достоинства «высокая мощность на единицу массы». Китайский авиамодельный мотор имеет 300 ватт в максимуме, а весит 35 грамм. И ещё 100 грамм аккумулятор, ну и т. п. по мелочи. А птица того же размерного класса… ну вот здесь http://www.winstein.org/publ/aehrodinamika_ptic_i_nasekomykh/1-1-0-60 пишут, что голубь массой 0,5 кг развивает 0,012 лошадиной силы, сиречь 9 ватт. Правда, не написано, в каком режиме, но ежели пересчитать для человеческой массы, это будет 1260 ватт, то бишь эдак пятисекундная мощность хорошего велосипедиста, так что можно предположить, что это взлётная мощность. Посему есть подозрение, что в полёте расход ещё меньше.

                    Стало быть, действительно грамотный орнитоптер на электроприводе должен летать заметно быстрее голубя, а скорее всего — и заметно быстрее самолёта на той же силовой установке. А не как на тех видео — ценой безумных усилий летаем едва быстрее пешехода. Я сейчас не говорю об «пассажирских» орнитоптерах, а говорю об размерном классе «голубь», где не так остро стоит указанная автором проблема прочности.

                    • Valerij56
                      /#10137083

                      Я бы сказал, что у птиц нет достоинства «высокая мощность на единицу массы».
                      С этим согласен.

                      Стало быть, действительно грамотный орнитоптер на электроприводе должен летать заметно быстрее голубя, а скорее всего — и заметно быстрее самолёта на той же силовой установке.
                      А вот с этим — нет. Голубя, вероятно, обогнать удастся, а вот самолёт — вряд ли. Современные самолёты очень хорошо оптимизированы на достижение высоких скоростей.

                      • wormball
                        /#10143277

                        Отчего нет? Я не говорю, что у меня непременно получится очень быстрый махолёт, при том, что я в своей жизни не сделал ни одного летательного аппарата, кроме бумажных самолётиков. А принципиально-то что мешает? У пропеллерных самолётов пропеллер вынужден крутиться на очень большой скорости и отбрасывать относительно мало воздуха с относительно большой скоростью. Махолёт этого недостатка лишён. То бишь, грубо говоря, удельный импульс у него должен быть заметно больше.

    • Uncle_Co
      /#10140887 / +1

      Да, вы правы. Но не совсем. Есть такая штука в аэродинамике самолета — поляра второго рода. Все знают поляру первого рода — график, связывающий коэффициент сопротивления крыла Cx и коэффициент подъемной силы Cy. Она строится в системе координат, сязанной с направлением набегающего потока воздуха в бесконечности (в невозмущенной крылом потоке). Но если попробовать построить ту же зависимость в системе координат, связанной с крылом (ось x — по хорде от ребра атаки к ребру обтекания), то нам откроется удивительная вещь. Оказывается, начиная с некоторого угла атаки в этот системе координат коэффициент Cx становится весьма отрицательным, т.е. крыло начинает создавать продольную силу направленную по его хорде вперед. Этим и объясняется создание силы тяги на машущем крыле (полная аэродинамическая сила поворачивается медленнее, чем профиль крыла при изменении угла атаки). И можно так подобрать угол атаки, профиль и скорость вертикального движения, что крыло при взмахе вообще не надо будет разворачивать. Это, кстати, реализовано в интересном водном аттракционе с подводным крылом, на котором человек прыгает и создает силу тяги. Профиль крыла при этом не поворачивается. То же самое было в 20-х 30-х годах уже реализовано в махолете Б.И. Черановского БИЧ-8, правда, он остался тоже не доработанным. Схема его и была взята для этих вот любительских махолетиков.

      • wormball
        /#10143253

        Я, конечно, не настоящий сварщик, но по-моему или вас кто-то жестоко обманул, или вы пытаетесь обмануть здесь присутствующих. По крайней мере с подводным крылом ажно невооружённым взглядом видно, как наклоняется вперёд-назад весь девайс, а значит, и крыло:

        • Uncle_Co
          /#10144261

          Согласен с Вами насчет этого гидропрыгуна. Впрочем там качание крыла ведь очень небольшое. И оно должно сильно уменьшаться с увеличением скорости, которой человек не в состоянии достичь и даже совсем может прекратиться. Это не сложно смоделировать или даже просто прорисовать на бумажке используя поляру крыла в режимах, далеких от критического ообтекания (малый диапазон углов атаки). И увидеть самому.
          Да дело не в этом. Я привел это только как пример, именно так и написав: «можно подобрать режим» с той только целью, чтобы подчеркнуть большой диапазон режимов машущего крыла от сильного наклона до его полного отсутствия. Не обязательно, но можно. Такой режим возможен на больших скоростях полета.
          Но это вообще не важно. Орнитоптер не стоит ни времени ни сил, которые на него затрачивают не только его создатели и даже мы с Вами. То, что хорошо для живой природы не подходит природе искусственной — технике. И наоборот. Он никогда в серьез не полетит.
          Это все равно, что пытаться создать альтернативу автомобилю в виде шагающего транспорта. Тут все понятно без лишних рассуждений — непрерывное движение в технике эффективнее переменного. И в наземном транспорте и в воздушном.

          • wormball
            /#10144559

            > Это не сложно

            Во-первых, несложно слитно пишется. Во-вторых, коли это несложно, отчего вы это до сих пор не сделали? Ну так уж и быть, вот вам поляра из палаты мер и весов википедии:

            https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Поляра_профиля_P-III-15.png

            Чтобы получить указанную вами кривую, надобно каждую точку повернуть относительно нуля координат на указанный рядом с ней угол. Для верности повернём её сразу на 12 градусов:



            Ура, она даже касается нуля! Ай, вот незадача — нуля она касается в точке, соответствующей двум градусам, а отнюдь не двенадцати. Вращение на любое другое количество градусов из указанных на рисунке оставляю вам в качестве упражнения. Не думаю, что у вас получится что-то удовлетворяющее вашему постулату. Ну или приведите какую-либо поляру получше (желательно реального профиля).

            > То, что хорошо для живой природы не подходит природе искусственной — технике. И наоборот.

            Это, извините, витализм. Другими словами, вы как бы говорите нам, что живые организмы подчиняются каким-то другим законам физики, нежели рукотворные объекты. Весь опыт биологии и физики говорит, что это не так.

            > Это все равно, что пытаться создать альтернативу автомобилю в виде шагающего транспорта.

            А чем вам шагающий транспорт не угодил? В отсутствие дорог вполне себе может быть вариантом.

            > непрерывное движение в технике эффективнее переменного

            Это при прочих равных. Здесь я уже назвал одно преимущество — при той же скорости надо махать медленнее, стало быть, и сопротивление воздуха будет меньше. А теперь вы мне назовите недостатки, которые это преимущество перевешивают.

            • Uncle_Co
              /#10144763

              Давайте сделаем так: если Вы всегда правы, а я — никогда, то я заткнусь и отвечать не буду. И дела со мной иметь не надо. Что мне дураку тут делать?!
              А теперь — по существу. «Несложно» пишется слитно не всегда. Оба варианта написания могут быть правильными, надо смотреть по предложению, где это слово употребляется. Это наречие. Не с наречиями пишется слитно, если без частицы «не» слово не употребляется. А если (как учили нас в школе) между «не» и словом по смыслу в предложении можно поставить слово, то пишется раздельно (http://rocca.ru/Question/4912).

              По поводу поляры. Конечно, разворачивать график на бумаге не имеет смысла. Поворачивать надо профиль крыла и рисовать соответствующие ему положения аэродинамических сил.
              Все знают и видели поляру Первого рода, которую и Вы используете (от популярного среди самодельщиков профиля P-III). Но не о ней я вел речь, а поляре Второго рода (внимательно посмотрите мой комментарий). Ее знают в основном специалисты. Вот не очень хороший скан странички, например, из книги «Аэродинамика и динамика транспортных самолетов» Л.Ф. Николаева (стр. 86):

              https://yadi.sk/i/-2_p9D1y3KLx99

              Я тут мало комментирую, и не смог вставить картинку. Не умею пока. Но это на нее ссылка с моего яндекс-диска.
              На правом графике видно, что зависимость Cy от Сх совсем другая в системе координат, связанной с крылом. Поляра Второго рода рассматривается в курсах аэродинамики авиационных институтов.
              По поводу шагающего транспорта и любых транспортных средств, основанных на возвратно-переменных движениях. Шагающий транспорт мне не угодил и не «неугодил». Я к нему равнодушен, как к любому техническому курьезу — любопытно, не более, как и орнитоптер.
              Это не я придумал, это давным-давно известно, что шагающий транспорт хорош только на малых скоростях. Предел скорости шагоходов — 20-24 км/час (шагания, а не прыжков). Я некоторое время занимался исследованием этих вопросов, конструкций, сам пробовал конструировать, связывался с людьми, занимающимися этим видом транспорта. Бесперспективно. Количество проблем кинематики и динамики перевешивает все мнимые достоинства. Впрочем, для фанатов это не аргумент!

              «То, что хорошо живой природе не подходит природе искусственной» — только ЭТО я и написал и ничего более. Ни о каких законах природы и т. п. Живой организм в процессе движения должен оставаться цельным, неразрывным (сосуды, связки, кости, мышцы), поэтому для него приемлемо только возвратно-переменное движение. Для техники таких ограничений нет, там части устройства могут быть отделены от остальной машины и совершать непрерывное однонаправленное движение (колесо, шестерни, рычаги в рычажных механизмах и т. п.) и такое движение эффективнее — нет больших динамических нагрузок, механизмы проще (колесо по сравнению с ногой, например), скорости больше. Разделение подъемных функций и функций создания тяги однонаправленно вращающимся винтом самолета — тот же случай. Это философия техники.

              В оправдание своих мыслей и выводов и почему я взялся за коментирование в этой темме, могу добавить только то, что я был создателем и руководителем секции дельтапланеризма, которая сталав клубом сверхлегкой авиации в г. Кирове. По моему проекту, по моим расчетам был построен одноместный самолет, он успешно летал и был защищен моим товарищем в качестве дипломного проекта в Киевской военно-воздушной академии (еще во времена СССР). Конечно, я не профессионал, но некоторое представление об аэродинамике имею.

              Обратите внимание, что я не иронизирую, не издеваюсь над собеседником, не перехожу на личности, стремясь показать свое превосходство любыми средствами, а стараюсь поддерживать спокойное деловое общение.

          • wormball
            /#10144581 / +1

            Посыпаю голову пеплом. Сначала запостил, а затем уже заметил, что масштабы-то по координатам немного не совпадают. Правильно будет вот так:



            Это она повёрнута на 4 градуса. Действительно, эффект есть и достаточно заметный. Только я совершенно не пойму, отчего оно так. Похоже, придётся учить аэродинамику.

  2. RuddyRudeman
    /#10129355 / +1

    А неужели нет численных моделей и дорогих, но доступных на торрентах для студентов, пакетов, считающих модели по ним? Если дело в правильной подстройке тонкостей фаз и углов атаки, то запулить генетический алгоритм, и через недельку посмотреть что получится? Боевые самолеты вроде летают на всяческих критических режимах потока, так что наверняка физика поведения воздуха для этого есть

    • SADKO
      /#10129499 / +3

      Боевые пляшут на управляемых векторах тяги…
      ИМХО автор прав, тут возможна какая-то новая хрень, уж больно не складно получается, а тем не менее летает.
      Так что виртуальная продувка тут не факт что поможет.

      PS.Уж я-бы на месте автора, по старинке по наклеил ниточек, напустил бы дыму, и по снимал бы всё это безобразие скоростной (а может и не очень) камерой, дабы рассмотреть как это выглядит в натуре.

  3. Smbdy_kiev
    /#10129653 / +1

    Я вот третью статью читаю, и всё не пойму, почему у автора всё так сложно, а эта штука так легко летает:
    https://www.youtube.com/watch?v=zS10Wz9tfhQ
    Где подвох?

    • Anarions
      /#10129763

      Навскидку — разный вес, разная полезная нагрузка (модель автора, вроде как, может нести 5кг нагрузки), это 12 птичек из вашего видео засунутых «в багажник». Размах крыльев у птички из вашего видео — 2 метра, то есть одного порядка с орнитоптером автора, но запас полёта из-за маленького веса — явно намного меньше.

    • ariksu
      /#10129801 / +2

      Птичка из углепластика. 400 грамм и размах крыльев два метра. Чудо инженерии, но никак не транспорт.

  4. mm7
    /#10129865

    Если бы большие махолеты были возможны, то в природе уже были бы летающие птицы весом более 50 кг, с размахом 20м и тп.
    (аналогия, вес и размер не проблема в океане, и там есть огромные рыбы, кальмары и 40-метровые киты)

    Я не смог написать в первой статье. Про вертолет. Вернее про его проблему разной скорости лопастей относительно воздуха.
    А что мешает сделать несколько более сложные лопасти, которые имеют радиальную степень свободы, каждая сидит на своей оси и может поворачиваться скажем +-20 градусов. Это вы дало возможность лопасти с левой стороны (вращение по часовой, т.е. лопасть идет вперед относительно машины) уменьшать угол замедляясь относительно машины, а лопасти с правой стороны увеличивать угол, ускоряясь.
    При этом скорость лопастей относительно воздуха одинаковая.
    Как это технически сделать, можно с активным приводом, можно с какими-нибудь пружинами… сам воздух будет подтормаживать левую лопасть, напрягая пружину, а когда лопасть переходит на другую сторону, пружина возвращает энергию и ускоряет лопасть. Еще есь центробежная сила, которая может заменить или дополнить пружину.

    Не думаю, что я первый такое придумал. Пробовались-ли подобные идеи?

    • rusec
      /#10129951 / +5

      Если бы самолёты были возможны, то в природе уже были бы летающие птицы весом более 50 тонн летающие на сверхзвуке.
      Если бы ракеты были возможны, то в природе уже были бы летающие птицы весом более 500 тонн гнездящиеся на Луне.
      Если бы паровозы были возможны, то в природе уже были бы бегающие птицы весом более 5000 тонн бегающие со скоростью 200 км/ч.
      К счастью, всё это абсолютно невозможно.

      • mm7
        /#10129997 / +1

        Самолет не махает крыльями. Он либо крутит пропеллер либо использует реактивную тягу.
        Че-то не припомню чтобы в природе у живых существ что-либо неограниченно вращалось на оси.
        все соединения либо качающегося типа, либо вращение ограничено. Ибо сосуды, нервы…
        Реактивную тягу применяют только морские твари, кальмары, каракатицы и тп.
        Если бы появился био-вид использующий реактивную тягу в воздухе, типа как у самолетов и ракет, он был-бы обречен на вымирание ввиду крайней неэффективности по сравнению с маховым способом полета.
        Так что Ваши примеры натянуты. Хотя и забавны :)))

        • Xandrmoro
          /#10130545 / +2

          Че-то не припомню чтобы в природе у живых существ что-либо неограниченно вращалось на оси.

          Жгутики же.

          • ZaitsXL
            /#10132723 / +1

            это не вращение в прямом смысле

            • wormball
              /#10134667

              Нет. Это вращение в самом прямом смысле. Правда, не на оси, а в отверстии, но это уже детали.

    • slog2
      /#10130211

      Всё уже было. Из вики — «Самый крупный птеродактиль был обнаружен в Румынии в местечке Себеш уезда Алба; размах его крыльев — 16 метров»

      • mm7
        /#10130291 / +1

        "… Птерозавры из семейства аждархид безраздельно господствовали в воздушном пространстве Земли в конце мелового периода. Входившие в это семейство кецалькоатли были самыми последними представителями летающих ящеров и самыми гигантскими. Размах их крыльев составлял 10 метров, шея была длиной три метра, а череп — два метра. Благодаря полым костям ящер весил всего 130 килограммов. Тем не менее кажется невероятным, что такое большое животное поднималось в воздух и планировало… "
        http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6651/

        Ага, 130 кг! Т.е. большой махолет все таки возможен! :)

        • bormotov
          /#10135137

          но очевидно, по эффективности проиграл другим видам :)

    • Darth_Biomech
      /#10130289 / +1

      Если бы большие махолеты были возможны, то в природе уже были бы летающие птицы весом более 50 кг, с размахом 20м и тп.

      Познакомьтесь с кетцалькоатлем, весящим по последним данным от 200 кг.

      • erwins22
        /#10130413 / +1

        неизвестна плотность атмосферы тогда.

      • p_fox
        /#10138205

        «Весил, по разным оценкам, от 65 до 250 кг.»

        • Darth_Biomech
          /#10138219

          большинство оценок, опубликованных с начала 2000-х годов, указывают массу в районе 200 кг[6][7].

    • APLe
      /#10132767

      Если бы большие махолеты были возможны, то в природе уже были бы летающие птицы весом более 50 кг, с размахом 20м и тп.
      Тут, знаете ли, тонкость есть. Птицы не могут иметь 4 полноценных крыла, потому что совсем без ходильных конечностей не прожить. А четырёхкрылые насекомые не могут быть крупными по ряду других причин.
      А, ещё. Крылья птиц обязательно должны быть складывающимися, потому что для них никто ангаров строить не будет. Это тоже может вызывать конструкционные проблемы.

    • Uncle_Co
      /#10142841

      Посмотрите внимательно на втулкку несущего винта вертолета и рассмотрите его конструкцию. Каждая лопасть имеет возможность поворачиваться вокруг своей продольной оси изменяя угол атаки при вращении (набегает на поток- угол уменьшается, идет по потоку- угол увеличивается). Это обеспечивает автомат перекоса. Кроме того, лопасти имеют качание вокруг своего комля в горизонтальной плоскости (циркуляционно меняется угловая скорость) и вокруг горизонтальной оси — вскидывание лопасти. Там все это реализовано давно.
      У двухлопастных несущих винтов конструкция втулки может быть более простой. Достаточно винт поставить на косую горизонтальную ось (обычно под углом 45 град к продольной — радиальной оси лопасти винта), размещенную на главной оси так, чтобы при вскидывании набегающей лопасти ее угол атаки уменьшался, а у набегающей — увеличивался. Своеобразный кардан. Этот механизм, в частности, реализован в автожирах.
      Я вам более того скажу, дорогие мои. Посмотрите на работающий винт вертолета спереди, когда вертолет летит на вас. И что вы увидите, рассматривая одну лопасть? Да-да! Она машет -вверх-вниз, вверх-вниз. Машущий полет давно реализован без всяких кривошипно-шатунных механизмов — это вертолеты. Они и являются орнитоптерами в реальности! Просто движение вверх-вниз реализовано за счет непрерывного, а не возвратно-поступательного, движения — вращения лопасти вокруг наклоненной оси винта. В боковой проекции лопасть движется вперед-назад, а во фронтальной — вверх-вниз. Ее мах просто совмещается с поворотом. Точно так же, как колесо есть «бесконечная однонаправленно движущаяся нога», так и вертолетный винт есть «набор бесконечно машущих крыльев». Профит!
      Машущие крыльями орнитоптеры — тупиковая ветвь аэрдинамики. Ею не стоит заниматься просто потому, что эта идея уже реализована красиво, элегантно успешно. Они не нужны ни кому, кроме стремящихся к оригинальности молодых людей и стариков, которые еще хотят оставить свой след в истории. А вертолеты тем временем давно летают!

      • wormball
        /#10143283

        Ну это же не то совсем. У вертолёта тот же недостаток — он машет лопастями не в пример быстрее, нежели летит как целое. У махолёта же напротив — махать надо со скоростью в разы меньше скорости полёта. По крайней мере у птиц это получается.

  5. stalinets
    /#10130257 / +7

    Думаю, вам стоит сделать доведённую до ума небольшую модель, именно в роли игрушки. На электротяге, с крутым пластиковым обвесом и с креплением для экстрим-камеры с гиростабилизацией. Запустить мелко- или средне-серийное производство с помощью китайцев, уже имеющих опыт с квадрокоптерами, продавать её на ибэе, распиарить по интернету с помощью вирусных видео и пр. Тогда у вас появятся реальные деньги от продаж, на которые можно будет дальше исследовать тему и строить что-то серьёзное. Даже если особого желания заниматься этим нет — думаю, это необходимый шаг, без которого не будет денег и отдачи, и рано или поздно энтузиазм перегорит. Может быть, для этого стоит привлечь в команду кого-то с организаторско-коммерческой жилкой.

    • Darth_Biomech
      /#10130293 / +2

      Поддерживаю идею на счет игрушки. Модель сама по себе выглядит очень интересно и экзотично в полете, почти как нечто среднее между стрекозой и птицей, мне кажется она стала бы довольно популярна.

  6. TiesP
    /#10130761

    А с моделями festo вы знакомы? Они делали летающие модели "бабочка", "чайка" и т.д. Например https://youtu.be/1gu3z7w4Vc8

  7. murz85
    /#10130763

    Я ни разу не механик, но может быть вам все же рассмотреть следующую идею:
    Вы говорите о потерях и сложностях кривошипно-шатунной передачи, но ведь изначально вы берете энергию от ДВС, в котором как раз поступательное движение преобразуется во вращательное. Почему бы не сделать непосредственный привод от поршня ДВС на крыло? То есть на каждое крыло отдельный цилиндр плюс система синхронизации.

    • parserpro
      /#10131329

      При запуске инерция не порвет всё это хозяйство?

    • pavlick
      /#10131685

      кажется, что от этого ничего не изменится. Цилиндр без КШМ работать не будет — что-то должно его возвращать назад

      • elmm
        /#10132013

        Можно попытаться создать вариацию на тему опозитного двигателя, но люди пытаются построить летательный аппарат, а не дигателестроением занимаются, как я понимаю.

      • Valerij56
        /#10132877

        Как ни смешно, но КШМ не обязателен, если вам нужна энергия возвратно-поступательного движения, а не вращения. Существуют дизельные компресоры с оппозитными свободно подвешенными поршнми, их возвращение и запуск дизеля обеспечивается давлением перекачиваемых газов. Например, на подводных лодках именно они закачивают воздух в баллоны высокого давления. Но значительно больше известны дизельные копры, в которых возврат поршня (а в некоторых относительно компактных конструкциях, наоборот, цилиндра) обеспечивается силой тяжести. В данном случае вероятно возврат должна обеспечить пружина, и, возможно, сжимаемый газ.

      • murz85
        /#10133059

        Если механически связать противоположные крылья (насколько видно из видео, так оно и есть), то возврат поршня и крыла будет происходить за счет противоположного цилиндра.

    • Valerij56
      /#10132885

      То есть на каждое крыло отдельный цилиндр плюс система синхронизации.
      Возможно даже не один.

  8. Breese
    /#10141891

    Могу попробовать помочь с продувкой крыльев в CFX, в статическом режиме (т.е. плоскость крыла относительно потока в одном положении находится) знаю как и делал в свое время, а вот в динамике могут быть проблемы… А какой примерно размах должен быть чтобы нести груз в 100 кг?

  9. Ayasmarsa
    /#10141901

    Около 450 кг взлетный вес и размах 7,5 метра. Статика, к сожалению ничего не даст, нужна динамика.

  10. Breese
    /#10143607

    Не маловато ли 7.5 метров для такой массы? Что в динамике то хотите посмотреть? И еще профиль крыла есть предполагаемого? Траектории движения? Может посмотреть сначала на то что есть в наличии и понять неэффективности?

    Для дураков: скопировать птичье крыло не позволяет механика и материалы?

    • Ayasmarsa
      /#10143745

      скопировать птичье крыло, при этом чтобы оно отвечало требованиям надежности и веса практически невозможно сейчас, это все в области предельных технологий.
      А на все остальные вопросы, безусловно есть все параметры которые Вас интересуют.