Силы действующие на вертолёт. Каким силы и моменты действуют на модель и куда они приложены?

Mr_Miron
Vladlen:

А лопасти что толкает?

Куда и в каком случае?

Vladlen

Да в любом.

Помните про ротор в вакууме?

Mr_Miron
Vladlen:

Да в любом.

Помните про ротор в вакууме?

Что помню? В вакууме аэродинамических сил нет
У вас есть флайбарный верт, можно с него лопатки снять, раскрутить и посмотреть

Vladlen

Я в видео обьяснил уже, что лопатки снимать нельзя. Без лопаток нет управления.

Не управляет лопастями, а именно толкает! Управляет пилот, не важно как, главное что шаг меняется необходимым образом. А вот результат управления, возможен только за счёт аэродинамических сил.

Mr_Miron
Vladlen:

Я в видео обьяснил уже, что лопатки снимать нельзя. Без лопаток нет управления.

Что значит нельзя? Вертолет взорвется? То же самое будет, что в вакууме без лопаток. А в вакууме типа есть управление?
Я не понимаю о чем речь, разговоры все вокруг да около.

Vladlen:

Не управляет лопастями, а именно толкает! Управляет пилот, не важно как, главное что шаг меняется необходимым образом. А вот результат управления, возможен только за счёт аэродинамических сил.

А в чем разница между управлением и толканием? Если управляешь, то толкает за тебя что-то другое, какая разница? Итог один. Бред какой-то.
В вакууме нет аэродинамики. В вакууме при отклонении ротора вперед сразу же возникнет гироскопический момент в бок под 90гр к тому направлению, куда ротор наклоняется.
С воздухом есть аэродинамика, которая поднимает лопасть, а лопасть начинает двигать тушку по мере своего подъема, а пик вращения тушки лопатью достигается, когда лопасть пройдет 90гр.
Давайте по 10 разу это все обсудим. Я не понимаю че не так

EVIL
Vladlen:

лопатки снимать нельзя. Без лопаток нет управления.

Дык… лопатки для управляемости и установлены. Сам же флайбар нужен для обеспечения устойчивости.

Устойчивость и управляемость - 2 взаимоисключающие понятия. Меняя вес и площадь лопаток, а так же длину сервооси, находим желаемый компромисс.

Vladlen

Сила необходимая для изменения шага лопасти зависит от её профиля и точки поворота на межлопастном валу. Для изменения шага сила может требоваться, а может и наоборот, требоваться для удержания шага, если лопасть стремится развернуться задней кромкой вперёд. Наклонить плоскость ротора можно только изменив шаг. А не наоборот. В вакууме как не наклоняй тарелку, плоскость вращения ротора не изменится.

2 months later
Twilight_Sun
Vladlen:

Что будет наклонять ротор в вакууме?

Mr_Miron:

Сервоприводы (вперед тарелкой, допустим) и гироскопическая сила наклонит его в бок
С воздухом есть аэррдинамика, значит гироскопическая сила будет так же действовать в бок, а аэродинамическая будет крутить вперед по циклу

если рассматривать безфлайбарный верт (это проще для понимания что делает ротор) тут явно видна ошибка. Сервоприводы не наклоняют ротор вообще. Сервоприводы через тарелку и цапфы меняют угол атаки лопастей в зависимости от положения лопасти. это возможно т.к. лопасть крутится вокруг своей длинной оси вместе с цапфой на межлопастном валу либо на его аналоге. Т.е. в вакууме работа серв не приведет к возникновению каких-либо новых сил в роторе вообще и ничего никуда не будет наклоняться.
А в воздухе именно изменение угла атаки приводит к тому что лопасть начинает “махать” и соответственно воздействовать на голову и далее на весь вертолёт.

Далее если внимательно подумать, то видно что и второй тезис про то, что эффект гироскопа будет в одной части помогать а в другой мешать аэродинамической силе тоже неправильно описан и всё немного не так. Для примера у меня есть мелкие вертолёты которые можно держать в руке. если я держа в руке вертолёт наклоняю правый стик на пульте вперёд, то вижу что тарелка наклоняется вперёд и чувствую силу которая пытается опрокинуть вертолёт так же вперёд, но, если я не отпускаю руку и сопротивляюсь, то возникает противодействие и в итоге результирующая сила на “гироскоп” равна нулю и соответственно никакая прецессия практически не возникает (собственно я её и не чувствую). При этом видно что лопасти спереди идут ниже чем сзади, т.е. ротор находится в некотором условно наклоненном положении.

Если же вертолёт не держать в воздухе он будет переворачиваться вперёд, тут гироскопический момент начинает возникать, но поскольку сила упругости лопастей наклоняет ротор вперёд, то этот момент направлен вправо и соответственно является исключительно паразитным. С другой стороны этот эффект вряд ли является значительным, т.к. значимых проблем с управляемостью при замене лопастей на лопасти в полтора раза легче/тяжелее не наблюдается (лишь бы двигатель справлялся достаточно быстро раскручивать ротор).
Поэтому другие товарищи которые тут высказывались за то что без гироскопических эффектов вертолёт не полетит явно сильно неправы, т.к. в пределе вертолёт вполне себе полетит даже на невесомых лопастях (а почему бы ему не лететь) лишь бы они были достаточно прочные.

С флайбаром у меня опыта немного, в наличии только v911 но насколько я вижу в нём роль флайбара (под 45 градусов) состоит в хитрой механической замене ФБЛ, т.е. в стабилизации, для этого нужно иметь некоторую “плоскость” относительно которой стабилизировать и тут как раз флайбар вполне себе является гироскопом в первую очередь (на v911 там даже не лопатки в стоке, а тупо грузики). Каково соотношение свойств гироскопа и аэродинамики у флайбаров взрослых, которые под 90 градусов стоят и обязательно с лопатками - тут затрудняюсь что-то писать т.к. в руках их не держал. Но в любом случае это просто определенный способ управления циклическими углами атаки основных лопастей

P.S. Тема очень интересная потому что уже на середине пробираясь через заблуждения непонимания и картинки для себя многое понял и сформулировал.

EVIL
Twilight_Sun:

пробираясь через заблуждения непонимания и картинки для себя многое понял

Судя по написанному, ничего вы не поняли.

Twilight_Sun
EVIL:

Судя по написанному, ничего вы не поняли.

я не расписывал какие-то детали. но если есть возражения к конкретным примерам не могли бы вы уточнить какие чтобы я себе понял лучше? желательно в применении к современным вертолётам, всё-таки флайбар штука не очень современная сейчас. хотя на видео оно всё интересно происходит.

Vladlen
Twilight_Sun:

Поэтому другие товарищи которые тут высказывались за то что без гироскопических эффектов вертолёт не полетит явно сильно неправы

А где такое?
Он и без силы тяжести полетит и в воде полетит, но что с того? Вопрс только как?

Как полетит вертолёт без гироскопических эффектов, как надо будет наклонять тарелку? где шаг будет максимальный, а где минимальный при горизонтальном перемещении?

Twilight_Sun

Там на первых страницах проскакивали такие высказывания странные, что мол для наклона вправо серва наклоняем вперёт а за счет гироскопического эффекта наклон происходит вправо… но если всё это отвергли то и отлично. я к тому что можно сделать лопасти легче, эффект уменьшится и норм всё полетит с фбл.

без силы тяжести полетит, почему не полетит. только на старте лучше придержать немного. вот это кстати интересный эксперимент был бы отдать на МКС какой-нибуть ХК К100 или подобный вертолётик. только они ж там разнесут всё…

Vladlen

“Гироскопическая сила” действует на вращающееся тело в целом. В любом случае если вращающееся тело пытаются наклонить, изменив направление оси вращения возникает гироскопическая сила. Она не может тут действовать, тут не действовать.

Twilight_Sun:

Там на первых страницах проскакивали такие высказывания странные, что мол для наклона вправо серва наклоняем вперёт а за счет гироскопического эффекта наклон происходит вправо… но если всё это отвергли то и отлично. я к тому что можно сделать лопасти легче, эффект уменьшится и норм всё полетит с фбл.

Вот это очень путано.

Вы отрицаете гироскопическую прецессию и сдвиг максимального шага лопасти на 90градусов?

Twilight_Sun

гироскопическая прецессия конечно же есть, т.к. лопасти имеют массу, но я утверждаю что эффект этот вредный и если его уменьшить (например уменьшив массу лопастей), то хуже не станет и в пределе вертолёт бы себе вполне летел бы и с невесомыми лопастями.

сдвиг максимального шага лопасти на 90 градусов конечно же есть, но к прецессии никакого отношения не имеет, а достигается намеренно механикой тарелки и головы как раз для того чтобы лопасть ходила вверх-вниз и соответственно результирующая сила к голове прикладывалась в нужную сторону.

Vladlen

И зачем он намеренно достигается? Можно и 45 градусов достигать. А можно и не достигать, если намеренно.

Twilight_Sun

можно конечно, но технически сложно сделать так чтобы было где-то 45 градусов и летело куда надо. чисто теоретически можно прифигачить сверхбыструю серву прям к цапфе, как-то хитро подать туда питание и сигнал и хоть пять раз за оборот туда-сюда угол менять. боюсь правда что таких быстрых серв пока не существует.

либо придумывать какую-то хитрую тарелку с “изменяемой кривизной”
да и смысла нет, если существующий подход вполне себе работает.

есть кстати интересный способ управлять лопастями при прямом приводе с мотора на ротор - с помощью очень быстрых торможений/разгонов

вот нашел видео

Vladlen
Twilight_Sun:

и хоть пять раз за оборот туда-сюда угол менять.

И что это даст? Чтобы наклонить ротор его достаточно толкать в одной точке, а не дёргать туда сюда в разных.

Twilight_Sun:

можно конечно, но технически сложно сделать так чтобы было где-то 45 градусов и летело куда надо. чисто теоретически можно прифигачить сверхбыструю серву прям к цапфе, как-то хитро подать туда питание и сигнал и хоть пять раз за оборот туда-сюда угол менять. боюсь правда что таких быстрых серв пока не существует.

либо придумывать какую-то хитрую тарелку с “изменяемой кривизной”
да и смысла нет, если существующий подход вполне себе работает.

есть кстати интересный способ управлять лопастями при прямом приводе с мотора на ротор - с помощью очень быстрых торможений/разгонов

вот нашел видео

A Fully Actuated Aerial Vehicle using Two Actuators

Торможение должно быть на каждую лопасть отдельно, что невозможно с одним приводом. Ошибся, не заиетил что подвеска у лопастей разная “левая” и “правая”

Twilight_Sun
Vladlen:

И что это даст? Чтобы наклонить ротор его достаточно толкать в одной точке, а не дёргать туда сюда в разных.

даст результирующую силу которая будет после этих всех эволюций и лишние вибрации конечно же.
Я не утверждаю конечно же что нужно так делать, и никто так делать не будет. Всего лишь привёл пример того, что можно придумать что-то, где не будет 90 градусов.
В той реализации что сейчас обычно используется лопасть кстати поворачивает вертолёт не в одной точке, а на всём полукруге, с максимумом в этой вот нужной точке.

Vladlen:

Торможение должно быть на каждую лопасть отдельно, что невозможно с одним приводом.

не должно. посмотрите видео, там хитрый фокус, крепление лопастей разное (антисимметричное) соответственно при торможении одна лопасть идёт в одну сторону другая в другую, а при разгоне - наоборот. получается примерно как у FP вертолёта когда лопасти двигаются синхронно в противофазе как-бы. вот тут хорошо видно на соседнем видео.

Vladlen
Twilight_Sun:

Я не утверждаю конечно же что нужно так делать, и никто так делать не будет. Всего лишь привёл пример того, что можно придумать что-то, где не будет 90 градусов.

Так чем по вашему определяется этот угол? Чем его наличие упрощает механику? Или ешё что? Почему для наклона вперёд, например максимальный шаг не над балкой, а справа при стандартном направлении вращения винта? Это так конструктор решил?