Вопрос по автомату перекоса
С автожиром вообще непонятно как вращается ротор набегающим потоком с таким шагом. Модель вертолёта с положительным шагом не аторотирует.
Потому что у модели вертолета профиль лопасти симметричный, который при нулевой установке не создает подъёмной силы. У автожира профиль ассиметричный и подъемная сила такого профиля может создаваться как при нулевой установке, так и при слегка отрицательной (зависит от профиля). Для того что бы ротор вошел в авторотацию достаточно, что бы вектор суммы аэродинамических сил таких как сопротивление и подъемная сила был наклонен вперед. Угол атаки при этом не обязательно должен быть отрицательным, потому что подъемная сила создаваемая ассиметричным профилем направлена не под прямым углом к хорде, а слегка наклонена вперед, что и заставляет лопасть вращаться.
Рельные вертолеты с ассиметричным профилем лопасти тоже авторотируют со слегка положительным углом атаки. Точно так же летит и планер, с небольшим положительным углом атаки, и почему то в воздухе он не останавливается.
Когда говорят о векторах аэродинамических сил какую часть и какой лопасти рассматривают? Надо рассматривать силы на все лопасти, а не на кусочек одной и в удобном положении 😃
Оставлю это здесь. Возможно так будет понятно как работает циклика автожира.
Ок. Отличный мультик. Давайте попробуем разобраться.
Кстати, на том же канале, лежит еще один мультик, также, дающий пищу для размышлений.
Хороший видос про винт автожира
Голова автожира представляет из себя “Винт на общем горизонтальном шарнире” (п9. гост docs.cntd.ru/document/1200009381). И шарнир этот служит для уравновешивания подъемных сил набегающей и отстающей лопастей. А то, что показано в представленном Вами мультике является паразитным эффектом, вносящем ненужные вибрации. Последнее утверждать не буду пока не наберу достаточно информации.
Жалко форум “Ассоциации экспериментальной авиации” не работает (вчера работал). Там, в автожирном разделе, представлен указанный мультик (по информации из коментов к данному видео). Интересно было бы почитать.
Нашел. Форум заработал. Читаю.
reaa.ru/threads/…/page-118
Когда говорят о векторах аэродинамических сил какую часть и какой лопасти рассматривают?
Владлен, пусть останется лишь общее описание принципа иначе начнется как цикликой автожира.
Еще раз прересмотрел мультики в замедленом виде. Очень сильно все это напоминает компенсацию взмаха. Наступающая лопасть поднимается вверх при этом уменьшается ее угол атаки, тем самым ограничивая амплитуду взмаха.
В анимации хаб наклонен относительно оси вращения ротора на 7 градусов. Никакие другие силы действующие на ротор не указаны для простоты иллюстрации.
Но в устоявшемся полете, когда и ротор и хаб вращаются в одной плоскости, а пилот на циклику не воздействует, то да происходит компенсация несимметричности подъемной силы точно по тому же принципу, как и если бы пилот отклонял циклику. Только в этом случае отклоняется ротор, а не циклика, что в принципе одно и тоже, потому что плоскости вращения ротора и хаба перестают совпадать.
В динамике это выглядит так, что чем больше несимметричность подъемной силы, тем больше опрокидывающий момент на роторе и тем больше ответ по циклику с противоположной стороны ротора. Пилот при этом на циклик может не воздействовать.
При чем тут гироскопический момент?
…
Наступающая лопасть идет вверх, а отступающая вниз, конус заваливается направо.
Конус ротора при поступательном движении всегда заваливается назад вне зависимости от направления вращения. Именно в этом и есть смысл гироскопической прецессии, потому что несимметрия подъемной силы находится по бокам несущего винта, а отклик вращающегося ротора сдвинут на угол 90 градусов от точки приложения силы которая стремится его опрокинуть.
Вопрос почему ротор вращается создавая подъёмную силу остался неразжёванным. Даже в учебном видео на модели шаг отрицательный 😃
зачем нужно поступательное движение? куда будет вращаться ротор, точнее толкаться набегающим потоком, при отсутствии горизонтальной составляющей скорости?
Тайм код не работает. смотреть с 8.18
В анимации хаб наклонен относительно оси вращения ротора на 7 градусов. Никакие другие силы действующие на ротор не указаны для простоты иллюстрации.
Понял, в чем ошибка в анимации. Ось вращения ротора взята не та. В мультике ротор вращается вокруг оси красного цвета (см. на прилагаемой картинке), а, на на самом деле, ось вращения ротора зеленого цвета. Отсюда и появившиеся волнообразные движения.
Вопрос почему ротор вращается создавая подъёмную силу остался неразжёванным.
В учебном видео выше шаг не просто отрицательный, а мега отрицательный. При таком угле установки реальный вертолет будет снижаться с огромной скоростью и кинетической энергии ротора попросту нехватит выполнить так называемый подрыв. Я так же не разглядел профиль лопасти на видео, скорее всего его там нет для простоты конструкции, а углы установлены так для наглядности.
Владлен, у вас же в дневнике есть ссылка на статью где все это разжёвано в деталях.
Вот тут. www.faa.gov/regulations_policies/…/hfh_ch02.pdf
зачем нужно поступательное движение?
Исходя из своего личного опыта выполнив 1000+ успешных авторотаций на семисотках могу сказать следующее. Для успешной посадки вертолета (не каждого) на авторотации поступательная скорость не обязательна, но в таком случае снижаться приходится очень быстро поддерживая высокие обороты ротора, что бы энергии хватило выполнить подрыв у земли. Причем при гашении вертикальной скорости ротор останавливается очень быстро, времени на коррекции по циклике остается очень мало. Без подготовки велика вероятность разбить модель.
Если же я ротирую с поступательной скоростью, то удерживаю обороты минимально возможными, чем увеличиваю аэродинамическое качество аппарата. Точно сказать немогу, но когда то на раскадровке я насчитал что то около 600-700 об/мин. При таком режиме, перед посадкой, вертикальная скорость гасится увеличением угла атаки к потоку, а ротор при этом раскручивается еще больше. Подрыв выполняется очень плавно оставляя достаточно времени на выполнение коррекции по циклику.
То есть, во втором варианте часть кинетической энергии запасается не в роторе, а во всем ЛА, что разумно, потому что ротор бесконечно накапливать энергию не может. Его или разорвет к чертям или он попросту перестанет это делать из-за возникшего огромного сопротивления.
куда будет вращаться ротор, точнее толкаться набегающим потоком, при отсутствии горизонтальной составляющей скорости?
Очевидно же что туда же 😃
Понял, в чем ошибка в анимации. Ось вращения ротора взята не та. В мультике ротор вращается вокруг оси красного цвета (см. на прилагаемой картинке), а, на на самом деле, ось вращения ротора зеленого цвета. Отсюда и появившиеся волнообразные движения.
Вы опять ошибаетесь. То что вы указали зеленой линией это ось вращения хаба, а не ротора. В анимации все верно указано.
При наклоне хаба ротор продолжает вращаться в той плоскости в которой вращался. Наклоняется хаб, чем изменяет циклический шаг ротора, а уже потом ротор начинает следовать за хабом пока не займет заданное положение. Как только и ротор и хаб будут вращаться в одной плоскости циклика исчезает.
Я вижу только наступающую лопасть и только в положении перпендикулярном балке. При этом вертикаль и направление единственой постоянно действующей силы - силы тяжести не указано. Где как минимум вторая лопасть? или все остальные.
Извенити за тупой вопрос, получается для движения вертолета вперёд переднюю часть тарелки нужно опустить вниз и как бы зад вертолета начнет загребать вперёд ?
Извенити за тупой вопрос, получается для движения вертолета вперёд переднюю часть тарелки нужно опустить вниз и как бы зад вертолета начнет загребать вперёд ?
На самом деле надо вертолёт наклонить вперёд, и у ротора появится составляющая силы направленная вперёд, а наклон тарелки приводит к появлению вращающего момента и вращению фезюляжа, ну а куда наклоняется тарелка зависит от конструкции и количества лопастей.
А как вертолет наклонить вперёд ?
Что ж. Я заморочился и сделал физическую модель ротора автожира на базе флайбарной головы от 600ки. Тарелка перекоса намертво заблокирована из-за чего флайбар не может качаться на своей оси, а только вдоль. Точно так как у автожира.
Я специально утяжелил ротор, что бы процесс перекладки происходил медленно и не пришлось замедлять видео. В качестве лопастей использовались серволопатки с этого же флайбара. Площадь лопаток конечно же очень мала, но этого было достаточно, что бы циклика работала.
Здесь управление цикликой без лопастей.
Здесь с лопастями. Обратите внимание на звук издаваемый лопастями при перекладке. Поток воздуха при перекладке влево-вправо попеременно дует, то спереди, то сзади. Позже могу и это продемонстрировать.
Еще будут сомнения в том что у автожира положение ротора задается изменением циклического шага или освещение добавить?
Причем я не отрицаю, что без лопастей ротор со временем все же займет заданную хабом позицию из-за сил трения в шарнире, но это происходит очень медленно около 10-15 секунд на данной модели. А теперь представьте мы наклоняем хаб реального автожира где центробежная сила на роторе измеряется тоннами. Без циклики, наклонив хаб в обед, возможно к ужину ротор займет заданную позицию (утрирую).
Где как минимум вторая лопасть?
В той же статье на следующей странице. Вот.
В пояснении сказано, что все три региона при поступательном движении сдвигаются наружу вдоль размаха лопасти по всей отступающей части диска.
Autorotative force in forward flight is produced in exactly the
same manner as when the helicopter is descending vertically
in still air. However, because forward speed changes the
inflow of air up through the rotor disk, all three regions move
outboard along the blade span on the retreating side of the
disk where AOA is larger.
Наклон ротора автожира на 90 градусов циклическим изменением шага - 9 сек.
Тоже самое, но без лопастей, то есть трением в шарнирах - 37 сек.
Надеюсь не нужно объяснять, что если трение в шарнирах будет равно нулю, то наклон хаба на положение ротора влиять не будет никак. Исключение - такой угол наклона хаба когда ротор начинает ударятся об ограничители, но этот случай я здесь не рассматриваю.
Еще будут сомнения в том что у автожира положение ротора задается изменением циклического шага или освещение добавить?
disk where AOA is larger.[/I]
Сомнений больше нет. Спасибо, что помогли разобраться.
Кроме того, нашел подтверждение в литературе.
Можно вас попросить ссылку на источник. Потому как когда я искал подтверждение своим размышлениям, то ничего толкового кроме обрывков зарубежных патентов и случайных упоминаний принципа на форумах я не нашел.
Конус ротора при поступательном движении всегда заваливается назад вне зависимости от направления вращения
Ну да, ты прав, назад завал.
Не знаю как эти картинки могут объяснить раскрутку ротора при разбеге автожира. Когда набегающий на протвоположные лопасти поток воздуха имеет противоположное направление. На чертежах поток воздуха представлен только навстречу вращению лопасти. Нет нормального сложения векторов сил, всё как-то на пальцах и без конкретики 😃
Ту статью надо прочитать полностью и понять. Вней не просто так первым приводится пример вертикальной авторотации и раскладываются векторы сил, а уже потом пример ротации с поступательным движением.
Попробую в двух словах описать как я это понимаю на примере двух лопастного ротора с асимметричным профилем. При строго вертикальной авторотации, лопасти установлены с некоторым оптимальным для авторотации углом атаки. Причем этот угол одинаков у обеих лопастей. Шаг тоже одинаков. В таком режиме зоны о которых упоминалось выше симметричны на обеих лопастях и их можно изобразить в виде концентричных кругов где общий центр это ротор.
Тут важно понимать, что угол атаки это не тоже самое что шаг и по значению могут не совпадать. За угол атаки принимается угол между хордой лопасти и набегающим потоком, а угол шага это угол между хордой и плоскостью вращения ротора.
При авторотации с поступательным движением и равном шаге обеих лопастей, угол атаки наступающей лопасти уменьшается, а отступающей увеличивается. От пилота (или ФБЛ если речь о модели) требуется изменить циклический шаг так, что бы угол атаки обеих лопастей выровнялся. При соблюдении этого условия, направления векторов сил упомянутых выше останутся теми же, но ввиду того, что скорость отступающей лопасти относительно потока ниже, а наступающей выше, то длины векторов вдоль лопасти распределятся несколько иначе. Например, как показано на картинке ниже.
Конечно это все с массой допущений и можно сказать на пальцах, но это не потому, что мне лень писать. Я по факту просто пересказываю то, что написанно в той статье, а проверить это у меня физически нет возможности. Пока теория сходится с практикой, то я не вижу смысла в придумывании головоломок и последующим их решением.
Вот братья Райт, когда изобретали свой воздушный винт с разложением векторов не заморачивались, а предположили, что воздушный винт это тоже самое крыло, которое движется по окружности. И полетели. (не спрашивайте от куда я это взял 😃 )
Одна только проблема. Вертикальной авторотации на реальном аппарате не возможно. Ротор затухает а не раскручивается при положительном шаге. Как ни крути 😃 Простое размышление. Меняем шаг при перпендикулярном потоке воздуха на ротор. Ротор при каком-то положительном шаге раскручивается, потом при уменьшении шага до нуля останавливается, потом снова раскручивается в ту же сторону при продолжении уменьшении шага. Повторить это в реальных условиях невозможно.
И эксперименты я проводил 😃 тоже с флайбаром. Пытался.
и флайбар качал
Интересно что такое обяснение с зонами (которыми в принцире можно управлять, если лопасть сделать с элеронами и получить вечную авторотацию?)
перекачевало в RC вертолёты, правда угол атаки тут отрицательный и с отрицательным углом и так всё понятно.
…blogspot.com/…/understanding-autorotation.html
Вертикальной авторотации на реальном аппарате не возможно. Ротор затухает а не раскручивается при положительном шаге. Как ни крути
Большинство источников говорят обратное, а именно - можно ротировать с положительным шагом. И я думаю, что вся “магия” скрыта в профиле лопасти (крыла). Планер ведь как то летает с положительным шагом и при этом еще и набирает скорость.
Потому если хочется разобраться почему ротор с положительным шагом входит в авторотацию, а планер набирает скорость, то нужно изучать именно профили лопастей.
Вот например здесь можно изучить поляры профилей. Я выбрал эти два:
- асимметричный CLARK Y AIRFOIL - airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=clarky-il…
- симметричный WORTMANN FX 76-120 - airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=fx76120-i…
Числа Рейнольдса подобраны для воздуха 20С, скорости 60м/с и ширины хорды 65мм (калькулятор есть на том сайте).
Если сравнить поляры аэродинамического качества Cl/Cd v Alpha, то из них следует, что асимметричный профиль имеет максимальное качество в 100 единиц при угле атаки ~3 градуса, а симметричный максимальное качество 70 единиц пре угле аж 7 градусов.
Теперь можно представить, что если два ротора с разными профилями и установленными в ноль углами шага вращяются в пространстве со скоростью 1000об/мин (числа Рейнольдса на полярах подобраны именно для этих скоростей), то что бы роторы начали увеличивать обороты (читай вошли в авторотацию) их нужно двигать вниз с такой скоростью, что бы угол атаки для первого составлял ~3 градуса, а для второго ~7 градусов. При этих скоростях оба ротора будут работать при максимальных для их профилей аэродинамических качествах и иметь подъёмную силу, а так как подъемная сила перпендикулярна потоку, а поток воздуха находится под углом атаки наклоненным вниз, то только ротор у которого вектор суммы всех сил наклонен вперед (TAF на картинке) будет авторотировать.
Тут думаю не надо объяснять, что второй ротор для достижения угла атаки в 7 градусов двигаться должен намного быстрее первого, а это значит, что энергии (потенциальной вертолета, либо тяги маршевого мотора автожира) для этого требуется больше.
Чисто теоретически, я думаю существуют такие обороты и скорость снижения, когда и симметричный профиль начнет авторотировать при нулевом шаге, но это чисто теоретически, а вот асимметричный авторотирует даже при положительном шаге и никакие законы физики этот процесс не нарушает.