Из кладовки
Много лет назад пробовал сделать и запустить игрушку с импеллером, но в силу разных причин, в том числе и не решённых на тот момент технических проблем проект тихо умер.
Несмотря на то, что шагнули далеко вперёд и на другой уровень, результаты и мысли остались, чем и хочу поделиться. Вдруг кому то будет интересно или пригодится.
Тему начал в курилке, поскольку лезть в импеллеры и отвлекать от важных дел не хотелось.
Начну с книги www.rfbr.ru/rffi/ru/books/o_1779712#277, где тема очень подробно описана с результатами испытаний. На тот момент программ, позволяющих провести моделирование и рассчитать не было, поэтому практически все цифры получены на весах для чего был специально построен самолёт Фотон.
topwar.ru/21577-eksperimentalnyy-samolet-foton.htm…
Книга попалась на глаза значительно позже проведённых работ, поэтому было много лишних телодвижений.
Ну, по порядку.
Итак я решил построить игрушку на эффекте Коанда.
Первоначально для продувки было взято крыло с хордой 100 мм. Продувка двухмерная, поэтому для простоты буду переводить в кг/м2.
Методом подбора размера эжектора и мощности струи исходящего газа были выбраны следующие размеры и параметры: толщина щели эжектора 0.8 мм, скорость потока порядка 125 м/сек, расход исходящего газа на 10 мм длины эжектора 1 литр/ сек.
Меньшая скорость потока не давала ощутимого результата в статике из-за быстрой потери скорости в результате захвата и торможения от окружающего воздуха. В общем то нормальная ситуация для эжекции!
Результат в статике 12 кг/м2
Размещение эжектора со стороны закрылка с выдувом на носик крыла на подъёмную силу в статике значительно не повлиял, так же как и изменение профиля. Замечу, что данные результаты получены без регулирования положения закрылка или угла атаки крыла. В этом случае подъёмная сила увеличилась бы за счёт отбрасываемой массы.
По тех причинам, качество только такое.
При встречном потоке со скоростью 10 м/сек и изменении (увеличении) угла атаки с 0*до 45 *, подъёмная сила увеличилась до 60 кг/м2, без срыва потока по всей площади крыла с хордой 100 мм.
Все выглядело очень симпатично и мы решили увеличить размер крыла до 400 мм по хорде. Так же увеличили и размер эжектора в 4 раза, до 3.2 мм сохранив скорость исходящего потока.
И тут, о чудо или опа! Подъемная сила увеличилась, не дотянув до 15 кг/м2, вместо как бы ожидаемых в четыре раза больше-45, 48 кг/м2. Все оказалось очень просто, исходящий поток работал небольшой отрезок площади, а дальше из-за торможения и потери скорости терял свою эффективность. Т.е. чтобы получить достойный результат, крыло нужно помещать во встречный поток, что уменьшило бы разницу скоростей из щели инжектора и набегающего потока, и увеличило площадь эффективной работы инжектора.
Поскольку игрушка планировалась как замена вертолёту без использования винтов, стали искать решение как уменьшить дельту начальной скорости струи из эжектора и окружающего воздуха с нулевой скоростью в статике.
Первой идеей было расположить несколько ( от 2 до 5) крыльев последовательно, друг за другом под небольшим углом относительно предыдущего, увеличивая от второго к последнему. Но от этой идеи отказались, поскольку длина крыла ограничена размером внутреннего сечения, являющегося воздуховодом и такая конструкция достаточна тяжела из-за количества крыльев.
Первой идеей было расположить несколько ( от 2 до 5) крыльев последовательно, друг за другом под небольшим углом относительно предыдущего, увеличивая от второго к последнему. Но от этой идеи отказались, поскольку длина крыла ограничена размером внутреннего сечения, являющегося воздуховодом и такая конструкция достаточна тяжела из-за количества крыльев.
Другое решение оказалось более приемлемым. Мы расположили на плоскости несколько эжекторов параллельно друг друга на определенном расстоянии. В этом случае струя эжектируемого воздуха из первой щели доходила до следующей с небольшой потерей в скорости и создавала минимальную дельту со скоростью потока из второго эжектора. Так же обстояло и с работой 2-3 эжектора.
Поскольку мы выбрали форму в виде тарелочки НЛО, то в центре верхней части недалёко от первого эжектора расположили воздуховод для забора воздуха. И в нашем случае скорость окружающего воздуха была не нулевой, а отрицательной, за счёт втягивания в корпус воздуха, что увеличило эффективность первого эжектора.
Интересным моментом оказались зоны в местах выхода потоков из эжекторов в точке совмещения с набегающим потоком от предыдущего инжектора. В этих местах по всей длине эжекторов, кольцами на поверхности корпуса образовались вихри и зоны пониженного давления.
По модели: расчет производился на модели диаметром 1 м, подъёмная сила в статике при размере щели эжектора 0.8 мм и расходе 1 литр воздуха на 10 мм длины эжектора порядка 30 кг.
Готовой модели не было, поскольку она уже при моделировании отличалась крайней неустойчивостью. И решения на тот момент не нашлось. На сегодня решения качественного управления аппаратом с использованием механизации я для себя не нашёл. Расчеты проводили специалисты, работавшие в то время над супер джетом сухого и за которыми были обнаружены некоторые косяки в расчетах. Поэтому допускаю разбег по результату и не летаю на сухих 😃.
Первой идеей было расположить несколько ( от 2 до 5) крыльев последовательно, друг за другом под небольшим углом относительно предыдущего, увеличивая от второго к последнему. Но от этой идеи отказались, поскольку длина крыла ограничена размером внутреннего сечения, являющегося воздуховодом и такая конструкция достаточна тяжела из-за количества крыльев.
Первой идеей было расположить несколько ( от 2 до 5) крыльев последовательно, друг за другом под небольшим углом относительно предыдущего, увеличивая от второго к последнему. Но от этой идеи отказались, поскольку длина крыла ограничена размером внутреннего сечения, являющегося воздуховодом и такая конструкция достаточна тяжела из-за количества крыльев.
Другое решение оказалось более приемлемым. Мы расположили на плоскости несколько эжекторов параллельно друг друга на определенном расстоянии. В этом случае струя эжектируемого воздуха из первой щели доходила до следующей с небольшой потерей в скорости и создавала минимальную дельту со скоростью потока из второго эжектора. Так же обстояло и с работой 2-3 эжектора.
Поскольку мы выбрали форму в виде тарелочки НЛО, то в центре верхней части недалёко от первого эжектора расположили воздуховод для забора воздуха. И в нашем случае скорость окружающего воздуха была не нулевой, а отрицательной, за счёт втягивания в корпус воздуха, что увеличило эффективность первого эжектора.
Интересным моментом оказались зоны в местах выхода потоков из эжекторов в точке совмещения с набегающим потоком от предыдущего инжектора. В этих местах по всей длине эжекторов, кольцами на поверхности корпуса образовались вихри и зоны пониженного давления.
По модели: расчет производился на модели диаметром 1 м, подъёмная сила в статике при размере щели эжектора 0.8 мм и расходе 1 литр воздуха на 10 мм длины эжектора порядка 30 кг.
Готовой модели не было, поскольку она уже при моделировании отличалась крайней неустойчивостью. И решения на тот момент не нашлось. На сегодня решения качественного управления аппаратом с использованием механизации я для себя не нашёл. Расчеты проводили специалисты, работавшие в то время над супер джетом сухого и за которыми были обнаружены некоторые косяки в расчетах. Поэтому допускаю разбег по результату и не летаю на сухих 😃.
Кроме этого нужно учитывать качество исполнения эжекторов. На данный момент решения и требования к качеству моделей заложенные программой в моделировании могут быть трудноисполнимыми в плане изготовления, что повлечёт ухудшение характеристик.
Например распечатка крыльев на 3 д принтере потребовала фиксации размера щели вот таким жёстким способом!
Ещё один важный момент. Работа проводилась по схеме: проект-продувка-правка-продувка. По последнему опыту работы, ПО само подсказывает оптимальные размеры и правит профили.
Вариант вставляемого в тело эжектора усложняет конструкцию.
Вариант наклеиваемого на поверхность эжектора считаю оптимальным, но на моем 3д принтере получить требуемое качество получилось не в полной мере.
Выводы:
-
Аппараты вертолётного типа.
Возможно “ромашка” и жизнеспособна, но учитывая оптимальный размер хорды крыла в среднем 100-120 мм с одним эжектором на крыло достичь приемлемых результатов можно при наличии платформы, позволяющей до взлёта набрать необходимое количество оборотов. Хотя при использовании вертолётного профиля типа 8H12 и подбора угла атаки возможно взлёт может происходить и в статике.
Так же недостатком является невозможность сделать крыло относительно длинным, поскольку в этом случае поток с крыла не будет достаточно качественно обдувать последующее крыло по всей длине.
Решением является использование большего по размеру крыла-лопасти с несколькими эжекторами, установленными параллельно или под небольшим углом. В этом случае высокая подъёмная сила в статике и полёте обеспечена как работой нескольких эжекторов на каждом крыле, так и скоростью набегающего потока от вращения.
Если поэкспериментировать, возможно и одновинтовой вариант подобного вертолета имеет право на жизнь. Ну тут у меня боюсь может закипеть. -
Аппарат " Тарелка"
Форма тарелки на самом деле не самая оптимальная в плане изготовления модели. Поэтому исходя из задач и технологических возможностей, ЛА можно проектировать в виде треугольника, пентаграммы да и просто тора. -
Аппарат самолётного типа.
При использовании СЛА самолётного типа с разнесенными плоскостями можно проектировать с коротким взлетом и посадкой или с вертикальным взлетом. Основным достоинством этой схемы является простое управление мощностью подъемной силы на каждой плоскости за счёт регулируемого объема сжатого газа и положения закрылков.
Если пофантазировать на тему серьёзных самолетов, то этот метод позволил бы управлять посадкой самолетов при критически малых скоростях полёта или потери управления.
Исходя из доклада в АСИ по дорожной карте Аэронет о развитии БАС, думаю это единственное тех решение, по достижению поставленных задач.
- Аппарат летающая платформа ( аэробайк, аэромобили, ковры самолеты 😃)
Все попытки сообразить летающий автомобиль, аэробайк и тд, как правило крутятся вокруг схемы квадрика. К сожалению при масштабировании этой схемы получить работающий вариант оооочень сложно. Если вообще возможно?! Как пример приведу аэробайк Атаманова( извини коллега). В его постройку вбухано уже много:) вечно зелёных, при том что и аппарат не летает как надо и зрелищ нет. По крайней мере при демонстрации попытки подлететь в Сколково, никому ничего не отрубило, хоть и не взлетело! Одним словом сложно это. Хотя надо отметить, что двигатели размером с кулак и весом в 3,5 кг развивают мощность до 30 с лишним кВт!!! Реально круто!
Причина-отсутствие автомата перекоса.
В нашем случае возможно мультиплицирование аэродинамических поверхностей в двух плоскостях. Те мы можем установить несколько крыльев по горизонтали и увеличить площадь разместив такое же количество по вертикали. В этом случае мы получаем подъёмную силу в два раза выше при той же площади.
Что касается управления, то регулировка подачи воздуха в плоскости и наличие регулируемых закрылков позволит достаточно качественно управлять аппаратом без автомата перекоса.
При условии ограниченного радиуса действия аппарата в пределах несколько сот метров можно разнести непосредственно ЛА с силовой установкой. В этом случае на аппарат подаётся или напряжение, либо сжатый воздух по шлангу.
Изначально рассматривался вариант изготовления готовой плоскости с инжектором, что достаточно трудоемко и сложно. В конечном варианте предпочтение было отдано следующей технологии. На готовое изделие крыла, тарелки или просто основы прикрепляется плоскость из пластика, ткани и тд с наклеенными эжекторами. Под давлением подаваемого воздуха в прослойке между корпусом и пластиком образуется пространство, выполняя роль воздуховода. В данном случае в качестве основы можно использовать любую жёсткую основу, в том числе и каркас, а избыточное давление внутри никак не влияет на оборудование или какие либо объекты внутри крыла. Этот вариант применим и к схеме " тарелка" и к схеме “крыло”.
Одним из вариантов изготовления модели рассматривался надувной вариант.
Ни то, ни сё!
Это не описание конкретной модели, это небольшой опыт и размышления. Но если кому то пригодится, буду рад.
Спасибо!
Тарелка с лопастями визуально выглядит интересной!
Тарелка с лопастями визуально выглядит интересной!
По идее и летать должна, по крайней мере визуально как цветок ромашки. Обороты незначительные.
Вертолёт с несущим фюзеляжем, однако! 😃
Вертолёт с несущим фюзеляжем…
Вертолёт с несущим фюзеляжем, однако! 😃
По опыту существующих образцов имеет много плюсов.
Основной-обзор на 180* в режиме реального времени.
Именно, замена кленового семени с винтом на много эжекторную лопасть позволит использовать 1 лопасть( см. выше) намного эффективнее. Но я до этого не созрел:)
Тоже такой травы полкармана хочу !
Тоже такой травы полкармана хочу !
С наркошами не общаюсь, извините, по урнам закладки не делаю!
Но вот если кому то реально будет интересно и будут вопросы, готов попросить в качестве консультанта высказаться своего знакомого. Он очень серьёзный и очень компетентный товарищ, и по моему мнению каждое его слово стоит многого (больше, чем тот же ЦАГИ или СУхой в нынешнем виде!).
Знаю, потому что как директор серьёзной фирмы, он бесплатно оказал профессиональную помощь для одного международного проекта, в который меня пригласили.
Моя задача не удивлять или выпендриваться перед вами, а поделиться.
Опытом!
Как то серьёзно начал, а про товарища забыл.
Вот как надо развлекаться по тарелочкам, 45 тонн только металла!
Планировался как центр для детей.
К сожалению, видео с иллюминацией не загружается.
Говорят всё движение на рядом проходящей дороге в эту ночь встало.
Ой, прям как в песне “…над селом фигня летала низвестного металла …” 😃
На правой фото провода в руке чтобы гравицапу прикурить от автомобиля ? 😃
Насколько помню, подключив провода осуществлялось открытие-закрытие входа.
Значит да, прикуривать от авто.
Причём на крыше был вертикальный ветряк, я так понимаю для подзарядки аккумулятора.
Планировался как центр для детей.
А чего все упоминания в прошедшем времени?
Редко общаюсь, к сожалению.
В своё время были финансовые трудности с проектом, на какое то время останавливалось.
Как сейчас не знаю.
Ему предлагали сдать под придорожную забегаловку, отказался.
Хотя идея мне очень нравится.
еси изыскания продолжатся, то подписуюсь на тему, очень интересно!
В этой части мне уже не так интересно. Есть результат, технические решения.
Опыт дал возможность разработать уникальные вещи, мне так кажется.
Чуть позже хочу провести интересные опыты, опять же с применениям к ЛА.
Товарищ я не спешный, по этому отпишусь только по факту, если будет о чём.
Упоминал, но свеженькое.
zen.yandex.ru/…/na-chem-my-budem-letat-v-blijaishe…
Уточнение, деньги дал Аэронет (АСИ), поэтому проект был не коммерческий( когда то и для кого то)
Вероятность запуска в данном виде около 0%, поскольку об автомате перекоса никто из авторов проекта и спонсоров ничего не знают. Команда состоит не из инженеров, а из программистов которые силой воли и ИИ должны победить законы аэродинамики.
в данном виде около 0%, поскольку об автомате перекоса никто из авторов проекта и спонсоров ничего не
Какой к чертям автомат перекоса у мультикоптера?
Мультикоптеры, в том числе с людями на борту, отлично летают. Даже у любителей из гаражей. Проблема лишь одна: батарейки всё еще фиговые по ёмкости на единицу веса, чтобы говорить о полноценном коммерческом применении.
Какой к чертям автомат перекоса у мультикоптера?
Я не утверждал, что на квадриках стоят авт перекоса. Я утверждал, что ребята не знают причин и решение проблем устойчивости квадриков при масштабировании в большую сторону. Попытка решить эту задачу работой программистов результата не даст. Понимание работы авт перекоса позволяет найти ещё способы решения этой проблемы, в том числе и из того что уже есть.
К этому пришли Израильские разработчики, после многих лет неудач. Израильский летающий автомобиль делает успехи
Что и скажется на цене.Если есть летающие подобные аппараты(а заявлено таких море) с удовольствием посмотрю.
Мультикоптеры, в том числе с людями на борту, отлично летают. Даже у любителей из гаражей. Проблема лишь одна: батарейки всё еще фиговые по ёмкости на единицу веса, чтобы говорить о полноценном коммерческом применении.
Мультикоптеры летают. Может так точнее.
На видео у мульта движков 40?
Основное достоинство маленького движка и винта-моментальная реакция на управление, вплоть до остановки или реверса. Плюс определенная простота. Примерно так
Основной минус, низкий КПД винта небольшого размера.
Чем больше размер винта, тем выше его эффективность. У вертолета этот показатель очень высокий, но менять даже у метрового винта моментально обороты для такого управления физически невозможно.
Да, батареи оставляют желать лучшего, но сознательно снижать КПД движителя на 25-30%, не поможет решить и использование ДВС.
Ещё раз повторюсь. Квадрики не масштабируются до грузоподъемности взрослого человека. По крайней мере в том виде, как это пытаются сделать. У мультиков свои проблемы и относительная простота на определенном этапе перестаёт иметь преимущества.
…Чем больше размер винта, тем выше его эффективность. У вертолета этот показатель очень высокий, но менять даже у метрового винта моментально обороты для такого управления физически невозможно…
а как-же тогда управляют полетом верта 700-го класса, если “…менять даже у метрового винта моментально обороты для такого управления физически невозможно…” ? … может не оборотами на человеконесущих квадрах рулить нужно, а хотя-бы шагом (если автомат перекоса слишком сложен/дорог) ? кста- видел как-то видео с такой системой управления на коптере, маневренность- нереальная.
П.С. в 2014-м всерьёз задумывался о квадре из 4-х “голов” от 325-го минититана- благо они были дешевы на “барахолке” (по идее должна была получиться сверх маневренная “чума”), но грянул кризис и …