Аэродинамика летающих крыльев
Инф. бюллетени ЦАГИ. Специализированные периодические издания по аэродинамике многих стран. Я давно не имею доступа к онным. Но не сомневаюсь, что они есть и издаются. Наверняка, ими пользуются в авиавузах, в Литве в г.Пренай строители планеров, Польские и немецкие строители парителей. Профили можете посмотреть и на стр. и-нета и в спец. программах, типа “Профили2”, применяемость по названиям парителей, ТХ всегда публикуются.
Что такое эффективность ЛА? При всех возможных аэродинамических и прочих изысках невозможно получит одинаковые показатели устойчивости для ЛК и Ла обычной схемы с близким аэродинамическим качеством.
Эффективность - думаю так кратко можно назвать подъемную силу плюс аэродинамическое качество.
Это всё таки популярная статья для моделистов и не претендует на научный уровень. Вторая часть об управляемости в скоординированном развороте будет в ближайшее время.
Устойчивость и узкий диапазон центровок ЛК это немного другое связано не с эффективностью а с безопасностью. Сравните к чему может привести смещение аккумулятора на ЛК и на нормальной схеме.
Вот пример т.с. из своего опыта. Облетал своё очередное ЛК. Взлет со второго раза. Первый раз вместо взлета жесткая просадка до самой земли 😃 из за отсутствия триммирования и обученного напарника - приходится бросать и управлять самому. В минусе покоцанный винт. Вторая попытка. Два щелчка тримером РВ и уверенный взлет против ветра. А центровка была посчитана двумя способами и совпала с точностью 2 мм, и была настроена стабилизация Игл три на угол атаки 4 градуса. Вот на нормальной схеме с устойчивостью всё слишком просто и по этому скучно.
Верите ли вы в физику? Значит вы верите что подъемную силу сможет объяснить и восьмикласник простым законом сохранения энергии? Давайте проверим.
А пока вот есть почитать статья о современных расчетных методах в аэродинамике, где в числе прочих упоминается Xfoil (только нужно учитывать, что в XFLR5 все таки учитывается вязкость и погрешность будет не 10% а в пределеах 1%).
Интересная книга попалась «Секрет полета» The Secret of Flight проф. Джохана Хоффмана и Джохана Дженсона. 2012г. Королевский институт в Стокгольме, в которой в оригинальном изложении предлагается не только история аэродинамической теории но и Новая теория подъемной силы:
«Загадка подъемной силы в том, чтобы объяснить почему потенциальный поток отделяется от профиля на острой задней кромке, а не раньше, и после отделения перенаправляется вниз в зависимости от угла атаки.
Рис. 10.1 Правильное объяснение подъемной силы в форме 3D образного спирального схода потока с задней кромки, возникающем от нестабильности потенциального потока, при отделении генерирующего противовращающиеся спиральные вихри, позволяющие потоку сходить непосредственно с задней кромки профиля.»
Сайт с рекламой. Абзац.
Хотя Н.Е.Жуковский и говорил, что важно только наличие циркуляции, а причина её появления не существенна, но по прошествии 100 лет всё таки интересно было бы знать и причину.
Чтобы объяснить подъемную силу на уровне восьмиклассника, для начала желательно знать закон сохранения кинетической энергии и закон сохранения энергии в форме закона Бернулли.
Современные методы расчета профилей дают очень близкие к практике результаты. Например картинка обтекания профиля полученная пакетом ANSYS CFX (с использованием уравнений Навье-Стокса, лицензия ЦАГИ 501024).
Цветом обозначена скорость потока. Над верхней поверхностью скорость выше, под нижней ниже, но видно , что равномерной циркуляции нет. На носке профиля где линии тока сужаются есть существенное увеличение скорости потока (почти в два раза). Логично предположить, что в этой области и есть причина образования большей части подъемной силы.
Всё конечно происходит по закону Бернулли. Трубки тока сужаются и затем плавно расширяются (как трубки Вентури) и в месте сужения скорость повышается, а давление понижается. Это факт, а причина этого явления в сложении кинетической энергии частиц воздуха в зоне сужения линий тока, увеличении в результате скорости потока и снижении статического давления. Это причина возникновения циркуляции.
Что говорится об этом на сайте NACA.
Подробности того как профиль создает подъемную силу очень сложны и не поддаются упрощению. Для расчета движения газа (или жидкости) мы должны для каждой точки пространства, вокруг профиля, учесть одновременно закон сохранения массы, закон сохранения импульса и закон сохранения энергии.
Законы движения Ньютона учитывают сохранение импульса. Уравнение Бернулли учитывает сохранение энергии. Оба эти принципа участвуют в процессе создания подъемной силы. Закон сохранения массы (неразрывности) вносит существенно больше сложности в анализ и понимание движения газов. Например, из закона сохранения массы, изменение скорости газа в одном направлении приводит к изменению скорости и в направлении перпендикулярном исходному. Это очень существенно отличается от движения твердых тел, на понимании которого основывается наше привычное представление о законах физики.
Одновременное действие трех законов сохранения: массы (неразрывности), момента (меры механического движения) и энергии (полного давления), без учета вязкости, составляют закон движения газа (жидкости) сформулированный Эйлером. Эйлер был студентом у отца Даниила Бернулли и некоторое время работал вместе с ним в Санкт Петербурге. Если к этому закону прибавить эффект вязкости, мы получим уравнение Навье-Стокса.
Для действительно полного понимания деталей образования подъемной силы, необходимо понимание уравнения Эйлера.
предлагаю дальше разминать извилины мозгов ньюансами прикладной аэродинамики!помимо аэродинамического качества–как мера совершенства крылатого аппарата можно рассмотреть такой термин как эффективность транспортной системы–тоесть соотношение импульса системы в кг на м с к затраченной мощность в ваттах!!!пример–летающее крыло ксено полетной массой 0.7 кг летит в горизонте 23 мс на моторе мощностью 160 вт —итого 16.1 кг на мс делим 160 вт–равно 0.1!!! скайхантер рама массой 2.3 кг скорость 22 мс мощность 300 вт–уже 0.17!!! классическая электрогонка массой 0.5 кг скоростью 30 мс жрет 110вт–этс 0.138!!!а вот квадрик для сравнения массой 0.9 кг и скоростью всего 11мс жрет аж 200 вт–этс 0.05 совсем плохо!!! изюминка в том что здесь наглядно скрыто и кпд винтов и аэродинамика----предлагайте расчеты своих пепелатцев!
вот еще примеры–толстопузый биплан 4кг и скоростью 20 мс кушает 400 вт–этс 0.2!!! а маленькиий бипланчик массой 0.27 кг и скоростью 8мс и мощностью 15вт --этс 0.14!а если верить данным из истории то полноразмерный десяти местный летающий трамвай хаи-3 лазарева типа летающее крыло при массе 2250 кг и скорости 35мс и мощностью 75 000 вт-------этс 1.05!!! обалдеть! и это в 30 -е годы прошлого века!шмель массой полграмма или 0.0005кг может развить скорость до 10 мс при мощности 0.1 вт–этс 0.05 типичный показатель для квадрокоптеров–тоесть мы достигли природное совершенство!ура!!!
странно что нет коментариев–на этой формуле защищена докторская диссертация! кстати у большинства птиц этс 0.4-0.6 тоесть на порядок выше чем у насекомых --поэтому они на вершине пищевой цепочки и едят букашек а не наоборот!
как мера совершенства крылатого аппарата можно рассмотреть такой термин как эффективность транспортной системы–тоесть соотношение импульса системы в кг на м с к затраченной мощность в ваттах!!!
Тогда эффективность планера и воздушнрго шара стремится к бесконечности. А по сравнению с бесконечностью, всё остальное ерунда.
странно что нет коментариев–на этой формуле защищена докторская диссертация
Странно, но это тянет максимум на курсовую работу студента младшего курса курса. Хотя даже и на это не тянет, максимум на статистическую выборку.
Тут коллега загорелся желанием понять уравнение Эйлера но, вероятно обломался об оператор Набла для трёхмерного пространства, он же векторный дифференциальный оператор. Что с этим оператором делать и куда векторить , непонятно. Странно, что нет комментариев. )))
на этой формуле защищена докторская диссертация!
Всегда считал большую часть диссертаций кормом для мышей…
Тогда эффективность планера и воздушнрго шара стремится к бесконечности
+1
И альбатрос в режиме парения.
планер и воздушный шар–примеры не корректны–так как это игрушки ветра
Планер игрушка ветра…
Иксперду больше не наливать!
эта формула взята из научной работы по анализу и тенденций развития транспортной системы в глобальном мировом масштабе экономики! на первом месте по эффективности идет трубопроводный транспорт --затем морской потом железнодорожный на последних авто и авиация—хуже всего ракетокосмический!планера и дирижабли там не рассматриваются вообще!
… хуже всего ракетокосмический!
Ахренеть, какие свежие выводы.
Мыши-то не подавились?
на первом месте по эффективности идет трубопроводный транспорт --затем морской потом железнодорожный на последних авто и авиация-
Снова какая-то ерунда получается. Эффективность канализации стремится к бесконечности. А парусные суда 18 века по эффективности в мировом масштабе превосходят даже канализацию. Всё так запутано. Аэродинамика летающих крыльев после такой научной работы кажется как-то яснее и понятнее.
одним словом после выборки получились следующие данные по этс для моделей массой 1кг—классические мотопланера с удлинением крыла больше десятих хотлайнеры 0.2 и эконом 0.3—самолеты с удлинением пять-шесть(пилотаги и истребители) 0.15–летающие крылья с фюзеляжем и удлинением четыре-пять 0.15 а с удлинением больше десяти 0.2 --бипланы 0.14 – тандемы 0.13–импеллерные истребители 0.12–вертолеты с одним несущим винтом 0.1–квадрик 0.05—махолеты 0.1!!!
И какие мы должны сделать выводы из вышесказанного?
Наверное надо вернуться к идее 30-х, планеролету😵
ну хотя бы --махолет отстой! мотопланер улетит в шесть раз дальше чем квадрик!классический планер выигрывает у летающего крыла в полтора раза ! импеллерные истребители чуть отстают от винтовых!
Кэп, мы все находимся в полном охренении от ваших открытий…Чем ещё порадуете?
Что бы получить тёплую воду её нужно подогреть. (с)
Двери нужны, что бы проходить сквозь стены. (с)
мотопланер улетит в шесть раз дальше чем квадрик!
Точно в шесть? Мне кажется, что Вы умышленно округляете. Предлагаю 5.999998.
классический планер выигрывает у летающего крыла в полтора раза !
Вы забыли упомянуть в очко или преферанс.
Ну и самое главное, Вы не упомянули, насколько железнодорожный транспорт эффективнее ракетокосмического. Особенно при выводе грузов на геостационарную орбиту.