Activity

Я в соседней теме МАХОЛЕТ-ПЛАНЕР хотел бы уже что-то показывать в материале, но соблазн делать быстрее “на глазок” пересиливает внутренний голос:-“Спроектируй нормально, без суеты.” Тем более есть прекрасное пособие, не стареющая классика- И.К.Костенко “Проектирование и расчет моделей планеров”, 1958 г.
В техническом творчестве, также как у художников и писателей, вдохновению свойственна волнообразность. На полет вороны посмотрел, увидел как медленные взмахи чередуются с планированием- вдохновился. Некоторые картины и литературные произведения за месяцы рождаются, а другие через годы. С махолетом также- уж как получится…
Фирма Festo- ведущий мировой поставщик технологий автоматизации. Кинематику крыла своего махолета они наглядно показали, а то как управляют приводом не раскрывают. Немало затратив на проект, понятное дело, оставляют ноу-хау на перспективу. Может быть на взмахе крыло у них поднимается напором воздуха, а моторчик запитывается сниженным напряжением только для прохождения “мертвых точек”. Возможны еще более сложные алгоритмы, тем более для фирмы, которая специализируется на автоматике.

Мечта человека о полете с помощью машущих крыльев не угасает. Ролики снимаются о том, как это могло бы выглядеть. Может эксперименты с авиамоделями махолетов внесут свой вклад в осуществление идеи, и кто-то наконец полетит. Для начала,хотя бы, повторив подлет братьев Райт.

Что то у Вас всё совсем перепутано.

Есть ощущение, что начинаю плутать в лесу собственных теоретических рассуждений- нужно на какое-то время “пойти в гараж”.

К двум механизмам переходить сразу нужно, ибо как я уже говорил плоско-параллельное движение не даёт тяги, а тормозит. Один механизм силовой, а другой управляющий.

Вариант механизма изменения угла атаки крыла. Хорошо подходит колесная пара от детской машинки, кинематически соединенная с главным приводным редуктором крыла.
Для первой модели схема изменения углов на махах вверх и вниз однорежимная.
Для изменения режимов удобен привод управляющего вала по программе.

Получается, это просто демонстрационная модель без аэродинамики

Да, все на механике твердого тела, но и для аэродинамики можно извлечь пользу.

Не совсем понятно действие стенда. Зачем объединять и крылья и волнобразную опорную дорожку

Вот более наглядная схема стенда. Вместо конькобежца, который смещает ЦТ сгибанием и разгибанием ног- модель махолета с перемещением фюзеляжа при махах крыльями. Распределенные аэродинамические силы, действующие на левое и правое крыло, условно заменяются на сосредоточенные равнодействующие силы в местах шарнирного крепления крыльев к стойкам.
Стенд не отображает всей картины аэродинамических процессов (плоскости крыльев и хвостовое оперение нужны в роли наглядных мулежей)- вращение карусели происходит только за счет сил реакции в шарнирах при махах крыльями. Это наглядная демонстрация описанного Васильевым процесса смещения ЦТ при машущем полете.
Что еще можно увидеть на стенде? За кружкой чая можно добавлять балластные грузы к модели махолета, увеличивать сопротивление движению поворотом пластинки аэродинамического тормоза (рис. предыдущего сообщения). Интересна ситуация, когда масса балласта станет такой, что не будет хватать мощности привода для подъема фюзеляжа из статичного нижнего положения. Зато если толкнуть потяжелевшую модельку с вершины и опускать крылья удерживая ЦТ в горизонтали, момента привода хватит (овальный камень тяжело катить по плоскости, но намного легче по волнообразной поверхности соответствующего профиля).
Описанная ситуация, на мой взгляд, характерна для полета тяжелых птиц-лебедя-шипуна (12-15 кг), африканской дрофы (18 кг).

Вот доступная теория по данному вопросу (крыло без неподвижной части - плоско-параллельно машущее) из книги Васильева стр.51.

Движения конькобежца из книги Васильева я по-началу собирался воплотить в настольном стенде с моделью махолета -типа карусельного механизма. Питание шагового двигателя привода крыльев-через скользящие контакты центральной стойки. Штанга помимо вращения вокруг стойки имеет возможность поворота и в вертикальной плоскости. Ближнее к центру крыло шарнирно закреплено на жесткой стойке, дальнее- на поворотной, чтобы при махах расстояние между шарнирами могло меняться. Принцип движения- как в книге Васильева. Две вершины и две впадины с перепадом 50 мм.
Но потом подумал, что даже если карусель будет весело вращаться, это не доказывает, что в воздухе будет также весело. Поэтому взялся за авиамодель с опорой о воздух.

Редуктор и кривошипы должны быть подобраны так, чтобы “число Струхаля” для этого размаха/амплитуды/частоты, было 0.3

Как на проектном этапе выбрать параметры модели, “чтобы число Струхаля” получилось в полете 0,3 я не знаю. Мотор-редуктор буду подбирать так, чтобы при удерживании модели за крыло руками, фюзеляж с дополнительным грузиком равным массе крыла легко поднимался приводом на 150 мм с частотой 1 Гц с некоторым запасом на увеличение частоты.

Ради баловство стоит попробовать ,то же вопрос ,тратить материал и силы.

Для первого варианта дорогой материал брать не буду- сделаю планер из потолочки. Крыло прямоугольное, размах 1,5 м, площадь 25 дм кв… Снизу крыла в средней части четыре ушка будет для последующего крепления шарнирного механизма. Пока делаю, может придут мысли, как менять угол наклона профиля к горизонту на махе вверх и вниз- не спорю, что это эффективнее, чем плоско-параллельное движение. Вариант кинематики есть.
Для подбора двигателя и редуктора нужно будет измерить массу отцентрованной балластом модели и скорость вертикального снижения в планирующем полете.

Сегодня пытался просчитать редуктор, произошел взрыв мозга,стал делать методом научного тыка.

www.electronshik.ru/…/kollektornie-motori-280204
Посмотрите по этой ссылке, там моторредукторы с разным передаточным отношением и моментом на выходном валу. Можно подобрать подходящий редуктор,а коллекторный моторчик заменить на бесколлекторник через переходник. Я еще ни разу не разбирал, но думаю это не сложно.

Получается, что аэросамокат на подводных крыльях для движения со скоростью 17 км/ч при схеме НЕПОДВИЖНОЕ КРЫЛО+ПРОПЕЛЛЕР затрачивает 2 л. с. мощности. Человек для раскачивания гидрокрыла прикладывал ориентировочно 300- 500 Вт и достиг тех же 17 км/ч.
Если бы вместо человека акваскипер приводил в движение андроид (робот ASIMO, например), с программой оптимизации энергозатрат, то наверное получилась бы дополнительная экономия энергии.
Можно ожидать, что и для махолета получится “дельта”. Если задаться желаемой диаграммой положения передней и задней кромок на махе вниз и вверх, можно перейти от строго плоско-параллельного движения крыла к махам с изменяемым углом профиля к горизонту. Либо путем замены шарнирных параллелограммов на четырехугольники с неодинаковыми длинами звеньев, либо введением дополнительных звеньев (не лучший усложняющий вариант).

Вопрос в том КАКИЕ именно должны быть движения и какова будет ЭФФЕКТИВНОСТЬ всего этого.

Если при испытаниях модели подтвердится допустимость аналогии с колебаниями качелей (скейтбордиста в рампе), то насчет “правильных” движений можно так рассуждать.
Поставим на качели вместо человека- моторредуктор такой же массы, который через кривошипный механизм может сам себя поднимать-опускать (на ту же высоту, что и ЦТ человека). Что произойдет, если включить мотор? Понятное дело, что смотря из каких начальных условий. Если из неподвижного положения в нижней точке, то мотор так и будет ходить вверх-вниз без раскачивания качелей.
Если мотор включить из отклоненного положения дощечки, то тут вариантов куча- начнет ли он с подъема из нижнего положения или с опускания из верхнего, с какой “быстротой” (частотой колебаний).
Если человек будет стоять рядом и управлять по радиоканалу подъемами-опусканиями мотора, то он вполне сможет раскачать качели, как если бы стоял на них сам. Даже “солнышко” сможет крутануть. Если же мотор будет предоставлен сам себе с фиксированной частотой подъемов-опусканий, то такая ситуация рассматривается в учебниках по ТЕОРИИ КОЛЕБАНИЙ (сделаю подборки). В результате колебания могут получиться как устойчивыми, так и неустойчивыми (в зависимости от соотношения параметров-масса, зависимость сопротивления от скорости, частота перемещений мотора).
Махолеты (любой схемы-классической птичьей, с плоскопараллельным движением крыла) без обратной связи могут оказаться как в области устойчивых, так и неустойчивых колебаний. Причем даже у хорошо летающих махолетов колебания могут быть устойчивыми, но не самыми эффективными с энергетической точки зрения. Человек на качелях-хороший пример малозатратных колебаний. С точки зрения минимизации затрат энергии на полет мускульный вариант махолета может выигрывать у моторного без обратной связи.
В предложенном проекте модели интересно попробовать управлять моментами взмахов и опусканий крыла в ручном режиме- попытаться раскачать “воздушные качели”.

Крыло не будет создавать подъёмную силу , так как для этого надо чтобы поток над верхней поверхностью разгонялся от передней кромки до задней , тем самым образовывалась область низкого давления . А у такого крыла как вы нарисовали наоборот на верхней поверхности будет высокое давление и поток будет огибать крыло со всех сторон , создавая только сопротивление . Это тоже самое , что резко поднимать и опускать шляпу на голове .

Задержался с ответом- рисовал картинки. Подъемная сила на крыле, будет создаваться при планировании. Что произойдет, если при этом подтянуть крыло, мне самому не ясно, но есть предположение, что может возникнуть процесс подобный другим многократно наблюдаемым явлениям- колебанию качелей или раскатыванию скейтбордиста в U-образной рампе.
Не углубляясь в формулы ОВЕЛА (см. вышестоящие сообщения), в двух словах можно рассуждать на аналогиях. В U-образной рампе скейтбордист распрямляется на нисходящем участке (правом по рисунку), поднимая ЦТ, и разгоняется к нижней точке до большей скорости, чем он бы получил, оставаясь неподвижным относительно скейта. Далее проезжает горизонтальный участок и, приседая на восходящем участке, опуская ЦТ, докатывается до верхней части левой стороны рампы.
Если U-образную рампу заменить волнообразной дорожкой (пунктирные линии), то так можно будет катиться в даль-далекую.
Если махолет в планирующем полете подтянется к крылу, то по аналогии со скейтбордистом, получит разгон в движении к нижней точке волны (как наклон лопасти пропеллера нужен для создания тяги, так и наклон плоскости планирования даст при махе дополнительную составляющую к скорости движения модели с неподвижными крыльями. При этом крыло движется по волне, а фюзеляж горизонтально. Этот дополнительный разгон понадобится на махе вверх.
Как скейтбордисту удается, приседая, достигнуть той же высоты на восходящем участке U-образной рампы, так и махолет на взмахе вернется к исходной точке цикла.
Рассуждения умозрительные, гипотетические. Модель махолета-планера задумана как раз для того, чтобы поиграться с подтягиваниями-опусканиями крыла.

И ещё по предложенной схеме у меня к автору есть вопрос. На схеме показан механизм перемещения корневой нервюры, а не крыла в целом. Крыло - это всё же достаточно сложный объект, имеющий реальный вес, прочность, жёсткость и т.д. Оно испытывает в воздухе очень реальные нагрузки. Перемещать его в вертикальной плоскости необходимо с помощью механизма, имеющего тоже какую-то реальную прочность и жёсткость. Такой механизм должен быть пространственным, а не плоским, как на картинке. Иначе крыло в движении просто отвалится от этого механизма.

Например такая конструкция механизма крепления крыла. Шарнирную тягу к хвостовой балке и тягу к кривошипу моторредуктора не изображал- слишком долго в изометрии рисовать.
О конструктивных подробностях, которые будут по ходу изготовления появляться, можно будет дополнительно рассказать (например, для уменьшения трения шарнирных звеньев друг о друга по плоскости, между ними можно мелкие биссеринки проложить.
Шарнирные звенья, для начала, можно изготовить из планок, нарезанных из ученических деревянных линеек. Сломаются- заменить стеклопластиковыми трубками.

“…Показано, что существуют области, где энергетически эффективными являются либо несущий
винт, либо машущее крыло…”

Попадает ли Ваша “задумка” в эти области?

Энергетическую эффективность можно будет сравнить, проведя замеры. Сначала пролететь 100 кругов на кордах в машущем режиме. Затем вместо балластного груза установить пропеллер с моторчиком и пролететь 100 кругов с неподвижным крылом. При питании электромотора по проводам, проложенным вдоль корд, напряжение подавать минимальное при котором возможен горизонтальный полет в обоих вариантах. Замерить и сравнить сколько Вт х сек электроэнергии потребовалось одному и тому же аппарату в двух режимах полета.

При движении крыла просто вниз угол атаки профиля увеличивается и крыло начинает тормозить. Крыло должно закручиваться, потоком или мехнизмом. Даже у игрушечных махолетов на резиномоторе задняя кромка мягкая.

Движение крыла с круткой можно сделать в дальнейшем, когда появится определенное понимание желаемого относительного движения передней и задней кромок на махе вниз и махе вверх. Можно сказать-это “тонкая” доводка аппарата для минимального потребления энергии на полет.

И ещё по предложенной схеме у меня к автору есть вопрос. На схеме показан механизм перемещения корневой нервюры, а не крыла в целом. Крыло - это всё же достаточно сложный объект, имеющий реальный вес, прочность, жёсткость и т.д. Оно испытывает в воздухе очень реальные нагрузки. Перемещать его в вертикальной плоскости необходимо с помощью механизма, имеющего тоже какую-то реальную прочность и жёсткость. Такой механизм должен быть пространственным, а не плоским, как на картинке. Иначе крыло в движении просто отвалится от этого механизма.

Я Вам отвечу-нарисую картинку

Действительно, весёлый ролик!Но я имел ввиду не Вас Игорь, а ТС.

Не просветите- кто-такой ТС? Извините, если я один , кто не знает

Если также красиво получится, будет здорово

Есть проект модели махолета-планера с плоскопараллельным движением крыла.

Основная задумка- не молотить крылом по воздуху, а плавно подтягивать крыло к фюзеляжу (или фюзеляж к крылу?), с частотой порядка 1 Гц, восполняя потерю высоты планирующего полета.
Для начального варианта можно взять готовый планер-высокоплан (например, из пенополиуретана) и съемное крыло установить через представленный шарнирный механизм с приводом от электромотора с редуктором.