Работа по драконам

[Гость Секох]

Секох, машущий полет и крылья для него - это совершенно не то, что лопасти вертолета/крыльяСамолета. Работающих махолетов (механических) еще не видел.

Модели махолетов, маленьких правда, разработаны и существуют довольно давно. Я их "живьем" тоже не видел, но видел ссылки. Вопросы дозвукового обтекания крыльев, лопастей и прочего, в том числе нестационарного, исследованы лет 40 назад.

подумай над моментом: дракон(махолет) завис в воздухе - т.е. махает крыльями не на встречу набегающему потоку воздуха, а просто за счет упругости воздуха + небольшая разница давлений под и над крылом при махе.

Попробуй понаблюдать, как воробей летает. Разгоняясь, он энергично машет крыльями на полный ход сустава, перья при этом отгибаются против направления движения крыла под давлением воздуха. На прямом ходе (опускании) крыла - вверх, на обратном - вниз. Скорость движения воздуха относительно крыла не равна нулю, даже если птица сидит на земле. Угол атаки (относительно локального набегающего потока) всегда положителен. Средняя сила реакции воздуха направлена вперед (относительно птицы).

[Гость LEХ]

За воробьем... Хех! Да у него ж скорость махов больше 10 в секунду - как за ним наблюдать!? За орлом иль коршуном и то не уследишь толком чего у них там куда загибается... Возвращаясь к теме буркну, что я речь завел об НЕПОДВИЖНОМ (т.е. зависшем на машущем) махолете - а ты о разгоняющемся воробье - это не то. Не так явно там будет видна разница в приндципе, как в моем примере.

Еще немного масла в огонь - как то совсем недавно (может год назад) попалась статья научно-популярная по махолетам - не-а, нет НИ ОДНОЙ рабочей модели махолета. Т.е. реально летающей. Слишком сложная модель полета... Т.е. там при зависании - одни силы, крыло так-то и так-то выгибается, при планировании - другие, при полете - воопще копец. .

Цитирую - "Вопросы дозвукового обтекания крыльев, лопастей и прочего, в том числе нестационарного, исследованы лет 40 назад. " - машущий полет до сих пор не освоили - а гришь изучили.... чего-то не то изучили...

[Гость Секох]

За воробьем... Хех! Да у него ж скорость махов больше 10 в секунду - как за ним наблюдать!?

А у меня глаз пристрелямши...

Возвращаясь к теме буркну, что я речь завел об НЕПОДВИЖНОМ (т.е. зависшем на машущем) махолете

Читай мой предыдущий пост. Я описал именно этот вариант.

нет НИ ОДНОЙ рабочей модели махолета. Т.е. реально летающей. Слишком сложная модель полета... Т.е. там при зависании - одни силы, крыло так-то и так-то выгибается, при планировании - другие, при полете - воопще копец. .

То есть нужно реализовать несколько режимов движения крыла. Каждый из которых изучен. Целесообразность такого сомнительна, но теоретическая возможность имеется.

Я буду действовать, как Red Dragon.

Можно спросить, к гидро- и аэромеханике ты какое отношение имеешь? (Я кончил кафедру гидромеханики мехмата МГУ + практика в НИИ Механики + аспирантура, то есть в сумме где-то лет семь непрерывных занятий этой наукой.)

Простенький тест: что утверждает постулат Жуковского-Чаплыгина?

Может, нам стоит перейти от слов к моделям и формулам?

2All: Не хотел я меряться пи....ками.

[Гость LEХ]

*краснеет*

[Red Dragon]

Не бейте меня по голове, т.к. я не физик, не механик и не т.д. Но вот с компьютерами я дело имею часто. Был я как-то у знакомого в НИИ авиамеханики или чего-то подобного. И занимались они обсчетами набегающего воздушного потока на крыло (говорю вам не бейте, я понял примерно так как для тупого объяснили). Там меняли условия, векторы там всякие и т.п. И довольно мощные компы над обсчетом этой задачки трудились часами. Да и формулы там были из разряда посмотри и испугайся. Т.ч. есть подозрения, что одной сей простейшей формулой для подсчетов не обойтись. Да и вряд ли она верна. Так как не учитывает многих критериев.

Умные же люди поняв что дракон вероятно таки не полетит на раз два, просто написали - врожденная магия и не мучались. КТо хочет, тут пусть и выводит Формулы.

>Я буду действовать, как Red Dragon.

Можно спросить

ИМХО зачастую это наиболее верный вариант, а не мерение. Зная какой уровень имеет (или пытается изобразить) твой оппонент можно:

1) задать уровень беседы

2) решить а стоит ли ее продолжать.

3) иногда разрешить дискуссию сразу после мерения.

[Гость Секох]

Что-то меня так и тянет во флейм. Наверное, это плохая карма.

Будем поправлять.

Я беру тайм-аут до среды, если будут какие-то вопросы ко мне, пишите на е-мейл: [email protected]

2Red Dragon: вероятно, у знакомого пытались рассчитать "честные" уравнения движения для воздуха. Сейчас подобные методы довольно популярны, только вычислительные мощности они жрут, как собаки.

Да, летающих драконов с размерами, описанными в AD&D, действительно быть не может, если магии нет. Эта оценка получается довольно просто из расчета мощности, необходимой для поддержания полета.

Ниже приведены некоторые сведения из довольно хорошего учебника по гидромеханике. Я привожу некоторые понятия, используемые в теории крыла. Сразу предупреждаю, что многие рассуждения и формулы не точные, но ими в основном можно пользоваться для оценок с точностью плюс-минус полтора раза.

Надеюсь, что грубых ошибок в своей компиляции я не допустил.

--cut

Все данные и формулы взяты из учебника: Лойцянский Л.Г.,

Механика жидкости и газа, М. "Наука", 1978.

1. Формулы для подъемной силы и силы сопротивления двумерного

крылового профиля. Коэффициенты Cx и Cy. Плоское крыло.

Пусть крыловой профиль находится в набегающем безвихревом потоке

идеальной несжимаемой жидкости. Плотность среды R, скорость потока

вдали от крыла равна V, длина профиля - b. Тогда силы реакции

вводятся по следующим формулам:

Fx = Cx * R * V^2 * b / 2;

Fy = Cy * R * V^2 * b / 2.

Коэффициенты Cx и Cy называются коэффициентами сопротивления

и подъемной силы соответственно. Fx откладывается в том же направлении,

что и вектор скорости набегающего потока, Fy - вверх перпендикулярно ему.

Важно отметить, что Cx и Cy безразмерны и поэтому зависят _только_

от геометрических пропорций и от угла атаки, но не зависят от размеров

крыла, скорости потока или его плотности.

Для идеальной невязкой (и несжимаемой) среды Cx всегда равен нулю.

Для реального воздуха - не равен, но достаточно мал. Источники и

природа Cx для крыльев будет рассмотрена ниже.

Для плоского тонкого двумерного крыла Cy приближенно выражается

формулой:

Cy = 2 * pi * sin Alpha,

где pi = 3.1416, Alpha - угол атаки крыла, то есть угол между

вектором скорости набегающего потока и осевой линией крыла.

Эта формула дает очень хорошее приближение (лучше 10%) для крыльев

с толщиной, не большей 0.1 длины, с углами атаки до 12 градусов.

(См. стр. 194.)

В случае, когда крыло не плоское, Cy выражается другой зависимостью.

(Но качественно похожей на предыдущую формулу.)

Обычно для задания Cy в этом случае используют данные замеров

в аэродинамической трубе.

2. Поправка Прандтля-Глауэрта

В случае обтекания крыла сжимаемой средой с большой дозвуковой

скоростью коэффициент подъемной силы уменьшается относительно

того значения, который полагался бы ему в несживаемой среде.

Cy = Cy0 / sqrt(1-M^2),

где Cy0 - коэффициент подъемной силы, вычисленный без учета

сжимаемости, M - число Маха (отношение скорости набегающего

потока к скорости звука).

(См. стр. 217.)

3. Трехмерные крылья

Для узких крыльев можно приближенно считать, что линии тока

находятся в плоскости, перпендикулярной крылу, параллельной общему

направлению обтекания. Таким образом, пространственный Cy

будет выражаться, как интеграл, взятый от Cy сечений крыла по

координате - расстоянию от основания крыла.

Вместо длины профиля в формулу для силы войдет площадь крыла.

Когда такое предположение неверно:

- вблизи конца крыла

- в области резкого изменения ширины или угла атаки крыла

- при (некоторых) резких изменениях формы (но не положения!) крыла во времени

К счастью, возмущения затухают довольно быстро при удалении

от источника возмущений, поэтому общая ошибка расчета,

сделанного в рамках приведенных выше предположений, мала.

4. Сопротивление крыла. Вязкое трение и индуктивное

сопротивление.

Сопротивление крыла конечного размаха складывается из

двух - вязкого трения в пограничном слое и индуктивного

сопротивления.

В вязком обтекании твердого тела течение можно разделить на

два слоя: внешний слой, где эффектами вязкости можно пренебречь,

и на внутренний, в котором основной вклад в баланс сил вносит

вязкость (Прандтль). Сила трения возникает из-за того, что вязкая

жидкость всегда неподвижна относительно тела (в месте касания с телом),

а на границе внутреннего и внешнего слоев скорость будет другая.

Градиент скорости в вязкой жидкости возможен только под действием

силы, таким образом, наличие внутреннего слоя, иначе называемого

пограничным слоем, является основной причиной трения.

Для тонкой плоской горизонтальной пластинки верна формула Блазиуса:

Cx = 1.328 / sqrt(Re),

где Re = V * b / nu (число Рейнольдса), V и b - скорость набегающего

потока и ширина профиля соответственно, а nu - коэффициент

кинематической вязкости воздуха.

(См. стр. 458.)

При малых углах атаки можно считать, что формула верна и для крыльев.

5. Индуктивное сопротивление

Крыло, создающее подъемную силу, то есть, крыло с не равным нулю Cy,

эквивалентно некоторому вихрю (Жуковский). Поскольку в сплошной

среде вихри могут существовать только в виде вихревых трубок,

либо касающихся твердой поверхности, либо уходящих в бесконечность

(Гельмгольц), с крыльев назад по потоку всегда сходят вихри.

Таким образом, летящий планер сообщает завихренность все новым и

новым массам воздуха, что и реализуется в виде силы сопротивления.

Расчет дает, что коэффициент индуктивного сопротивления зависит

от подъемной силы и от формы крыла. Наименьшим индуктивным

сопротивлением обладает крыло эллиптической формы:

Cx = Cy^2 / ( pi * lambda ),

где pi = 3.1416, lambda = (2l)^2/S, l - половина размаха крыльев,

S - площадь одного крыла.

(См. стр. 310.)

6. Лопасть винта

Это то же самое крыло, только совершающее не поступательное,

а вращательное движение. Все формулы будут в целом аналогичны.

7. Дополнительная литература

a. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидродинамика. 4.1 и ч.II. М.:Физматгиз.

b. Седов Л.И. Механика сплошной среды т.1 и т.2 , изд.4, М.:Наука.

c. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике, изд.9. М.:Наука, 1981.

d. Седов Л.И. Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики. Изд.. М.:Наука, 1980.

e. Ландау Л.Д., Лифшиц ЕЛ'. Гидродинамика. Изд. Наука, 1Э8Б.

f. Черный Г.Г. Течения газа с большой сверхзвуковой скоростью. М.:Физматгиз,1959.

g. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика.М.:Наука,1976.

См. ( о теории идеального пропеллера (соотношение между мощностью

двигателя и силой тяги).

[Дем]

У каждого объекта в воздухе есть некая "скорость падения", определяемая сопротивлением воздуха. Она, конечно, зависит и от горизонтальной скорости, но не в этом дело. Дело в том, что именно эту потерю высоты и нужно компенсировать. Т.е. если, например, обьект некоей конфигурации массой в 100 кг имеет "скорость падения" в 5 м/с (парашутист ), то для удержания его "на месте" потребуется мощность (100 кг)*(5м/с)*g = 500 Вт

Если конфигурация обьекта меняется во времени (крыльями машет) - то надо считать в динамике и интегрировать...

[Lex4art]

Возникает вопрос - а как мы будем считать мощьность, развиваемую мышцами при их ОПРЕДЕЛЕННОМ способе связывания с костями крыльев и туловища + изгибы и потери на трение... Кто знает усилие, развиваемое мышцами определенной структуры/массы/сечения!?!? И это при том, что крылья могут быть полусложены во время замаха... короче - имхо НЕРЕАЛЬНО.

[Гость]

Если некий Птыц висит в воздухе за счёт взмахов крыльями, то логично предположить, что необходимая для висения мощность - прямо пропорциональна массе воздуха, "перекачиваемого крыльями". Частота взмахов тогда - зависит от площади крыльев(чем меньше площадь крыльев - тем чаше надо махать).

2 Секох:

Гранд респект. Я думал, мало кто аэродинамикой занимается... в наше тяжёлое и неспокойное время...

[Эльф]

Привет, Харконнен! С возвращением! И ты тоже в наморднике? А у ЛеДа он красивее - трехмерный и сверкающий.

2 Секох:

Гранд респект. Я думал, мало кто аэродинамикой занимается... в наше тяжёлое и неспокойное время...

И я нет. Поэтому только читаю. Могу от себя добавить, что самые тяжелые летающие существа, когда-либо жившие на нашей планете (некоторые птероящеры и одна птичка), весили около 100 кг. Размах крыльев у летающего ящера кетсаля был с небольшой самолетик (20-25 м, точно не помню.) Габориты птички аргентависа из тераторнисов: рост 1,8 м, размах крыльев 7,5 м (по некоторым данным 8м), вес 75-80 кг. Летали они вопреки предположениям не так уж плохо. Ящер орнитокерус около 100 кг весом совершал перелеты из Центральной Америки в Европу.

Короче, драконы имели субтильное телосложение и весли в крайнем случае немногим больше 100 кг.

[Гость]

2 Эльф:

Привет, Харконнен! С возвращением! И ты тоже в наморднике? А у ЛеДа он красивее - трехмерный и сверкающий.

А у меня огнемёт!

И я нет

И я тоже нет. НЕ... рассчитать подъёмную силу крыльем ракеты на сверхзвуке с данным углом атаки - эт завсегда пожалуйста. Но это и всё...

Размах крыльев у летающего ящера кетсаля был с небольшой самолетик (20-25 м, точно не помню.)

Угу. Вопрос МОГ ли он махать крыльями - пока открытый.

Я думаю - максимум, сложить-расправить. И парить в теплых потоках.

Да и такую образину не то, что их лука... Его из рогатки сбить можно!

100 кг при таких габаритах, при пустотелых костях и т.д. - это даже не смешно.

[Эльф]

Угу. Вопрос МОГ ли он махать крыльями - пока открытый. Я думаю - максимум, сложить-расправить. И парить в теплых потоках.

Только парить не получится. Потом прикинь, как это чудо-юдо взлетало с земли? Есть некоторые летучие мыши и птицы, которые этого не умеют (стрижи, например). Но им гораздо проще найти что-то, откуда потом можно будет спрыгнуть и полететь, обрыв какой-нибудь. Кетсаль, скорей всего, мог обитать только в специфической местности, где много обрывистых скал с площадками для самолетиков.

Да и такую образину не то, что их лука... Его из рогатки сбить можно!

100 кг при таких габаритах, при пустотелых костях и т.д. - это даже не смешно.

Для меня тоже загадка, как она существовала, как крылья себе не ломала. Собственно, у всех птероящеров огромная площадь крыльев и очень легкое телосложение. Птеранодон, например - 6 м в размахе, вес всего около 11 кг.

[Гость]

2 Эльф:

Только парить не получится. Потом прикинь, как это чудо-юдо взлетало с земли? Есть некоторые летучие мыши и птицы, которые этого не умеют (стрижи, например). Но им гораздо проще найти что-то, откуда потом можно будет спрыгнуть и полететь, обрыв какой-нибудь. Кетсаль, скорей всего, мог обитать только в специфической местности, где много обрывистых скал с площадками для самолетиков

Скалы. Гнёзда в скалах - спасут птерозавра.

Обрывы и прочая гадость.

Для меня тоже загадка, как она существовала, как крылья себе не ломала. Собственно, у всех птероящеров огромная площадь крыльев и очень легкое телосложение. Птеранодон, например - 6 м в размахе, вес всего около 11 кг.

Ещё гвоздь в гроб птерозавра.

У них крылья поддерживались не сросшимися кистями(птыцы) и не растопыренной "пятернёй"(лет. мыши), а мизинцами.

Остальные - были полноценными пальцами. И исп. в качестве "хваталок", например, для вскарабкивания.

[Эльф]

Ещё гвоздь в гроб птерозавра.

У них крылья поддерживались не сросшимися кистями(птыцы) и не растопыренной "пятернёй"(лет. мыши), а мизинцами.

Остальные - были полноценными пальцами. И исп. в качестве "хваталок", например, для вскарабкивания.

Это-то ты мне можешь не объяснять, я тебе сам на эту тему много чего натрепать могу. Возьмешь на звездолет ксенобиологом? Кстати, костная ткань у них была прочнее нашей. Не помню подробностей, что и как, но был такой факт. У птиц тож самое. А у аргентависа были длинные ноги. Он, судя по всему, бегал хорошо и вполне мог дойти до нужного обрыва. Поскольку значительную часть площади его крыльев составляли перья, он и тут был в более выигрышном положении.

[Гость]

2 Эльф:

на звездолет ксенобиологом?

Все вопросы к Гильдии.

Кстати, костная ткань у них была прочнее нашей.

При пустотелых и тонких костях, соегка повышенная удельная прочность многого не даст.

А у аргентависа были длинные ноги. Он, судя по всему, бегал хорошо и вполне мог дойти до нужного обрыва. Поскольку значительную часть площади его крыльев составляли перья, он и тут был в более выигрышном положении

Про Птыц спорить не буду.

[Эльф]

2 Эльф:

на звездолет ксенобиологом?

Все вопросы к Гильдии.

Какая ищщо Гильдия? Нафиг она мне, я к тебе навязывался. У тя чего, личного звездолету нет? А еще племянник барона Харконнена! Кстати, какое у тебя воинское званиетитул? Если ты не барон, то как тебя величать?

[Гость]

2 Эльф:

Гы... Судя по всему "Дюну" ты не читал...

И в тонкостях местной политики не разбираисся.

Величай бароном. Ему всё равно, а мне приятно.

[Гость Секох]

У каждого объекта в воздухе есть некая "скорость падения", определяемая сопротивлением воздуха. Она, конечно, зависит и от горизонтальной скорости, но не в этом дело. Дело в том, что именно эту потерю высоты и нужно компенсировать. Т.е. если, например, обьект некоей конфигурации массой в 100 кг имеет "скорость падения" в 5 м/с (парашутист ), то для удержания его "на месте" потребуется мощность (100 кг)*(5м/с)*g = 500 Вт

Рассуждение совершенно верное, но у него есть два недостатка:

1. Требуется некоторая априорная оценка того, с какой скоростью будет снижаться тело. Предложенная модель не дает ответа на этот вопрос.

2. Эта оценка дает мощность, затрат которой заведомо достаточно для удержания тела в полете. Но она не дает ответа на вопрос, есть ли какой-нибудь другой, более экономичный режим полета.

Так, в том примере, что ты привел, оценка мощности будет 100кг * 10 м/с^2 * 5м/с = 5кВт. Но в действительности для удержания 100кг в полете достаточно 100-200 Вт (с другим крылом, правда).

[Дем]

1. Требуется некоторая априорная оценка того, с какой скоростью будет снижаться тело. Предложенная модель не дает ответа на этот вопрос.

А это должно считатся исходя из параметров агрегата...

2. Эта оценка дает мощность, затрат которой заведомо достаточно для удержания тела в полете. Но она не дает ответа на вопрос, есть ли какой-нибудь другой, более экономичный режим полета.

Так, в том примере, что ты привел, оценка мощности будет 100кг * 10 м/с^2 * 5м/с = 5кВт. Но в действительности для удержания 100кг в полете достаточно 100-200 Вт (с другим крылом, правда).

Ну, я выбрал самый "неудобный" "аппарат" и режим полета ("на месте")... Ну, ещё и на нолик ошибся...

У того же дельтаплана значения гораздо ближе к твоим...