strangernn: (Default)
[personal profile] strangernn

Union Aircraft Co. Rotorplane

Этот странного вида аппарат был построен в Нью-Йорке в 1931 году фирмой Union Aircraft Co. Обычный воздушный винт у него на месте, а вот вместо крыльев - четыре вращающихся цилиндра, для привода которых на самолет пришлось установить еще два двигателя по 28л.с.. Изобретатель обещал, что переоснащенный таким образом самолет будет взлетать и садиться на вдвое меньшей дистанции, ведь подъемная сила вращающегося цилиндра, теоретически, куда больше, чем у обычного крыла. Тут, кстати, есть маленький подвох - пока скорости малы - да, у крутящегося цилиндра (не такой формы, разумеется) подъемная сила больше, но по мере роста скорости сопротивление конструкции становится уже совершенно непристойным. В принципе, можно прикинуть диапазон выгодных скоростей для такого "крыла", но полагаю, что диапазон будет несерьезный..

Впрочем, даже безотносительно к этому, конструкция самих цилиндров более чем сомнительна (летавшие машины с цилиндрическим крылом имеют здоровенные концевые шайбы для предотвращения срыва вихрей), а о полетах аппарата сведений не сохранилось....
From: [identity profile] zloradskij.livejournal.com
Ну если действительно она больше, почему даже БПЛА на эффекте Магнуса не делают? в смысле крыло какое-нибудь надувное, изменяемой толщины. взлетаем вертикально на магнусе, а горизонтальный полет конвенционально. Я даже игрушечных моделей не видел...
From: [identity profile] strangernn.livejournal.com
В том-то и дело, что вертикально на эффекте Магнуса взлететь невозможно, он работает только для вращающегося крыла в горизонтальном потоке.

Причем, современные системы механизации крыла дают вполне сравнимый, если не больший, эффект на взлете, и это при нормальных значениях лобового сопротивления.
From: [identity profile] zloradskij.livejournal.com
если поток на роторы создается не за счет разбега, а самим двигателем, то может еще и взлетел бы...
From: [identity profile] strangernn.livejournal.com
Если такой пропеллер, то если поднять его вверх - получим нормальный вертолет. Ж8-))
From: [identity profile] zloradskij.livejournal.com
Реалистично принять взлетный вес такой хренотени за 300 кг? Роторы поставим диаметром по метру, длиной по полтора, частоту вращения какую рекомендуете исходя из этой силовой установки?
From: [identity profile] strangernn.livejournal.com
Дык, что тут считать? Родной движок около сотни, да два "вращательных" по 28 лошадей - берем полторы сотни на круг. Итого, около 0.5 л.с./кг. Даже если родной принять за 50л.с. - 0.25 л.с./кг

Для Ми-2 имеем примерно 0.2 л.с./кг и прекрасно летающий вертолет.

Вот и сравнивайте, учитывая что ЭТО летать не пожелало. Ж8-)))
From: [identity profile] zloradskij.livejournal.com
Да я не сомневаюсь ни секунды, что вертолет летает лучше :) Мне просто интересно, может ли такая по..ень взлететь принципиально с места.

Вот я грубо прикинул исходя из формул http://galileo.phys.virginia.edu/classes/311/notes/aero/node2.html :
Lift = rho*4*pi^2*radius^2*F*length*V_flow , где rho - плотность воздуха, F - частота вращения ротора, а V_flow - скорость набегающего потока.

V_flow = (300 * 10) / (1.2 * 4 * (pi^2) * (0.5^2) * 3 * 8) ~= 10.5 м/с ~= 37 km/h

Итого, движок должен раскрутить роторы до 8*60 = 480 об/мин и одновременно нагнать на них поток воздуха в 40 км/ч. Имея 150 л.с., либо парни крупно напортачили, либо формулы говорят не обо всем...
From: [identity profile] strangernn.livejournal.com
Это, как я понимаю, для цилиндров? А тут, зачем-то конусы, что сильно портит картинку обтекания. Да плюс ферменная конструкция свою лепту в ухудшение картины вносит.

Опять же, винт обдувает только небольшую часть роторов, остальные нужно разгонять сквозь воздух, а они будут этому сопротивляться со страшной силой. С учетом расхода мощности на магнус-эффект - почти как перепендикулярные потоку пластины.

В общем, не самый хороший вариант.
From: [identity profile] zloradskij.livejournal.com
> Это, как я понимаю, для цилиндров? А тут, зачем-то конусы, что сильно портит картинку обтекания.
> Да плюс ферменная конструкция свою лепту в ухудшение картины вносит.

угу. задние конусы я бы выкинул к е..ням, фермы туда же. вместо них плоскости для поддержания горизонтального полета и чтобы спланировать был шанс если вся хрень заклинит посреди дороги :)

ротор интегрировать в плоскость, в компоновке типа <:O:>, где O - ротор, а двоеточие - несущие нагрузку балки, упрятанные под обтекаемую обшивку.

сам ротор сделать "сдуваемый", чтобы вся конструкция переходила в более-менее аэродинамическую форму <:oo:>

еще ИМХО можно попробовать вспомогательные двигатели тоже выбросить нафиг, а вместо них поставить компрессор и воздух выдувать в упор на роторы по всей длине: http://www.google.com/patents?id=DWsfAAAAEBAJ&zoom=4&rview=1&pg=PA2#v=onepage&q=&f=false

П.С: Все равно птеродактиль получится тот еще, но зато может хоть взлетит разок... :)
From: [identity profile] strangernn.livejournal.com
Мне кажется, что "КПД паровоза" будет для этой системы недосягаемой мечтой... Ж8-)) Так что для взлета потребуется больше лошади на килограмм массы. Как минимум.
From: [identity profile] biglebowsky.livejournal.com
Сравним характеристики ротора и крыла

Ротор
Прандтль в своей статье пытался оценить теоретический предел Су и получил Су_max=12.5
В эксперименте удалось достичь Су_max=10.

О Сх ничего не сказано. Однако, известно, что для ламинарного обтекания цилиндра Сх=1,2, для турбулентного Сх=0,3. Стороны вращающегося цилиндра обтекаются в разных режимах. Я бы брал среднее арифметическое, что приведет к L/D=15, но даже оценка сверху даст аэродинамическое качество L/D=30.

Сравним с незатейливым симметричным профилем NACA 0012
http://www.aerospaceweb.org/question/airfoils/q0259c.shtml

L/D~100 на 10 градусах
Ротор проигрывает то ли в три, то ли в шесть раз.
From: [identity profile] strangernn.livejournal.com
Это совершенно очевидно, но я немного не об этом. Я о "подъемной силе на лошадиную силу". Грубо говоря, чем легче оторвать груз от земли (хотя бы на минимальной скорости, понятно. что при разгоне цилиндр становится просто тормозом). Вопросы планирования не рассматриваю.
From: [identity profile] biglebowsky.livejournal.com
Не совсем понял вопрос.

Отрывать от земли легче крылом, потому что крыло двигать вперед проще: у крыла выше аэродинамическое качество.

А если возникает желание получить ответ на другой вопрос, "а чему будет равна подъемная сила цилиндра?", то можно поступить так.
Нужно на глазок оценить диаметр и размах цилиндров.
Далее предположить, что все идеально: цилиндры раскручены до оптимальных оборотов, а на торцах цилиндров никакого перетекания нет (будто бы большие шайбы надеты). И получить оценку сверху подъемной силы этой конструкции по формуле из статьи Прандтля.

Подъемная_сила_max ~ 10 диаметров цилиндра * длину цилиндра * 1/2 rho V^2,
где rho - плотность воздуха (1,3 кг/м3), V - скорость самолета.
From: [identity profile] strangernn.livejournal.com
Нет, я про более сложный расчет. Положим, у нас есть некоторая мощность. Насколько ее будет выгодно тратить на тянущий винт И вращающиеся цилиндры (с учетом вязкости воздуха, трения и так далее - они "бесплатно" не крутятся) по сравнению с ее расходованием только на нормальный винт и неподвижное крыло?
From: [identity profile] biglebowsky.livejournal.com
Упростим расчет.
Пусть цилиндры вращаются "бесплатно".
Пусть цилиндры с приводами весят столько же, сколько обычное крыло, т.е. масса переоборудованного самолета не возрастет.

Тогда, цилиндрам нужно будет создать ту же подъемную силу, что и обычному крылу.
Аэродинамическое качество цилиндров по крайней мере в 3 раза ниже, чем у стандартного крыла. Значит, потребуется тащить конструкцию вперед с, по крайне мере, 3 раза большей силой.

Соответсвенно, потребуется более чем в 3 раза увеличить мощность главного двигателя.
From: [identity profile] strangernn.livejournal.com
Минутку. А разве для получения подъемной силы от вращающегося цилиндра мы не сможем обойтись меньшей поступательной скоростью, чем для неподвижного крыла? И это еще без учета обдува корневой части цилиндра.

...учитывая нелинейную зависимость сопротивления воздуха от скорости - выходит не так однозначно... Впрочем, всяко хуже, чем у нормального крыла.
From: [identity profile] biglebowsky.livejournal.com
Можем.

Но если тупо увеличим площадь обычного крыла так, чтобы и с ним самолет взлетал на этой же маленькой скорости, то получим 3 кратную разницу.

Сама идея абсолютно правильная - если мы начинаем увеличивать площадь крыла, то можем летать медленнее и нам нужен менее мощный двигатель.

Прикидочная оценка - вращающийся цилиндр эквивалентен крылу с хордой профиля ~ 10 диаметров цилиндра.
From: [identity profile] strangernn.livejournal.com
Т.е., заменить в рамках легкого самолета цилиндр, диаметром в полметра-метр - фактически, нереально?
From: [identity profile] biglebowsky.livejournal.com
Я не представляю как.
Предположим, мы ставим довольно большой цилиндр, чтобы уменьшить взлетную скорость.
Этот цилиндр нужно сравнить с "традиционной" альтернативой - поставить большое неподвижное крыло, которое обеспечивает ту же скорость.

Если считать, что вес в обоих вариантах одинаковый, то неподвижное крыло выиграет: у него будет выше аэродинамическое качество на больших углах атаки (актуально на взлете / посадке), выше аэродинамическое качество на малых углах атаки (полет с большой скоростью), и выше во всех промежуточных вариантах.

Cделали же по крайней мере 2 корабля с роторами Флеттнера вместо парусов, и эти корабли благополучно плавали. Но, вроде как, хуже, чем в "стандартном" парусном оснащении.
From: [identity profile] patetlao.livejournal.com
- да, с ними намучались; "овчинка выделки не стоила".
From: [identity profile] biglebowsky.livejournal.com
Пусть убьют себя ап стену авторы http://galileo.phys.virginia.edu/classes/311/notes/aero/node2.html

Нет ничего плохого в том, чтобы писать какие-то выдуманные байки на сайт наподобие anekdot.ru
Но запихивать девичьи мечты в домен .edu, это - перебор.

Статья Прандтля: http://ufn.ru/ru/authors/prandtl_l/
From: [identity profile] zloradskij.livejournal.com
ага, спасибо. я так и подозревал, что тут что-то нечисто.
From: [identity profile] biglebowsky.livejournal.com
Re: либо формулы говорят не обо всем.

Именно так. Авторы сайта "неасилили" формулу для подъемной силы цилиндра, но имели наглость запихнуть свои домыслы на эту тему в домен edu.
From: [identity profile] strangernn.livejournal.com
Кстати, послезавтра у меня в очереди самолет, которые таки утилизирует 100% потока от винта на обдув крыла. Точнее, целая серия таких машин. Ж;-))

Date: 2010-03-13 10:20 am (UTC)
From: [identity profile] biglebowsky.livejournal.com
Надо было по-другому поступать: проектировать по этому принципу цельнобронированный штурмовик.
IMHO - единственный способ забронировать крыло - существенно сократить площадь поверхности при сохранении той же подъемной силы. Вот ротор это и обеспечивает :-)

Date: 2010-03-13 10:32 am (UTC)
From: [identity profile] strangernn.livejournal.com
А зачем? Не говоря уже о том, что разогнать машину с ротором вместо крыла до "ИЛовских" 350км/ч нереально (а едва ползущую машину истребители и зенитчики раздолбят на раз), не вспоминая о том, что подвешивать вооружения будет некуда (а шасси куда?), не считая гироскопического эффекта, затрудняющего маневрирование давайте рассмотрим простейший случай.

Мы таки схлопотали пробоину в крыле. ИЛы привозили такие дыры, что смотреть страшно, и ничего. А что будет при малейшем дисбалансе (кусок оторвало) или перекосе вращающегося цилиндра?

З.Ы. про вынужденную посадку на пузо тоже придется забыть...

Date: 2010-03-13 10:42 am (UTC)
From: [identity profile] biglebowsky.livejournal.com
Ни малейшего практического смысла :-)

Я просто пытался придумать, в какой ситуации ротор может быть лучше крыла.
Ротор проигрывает по всем характеристикам, кроме одной. При той же подъемной силе у ротора существенно меньше поверхность. Это будет актуально в 2 случаях: если материал поверхности крыла страшно дорогой, или страшно тяжелый :-)

Date: 2010-03-13 01:55 pm (UTC)
From: [identity profile] zloradskij.livejournal.com
страшно дорогой - это к примеру радиопоглощающий. будет наводящий ужос стелс :)

Profile

strangernn: (Default)
strangernn

March 2022

S M T W T F S
   1 2 3 45
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  

Most Popular Tags

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Jan. 10th, 2026 10:55 am
Powered by Dreamwidth Studios