Двести крыльев Горацио Филипса.
Mar. 15th, 2010 12:01 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
strangernn
модель 1911 года
Готов спорить, что Горацио Филипс (Horatio Phillips) за новостями в науке аэродинамике не следил. Ведь еще в 1906 г. была опубликована основополагающая статья Н. Е. Жуковского "О присоединенных вихрях", где были подробнейшим образом рассмотрены особенности работы самолетного крыла, и которая намертво исключала такие вот жалюзи в качестве крыла! Однако, следует отдать должное упорству, с которым Горацио шел по "неверному пути Паниковского", с таким упорством биться головой об стенку дано не каждому.
Все началось в далеком 1893 году, когда Горацио построил свою первую моторную летающую машину с 50(!) несущими плоскостями на одной раме. Не рискнув отпустить аппарат в свободный полет (и тем более, - лететь самому), он запускал аппарат, оснащенный паровым мотором в 6л.с., на веревке по кругу диаметром 61 метр. Если не считать никакой продольной устойчивости - машина не имела оперения, то достигнутые результаты были неплохи, машина массой 160кг оказалась способной поднять вес в несколько десятков килограмм и намотать вокруг столба свыше 600 метров. К сожалению, между этим удачным опытом и следующей версией прошло целых 11 лет..
модель 1904 года
Опоздав на год по сравнению с самолетом братьев Райт, мистер Филипс строит свой двадцатикрыльевой самолет классической компоновки, который совершил первый пилотируемый моторный полет в Британской Империи. Правда, пролетел он всего ничего, около 15 метров, - размер управляющих поверхностей оказался для нормальной устойчивости недостаточным и аппарат пришлось срочно сажать, во избежание... Ну вот успеть бы ему на год раньше - стал бы всемирно известной личностью, а вторых никто не помнит, увы. Мда.... Но, перейдем к делу и рассмотрим САМУЮ невероятную конструкцию в истории авиации - самолет с двумястами крыльями.
модель 1907 года
Таким экзотическим образом была решена проблема продольной устойчивости. Да, я понимаю, что смотрится аппаратец как клетка для буйных душевнобольных, но оно летало! 6 апреля 1907 года машина совершила небольшой полет по прямой, преодолев по воздуху около 150 метров. С управляемостью у аппарата было очень не очень, как предполагалось маневрировать по курсу я даже не могу понять, - но оно летало! Однако, время шло, и от эмпирических конструкций пора было переходить к научному расчету аппаратов тяжелее воздуха. Я не зря упомянул про Жуковского, - его работа, определившая на десятилетия методики расчета крыла вышла в 1906 году (прочитана на заседании научного общества была годом ранее), т.е., мистер Филипс мог бы с ней ознакомиться, чтобы не строить этот "ужас-ужас-ужас", но....
модель 1907 года, вид с другой стороны.
Но он не прочитал работу Жуковского и позже, потому что последний найденный мною самолет Горацио Филипса датируется 1911 годом (с него я начал это сообщение). По некоторым сведениям он даже ухитрился совершить на нем несколько полетов, но состязаться с нормальными самолетами он не мог. Более Горацио Филипс самолетов не строил и скончался в 1924 году...
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2010-03-15 12:57 am (UTC)А вот интересно, как из идей Жуковского можно получить неэффективность этажерки?
Может быть и можно, но я что-то туплю.
Индуктивное сопротивление, это - Lifting Line Theory
http://en.wikipedia.org/wiki/Lifting-line_theory
То есть, до 1919 года индуктивное сопротивление никто считать не умел. И никто не умел решать 3-D задачи.
Предположим, что Филипс решает 2-мерную задачу.
Причем, очень упрощенную. Он может расположить ламели одну за другой по горизонтали (расстояние между ламелями равно ширине ламелей), и тем, самым получить обычное крыло. Может расположить ламели на том же расстоянии одну над другой и получить этажерку.
Что лучше?
Для оценок надо как-то уметь вычислять подъемную силу.
Я вот, увы, не читал работы Жуковского. Там методика расчетов изложена? Я знаю, что для случая - "профиль Жуковского", в одиночестве висящий в пространстве - методика там точно есть. А если профилей несколько?
Случай, когда много узких профилей идут один за одним по горизонтали и образуют крыло.
Если бесконечно много бесконечно узких профилей, это - интеграл Глоерта (Thin airfoil theory, http://en.wikipedia.org/wiki/Airfoil, 20-е годы).
Если профили один над другим, то кто-нибудь до Белоцерковского (50е годы) умел подобные штуковины обсчитывать?
Но, еще раз. Эти рассуждения ни о чем не говорят. Можно не уметь точно считать, достаточно уметь прикинуть.
Очень может быть, что неэффективность решетчатого крыла получается из простых соображений.
Личное мнение - Филипсу не помогли бы научные изыскания тех лет.
Ему надо было бы экспериментировать с разными устройствами крыльев, чтобы нащупать закономерность.
несмотря ни на что
Date: 2010-03-15 01:51 am (UTC)no subject
Date: 2010-03-15 02:26 am (UTC)http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1923/naca-report-151.pdf
То есть, WW1 уже завершилась, расцвет бипланов уже позади, к монопланам начали переходить, а теория только появилась.
Однако, возможно, как-то оценивать взаимовлияние крыльев биплана умели и раньше.
no subject
Date: 2010-03-15 06:29 am (UTC)Re: несмотря ни на что
Date: 2010-03-15 06:31 am (UTC)no subject
Date: 2010-03-15 07:29 am (UTC)Теорема Жуковского написана для 2-мерного случая.
То есть, у Филипса были основания ожидать, что крыло с малым удлинением будет плохо описываться этой теоремой.
Ну и?
- Нерасчетный случай, это не значит, что крыло будет плохо работать.
- Каждое отдельное крылышко в этой конструкции - штуковина очень большого удлинения.
Далее.
Давайте оценим, насколько Филипс сблизил свои крылышки, как велика вредная интерференция.
Поясню о чем речь.
Пусть Филипсу доступна 2-D теория биплана.
http://books.google.com.au/books?id=Az8C1Qp55GcC&pg=PA159&lpg=PA159&dq=general+biplane+theory&source=bl&ots=SQ7qzmHjoV&sig=cHvo7dagfrm8yO1Uze_9XigjMdI&hl=en&ei=h6idS43VFc2HkAWmnszIAg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=10&ved=0CDAQ6AEwCTgK#v=onepage&q=general%20biplane%20theory&f=false
Мы оцениваем свойства некоего биплана с крылом хордой "c" и расстоянием между крыльями "h". Введем некий коэффициент k = подъемная сила биплана / подъемная сила моноплана, где крыло моноплана по площади = сумме крыльев биплана.
Если k=1, то крылья, вообще, не мешают друг другу.
Случай, когда крылья чудовищно мешают друг другу, это k=1/2. Грубо говоря, одно из крыльев оказалось бесполезным.
Приближенная оценка
k=[1+1/4*(c/h)^2]/[1+1/2*(c/h)^2]
Филипс разнес свои ламели приблизительно на длину хорды.
Биплан с таким разнесением имел бы
k=1.25/1.5=0,83
Ничего особого страшного.
no subject
Date: 2010-03-15 07:51 am (UTC)no subject
Date: 2010-03-15 09:02 am (UTC)Но, в защиту Филипса, я вынужден заметить.
1) индуктивное сопротивление Филипс подсчитать особо не мог: теория еще не разработана
2) Филипс мог бы попытаться оценить сопротивление трения.
То есть, что будет, если продуваем конструкцию на нулевом угле атаки, без подъемной силы?
А как такую штуку считать?
Идем в библиотеку, открываем научный журнал, и выясняем, что кораблестроители, в аналогичной ситуации, оперируют понятием "смоченной поверхности".
Ага, нужно сравнить суммарную площадь поверхности решетчатого крыла со стандартным крылом, обладающем той же подъемной силой.
Вот теперь и наступаем на грабли.
Той же подъемной силой при каких обстоятельствах?
Если - на оптимальном угле атаки (т.е., обеспечивающим максимальное аэродинамическое качество), то с этим самым углом будет невероятное количество хитростей, привязанных, в частности, к размаху крыла. Решетка проиграет (потребуется большая площадь), но во времена Филипса никакой теории на эту тему нет.
Если - при максимальной подъемной силе, то решетка выиграет (потребная площадь меньше). Решетку вполне можно обдувать под углом 45 градусов и не заморачиваться ни с каким срывом потока. Со стандартным, цельным крылом так не получится. Не даром же самолет на посадке превращает себя в "решетку Филипса", выдвигая аж 2-щелевые закрылки. Другое дело, что сравнение некорректно - индукционное сопротивление на больших углах много больше сопротивления трения.
no subject
Date: 2010-03-15 02:07 pm (UTC)no subject
Date: 2010-03-15 05:23 pm (UTC)no subject
Date: 2010-03-15 10:18 pm (UTC)no subject
Date: 2010-03-15 10:24 pm (UTC)no subject
Date: 2010-03-15 10:27 pm (UTC)no subject
Date: 2010-03-15 10:30 pm (UTC)no subject
Date: 2010-03-15 10:35 pm (UTC)no subject
Date: 2010-03-15 10:43 pm (UTC)Читал о самолётах Филипса, но, видно, невнимательно. Не помнил, что они летали. Думаю, со временем и решётчатое крыло найдёт применение. Вряд ли, правда, широкое.
ёмаё...
Date: 2010-12-16 01:06 am (UTC)его велосипед не разгонится до нужной скорости
no subject
Date: 2010-12-16 01:15 am (UTC)Также у тактического комплекса точка небольшие решётчатые рули вроде, у комплекса Пионер были вроде. Ещё вот тут http://www.nkj.ru/archive/articles/10523/
Решётчатые - они короткие => это должны быть очень большие скорости.
no subject
Date: 2012-03-31 03:55 am (UTC)Ну, а касательно расчёта индуктивного сопротивления (и вообще понимания этой части обтекания) -- вообще историческая загадка. В эпическом труде Жуковского описаны ВСЕ предпосыли и методики анализа этого аспекта аэродинамики. Почему для его практического применения понадобилось 110 лет откровенно дебильной самодеятельности -- эпический квест.
no subject
Date: 2012-03-31 03:59 am (UTC)no subject
Date: 2012-03-31 06:21 am (UTC)Очень может быть.
Если бы Вы написали post на тему: "берем работу Жуковского, и при помощи такой-то и такой не совсем уж заумной математики выводим из идей Жуковского, что...", то это было бы очень-очень интересно почитать.
no subject
Date: 2012-03-31 04:03 pm (UTC)