?

Log in

No account? Create an account
Летим по ветру быстрее ветра - Научная кунсткамера — LiveJournal [entries|archive|friends|userinfo]
Научная кунсткамера

[ website | lj ]
[ userinfo | livejournal userinfo ]
[ archive | journal archive ]

Летим по ветру быстрее ветра [Dec. 23rd, 2008|10:04 pm]
Научная кунсткамера

science_freaks

[dp074]
[Tags|, , ]

Давненько мы не видели попыток сделать какой-нибудь новый, оригинальный вечный двигатель.
Все сложнее и сложнее было изобретателям, гонимых стозевным чудищем академической науки, выбивать под свою деятельность финансирование.

Но вот, пожалуйста, свежая струя ветра.
И изобретатель летит быстрее этой свежей струи!
И толпы восхищенных поклонников на множестве форумов летят за ним на всех парах.

Суть идеи заключается в следующем: воздушный корабль летит точно по ветру со скоростью быстрее ветра, движимый только ветром. Иллюстрируется тележкой с пропеллером

LinkReply

Comments:
[User Picture]From: kobak
2008-12-29 11:39 am (UTC)
У вертолётных винтов (да и вообще у любых) угол атаки уменьшается от втулки к концу лопасти, и при минимальном шаге винта на конце лопасти угол атаки становится отрицательным. В результате набегающий снизу поток крутит лопасть вперёд, но одновременно средняя часть лопасти, где угол атаки положительный, гонит воздух вниз, тормозя падение вертолёта.

Давайте проверим, верно ли я Вас понял: когда двигатель отключается, пилот переставляет "шаг винта" (что бы это ни значило) на минимально возможный, из-за чего концы лопастей оказываются развернуты в другую сторону. Поэтому поток воздуха снизу вверх продолжает крутить винт в ту же сторону, что и раньше (когда воздух шел сверху вниз). При этом в середине винта угол атаки остается прежним, поэтому эта часть лопастей продолжает посылать воздух вниз и тем самым тормозит падение.

Так?

В википедии, кажется, написано наоборот: "Ведущая зона, или зона авторотации, обычно составляет от 25 до 70 % радиуса винта и является источником движущей силы вращения лопасти при авторотации. Суммарная аэродинамическая сила в этй области направлена немного вперед отностительно оси вращения и вызывает ускорение вращения винта" (в английской вроде бы так же).

У автожиров так и происходит.

Ух как интересно. Об автожирах я вообще раньше не слышал (но какое противное слово! по-русски же "гироскоп", а не "жироскоп", так что должен быть и "автогир"). Почитал немного про то, что это такое, но, боюсь, что понял не до конца. Один вопрос: в чем разница между устройством винта вертолета и автожира? Винт вертолета гонит воздух вниз -- и в результате создается подъемная сила. Через винт автожира воздух проходит снизу вверх, но подъемная сила создается все равно.

Очень грубо говоря, что нужно сделать с винтом вертолета, чтобы превратить его в винт автожира?

И дополнительный вопрос: из того, что я прочел, следует, что автожиры обладают определенными преимуществами и перед самолетами, и перед вертолетами. А в том, что они не получили распространения, виноваты только исторические и/или психологические причины. Это действительно так?
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: ice_blackwell
2008-12-29 04:41 pm (UTC)
Ну, шаг винта - это очень простая штука.
Это расстояние, на которое переместился бы воздушный винт за один оборот, если бы воздух был твёрдым и винт ввинчивался в него, как шуруп в дерево. Шаг винта зависит от угла атаки.
Угол атаки - это угол между плоскостью лопасти и плоскостью вращения винта. Если угол атаки равен нулю, винт превращается в мешалку для воздуха. Если 90o - тоже, но более эффективную, потому что лопасти стоят перпендикулярно. Если угол атаки больше нуля, винт отбрасывает воздух вниз, если меньше - то вверх. На практике всё чуть сложнее, потому что лопасти винтов - не плоские, но суть та же.
Угол атаки лопастей у всех винтокрылых машин и у многих самолётов - величина переменная, потому что лопасти могут поворачиваться вокруг продольной оси специальным механизмом.
Следует также различать угол атаки и угол набегающего потока. Последний совпадает с углом атаки только в случае неподвижного винта, в иных случаях вектор скорости лопасти складывается с вектором скорости набегающего потока, меняя его угол.
Кстати. В каком-то старом номере "Науки и жизни" был описан такой опыт: кусок круглой деревяшки резался вдоль оси, получался полуцилиндр. Он насаживался на проволочную ось, как пропеллер, и помещался в струю воздуха плоскостью вперёд. Получался "безразличный" воздушный винт, который начинал с ускорением крутиться в ту сторону, в которую подтолкнули. Суть - именно в описанном выше сложении скоростей.

Механика авторотации - штука сложная, и на уровне формул я её толком не знаю, а врать не хочу. Суть процесса - растрата кинетической энергии набегающего воздуха на преодоление сил трения, перемешивание воздуха и прочую ерунду. Попутно создаётся сила, тормозящая набегающий поток. Эта сила - исключительно полезна, потому что не даёт вертолёту с отказавшим двигателем быстро падать, а для автожира она вообще подъёмная.

Винт вертолёта и винт автожира - абсолютно одинаковые конструкции, вся разница в изначальном направлении вращения. Чтобы сделать из вертолёта автожир, надо отпилить от вала винта двигатель (пусть винт свободно крутится), оторвать хвост (не нужен), и присобачить к корпусу толкающий или тянущий пропеллер самолётного типа. Всё.
Преимущества автожира над вертолётом - экономичность, простота конструкции и основной режим авторотации - то есть, при отказе движка автожир спокойно опускается вниз.
Недостатки - неспособность висеть неподвижно и взлетать без разбега (но садиться на пятачок может!).
Преимущества автожира над самолётом - отсутствие скорости сваливания (опять же по причине авторотации), пофигизм на качество аэродрома (очень короткие разбег и посадка), простота управления.
Недостатки - меньшая экономичность, сильно меньшая скорость, дороговизна винта (до половины стоимости всей машины).
Итого - автожир выгоден только если он маленький и гражданский. А именно этот класс летательных аппаратов и в мире-то не особо развит, а у нас в стране так вообще отсутствует чуть менее, чем полностью. Отсюда и слабое распространение.
Про автожиры в России и вообще:
http://twistairclub.narod.ru/
Про причины неразвитости малой авиации (местами весьма спорно, но всё равно интересно):
http://proza.ru/avtor/rozoff , "Политэкономия полёта".
Вообще, кстати, Розов неплохо пишет, рекомендую.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: biglebowsky
2008-12-30 06:13 am (UTC)
Очень маленькое уточнение (в духе занудства).

Если делают игрушечный вертолет или автожир, то лопасти винтов, действительно, берут совершенно одинаковые (просто прицепляют к втулке под разными установочными углами).
На больших штуковинах мы начинаем ловить разные мелкие "блошки" кпд, и, как Вы уже отметили, лопасти винта получают ненулевую крутку по длине.
Пример http://cnit.ssau.ru/vertolet/mi8/mi4_3.htm
У лопастей вертолета и автожира крутка будет в разные стороны.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: ice_blackwell
2008-12-30 01:00 pm (UTC)
У лопастей вертолета и автожира крутка будет в разные стороны.
Мм... в смысле, у автожира угол атаки лопасти от втулки к концу увеличивается?
(Угол атаки - в смысле, установочный угол, из терминов по ссылке).
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: biglebowsky
2008-12-30 01:22 pm (UTC)
Я лучше отвечу в других формулировках.
Пусть, благодаря регулировке шага, мы выставили лопасть так, что ее наружная часть стала горизонтальной (получила нулевой установочный угол). Рассмотрим установочный угол лопасти рядом со втулкой. У вертолета он будет положительным: лопасть расчитана на засасывание воздуха снизу. У автожира - отрицательным: лопасть должна обдуваться снизу (и, благодаря этому, раскручиваться).
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: ice_blackwell
2008-12-30 01:29 pm (UTC)
Сперва не понял, потом дошло.
Различие обусловлено наличием у лопасти невзаимозаменяемых передней и задней кромки, верно? Иначе винт автожира можно было бы просто вращать задом наперёд, превратив в вертолётный?
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: biglebowsky
2008-12-30 01:37 pm (UTC)
Да, именно так. Передняя и задняя кромки не взаимозаменяемы.
Точнее, если их заменить, сильно упадет кпд винта.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: ice_blackwell
2008-12-30 01:52 pm (UTC)
Ясно, спасибо.
(Reply) (Parent) (Thread)