?

Log in

No account? Create an account
Научная кунсткамера [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: 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)