De la avion la elicopter
Cu toate acestea, visul zborului de zbor are o parte practică. Calitatea aerodinamică - raportul dintre ascensor și tracțiune, care determină eficiența zborului - avioanele sunt excepțional de mari. Dar avioanele necesită aerodromuri scumpe și complexe, piste mari. Elicopterele sunt mai convenabile în acest sens, decolează și stau pe verticală, fără a necesita nicio infrastructură pentru acest lucru. Ei sunt mult mai manevrabili și chiar capabili să se hrănească nemișcați. Dar calitatea aerodinamică a elicopterelor nu este ridicată, iar orarul timpului de zbor este destul de scump.
Încercările de a traversa unul cu altul se fac foarte mult - giroscoapele și convertoarele cu rotoare au fanii lor. Pentru a rezolva unele dintre sarcinile înguste, aceste aeronave pot fi chiar de neînlocuit. Totuși, astfel de hibrizi nu au un succes prea mare: se știe că se combină nu atât de multe avantaje ca dezavantajele cheie ale avioanelor și ale elicopterelor. Dar urechile pot fi o soluție potrivită. Teoretic, vor putea să decoleze de la sol, vor fi manevrabil până la capacitatea de a se agăța în aer și vor putea demonstra o calitate aerodinamică aproape aerodinamică.
Dar primii balonisti nu se gandeau, desigur, despre avioane, care nu erau acolo, ci despre pasari. Se părea că era suficient să înveți să scoți din aer aripi - și persoana ar zbura. Cu astfel de vederi, desigur, nici unul dintre ei nu s-ar putea rupe departe de pământ. dispozitive mecanice inaripate, cel mai bun caz, ciudat permis să-și planifice, așa cum a făcut legendarul călugăr benedictin Aylmer, care este în urmă cu aproximativ o mie de ani, țâșni din turnul de Malmesbury Abbey din Anglia, a fost rănit grav.
De la pasăre la insectă
Motivul numeroaselor eșecuri este clar: natura zborului în acei ani a fost destul de vagă. Forța de ridicare a păsărilor nu este dată de suportul aerian, ci de un contur special al profilului aripii. Prin împărțirea fluxului de intrare în două, determină ca aerul de deasupra marginii superioare să se deplaseze mai repede decât cel inferior. Conform legii lui Bernoulli, presiunea va fi mai mare într-o regiune cu un debit mai lent. Diferența care rezultă între presiunea sub aripă și deasupra ei creează o ascensiune. Dar ar trebui să începeți să vă fluturați aripile - și această imagine clară se schimbă complet.
Un binecunoscut proverb spune că "în conformitate cu legile aerodinamicii, albinele nu pot zbura deloc". În principiu, acest lucru este adevărat: din punct de vedere al aerodinamicii clasice, insectele și aripile lor sunt ceva ireal. Chiar și în teorie nu sunt capabili să creeze ascensorul și tracțiunea necesară zborului - dacă nu ne mișcăm de la aerodinamica clasică a gliderului la unul nou, neastaier. Aici totul este diferit: vârtejuri turbulente, care designerii de aeronave se luptă foarte greu pentru a deveni cheia de zbor, și bondarul și rudele sale.
Păsările mari folosesc leagăne doar ocazional - de exemplu, când este necesar să se oprească pentru aterizare sau decolare. Aceste oscilații, plus mișcările picioarelor, le permit să obțină o împingere înainte pentru a activa forța de ridicare a aripii. Insectele își flutură aripile în mod constant și pe o traiectorie specială, mai degrabă înainte și înapoi decât în sus și în jos. În combinație cu flexibilitatea aripilor și este o frecvență suficientă asteia le generează de cele mai importante vârtejurile turbulente de margine, care „reset“ de la marginea aripii la punctele de sus și de jos. Ele creează o forță de ridicare suficientă și o forță de tracțiune pentru zborul bunicii.
Schimbând viteza primei și celei de-a doua faze de mișcare, insectele controlează direcția acestor forțe, manevrează în aer. Chiar și stâlpii, nodurile și neregulile de pe suprafața aripii - o diferență față de aripa raționalizată a avionului - lucrează la formarea de vîrfuri turbulente.
De la Moscova la Toronto
Aceste subtilități nu au știut de mult timp și nu înțeleg pe deplin până acum. Dar sa dovedit că, în cel mai simplu caz, acest lucru nu este necesar. Chiar înainte de cel de-al doilea război mondial, designerii de aeronave german au lansat cu succes ornitoptere ușoare, folosind o bandă de cauciuc răsucite pentru a conduce. Chiar și faimosul aerodinamic Alexander Lippish le-a dat omagiu, iar în anii 1930 Eric von Holst a reușit să distrugă ornitopterul de la sol, pe care era instalat motorul cu combustie internă. Cu toate acestea, nu a fost posibil să se creeze un aparat care să poată fi considerat un prototip de ceva util, capabil să transporte cel puțin o persoană sau o încărcătură. În anii 1960, Persifal Spencer a demonstrat zborul "orniplanului" cu o aripă de 2,3 m și un motor în doi timpi (5,7 cm3) - a fost pilotat de către operator, prin cablu.
"Nu este un rezultat cinstit", explică studentul profesorului Kiselev, absolventul MAI, Andrei Melnik. "Sunt familiarizat cu aceste construcții și ele nu pot fi considerate maholetas în sensul complet al cuvântului. Primul dispozitiv a fost echipat cu un motor cu jet pentru a crea tracțiune și decolare. Iar al doilea a demonstrat un lucru mai important: că forța musculară a unui om pentru fluturașul zborului nu este suficientă. Chiar și un pilot instruit, atlet, și apoi a reușit să zboare destul de puțin ".
Miscarea mișcăriipistoanele motorului transformă transmisia într-o mișcare de rotație a treptelor de viteză, iar transmisia crank-conrod o transformă într-o mișcare alternativă a aripilor. Inventatorii visează să facă acest sistem mai eficient, transferând direct mișcările pistoanelor către aripi.
Trebuie să spun că dacă zborul "utile" nu se poate stăpâni până în ziua de astăzi, atunci industria jocurilor de noroc se simte destul de încrezătoare în acest domeniu. Primul model mic in guma a devenit disponibil la sfârșitul secolului al XIX-lea, iar astăzi una dintre cele mai populare jucării cu aripi aripi, motor electric și de radio de control oferă o companie dezvoltator de jucării roboți WowWee.
"Eu însumi am început cu modelarea aeronavelor", spune Andrei Melnik, "așa că îmi imaginez cât de exigente sunt avioanele pentru priceperea pilotului care îi conduce de la sol. În mod literal, o mișcare ciudată - și el cade într-un coș sau într-o rolă. Și pot spune că experiența mea în alergarea șoimului nostru arată că chiar și un copil poate face față acestui aparat. S-a dovedit a fi atât de stabilă încât ușor iartă toate greșelile și rămâne în aer ".
Fondurile pentru dezvoltarea unui nou tip de aeronave cu perspective destul de îndoielnice sunt reticente în a investi. Cu toate acestea, Andrei Melnik și Dmitri Shuvalov au reușit să convingă investitorii că datorită tehnologiei moderne și investițiilor adecvate se poate crea un mahlet. "Am reușit să găsim câteva puncte importante, care înainte, inclusiv atunci când lucram cu profesorul Kiselev, au fost greșit înțelese", adaugă designerul. - Primul dintre modelele noastre sa prăbușit, neputând să reziste încărcăturii. Deci, sa presupus că o astfel de încărcare a aparatului este creată de forțe aerodinamice. Cu toate acestea, testele au arătat că acest lucru nu este cazul, iar impactul principal se datorează inerției aripilor fluturând. "
Aflarea cauzele eșecurilor, dezvoltatorii aripa a reduce greutatea - 600 grame la o suprafață de 0,5 m2 - amortizată și impactul acesteia asupra fuselaj. „Adevărata surpriză pentru noi să devină rezultatele de simulare, care a arătat că un aparat de centru aerodinamic chetyrehkrylogo nu este undeva între partea din față și din spate pereche de aripi, și în spatele lor, - spune Andrei Melnik. - Pentru a rezolva această problemă, a trebuit să schimb geometria suprafețelor din față și din spate. Dar, ca rezultat, mahul a devenit cu siguranță în aer. "
Aripile ornitopterului au fluturat în antifază. Aceasta reduce brusc fluctuațiile aparatului în timpul zborului și sarcinile care rezultă din acțiunea inerției aripilor în mișcare.
De la practică la teorie
"Printre altele, am întâlnit și o problemă de management", continuă Andrei Melnik. - Pe verticale, volantul a fost deviat și controlat în mod fiabil, cu ajutorul căderilor de înălțime pe coadă. Dar pentru a schimba cursul și pe orizontală, a trebuit să instalăm aripi suplimentare pe aripi. Schimbând poziția lor, a devenit posibil să controlați complet dispozitivul în zbor, pe canalul radio. "
Trebuie să spun că, în mod vertical, macaraua nu se decolează, deși este nevoie de o scurtă durată pentru a decola. Numai 5-10 m - și merge la Castelul Alb. Această cifră poate fi în continuare redusă, dar pentru a crea un model de dimensiune completă, proiectarea va trebui îmbunătățită serios. Potrivit lui Andrei Melnik, în primul rând este necesară abandonarea mecanismului de conectare a manivelului, care nu este prea reușit pentru a crea mișcări de fluturi cu aripi. El generează forțe inerțiale prea periculoase, care sunt deosebit de mari în "punctele moarte" superioare și inferioare ale oscilației. "Dacă luăm o altă mișcare care este capabilă să acumuleze energia ultimelor faze ale mișcării și apoi să o folosească pentru a se deplasa în direcția opusă, va fi mult mai eficientă", spune proiectantul. "Poate fi, de exemplu, un mecanism pneumatic, avem astfel de idei".
"Cel mai rău lucru este că încă nu înțelegem exact cum zboară", continuă Andrei Melnik. - Și prin educație și prin aptitudini, suntem practicieni, designeri, nu teoreticieni, nu oameni de știință. Dar putem spune cu siguranță că modelele teoretice obișnuite pentru mahlet nu se potrivesc, iar testele noastre au confirmat acest lucru. În special, factorul de ridicare în țara noastră a fost de multe ori mai mare decât cel al unei aripe tipice de avion. De ce? Sper ca cineva să-și dea seama. Poate că totul se va întâmpla în ordine inversă: după ce am aflat cum zboară flyerul, vom înțelege, în cele din urmă, și în zborul cu flăcări de păsări și insecte.
Trimiteți-le prietenilor: