Будет ли человек когда-нибудь летать как птица?

давайте тупо пойдем от законов Ньютона и элементарной физики - они самые простые и наглядные, без хитровумных интригалов и диффуров.
Можно обойтись вообще без математических. сложностей и использовать метод сравнения аналогов, тем более ,что математика всегда проверяется экспериментом. Про птеродактилей ничего не могу сказать, полёт не наблюдал. А серый гусь и его габаритно - массовый аналог имеются в наличии. БПЛА простейшей деревянной конструкции взлётной массой 5 кг с запасом топлива 2,2 кг, крылом размахом 1,9 м и двухтактным ДВС объёмом 10 см3. За 38,5 час БПЛА со средней скоростью 78 км/час перелетел через Атлантику из Канады в Ирландию преодолев расстояние 3020 км. Событие зарегистрировано FAI.
Подробности тут - http://www.barnardmicrosystems.com/UAV/milestones/atlantic_crossing_2.html
Результаты эксперимента с БПЛА, можно сравнить с данными орнитологов по перелётным птицам - http://ornithology.su/books/item/f00/s00/z0000017/st018.shtml
 
Реклама
silver, прекрасный пример. А теперь пересчитайте, пожалуйста, эти параметры 5-килограмового аппарата (1.9м размах, 2.2кг расход, двигатель 1.5-2л.с) на линейно увеличенный аппарат в 500кг веса. А там поговорим про энергетическую эффективность
 
Насколько я помню аэродинамику, потребная мощность двигателя окажется, соответственно, под 1500-2000лс - не многовато ли для аппаратика, летящего с той же скоростью в 78кмч?.
НО дальше пасьянс начинает совсем не сходится. У 2-тактника такой мощности часовой расход сам будет под 500кг/час, т.е. потребное на 1ч топливо по весу начнет превышать вес всего ЛА. Мы приходим к версии ласточки или летучей мыши, которым нужно в полете постоянно жрать (=дозаправляься), чтобы оставаться в воздухе. Если мы логично начнем наращивать скорость (а кому хочется летать 78кмч?), то напомню, что мощность пропорциональна кубу скорости, и даже простое удвоение скорости до 160кмч приводит к совершенно кошмарным потребным мощностям в абсолютном выражении.
Собственно, именно поэтому природа и остановилась на более-менее карманном варианте пернатых, а все крупные экземпляры стали или страусами, или "халявщиками" парителями - т.е. отнюдь не перелетными птицами.
 
кстати, посмотрел труды орнитологов - та же картина. Чем меньше птичка, тем выше скорости и длинее суточные перелеты при миграции. По мере роста размеров и веса длина суточного перелета (=балланса потребной и располагаемой энергий) падает вниз стремительным домкратом:

У птиц, летящих на большое расстояние, средний дневной путь равен примерно 150-200 км, в то время как летящие не так далеко не покрывают за это же время и 100 км. С этими данными согласуется продолжительность перелета в 2-3 или 3-4 мес. многих видов, которые зимуют в Тропической и Южной Африке. Так, например, аист, обычно отлетающий из Германии в конце августа, достигает зимовок в Южной Африке только в конце ноября или в декабре. Эти же сроки относятся и к жулану. Ласточки мигрируют быстрее - с сентября до начала ноября. Сколь, однако, велики в данном случае индивидуальные различия, можно видеть на примере 3 окольцованных горихвосток-лысушек, одна из которых покрывала ежедневно 167 км, другая - 61 км и третья - лишь 44 км, причем эти числа уменьшаются по мере увеличения отрезка времени, для которого их вычисляют (6, 30 и 47 дней). Основываясь на этих результатах, можно сделать вывод, что дневная скорость более всего соответствует истинной скорости перелета в том случае, когда она вычисляется на основе общих показателей за короткий срок. Этот вывод лучше всего доказывают следующие примеры скорости пролетов отдельных птиц: аист покрыл за 2 дня 610 км, славка-черноголовка за 10 дней - 2200 км, лысуха за 7 дней - 1300 км, другая лысуха за 2 дня - 525 км, кряква за 5 дней - 1600 км. Этим данным можно противопоставить дневную скорость певчего дрозда - 40 км (вычислена за 56 дней перелета), зяблика - 17,4 км (вычислена за 23 дня перелета) и ястреба-перепелятника - 12,5 км (вычислена за 30 дней перелета). Эти данные сравнимы с приведенными выше сведениями о горихвостках, на средние скорости которых при увеличении продолжительности пролета сильно влияют длительные остановки для отдыха.
 
silver, прекрасный пример. А теперь пересчитайте, пожалуйста, эти параметры 5-килограмового аппарата (1.9м размах, 2.2кг расход, двигатель 1.5-2л.с)
Как я понял silver, сравнивая гуся и его "габаритно-массовый аналог", говорит о том, что уже при таких габаритах/массе БПЛА, как минимум, не уступает птице.
В данном случае потребная мощность, для поддержания горизонтального полета со скоростью 78км/ч, значительно меньше 1,5-2л.с.
Во всяком случае для подобного БПЛА (масса 5,2кг, размах 2,2м, площадь 0,6м2, у рекордсмена около 0,7м2) требуется 0,14л.с(пусть 0,15) в ГП со скоростью 80км/ч. (Привел потребляемую э.дв. мощность)
Несколько раз удавалось пристраиваться к гусям на перелете и сопровождать на протяжении 5-6км, воздушная скорость около 60-65км/ч.
При этом они настолько поглощены "махательным процессом", что практически не реагируют на окружающую обстановку.
 
Последнее редактирование:
Ещё хотелось бы услышать, из каких материалов планируется делать сочленение между неподвижным фюзеляжем и подвижным крылом? У птиц это постоянно обновляющиеся суставы, омываемые синовиальной жидкостью. Износ подвижных механизмов крыла махолёта будет колоссальным при циклической нагрузке.
 
Во всяком случае для подобного БПЛА (масса 5,2кг, размах 2,2м, площадь 0,6м2, у рекордсмена около 0,7м2) требуется 0,14л.с(пусть 0,15) в ГП со скоростью 80км/ч.
угу. А для взлета и набора высоты потребная мощность та же?
 
Ещё хотелось бы услышать, из каких материалов планируется делать сочленение между неподвижным фюзеляжем и подвижным крылом? У птиц это постоянно обновляющиеся суставы, омываемые синовиальной жидкостью. Износ подвижных механизмов крыла махолёта будет колоссальным при циклической нагрузке.
Например, по принципу, "старфлекс" как у некоторых современных вертолётов.
StarFlex-new-15-sml.jpg
starflex11.jpg

Они при каждом обороте машут лопастью вверх-вниз.

StarFlex-new-15-sml.jpg


starflex11.jpg
 
Как раз избыток мощности, которым птицы таки не располагають, позволяет быстро "выпрыгнуть" на рабочую высоту.
Т.е. в целом профиль полета получается более оптимальный.
Вообще сравнивать птиц с пилотируемыми ЛА не корректно.
Поклонники пернатых как то забывают, что у птиц нет полезной нагрузки и экипажа.
Они как то не задумываются во что выливается наличие пилота на борту, чтобы просто покатать только себя любимого.
 
Ещё хотелось бы услышать, из каких материалов планируется делать сочленение между неподвижным фюзеляжем и подвижным крылом?
Да материалы/конструкция шарнира не самое главное.
Я бы поставил вопрос по другому. Опустим проблемы аэродинамики.
Машущее крыло - это конструкция из достаточно большого количества жестких элементов, соединенных шарнирно/упруго и взаимноориентированных с помощью сервоприводов.
С какого перепугу такая конструкция будет надежней конструкции классической консоли, даже с очень развитой механизацией.
Это не рассматривая проблему создания системы управления такой конструкцией.
:)
image.jpg
 
Последнее редактирование:
Реклама
Lucas Этот габаритно массовый макет с птицей ничего общего не имеет, даже внешне. Только масса и размах крыла. Он больше похож на спортивный самолет. Из дальнейших рассуждений я понял только, что спортивные самолеты в 500 кг не могут летать. Вот в древности были птицы (еще не очень развитые) весом 90 кг и размахом крыльев метров 7. Не могли бы Вы по Вашей методике расчитать мощность ихнего двигателя и расход топлива.


---------- Добавлено в 01:26 ----------


Tanita Может Вас устроят сделанные по типу искусственных коленных суставов человека. И циклические нагрузки держит и очень приличные усилия от веса взрослого человека.
 
Eduard-AB Поклонники пернатых забывают, что у птиц нет полезной нагрузки. Это не так. К полезной нагрузке, например, орла - гарпии (9 кг) относятся многие внутренности, например, желудок и т.д. и обезьяна (7 кг), которую он поймал и уносит в гнездо.
И насчет сервоприводов в этом деле надо забыть. И вообще в статье шла речь не о надежности, а о безопасности.
 
К полезной нагрузке, например, орла - гарпии (9 кг) относятся многие внутренност
Для начала разберитесь в терминологии.
Единственное, что можно считать для птиц ПН - это добыча, переносимая в клюве или когтях.
Но!!! Её оценки так же завышены/необъективны.
обезьяна (7 кг), которую он поймал и уносит в гнездо
Как говорят: "Урежьте осетра". :)
Самые крупные орлы могут взлететь с грузом не более 4-5кг.
Факты переноски большего груза есть, но только в планирующем режиме с потерей высоты.
И насчет сервоприводов в этом деле надо забыть
??? А что тогда заставит двигаться элементы машущего крыла, удерживать их в требуемом положении?
Сила духа и сила воли?
И вообще в статье шла речь не о надежности, а о безопасности.
А что бывает безопасность без надежности?
Извините, но похоже Вы далеки не только от авиации, но и от техники вообще.
 
1. Никогда не давайте характеристик другим людям, это не серьезно для умного человека, особенно когда речь о технике.
2. А Вы статью то, вообще, прочли?
 
Насчёт безопасности: я посмотрела полёт птицы и задумалась. Обратите внимание, что во время посадки птица начинает подтормаживать крыльями, не делая махательных движений( ещё бы: попробуй не зарыться в землю, совершая колебания по вертикали на такой скорости) То есть, приземление- это уже в режиме планирования с поднятыми интерцепторами( перьями крыла)
 
Tanita Вероятно, режим посадки у птицы самый сложный. Дальше идет режим взлета, а потом самый простой - режим установившегося движения. Практически этот режим и реализован в винтовых самолетах. Чтобы даже повторить такие режимы с помощью системы управления придется здорово попотеть.
 
Обратите внимание, что во время посадки птица начинает подтормаживать крыльями, не делая махательных движений( ещё бы: попробуй не зарыться в землю, совершая колебания по вертикали на такой скорости) То есть, приземление- это уже в режиме планирования с поднятыми интерцепторами( перьями крыла)
Egret_White1.jpg

Если говорить о перьях поднимающихся на верхней поверхности крыла при посадке, то они не выполняют функцию интерцепторов или спойлеров. . Птицы максимально эффективно уменьшают скорость и одновременно подъёмную силу, разворачивая всю центральную часть крыла на критические углы атаки, в результате чего от задней кромки крыла возникает противоток воздуха, образующий вихрь. Вихревой поток на верхней поверхности крыла, направленный вперёд по полёту, поднимает перья, которые в свою очередь снижают его интенсивность не давая переместиться к передней кромке. Одновременно создаётся эффект увеличения толщины профиля крыла, препятствующий срыву потока непосредственно с передней кромки. Иначе произойдёт резкая не контролируемая потеря подъёмной силы и приземление с втыканием клюва в грунт. Перья, выступающие вперёд на изломе передней кромки крыла на «алуле» (на руке человека это большой палец) , являются вихрегенератором. Его функция – это создание вихря на больших углах атаки, который отсекает возмущённый поток на центральной части крыла от потока на концевой, не давая взмущению распространяться по размаху. Благодаря этому сохраняется возможность поперечного управления. Всё перечисленное, в совокупности, позволяет сохранить подъёмную силу и управление на очень малой скорости, больших углах атаки при крутой траектории снижения. Это только одна из задач конструктора махолёта для посадки «по птичьему», иначе посадочная дистанция махолёта будет не меньше, чем у лёгких самолётов STOL.
3517d1243520501-vortex-generators-duck.jpg

Развитие срыва потока на крыле и уменьшение скорости сваливания самолёта после установки вихрегенераторов - Vortex Generators.
http://www.youtube.com/watch?v=SXwVyxorvno
 
Последнее редактирование:
Реклама
Silver это был лучший комментарий, с Вашего разрешения заберу себе.
 
Назад