Новые аэросани?

Ш

Швилкин ВА

Новичок
Новые аэросани?​

По моему мнению взлет в 2020-ом году двух моделей циклолётов ( Красноярский «Циклон» и Cyclocopter Micro Air Vehicle университета штата Мериленд) равнозначен первым полетам братьев Райт. В этот раз один из братьев взлетел в России. Эти полеты знаменуют собой начало новой эры в авиации (и не только).

Считаю, что нужно принять государственную программу изучения, проектирования и изготовления новых домашних вентиляторов, аэросаней, катеров, вертолетов, ветряков и самолетов с заменой винта на цикл.

Правда, если бы я был директором, то начал бы с аэросаней. Андрей Николаевич Туполев в 20-ые годы проверял новые авиационные материалы сначала путем анализа опыта эксплуатации этих материалов в многочисленных конструкциях аэросаней.

Рассмотрим подробнее какие возможности дают новые движители только в конструкциях аэросаней.

Фирма Туполев 100 лет проектировала аэросани. Эта история в книге М.Б.Саукке «Неизвестный Туполев» и моей (рукописи) «Редкая профессия - аэроупругист». В СССР серийно выпускались тысячи аэросаней. Аэросани были героями кинофильмов (АНТ-IV, 1936 год).

В 60-ые годы на фирме под руководством Глеба Васильевича Махоткина были разработаны аэросани с глиссирующим корпусом.

Последняя перспективная разработка фирмы Ту (времен перестройки) - аэросани АС-2. Корпус с винтовым движителем опирался на упруго подвешенную лодку-лыжу. Винтовой движитель – в кольце. Был изготовлен и испытан один опытный образец. В сложные времена не нашлось инвесторов на организацию серийного производства.

Расчетам нагрузок, выбору оптимальной схемы упруго-демпферного соединения и параметров амортизации были посвящены работы Михаила Александровича Халенкова и Владимира Алексеевича Швилкина. Легкая, амортизированная лодка-лыжа позволила существенно снизить динамические нагрузки на аэросани и улучшить виброкомфорт в кабине при движении по неровностям, сугробам на суше и волнам на воде. Очевидно, уменьшение вертикальных динамических нагрузок привело также к уменьшению сопротивления поступательному движению саней. Главный и вряд ли устранимый недостаток саней с винтовым движителем – высокий уровень шума.

Три источника и три составные части нового великолепного вездехода:

- установка двух цикло-движителей вместо винта,

- упруго-демпферная подвеска лодки-лыжи,

- электропривод на ротор цикла и персональный электропривод на каждую плицу.

Такая конструкция позволит решить основные проблемы: кардинально снизить уровень шума, повысить маневренность, повысить экономичность и решить проблему резервирования основных систем аэросаней.

К сожалению, сейчас нет больших надежд на фирму ТУ.

Стоит организовать специальное конструкторское бюро для проектирования циклосаней и циклолётов. Могу только дать советы молодым и энергичным, основываясь на опыте конструктора и математика. Есть идеи и по поводу циклолётов.

Швилкин Владимир Алексеевич, ктн.

Рисунок1.jpg


Рисунок2.jpg
 
Реклама
constructor сказал(а):
Если вы об этом,
220px-Cyclogyro.svg.png

то движитель слишком громоздкий.
Нажмите, чтобы раскрыть...
constructor сказал(а):
Если вы об этом,
220px-Cyclogyro.svg.png

то движитель слишком громоздкий.
Нажмите, чтобы раскрыть...
Спасибо. А если попробовать нарисовать аэросани с вертикальным расположением осей двух роторов циклодвижителя и диаметр роторов взять поменьше, может получится компактнее. И тогда по курсу можно управлять.
 
Швилкин ВА сказал(а):
Спасибо. А если попробовать нарисовать аэросани с вертикальным расположением осей двух роторов циклодвижителя и диаметр роторов взять поменьше, может получится компактнее. И тогда по курсу можно управлять.
Нажмите, чтобы раскрыть...
Непонятна ожидаемая природа повышения экономичности для циклодвижителя, если как минимум половину своего поперечного сечения он не сможет эффективно передавать импульс рабочему телу (воздуху).

Получается, что экономичность у него не меньше чем в полтора (пи пополам) раза хуже винтов сравнимого линейного размера.
 
Швилкин ВА сказал(а):
А если попробовать нарисовать аэросани с вертикальным расположением осей двух роторов циклодвижителя и диаметр роторов взять поменьше, может получится компактнее. И тогда по курсу можно управлять.
Нажмите, чтобы раскрыть...
А в дождь с боковым ветром оно работает?
И что будем делать с кренящим моментом равным тяге ротора на немаленькую половину высоты мачты?
 
Интересно, никто не пытался делать пропеллер на принципе треугольника Рёло?
 
Тяга винта (и шум) создаются концевой третью лопасти (утрирую), а две трети нужны только для поддержания концевой части.
 
Реклама
Турбореактивный поставить двигатель. Это была бы вещь. Какие там сейчас продаются самые маленькие.
 
Швилкин ВА сказал(а):
Тяга винта (и шум) создаются концевой третью лопасти (утрирую), а две трети нужны только для поддержания концевой части.
Нажмите, чтобы раскрыть...
Не стоит вот так тупенько переносить принцип работы несущего винта вертолёта на совершенно другой движитель. :)
Достаточно внимательно посмотреть на картинку, чтобы понять, что здесь лопасть работает "всем размахом".
По той простой причине, что здесь - в отличие от вертолёта - все участки лопасти имеют одинаковую линейную скорость.
 
Швилкин ВА сказал(а):
Тяга винта (и шум) создаются концевой третью лопасти (утрирую), а две трети нужны только для поддержания концевой части.
Нажмите, чтобы раскрыть...
Вы так креативно выражаете тот факт, что внешние 30% радиуса круга ометают примерно половину его площади?

И какой вы из этого делаете вывод?
 
Kit. сказал(а):
Непонятна ожидаемая природа повышения экономичности для циклодвижителя, если как минимум половину своего поперечного сечения он не сможет эффективно передавать импульс рабочему телу (воздуху).
Нажмите, чтобы раскрыть...
Как я понимаю, у него некий аналог автомата перекоса, благодаря которому импульс передаётся всё время (кроме времени поворота лопасти - он не может быть мгновенным)
 
Black Semargl сказал(а):
Как я понимаю, у него некий аналог автомата перекоса, благодаря которому импульс передаётся всё время (кроме времени поворота лопасти - он не может быть мгновенным)
Нажмите, чтобы раскрыть...
Вопрос в том, какому объёму воздуха передаётся импульс. Чем больше объёмный (массовый) расход рабочего тела, тем меньшему количеству переданной (и, соответственно, затраченной) кинетической энергии будет соответствовать тот же импульс.

В этом смысле воздушное колесо является очень неэффективным движителем (для ометаемой им площади).
 
Раз уж здесь идёт речь о циклолётах, то прошу растолковать чайнику следующее:
Лопасть циклолёта имеет профиль крыла и создаёт подъёмную силу из-за разности давления над и под ней. Так?
Если это так, то лопасть в нижней части перевёрнута и подъёмная сила тянет вниз, уравновешивая подъёмнкю силу лопасти в верхнец части ротора.
Как же тогда это взлетает?
 
SDA сказал(а):
То есть крылья циклолёта имеют симметричный профиль, и подъёмная сила определяется, только углом атаки?
Я думал, что там крылья, как у самолёта
Нажмите, чтобы раскрыть...
Ну это самый простой вариант. В принципе есть проекты не угол атаки менять а саму лопасть гнуть, но чисто теоретические...
 
Реклама
Вектор тяги:

Винт – вектор тяги может поворачиваться при повороте движителя.

Цикл – вектор тяги может поворачиваться на 3600 относительно оси ротора при изменении закона управления поворотом плиц.

«Активная зона» поля скоростей (ускорение потока):

Винт – торобразная область вокруг оси винта - 0,5 – 1 радиуса винта.

Цикл – половинка цилиндра, где плицы устанавливаются под положительным углом атаки.

Отношение площади поперечного сечения активной зоны к площади миделя движителя:

Винт – 0,5

Цикл – 0,5

Ограничения режимов:

Винт – 0,9 – число Маха концевых частей лопасти.

Цикл – 200 – критический угол атаки плицы.

Математические модели:

Винт – трехмерная модель с учетом сжимаемости воздуха, включающая взаимовлияние полей скоростей вокруг ЛА и в активной зоне движителя.

Цикл – двумерная модель несжимаемой жидкости (можно воспользоваться ТФКП) с возможными поправками на учет сжимаемости воздуха. Поля скоростей вблизи ЛА и внутри движителя не взаимодействуют.

Шум и вибрация:

Винт – уровень основных дискретных лопастных гармоник шума и вибрации непосредственно связан с тягой винта и не поддается снижению. Уровень вибраций, вызванных дисбалансом винта, пропорционален квадрату оборотов вина.

Цикл – низкие угловые скорости ротора и малые линейные скорости плиц обеспечивают существенно более низкий уровень шума и вибраций.

Возможности модернизации:

Винт – за сто лет использования учтены все запасы и достигнуты предельные показатели.

Цикл. Мне кажется, что до сих пор не решена чисто математическая задача оптимизации закона отклонения плиц (например, на основании расчетов по ТФКП) с нахождением максимума тяги и одновременной минимизацией момента сопротивления вращению ротора.

Сравнительно просто можно выполнить искривление профиля плицы (хотя бы шарнирное соединение двух частей), найти свои оптимальные законы отклонения для этих половинок и получить значительное повышение критического угла атаки и эффективности движителя.

Очевидно, каждая плица или ее часть должна иметь свой электропривод (с цифровым управлением).



Вывод:

В ближайшие годы «Винт» будет последовательно вытесняться «Циклом» всюду – начиная с домашних вентиляторов и заканчивая вертолетами и ветрогенераторами.



В.А.Швилкин, ктн.





 
Назад