Сказ о том, как махолетчики за старое взялись

    Четыре года назад мы, инженеры, закаленные в боях с аэродинамикой и прочностью, показали всему миру наше детище – махолет «Рарок». Это было здорово - пришлось оправдываться, разъяснять, рассказывать и даже просить денег на «Boomstarter» дабы продолжить развитие нашего дела. Убив на это уйму времени и сил, мы все же решили не останавливаться на достигнутом, а продолжить развитие любимой темы. Эта статья о том, чего удалось добиться за прошедшие три с половиной года и чего мы хотим.

    Махолеты "FlapFlyer" и "Serenity" готовы к испытаниям
    Махолеты "FlapFlyer" и "Serenity" готовы к испытаниям

    Итак, четыре года назад мы поняли, что остались без махолета, который делали для «дяди». По итогу, у нас было только видео полета аппарата и еще куча опыта. Подумав, поразмыслив, решили делать махолет заново. Так как ребята мы (Мельник Андрей и Дмитрий Шувалов) отчаянные и смелые, было принято решение собрать не один махолет, а сразу два. И ладно, если бы просто повторили прошлый успех – этого нам показалось мало, мы решили делать два новых аппарата с учетом тех проблем и ошибок, которые были допущены в ходе предыдущей разработки. Выбрали два направления развития махолета одно условно назвали «вдоль», другое – «поперек». Схема «вдоль» придерживалась следующей гипотезы: так как предыдущие опыты показали, что на крыльях творится что-то не ясное в плане аэродинамики, то можно попробовать сделать поликрылый махолет (4 пары крыльев, в определениях классической аэродинамики - 4 крыла) расположенных друг за другом. Такой подход решал сразу несколько проблем. Рост инерциальных нагрузок в третьей степени размаха крыла (смотри подробнее статью на Хабр) был уже не так страшен за счет того, что несущая площадь была увеличена количеством крыльев, аппарат можно было сделать относительно недорогим из-за использования простых решений и деталей небольшого размера. Помимо прочего, было решено сделать аппарат электрическим для простоты пусков и получения данных по энергетике процессов маха. Этот проект возглавил и понес весь груз проблем Дмитрий Шувалов. Название проекта - «Serenity».

    Махолет "Serenity"
    Махолет "Serenity"

    Схема «поперек» придерживалась гипотезы: если обеспечить демпфирование нагрузок в конечных точках траектории маха, то можно добиться достаточной прочности, надежности и эффективности конструкции, чтобы перепрыгнуть теоретический барьер взлетной массы - 40 кг. Проект возглавил Мельник Андрей. Название проекта - «FlapFlyer». Этот проект был объемнее по составу деталей, сложности конструкции, размерам и взлетной массе. Финансово создать такой аппарат без привлечения других участников было невозможно. Фактически проект родился благодаря Алексею П. его инициативе и рвению ко всему новому.

    Махолет "FlapFlyer"
    Махолет "FlapFlyer"

    Оба проекта были заложены практически одновременно летом 2017 г.

    Уже в октябре 2017 года махолет «Serenity» прошел первые испытания (пробежки, статические прогоны). Следует отметить, что конструкция аппарата оказалась удачной. Она опиралась во многом на приобретенный нами опыт в проекте «Rarok», но была значительно усовершенствована и модернизирована. Дальнейшие испытания показали правильность и надежность выбранных конструкторских решений. Однако, несмотря на соблюдение, казалось бы, всех условий аппарат упорно не хотел летать, что и показали летные испытания. Мы подбирали центровку и баланс, меняли конструкцию крыльев с целью максимально их облегчить, механизм и длину балок оперения, систему управления и т.д. Каждое испытание давало нам зацепку, как решить проблему полета. И каждый раз мы упирались во что-то новое. Нужно понимать, что Дмитрий создавал и модернизировал конструкцию сам, за свой счет и это было очень непросто. Аппарат периодически капризничал, но все же конструкторские вопросы мы научились оперативно решать еще с «Рароком», а вот теорию продольной схемы приходилось осмыслять и строить по крупицам результатов. В общей сложности аппарат претерпел более 10 доработок и переделок. И вот, наконец, в ноябре 2020-го прошли ключевые испытания, продемонстрировавшие состоятельность продольной схемы. Serenity уверено летал, маневрировал, набирал высоту. Безусловно, это была победа! К сожалению, во втором полете, была допущена ошибка в пилотировании и аппарат разбился. Но, как сказал, сам конструктор: "Я все равно хотел его весь переделать".

    Судьба аппарата «FlapFlyer» оказалась совсем иной. Изначально, предложенная Андреем концепция привода, оказалась несостоятельной. Опыт «Рарока» был здесь не применим, так как новизна предложенной концепции - очень высока. В погоне за уменьшением удельной массы конструкции были допущены значительные ошибки, которые привели к неработоспособности первой схемы. Проблемным оказался узел преобразования вращательного движения в возвратно поступательное. Для проверки гипотезы демпфирования необходимо было отказаться от явных мертвых точек, для этого в качестве преобразователя движения была выбрана кулиса. И это оказалось самой большой конструкторской проблемой. Второй не меньшей проблемой была общая компоновка аппарата. В качестве силовой установки использовался ДВС, это и привело к проблемам с «мягкой» передачей вращающего момента, которую так же следовало реализовать. От изначальной концепции в проекте остались только шасси, силовой каркас привода, трансмиссия и оперение, все остальное было последовательно переделано. На текущий момент аппарат готов к очередным испытаниям, которые ему и предстоят весной. «FlapFlyer» пока даже не пытался летать (было совершено несколько пробежек), поэтому нас еще наверняка ждут сюрпризы с аэродинамикой и динамикой, потому как и это несколько отличается от «Рарока». Главная проблема этого проекта – слишком большая новизна при минимальном количестве ресурсов. Только благодаря всем сочувствующим, друзьям и спонсорам, которые оказывают значительную помощь в реализации проекта, мы просто обречены на успех!

    Теперь немного о вопросе «зачем все это нужно?». Зачем современному миру махолет? Ведь выглядит он ну как-то уж совсем вычурно и странно и, кажется, ни на что не способен. Ошибка и главное заблуждение состоит в том, что нужно рассматривать не выше указанные проекты, в качестве конечного продукта, а то что можно создать на их базе. Отработка и развитие машущекрылых аппаратов сможет значительно расширить возможности пилотируемой и беспилотной авиации. Безусловно сейчас более актуальны беспилотные конструкции, но развитие данного направление позволит разработать и пилотируемые! Ведь сама задача создания всех необходимых для полета сил, с помощью всего одного инструмента – крыла, не просто интересна, она таит много того, что позволит проектировать более совершенные летательные аппараты.

    В связи с нашими успехами мы не можем не почтить память Киселева Валентина Афанасьевича, нашего учителя. Несмотря на то, что именно разногласия в подходах и взглядах, как нужно строить махолеты сделали нас оппонентами (даже были обвинения в воровстве идей Профессора), мы с большим уважением относимся к Валентину Афанасьевичу. Иной взгляд позволил оттолкнутся и уйти значительно вперед от идей его группы, что в конечном счете принесло успех!
    С весны мы продолжим работу над нашими аппаратами. Будем рады любой поддержке, кроме «бесплатных советов» (уж очень они утомляют).

    Следите за нами на Youtube-канале.    

    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 144

      +9
      Не хватает изложения в паре абзацев, что махолет принципиально может дать в сравнении с самолетом или вертолетом. И чего пока не может.
        0
        Это было в старой статье, не хотелось повторяться.
          +13
          Ну, на самом деле там этого тоже не было. Во всяком случае в явном виде. Ну т.е. допустим, бесшумность — а достижима ли она реально на сегодня, при таких механизмах?

          В общем, пара абзацев все равно бы не помешала.
            0
            Вопросов поднакопится, накатаем подробную статейку. Так-то у нес интересного материала хватает.
              +7
              Вопрос вроде простой, и врятли ответ это список из 100500 пунктов, иначе бы аэрофлот уже закупал бы махолёты у боинга и эйрбаса.
              Почему не ответить на вопрос сразу?
                0
                Ответ на самом деле нехитрый — физика не позволяет строить махолеты со сколь-нибудь значимой грузоподъемностью. Ну т.е. возить на нём камеру, это запросто. Возить взрослого человека уже на грани фантастики.
                  0
                  Теоретически — позволят. Но только жутко медленные.
                  По схеме планер с высоким качеством + медленно машущее крыло.
                  Проблема в том, что проще и надежнее винт.
                    0
                    «Аппарат тяжелее воздуха летать не может» ;)
                      0
                      «Аппарат тяжелее воздуха летать не может» ;)

                      Попробуйте найти ссылку на первоисточник этой фразы.


                      Вас ждёт сюрприз :)

                        0
                        Легко, это лорд Кельвин (британский физик, механик и инженер, президент Лондонского королевского общества, член Парижской академии наук и почётный член Петербургской академии наук), 8 декабря 1896 года, за 7 лет до первого полета аппарата братьев Райт.

                        Ссылка: zapatopi.net/kelvin/papers/letters.html#baden-powell

                        А какой сюрприз?
                          +1

                          Первым сюрпризом является то, что это не та цитата — в ней нет слов "аппараты тяжелее воздуха".


                          Вторым сюрпризом является суть того что расположено по приведённой Вами ссылке — это ответ известной персоны на предложение вступить в очередное общество.


                          В данном случае это общество по летанию на воздушных змеях.
                          При этом, предложение исходит не от человека занимающегося авиацией, а от шибко инициативного деятеля которому вот сейчас захотелось полётами заняться. Впоследствии этот же деятель организует скаутское движение.


                          То есть, то на что Вы ссылаетесь, это вежливый отказ очередному просителю.

                            0
                            Первым сюрпризом является то, что это не та цитата — в ней нет слов «аппараты тяжелее воздуха».

                            Вы серьезно? Действительно, я вообще не уверен, что лорд Кельвин знал эти русские слова.
                            Вторым сюрпризом является суть того что расположено по приведённой Вами ссылке — это ответ известной персоны на предложение вступить в очередное общество.

                            То есть, то на что Вы ссылаетесь, это вежливый отказ очередному просителю.

                            И как это влияет на суть ответа? А, точно, известные персоны ведь имеют обыкновение рассказывать всякую чушь ничтожным просителям)
                              0
                              Вы серьезно? Действительно, я вообще не уверен, что лорд Кельвин знал эти русские слова.

                              Тут есть два момента.


                              1) Знал он такие слова или нет, но факт остаётся фактом — англоязычная цитата не является первоисточником русскоязычной.


                              2) Он знал эти слова как "heavier than air"


                              И как это влияет на суть ответа?

                              Вот именно на суть это и влияет.


                              Это не доклад на конференции по аэронавтике или тематическая статья, это ответ на зазывание в какое-то там общество.


                              Знаете такой жанр как "вежливый отказ"?


                              Вот эта цитата вполне может оказаться всего лишь вежливым отказом.


                              • я сегодня уже ел, поэтому не буду у вас есть
                              • я сегодня занят, поэтому не приду к вам на мероприятие
                              • у меня нет ни малейшей молекулы веры, поэтому я в ваше общество вступать не буду
                                –1
                                Я спрашивал, серьезно ли вы это пишете. И понял, что да. И это, действительно, сюрприз)
                                Спасибо.
                                  +1

                                  Более того, прежде чем писать это всеръёз, я ещё и пробежался по источникам.


                                  Не глубоко, впрочем.


                                  Глубоко я эту тему смотрел некоторое время назад.


                                  Там очень интересно и сильно не так как это принято писать в развлекательных текстиках "вообще никто не верил, но 17 декабря 1903 года они перевернули мир".


                                  Там с 1890-х в эту тему ломились все кому не лень, и проблема была всем понятна — энерговооружённость.


                                  И если смотреть рассуждения о невозможности полётов аппаратов тяжелее воздуха, то там оказываются (1) не настолько категоричные утверждения (2) рассуждения о конкретных реализациях или типах двигателей.

                                    0
                                    Боюсь, вы совсем неглубоко пробежались по источникам, потому что все ваши личные рассуждения разбиваются о тот факт, что за год до письма по указанной мной ссылке все тот же лорд Кельвин в Australian Institute of Physics произнес «I can state flatly that heavier than air flying machines are impossible».
                                      0

                                      А можно почитать весь первоисточник целиком?

                            +2

                            Нет, это был астроном и математик Саймон Ньюком (Simon Newcomb), и фраза была:


                            Flight by machines heavier than air is unpractical and insignificant, if not utterly impossible.
                            (Полёты на машинах тяжелее воздуха непрактичны и малозначительны, если вообще возможны.)

                            Он говорил это за год-другой до полёта братьев Райт, и обосновывал свой скептицизм отсутствием нужных материалов и достаточно мощных двигателей, чтобы преодолеть проблему "квадрат-куб" при увеличении размеров аппаратов:


                            It is then a problem of strength of materials to form a combination in which the ratio of efficiency to weight will be enough to make the machine fly.… If we had a metal so rigid, and at the same time so light, that a sheet of it twenty meters square and a millimeter thick would be as stiff as a board and would not weigh more than a ton, and, at the same time, so strong that a powerful engine could be built of it with little weight, we might hope for a flying machine that would carry a man.
                              0
                              Ммм… Нет, это был все-таки лорд Кельвин в 1895 году, о чем сказано в вашей же ссылке) Добавлю только, что это было в Australian Institute of Physics
                                +1

                                Я не вижу в моих ссылках упоминаний о лорде Кельвине и его высказываниях.


                                А zapatopi.net, на который ссылались вы (и, который, похоже, упал под хаброэффектом), есть такое:


                                "I can state flatly that heavier than air flying machines are impossible."
                                [Note: this quote is widely circulated, especially among self-help gurus, motivational speakers, and the like, but a newspaper archive search and Google book search shows no hits published during Kelvin's lifetime.]

                                К тому же это противоречит словам того же Кельвина:


                                Some day, no doubt, some one will invent a flying machine that one will be able to navigate without having to have a balloon attachment. But the day is a long way off when we shall see human beings soaring around like birds.

                                Можете привести точную библиографическую ссылку на конкретную статью лорда Кельвина, где он это писал?

                      +6
                      1 Бесшумность — махолет может быть в разы тише самолета или вертолета благодаря тому, что скорость кончика крыла при махе на много меньше чем лопасти несущего винта или пропеллера. Тот шум что вы слышите это преимущественно шум редуктора и охлаждения мотора.
                      2 Преимущества перед самолетом.
                      Главное это возможность короткого или практически вертикального (при продвинутой механике крыла) взлета и посадки, но при этом горизонтальный полет на качестве близком к самолетному (10-12)
                      3 Преимущество перед вертолетом — высокое качество горизонтального полета.
                      Т.е. нужно понимать, что самолет очень эффективен в горизонтальном полете, вертолет абсолютно эффективен на режиме висения и вертикального набора/спуска. Махолет способен сочетать в себе эти преимущества. При должном развитии привода возможно добиться надежности и стоимости на уровне вертолета тем самым получив универсальный летательный аппарат.
                      И да махолет можно создать со значимой грузоподъемностью, физика ничего против этого не имеет, все дело в верном конструкторском подходе при создании необходимой для полета частоте маха. По нашим оценкам, при должном конструкторском совершенстве, махолет вполне способен выйти на 25-30% полезной нагрузки от взлетной массы (показатель самолета) при достаточной дальности полета.
                        +2
                        А вы знаете, ПОЧЕМУ скорость кончика пропелера большая?
                        Потому, что при данном размере(ограниченном) эффективность зависит от скорости.
                        И у крыла — также.
                        Тоесть сравнивать надо со сверх-тихоходными винтами тогда.
                        Вертикальный взлет на обозримо-доступных материалах — невозможен по прочности.
                          +1
                          А вы знаете, ПОЧЕМУ скорость кончика пропелера большая?

                          Все верно, но только чтобы совершать горизонтальный полет, при достаточном размахе крыла, вам не нужно его так разгонять, как самолетный винт (не говоря уже о вертолете). Если проще, чтобы добиться некой скорости вы должны (условно) сообщить воздушной массе некий импульс, благодаря чему сами продвинетесь вперед. Винт это делает в диаметрах 2-3 метра (для небольших самолетов), для тех же самолетов размах крыла равен 10-12 м. Ометаемая площадь (pi*d^2)/4 для винта (d-диаметр винта) и (fi*L^2)/4 (fi — амплитуда маха, примерно 1-1,5 радиана). Посчитаем Svint = 7м.кв. Skryl=36м.кв. Следовательно, скорость движения крыла может быть в 5 раз меньше, конечно если оно такое же эффективное, как винт.
                          Вертикальный взлет доступен вполне, ничего в этом сложного нет. Кстати В. А. Киселев это теоретически обосновал и доказал. Да есть проблемы, но дело вовсе не в материалах, а скорее с специфике привода.
                            +1
                            Вам не нужно крыло так разгонять, ибо у него БОЛЬШЕ размер.
                            Если вы возьмете винт того же диаметра — вам тоже не прийдется его разгонять, да.
                            Не сравнивайте махолет с крылом. У вас тут движитель, это аналог вертолета с таким же размером винта. Причем надежность даже меньше винта, ибо винт держится за счет цетробежного ускорения частично.
                              0
                              Мне кажется, мы говорим об одном и том же.
                          0
                          Спасибо за ответ!
                          Пробовали схему с параллельным взмахом крыла? Если да, то почему не зашла?
                            0
                            Поясните, пожалуйста, что вы имеете ввиду?
                            схему с параллельным взмахом крыла
                              0
                              Видимо имелось ввиду одновременный взмах левого и правого крыльев, а не их качание.
                                0
                                Это когда крыло (неразрезное) движется параллельно диаметральной плоскости фюзеляжа. Угол атаки при этом меняется, отрицательный при движении вниз, положительный при движении вверх.
                                Схематичная моделька:
                                fly-history.ru/books/item/f00/s00/z0000015/pic/000035.jpg
                              0
                              вертолет абсолютно эффективен на режиме висения и вертикального набора/спуска.

                              А не на режиме косой обдувки? Там же есть какое то состояние наивыгоднейшей скороподъемности
                                0
                                самолет очень эффективен в горизонтальном полете, вертолет абсолютно эффективен на режиме висения и вертикального набора/спуска. Махолет способен сочетать в себе эти преимущества.

                                А конвертоплан уже не сочетает в себе эти преимущества?
                                  0

                                  Вы абсолютно правы. Конвертоплан это решение подобное махолету. Но махолет может оказатся более эффективным. Но, безусловно, это требует подтверждения опытом и анализом.

                        0
                        Вот да. Немного не хватило этих самых пару абзацев. Вопрос не так много, чтобы делать отдельную статью, но достаточно интересно, чтобы просто пропустить
                          0
                          Причем знаете, из комментов складывается впечатление, что махолеты не масштабируются. Т.е. грубо говоря, полет одного человека — это почти предел, и никакие ухищрения не позволят за него вылезти. Так что ответ на такой вопрос был бы очень кстати.
                        +5
                        Интересная схема.
                        Видимая со стороны проблема махолётов — в отличие от птиц, они не гасят колебания конструкции за счёт множества мышц. Конструкция жёсткая — не реагирует на возникающие моменты и не может их использовать с пользой.
                        p.s. вспомнил одну книжку из детства, там была статья про модель махолёта:
                        pedagogic.ru/books/item/f00/s00/z0000074/st040.shtml
                          0
                          Угу. Или мышцы, или хотя бы — не жесткая передача усилий на крыло от двигателя. Но тут возможно нужны новые материалы.
                            +1
                            Скорее всего без мышц не обойтись. Потому что иначе в тех самых нежёстких передачах энергия будет теряться. А птицы её используют. Собственно, как и, скажем, пловцы, используют всё тело, а не только руки или только ноги.
                              0
                              >Скорее всего без мышц не обойтись.
                              Ну да. Но есть вариант, что материал, который поглощает и гасит удары, будет хоть что-то при этом накапливать. А не просто рассеивать в виде тепла.
                                0
                                Потому что иначе в тех самых нежёстких передачах энергия будет теряться.

                                Гм… А куда она в полете может деться? Это же изолированная система. Там из "потерь" только нагрев в деталях (потому что кпд той же резины не 100%), вот и все. Любые остальные потери будут приводить либо к смещению центра тяжести по высоте, либо колебаниям вперед-назад.


                                В обоих случаях это можно дальше использовать для полезной работы: с высоты можно планировать с неподвижными крыльями, а вперед-назад — это тяга. Можно конечно бессмысленно тратить эту энергию, просто перемешивая воздух и тратя энергию на придание ему турбулентности. Тогда эта энергия будет тратиться на перемещение массы воздуха и закручивание вихрей. Но это просто неэффективное использование привода/аэродинамики, а не потери в обычном смысле.

                                  +1
                                  Теряться — в смысле не будет использовано для создания подъёмной силы. Будет расходоваться на сжатие и изгиб конструкции, на развороты аппарата относительно потока.
                                    0

                                    Понял, согласен. В этом смысле действительно в махолетах благодатная почва для таких потерь.

                            +3
                            А так можно было? Ведь говорят, обычно: «Почему самолёты летают, а крыльями не машут».
                            Весьма впечатляющая демонстрация, и просто красивые птички. От птиц, кстати, отличаются значительно меньшим количеством маховых перьев — скорее стрекозы, а ведь у них кинематика значительно сложнее. Всё смотрится обманчиво просто, но понятно, что этой простоте предшествовало много конструкторской работы.
                            Какова, если не секрет, мощность электродвигателя?
                            Что если для мускулолёта подобная упрощённая схема будет оптималнее орнитоптера?
                            Спасибо пионерам-махолётчикам.

                            ps
                            И да простят меня авторы, не пожелавшие бесплатных советов — для смягчения передачи момента напрашивается деталь из композита, подобная куриной вилочке — не зря ведь она присутствует в птичьем скелете.
                              +1
                              Мощность двигателя эл. двигателя 4кВт. Взлетный вес — 25 кг.
                                0
                                Спасибо. Не ожидал, что двигатель настолько мощный. Т.е. веселосипедисту не светит в ближайшей перспективе поднять такую птичку в воздух, да ещё вместе со своим весом, ведь даже велолоси генерируют до киловатта.
                                  +1
                                  Тут вопрос подхода, но в целом по потребной для полета энергетике махолеты близки к вертолетам. Но это больше связно с неэффективностью привода. Пока она оставляет желать лучшего, но мы над этим работаем.
                                    0
                                    А можно несколько технических вопросов — интересно как моделисту:
                                    — У птиц крыло не прямое, при махе оно изогнуто вниз (по тому же принципу делают управляемые парашюты и кайты). Не рассматривалась ли такая возможность повышения подьемной силы (хотя бы в виде обратного V как у экранопланов)?
                                    — Отдельные моторы на каждую пару или даже каждое крыло? Есть тихоходные асинхронники с датчиком положения вала — он бы помог и в планирующем полете.
                                      0
                                      У птиц крыло не прямое, при махе оно изогнуто вниз ...
                                      — у махолета (конкретно у наших) аэродинамика очень неоднозначная. Т.е. классический подход по стационарной аэродинамике не работает (это мы проверили на опыте). Вокруг крыла формируется сложная нестационарная картина, и подъемная сила формируется во многом «энергетически» за счет энергии движения крыла.
                                      Отдельные моторы на каждую пару или даже каждое крыло...
                                      — да, это решение вполне возможно при правильном проектировании актуаторов на базе безколлекторников и грамотной автоматике с датчиками холла и прочим. На базе СТМ вполне можно попробовать замутить, но опять же вопрос финансирования.
                                        0
                                        Не совсем понял про «энергетику» крыла. Подьемная сила формируется разностью давлений снизу и сверху. Чем больше воздуха сможете загнать под крыло — тем больше будет давление на него, компенсирующее силу тяжести.
                                        Ваши крылья имеют профиль, рассчитанный на большую скорость набегающего потока. А нужен «планерный», позволяющий получить подьемную силу на небольших скоростях — он же за счет изгиба облегчит мах вверх.
                                        Потому что эффективность у вас получается очень низкая — с 1/6 кВт/кг аппарат с пропеллером взлетел бы и без крыльев.
                                          +1

                                          Практика показала, что профиль очень мало влияет на тягу и подъемную силу. В пределах 1-3%. Эти исследования проводились еще в 80-х в МАИ группой В.А. Киселева. А происходит это из-за нестационарного (крупновихревого) обтекания крыльев.
                                          Большие удельные мощности связаны с низким КПД привода крыла. В пределах 25-30% изначальной мощности двигателя. Большая часть энергии тратится на деформацию конструкции и трение. Привод однозначно нужен другой.

                                            0
                                            Позвольте мне усомниться в результатах этих исследований — или вашей интерпретации. Потому что у птиц — влияет, у парашютов — влияет, у яхт — влияет, у пропеллеров коптеров (куда уже нестационарнее обтекание) — влияет еще как. У самолетов пред- и закрылки позволяют получить подьемную силу при небольших скоростях (здоровенный Боинг-787 массой под 200 тонн и закрылками в 30 градусов будет уверенно лететь при скорости менее 200 км/ч). А у вас не влияет.
                                            Попробуйте на свое крыло хотя бы предкрылки поставить (из полоски картона или тонкого пластика) и померить на стенде потребляемый мотором при махании ток.
                                              +2

                                              Хорошо, что скажет классическая аэродинамика о расположении крыльев на Serenyti — Ааааа! Индуктивное сопротивление, взаимное влияние и пр. И мы тоже так считали поэтому сначала разнесли две пары машущих крыльев на значительное расстояние. А в итоге летать он начал, когда крылья стали стоять друг за другом с минимальным расстоянием. И таких сюрпризов много, например, Су на режимах минимальной скорости равен 4-5 (прямым расчетом) — ну бред же? И с предкрылком группа Киселева игралась, но прибавка в подъемной силе была не значительной.
                                              Видете ли, большая часть крыла махолета находится в постоянном срыве. Т.е. тут лучше использование профилей с затянутым срывом. На деле же это не значительно влияет на подъемную силу. Аэродинамика махолета требует предметного изучения. Мы пока в самом начале. Если бы осуществлять мах адаптивным крылом с переменной круткой и площадью, как у плиц — вопросов нет- вы поавы! Но жесткое крыло ведет себя совсем иначе. Поэтому вопросов к махолетам хоть отбавляй.

                                        0
                                        У птиц крыло не прямое, при махе оно изогнуто вниз

                                        На видео я не вижу птицу, я вижу стрекозу, а у стрекоз — крылья прямые.
                                        image
                                          +1
                                          Ничего подобного. У стрекоз «лонжероны» идут по передней кромке крыла, и имеют «шарнир» на примерно 3/5 размаха. Кроме того, темные пятна на концах крыльев — это «грузики», они значительно плотнее самого крыла.
                                          Такая «конструкция» в сочетании с гибкой задней кромкой приводит к закручиванию крыла при махе (у птиц это делают мускулы).
                                          Посмотрите на вашу же схему — как меняется угол атаки (белые отрезки). В верхней точке крыло «открывается» набегающему воздуху, а по ходу маха передняя кромка «захватывает» его и отбрасывает вниз и назад (соответственно, сама стрекоза летит вверх и вперед).
                                          image
                                      0
                                      Ну так это аналог вертолета. Естественно ему нужно мощный двигатель.
                                      Для сравнения, на дельтаплане или планере такого же веса вам понадобится гдето 500ватт. 2л.с достаточно для полноценного пилотируемого.
                                  0

                                  Мне кажется такой ЛА будет очень дорогим изза сложности механических узлов. Достаточно посмотреть на увеличение цены малых самолетов при наличии убирающегося шасси, или пропеллера переменного шага.
                                  Вот если бы как-то упростить механику, например чтобы длинные гибкие крылья управляемо резонировали… Тогда кстати можно относительно легко сделать чтобы он махал с меньшей амплитудой в режиме горизонтального полета.

                                    +1
                                    Впечатляющая работа! И, конечно, это далеко не бесперспективное направление. Насколько я понимаю, эволюционный отбор стремится всегда к максимально простому и в то же время эффективному решению. И то, что именно концепция гибкого и подвижного крыла для передвижения по воздуху и воде на нашей планете стала результатом миллионов лет эволюции — только это и подтверждает. Вряд ли на сегодняшний день существуют рукотворные аппараты, сравнимые по ТТХ с теми же пчёлами, что по дальности, что по полезной нагрузке и энергоэффективности. Даже по ловкости тот же воробей переплюнет любой коптер. Так, что да, есть к чему стремиться.
                                      0
                                      Китов забыли упомянуть — они чемпионы если не по относительной, то по абсолютной эффективности, какая современным атомным подводным лодкам и не снилась. Да и представители животного мира, пользующиеся реактивным принципом движения, не гнушаются маховых движений, добавляя эффективности.
                                        +1
                                        эволюционный отбор стремится всегда к максимально простому и в то же время эффективному решению

                                        Увы, но нет. Он может и стремится, но попадает в локальную ямку недалеко от исходной точки, а не в глобально оптимальную точку.

                                          +1
                                          «Гибкое и подвижное» — это как раз ключ к эффективности. Нужен своего рода «автомат перекоса», обеспечивающий минимальное сопротивление при движении вверх и максимальное — при движении вниз (махе). У птиц при обратном движении крыло распрямляется и воздух проходит между перьями, а при махе сжимается и образует «купол» спереди и по краям — отталкивающий воздух вниз-назад.
                                          +1
                                          Такая птичка может запугать врага и без вооружения )
                                            +1
                                            Проблемным оказался узел преобразования вращательного движения в возвратно поступательное.…
                                            В качестве силовой установки использовался ДВС,


                                            Вообще-то изначально ДВС работает именно по возвратно-поступательной схеме. Вращательность во многом из-за движителя (колеса) нужна.
                                            Не искали путь прямого использования перемещения пары поршень-шатун для привода крыльев?
                                              +3
                                              Искали, но эта работа которая требует несколько иных вложений, чем мы можем себе позволить. А так, да, это очень перспективное направление развития привода махолета.
                                                0
                                                У вас, видимо, очень нехорошо с общеинженерной подготовкой. НЕ перспективное.
                                                  +4
                                                  Вы слишком подробно аргументировали своё заявление.
                                                    0
                                                    Чуть ниже есть объяснение. Мощность двигателя в первом приближении линейно зависит от количества рабочих ходов в единицу времени — так что получится кошмарная хрень.
                                                      0
                                                      Тем не менее сваи забивают, в общем-то, двигателем внутреннего сгорания (дизелем?) с очень небольшим количеством рабочих ходов в единицу времени, и увеличивать его не хотят, а мощности там требуется много. В видео FlapFlyer явно видно 4 приводных цилиндра, было бы круто прямо в них и сжигать топливо.
                                                        +1
                                                        Г-ди, да причём тут дизель-копёр?!?
                                                        Вы хотите лететь, а вес этой одороблы — чуть не полдесятка тонн один цилиндр, и ещё полтонны массивный поршень-«гантеля», если цилиндр монтируемый на свае, или наоборот — сколько-то там весит поршень на свае, а подвижный цилиндр на кране, который звенит как колокол на каждом ударе — те же тонны. Я и говорю — нет общеинженерной подготовки, а прямые аналогии ложны.
                                                        Ещё и удар от воспламенения топлива — хоть pV диаграмму глянуть и сравнить с мышечным усилием или даже относительно плавным после редуктора движением шатуна… ума у вас палата, я понимаю. Творите, дерзайте, только любой не то, что учёный, простой инженер ваше творение заслуженно обложит семиэтажно и совершенно непечатно.
                                                          +1
                                                          — Было б круто обойтись без вращения в двигателе
                                                          — не выйдет, мощи не хватит
                                                          — сваи забивать мощи хватает без вращения
                                                          — №:%;":%№?% вы лохи необразованные, копер весит 5 тонн, он не полетит
                                                          :)
                                                          И тут же сравнение удара от воспламенения топлива с мышечным усилием зачем-то. Кстати, в свое время вполне штатно использовались холостые ружейные патроны для запуска тракторов и самолетов, а порох-то порезче топлива будет.
                                                            0
                                                            Кстати, в свое время вполне штатно использовались холостые ружейные патроны для запуска тракторов и самолетов, а порох-то порезче топлива будет.
                                                            А уж как регаты выигрывать с помощью шампанского — так все дети знают
                                                            *Извините, не удержался)
                                                              0
                                                              Да, уровень аргументов там подходящий. Спасибо.
                                                                0

                                                                Погуглите "shotgun start" или "coffman starter"


                                                                Например вот — https://www.youtube.com/watch?v=4K1OPmYbaDg

                                                                  0
                                                                  Драгоценный, скорее всего, в отличие от вас, я вживую и пиростартеры (именно так называется «ружейный патрон»), и эфирный пуск видел. А теперь масштабируем это в «натуральный размер» и понимаем, что это тупик вдвойне — потому что «холостой ружейный» — это использование не только горючего, но и окислителя прямо в монотопливе, и оттого пример ваш ещё менее релевантен. Даже вашу ссылку вы сами посмотрели? здоровенный одноцилиндровик, который раз во сколько-то там моточасов переносит бабах от пиростартера. Сколько раз в секунду вы это собрались вытворять с машущим крылом?
                                                                    0
                                                                    Сколько раз в секунду вы это собрались вытворять с машущим крылом?

                                                                    А что я раньше об этом писал?

                                                  +2
                                                  Вращательность нужна коробке передач. Делать взмахи с тактами в поршне неэффективно.
                                                    0
                                                    Колибри бы не согласились ;) Конечно, размах крыльев у них поменьше.
                                                    +3
                                                    А теперь прикидываем на пальцах. Мощность в киловаттах это произведение среднеэффективного давления в барах, оборотов в минуту и объёма мотора в литрах, поделённое на 1224 для четырёхтактного мотора или 612 для двухтактного. Если у вас два маха в секунду (эквивалент двух оборотов), то у вас аж 120 оборотов в минуту. Вы изобретаете морской тихоходный дизель массой по 45 тонн на 1 (одну!) цилиндро-поршневую группу. Даже без крейцкопфа, коленвала и прочего «нивзлетит».
                                                    Намёк, надеюсь, понятен.
                                                      +1

                                                      Та же проблема, кстати, с электромоторами. Если окружность электромотора развернуть и вытянуть в линию, получится линейный электропривод. Но так как там мощность тоже умножается на обороты электромотора, то при частоте 1-2 Гц для мощность даже в пару киловатт, потребуется 20-30 кг одних только магнитов. Это печально… Для легкого веса привода нужны высокооборотистые моторы, но возникает проблема редуктора с хорошим КПД. Учитывая мощность в несколько л.с. и коэфф. редукции порядка 100. Не говоря о прочности, чтобы работать с такими огромными выходными моментами (или усилиями) на приводе. Речь про полноразмерный аппарат, но и на моделях тоже все сложно.

                                                        0
                                                        Магниты могут быть электрическими. С современной силовой электроникой нет проблем их как угодно коммутировать.
                                                          +1
                                                          Совершенно монопенисуально какими, хоть сверхпроводящими без магнитопроводов. Мощность — это обороты, умноженные на крутящий момент, без «оборотов» нужен гигантский момент, который чудовищные усилия, как следствие — огромная масса, прочность креплений эт цетера.
                                                          0
                                                          У них просто страшно неэффективное крыло, как по профилю, так и по принципу действия — даже не говоря о потерях в приводе. Такое впечатление, что служит оно в основном для разгона по горизонтали, а держится в воздухе модель за счет стабилизаторов. При такой энерговооруженности модель должна вообще без крыльев летать…
                                                            +2

                                                            Не думаю, что оно у них такое уж неэффективное… При таких размерах, массе и частоте махов, оно напоминает мне работу винтов мускулолетов:


                                                            винт


                                                            Да, эти винты имеют высокооптимизированные профиль и крутку под стационарную работу, а подводимая мощность всего 300 Вт, что при их скорости полета ~16 км/час, позволяет таким винтам иметь кпд около 85%. Но принципиально картина похожа, мне кажется. Конкретно эти махолеты стоит рассматривать скорее с винтовой теории (импульс, прокачиваемый объем воздуха через ометаемую крыльями-лопастями поверхность, вот это все). Они летят, по сути, почти целиком за счет такого странного тихоходного винта, а от самолетного планирования там меньшая часть. Ну, так кажется со стороны. Я по опыту знаю, что делать точные замеры в таких проектах очень сложно. А догадки по большей части носят спекулятивный характер.


                                                            То, что сейчас у них движительный кпд, вероятно, в несколько раз ниже достижимого в теории — это нормально. Это можно в будущем улучшить. Главное, что это работает. Ребята проделали отличную работу.


                                                            Но возможно, эти крылья у них уже сейчас очень хороши и эффективны. Мы же не знаем, какая реальная механическая мощность к ним подводится после редуктора. К примеру, мало кто знает, но самые первые винты на самолете братьев Райт, когда еще никакой винтовой теории не существовало, а винты разработчиками рассматривались как "воздушные весла", имели на удивление высокий КПД, на уровне 80%. Все из-за маленькой удельной нагрузки, там действительно профиль имеет не такое уж большое значение. В смысле, разница между разными профилями в таких условиях небольшая, больше важна просто площадь крыла/лопасти, а на аэродинамическое качество влияет прежде всего удлинение (там почти линейная зависимость К от удлинения). Хотя со специфическими ламинарными профилями можно добиться большего, конечно, но только под очень узкий режим работы. А в общем диапазоне будет примерно так же, как и с остальными профилями. Здесь удельная нагрузка на крылья тоже кажется относительно небольшой. Поэтому от профиля вряд ли много зависит. Любой обычный сойдет, вроде классических Clark-Y или RAF-6 с любой разумной относительной толщиной (5-20%).

                                                              0
                                                              Точные замеры делать очень просто — достаточно измерить ток мотора, закрепив модель на стенде и дав одну и ту же частоту (процент газа).
                                                              А крылья им нужны не как винт на фото — а как крылья. Такая конструкция, с несколько провисающей материей, создает эффект парашюта и гораздо более эффективна при околонулевой поступательной скорости (она же скорость набегающего потока). У большинства птиц же крылья имеют вогнутую форму и передняя кромка ниже задней. И распрямляются они только при планировании на большой скорости. У самолетов так же — пред- и закрылки выдвигаются вниз, не давая воздуху «убежать» из-под крыла на небольших скоростях и предотвращая тем самым сваливание. И работает это столь эффективно, что без интерцепторов — открывающихся окон в крыле — самолет просто «отказывается» садиться.
                                                                0
                                                                Точные замеры делать очень просто — достаточно измерить ток мотора, закрепив модель на стенде и дав одну и ту же частоту (процент газа).

                                                                Нет, это не совсем так. Нужна механическая мощность именно на крыльях, то есть на них нужно поставить тензодатчики и измерять изгибающее усилие на лонжероне, или вроде того. Плюс частоту махов, в сумме это даст мощность на крыльях. Именно так измерялась мощность махов у птиц, среди прочих методов. Им в кость вживляли тензодатчики.


                                                                С электромотором тоже не просто… При большой нагрузке на заторможенном моторе ток может превышать раза в два номинальное значение, а ведь измеряется именно ток. Только в этом режиме кпд электромотора может падать на 30% и более. И опять получим пальцем в небо. Погрешность измерения в десятки процентов. Про редуктор даже не говорю, с ним вообще сложно, только на специальном стенде.


                                                                Лучше всего измерять мощность махов прямо в полете! Зная, что махи делаются против силы гравитации (шарниры крыльев позволяют им махать только вверх-вниз), и что в горизонтальном полета суммарная подъемная сила равна взлетному весу аппарата, и что равнодействующая вектора подъемной силы расположена примерно на 50-60% размаха крыльев, по их вертикальным перемещениям и частоте махов можно довольно точно найти затрачиваемую махолетом мощность на полет. Так еще Отто Лилиенталь делал в своей книжке про искусство летать на примере аиста и других птиц. Это довольно очевидная механика.

                                                                  0
                                                                  Я имел в виду сравнение разных профилей. Устанавливаете соответствующее крыло и замеряете ток — а потом сравниваете. Чем больше ток — тем больше будет подьемная сила, а чем больше разница при движении вниз и при движении вверх — тем больше к.п.д махолета.
                                                                    +1

                                                                    Гм… По-моему, нет… Ведь кпд и означает, что при одинаковом токе, при более высоком кпд аэродинамика будет лучше — летательный аппарат будет быстрее лететь. Либо быстрее набирать высоту.


                                                                    То есть, возможна ситуация, когда ток будет одинаков, а летные характеристики разные. При разном кпд машущего привода. Скорее надо как-то зафиксировать летные характеристики, например измерения проводить при одинаковой скорости горизонтального полета. Где меньше будет ток на моторах, тот профиль эффективнее. Но тут тоже сложно, потому что разные профили могут иметь максимум эффективности на разных скоростях полета. Да так и есть — точка макс. аэродин. качества на поляре зависит от угла атаки и числа рейнольдса. А последний, в свою очередь, зависит от скорости полета и размеров крыла. Аэродинамика тем и интересна, что с одной стороны, она очень простая (в ней не было существенных открытий с 30-х годов прошлого века), но с другой, очень разнообразная. И зависит от множества факторов.

                                                                      0
                                                                      Измерения нужно проводить на стенде, т.к. расчетная горизонтальная скорость невелика и ее влияние можно игнорировать. КПД самого привода не зависит от крыла, а КПД крыла состоит из двух факторов — насколько много воздуха удается «загрести» при махе вниз и насколько мало — при махе вверх (обратном ходе).
                                                                0
                                                                Вы абсолютно правы! Теория «странного винта» наилучшим образом описывает создание потребных для полета сил, но все равно с достаточно большой погрешностью (15-20%), но это для начала. Для крыльев наилучшими оказались профили с затянутым срывом, т.е. с большой относительной толщиной. Собственно крылья FlapFlyer именно поэтому имеют обратное сужение (хорда к корню сужается) и соответствующую аэродинамическую крутку.
                                                                Здорово, что вы это смогли понять по видео!
                                                              0
                                                              Наилучший вариант, это гидро — или пневмо — привод (в зависимости от масштаба). Собственно привод это самая больная вещь махолета. И механика себя показала самой не надежной системой. К сожалению финансовые средства не позволили нам сразу разработать подходящий пневмопривод, поэтому было решено разработать что-то промежуточное — механический привод с высокой степенью демпфирования пневмоаккумуляторами (FlapFlyer). Очень надеемся на это решение, так как оно как раз решит вопрос масштабирования махолетов.
                                                              0
                                                              Хм, а не на чистое 600 или 1200? Или давление в ксч/см2. Бар же чистое 10 в пятой, мощность в кВт. Должно получиться кратно 60. А тут уши 9,81 явно торчат

                                                              P.S. На выводы это не влияет, но чисто ради перфекционизма.
                                                                0
                                                                Да, вы правы, это я ошибся, давление не в барах, в кгс/кв.см. Уши торчат торричеллиевой пустоты :) — в лошадиных силах там множитель 450 либо 900.
                                                                  0
                                                                  Не, именно 9,8. Все величины кратны системе СИ, поэтому в знаменателе может получиться кратное 60 — 6, 600 даже 15, но никак не 612, как в школьной задачке: «Откуда девочка знала, что продавец ошибся, когда она сам не знала, сколько у неё фломастеров?»
                                                                    0
                                                                    Кстати, торричеллиева пустота здесь не при чём. Чисто термодинамика, в данном случае следствие из почти школьной (если интегралы не брать) физики и геометрии.

                                                                    И к лошадиным силам торричеллиева пустота тоже никаким боком :(((
                                                                      0
                                                                      Противоположность пустоте — давление атмосферы. Оно (тут я снова напутал, утром спать надо, а не комменты малевать) не в барах, которые 1 кгс/кв.см или 100 000 Па (или 750 торр); атмосфера это 101 325 Па (760 торр). Так что всё-таки боком, но связано :)
                                                                      И с лошадиными силами множитель 9,81 вкрадывается, получая из 1 лошадиной силы (которая 75 килограммометров в секунду) 736 ватт. Поэтому pVn/450 в л.с., pVn/612 — в киловаттах.
                                                                      Всё пропорционально — просто обороты-то в минуту, множитель 60, а давление в килограммах силы на квадратный сантиметр, а не в ньютонах на квадратный метр (и там ещё куча нулей с разных сторон) — соответственно будет 6 000 / 9,81, примерно 612.
                                                                        0
                                                                        О чём я и говорю — если в барах, то ровно 600, а если 612, то должны быть кгс/кв. см

                                                                        > множитель 9,81 вкрадывается, получая из 1 лошадиной силы (которая 75 килограммометров в секунду) 736 ватт.

                                                                        Или при пересчёте кгс/кв. см в Па.
                                                                        0
                                                                        Как — никаким боком?

                                                                0
                                                                Конечно, это непросто, но я считаю, что в условиях отсутствия государственных денежных вливаний (они ведь отсутствуют?) вам надо сделать типовую простую и недорогую игрушку-махолёт, запатентовать, навесить на неё 4k камеру с VR и продавать её на всех крупных площадках. Тем более что база для этого уже есть: композитные материалы, хорошие электродвигатели, высокотоковые литиевые батареи. Если такая игрушка взлетит в продажах, будет постоянный ручеёк денег, который позволит делать новые проекты (например, малошумный дрон побольше для доставки пиццы и посылок с Амазона. Кстати, будет прикольно, если однажды клиент на Амазоне сможет заказать себе коробку с этим орнитоптером, и доставит покупку такой же орнитоптер). Увы, коммерция — без неё никуда. Иначе вы, скорее всего, станете новыми братьями Черепановыми: на поддержке любителей долго не протянуть.
                                                                И моё дилетантское мнение — не нужно пытаться делать на ДВС, благо сейчас электро развивается очень мощно, новые аккумуляторы и т.п., а ДВС уже выжат и перспектив нет. Может, только в будущем на очень больших дронах.
                                                                  +1
                                                                  надо сделать типовую простую и недорогую игрушку-махолёт, запатентовать, навесить на неё 4k камеру с VR и продавать её на всех крупных площадках.

                                                                  Да-да, это как братьям Райт посоветовать сразу делать 180 тонный самолет на 300 пассажиров. Тогда он будет экономически целесообразным и быстро окупится ))

                                                                    0
                                                                    Врятли взлетит. во первых, трясется, во вторых — жутко неэффективная штука по факту.
                                                                      +1
                                                                      Как минимум, она безопаснее дрона, поскольку крылья махают гораздо медленнее пропеллеров, да и планировать умеет если что
                                                                        +1
                                                                        Неа. Чем меньше будет дрон, тем быстрее у него будут крылья двигаться. Это большой может позволить себе двигать медленее пропеллера.
                                                                        Есть же стрекозы, в США делали.
                                                                        С планированием даже у этого большого траблы, уже ж писали. А малый будет планировать где-то как листик клена.
                                                                          0
                                                                          Но лопасти коптера врезаются в прохожего узкой частью, а крылья «стрекозы» — плоской.
                                                                          А на счет аэродинамики это уже от авторов зависит. Птицы размером с воробья не так уж быстро машут крыльями, да и планировать худо-бедно умеют.
                                                                            0
                                                                            Зато крылья стрекозы в разы больше весят. А вообще энергия должна быть как минимум не меньше, чисто из закона сохранения.
                                                                              0
                                                                              Вот и получается либо удар плоским медленным тяжелым предметом либо узким быстрым легким. Причем крыло мини-махолета вполне может быть упругим в отличие от лопасти винта.
                                                                              Сравните удар плоской стороной линейки и ребром при равной скорости.
                                                                        +1
                                                                        во первых, трясется

                                                                        Строго говоря, махолет трястись не обязан. Он же находится в воздухе. Его тряска — это изменение положения центра масс (считаем, что пилот находится в нем). А положение центра масс у летящего аппарата изменяется, в основном, от аэродинамических сил.


                                                                        Достаточно во время полета обеспечивать одинаковую подъемную силу во время махов, и ничего трястись не будет. Это можно сделать, например, когда центроплан работает как неподвижное крыло, а концевые части при махах создают только тягу. Сохраняя у себя вертикальную составляющую подъемной силы постоянной. И такой махолет будет лететь ровно, как самолет. Собственно, птицы тоже почти не колеблются, если сравнивать с развиваемыми их мышцами усилиями и затрачиваемой мощностью. Еще одна причина колебаний — чисто динамическая, за счет взаимодействия движущихся частей. Но и ее можно компенсировать аэродинамическими силами. Так что с этим у махолетов, в теории, все не так уж плохо.

                                                                          0
                                                                          У птиц есть несколько «шарниров» в крыле — махолеты, использующие подобную (не слишком сложную) схему и мягкую обшивку крыла, летают довольно стабильно.
                                                                      +2

                                                                      Давайте для тех, кто еще не знает как это работает, максимально упростим махолетную теорию. Вот летит безмоторный дельтаплан. Он снижается относительно воздуха с некоторой скоростью, скажем, 1.1 м/с (типичная скорость снижения, бывает и меньше, например 0.9 м/с). Если дельтаплан вместе с пилотом имеют массу 100 кг (70 кг пилот и 30 кг дельтаплан), то переводим ее в ньютоны и по формуле N = m * v получаем, что гравитация "дает" на его полет мощность N = 100 кг * 9.8 кг*м/с2 * 1.1 м/с = 1078 Вт.


                                                                      Аэродинамические силы зависят от скорости набегающего потока квадратично. Увеличив скорость снижения в 1.4 раза, подъемная сила на крыле вырастет в 2 раза. Ну а дальше очевидно — давайте как-то заставим половину времени крылья опускаться относительно воздуха в 1.4 раза быстрее, чем они делают это обычно. За это время своим центром масс наберем высоту (раз подъемная сила получится в 2 раза больше, чем обычно). А остальное время будем просто планировать с нее, как обычно. Заодно медленно опуская крылья.


                                                                      Короче, берем любой дельтаплан или самолет, заставляем его махать крыльями для обеспечения скорости снижения крыльев в 1.4 раза (а лучше в 2, чтобы с запасом) быстрее, чем они снижаются на безмоторном планировании. И такой самолет полетит как махолет, куда он денется… Если посмотреть на крупных птиц, у них так и есть.


                                                                      Сколько же нужно мощности на такой машущий полет? Потребуется на столько больше по сравнению с планированием, на сколько второй режим (снижение с 1.4 большей скоростью) по аэродинамике хуже, чем просто планирование. Если посмотреть на поляры крыльев, вроде дельтапланерных, то там разница от силы 5-10%. Ну еще накинем немного на переходные процессы при смене направления маха (хотя они пренебрежимо малы, так как горизонтальная скорость набегающего потока в 5-15 раз выше, т.е. ровно в качество К крыла раз, чем вертикальная снижения при махах). Итого, получаем, что кпд махолета как механизма, создающего за счет махов тягу для полета, должен находиться в районе 90-95%. Что и неудивительно, ведь это по сути планирующий полет, с лишь чуть измененным в худшую сторону режимом.


                                                                      То есть, для горизонтального полета тому машущему дельтаплану потребуется в идеальном случае электромотор около 1200 Вт. У хорошего бесколлекторника с крупным диаметром кпд около 90-95%, плюс у контроллера на уровне 95%, хотя на такой мощности может быть и 98%. И механический кпд привода может быть на уровне 98% (взяв в качестве линейного привода, например, полутораметровой длины ВШП, который представляет собой, по сути, подшипник). Итого, реальная мощность электромотора потребуется 1400 Вт. Это очень маленькая мощность, можно летать от батареек. Ниже гравитационных 1078 Вт никак не может быть (нестационарные явления, якобы снижающие мощность по сравнению с планированием, это сказки, подтверждения им нет). Необходимая мощность для моторного полета всегда будет выше мощности планирования, причем ровно на КПД движителя. Для сравнения, моторные дельтапланы имеют кпд винтов около 35%, девайсы с меньшей удельной нагрузкой (ранцевые мотопарапланы), примерно 40-45%.


                                                                      Таким образом, при размере с дельтаплан, на махолете можно выиграть максимум в два раза по необходимой для полета мощности. Что также означает в два раза меньшую массу мотора и в два раза дешевле. А остальные преимущества могут быть только в потенциальной бесшумности/малошумности, так как основной шум в ЛА всегда от винта. И, может быть, чуть большую безопасности вблизи, из-за отсутствия быстро вращающегося винта рядом с телом пилота.


                                                                      Но это в идеале. Первые прототипы, конечно, могут затрачивать в несколько раз больше мощности, чем мощность планирования. Из-за низкого кпд механического привода и из-за того, что вряд ли удастся сразу подобрать повороты крыла, чтобы попадать в оптимальные углы атаки относительно набегающего потока. Но было бы очень интересно посмотреть скорость снижения этих построенных махолетов в режиме планирования, и сравнить с затрачиваемой мощностью на горизонтальный полет. Сразу будет видно, есть ли куда улучшать аэродинамику — настраивать углы поворотов крыльев и т.д.

                                                                        +1
                                                                        Как по формуле N = m * v получить ньютоны? И почему далее «ньютоны» превращаются в ватты? Как вы так связали скорость снижения и подъемную силу? Какая подъемная сила у отвесно падающего тела?
                                                                          0

                                                                          Очевидно, в этой формуле масса уже "посчитана" в ньютонах. То есть на самом деле использованная формула выглядит как N = mgv

                                                                          +1
                                                                          Почему вы используете дельтаплан, как модельный пример?
                                                                          Это подозрительно.
                                                                            0
                                                                            выступлю адвокатом дьявола —
                                                                            1) потому что так проще считать\прикидывать «на пальцах».
                                                                            2) а что именно вас смущает в дельтапланах?
                                                                              0
                                                                              2 — после ответа автора комента, уже ничего не смущает.
                                                                              Это был полностью модельный пример, всё ок.

                                                                              А смутило меня то, что аэродинамика дельтаплана это не топ того, что может предложить промышленность. С практической стороны не увидел смысла в сравнении с дельтой7 Аэродинамическое качество современного планера в 2-4 раза выше, чем у дельтаплана. Вместо маха крыльями, можно совместить аэродинамику планера с современным мотором и за счёт этого лететь дальше/дешевле обычного самолёта. И это успешная схема, что доказывается наличием готовых промышленных решений. Например Pipistrel Virus/Surveyor (есть и электровариант). И это не модель, это полноценный ЛА, с современной авионикой, сертифицированный для инструментального полёта.
                                                                                0
                                                                                Да есть давно уже электросамолёты с солнечными батареями, которые даже в стратосферу летают. Так что винтокрылые машины ещё не достигли предела, чтобы кидаться на махолёты.
                                                                              +1
                                                                              Почему вы используете дельтаплан, как модельный пример?

                                                                              Дельтапланы и парапланы по удельной нагрузке на крыло и числу Рейнольдса ближе всех к птицам. Поэтому сравнивая с птичьим машущим полетом, логичнее всего брать параметры этих летательных аппаратов.

                                                                                0
                                                                                Спасибо, пойнт стал понятен.
                                                                              +1
                                                                              Срыв потока забыли. Расход на подьем крыла(в это время оно замедляет полет и опускает самолет).
                                                                              Ну в момент маха будет увеличенная нагрузка на конструкцию, что приведет к увеличению веса дельтаплана, что приведет к общему ухудшению его характеристик.
                                                                              А еще есть расчетная характеристика «нагруженнось крыла», тут их будет 2, тоесть как минимум меньше оптимальность конструкции при расчете.
                                                                              Так же непонятно, почему КПД будет 90%. Скорее будет не больше чем у винта той же ометаемой площади.
                                                                                0

                                                                                Вот из-за этого ухудшения характеристик, расход топлива и должен быть выше "идеальной" гравитационной мощности на планировании, все верно. Это и определяет кпд махолета.


                                                                                Срыва потока не будет. Птицы действительно на махе вниз могут выдерживать угол атаки порядка 23 градусов, на околосрывных режимах. Но у них намного меньше числа Рейнольдса, там это нормально. Для полноразмерного махолета, по грубым прикидкам, должно быть достаточно изменения угла атаки при махах на 5-10 градусов, максимум на 15. Это далеко от срывных режимов. Которые на их профилях начинаются где-то с 18 градусов. Такое изменение постоянно делается и на дельтапланах, и на парапланах во время штатного полета. На первых при маневрировании, на вторых при вытягивании акселератора.


                                                                                Так же непонятно, почему КПД будет 90%

                                                                                Ну смотрите, на крыло навстречу набегает поток 15 м/с (~50 км/час), а само крыло опускается относительно воздуха со скоростью 2 м/с. В 7 раз медленнее. Даже если вы за 0.1 сек измените угол поворота, это всего ли 1/7 часть того потока, что попадет на крыло. В общем, было бы несущественно, даже если там был бы срыв потока при смене направления маха. А его там нет. Поэтому махи вверх и вниз — это просто работа на разных участках поляры крыла. Судя по существующим полярам, это разница в эффективности около 10%. Отсюда и ожидаемый аэродинамический кпд махолета порядка 90%. Да и измеренный инструментально у птиц, примерно такой же.


                                                                                Скорее будет не больше чем у винта той же ометаемой площади.

                                                                                Кстати, это совершенно верно! У винта с диаметром как размах крыльев (7-10 м), кпд тоже будет близок к 100%. Даже меньше достаточно, порядка 4-5 м, из-за того что площадь круга больше, чем ометаемая крыльями при махах. Собственно, это не просто теория, это давно проверено и измерено на практике. На самолетах-мускулолетах (масса конструкции 40 кг, размах ~30 м) с потребной для полета мощностью в 350 Вт, используются винты с диаметром 3.5 м. И их измеренное кпд составляет 85-90%.


                                                                                Так что если есть возможность сделать большой тихоходный винт (для дельтаплана это диаметром 3-4 м), то в плане экономичности необходимости в махолетах нет. Такой винт будет так же эффективен и близок к теоретическому пределу.

                                                                                  0
                                                                                  Ну так у винта КПД далек от 100%.
                                                                                  И тут не будет. Ибо вы забываете, что воздух создает еще и drug.
                                                                              +1
                                                                              Потенциально махолёт имеет существенно большее кпд движетеля чем воздушный винт или реактивный двигатель. Благодаря использованию движетелем тех же воздушных масс, что и для создания подъёмной силы.
                                                                                +1
                                                                                Нет, за счет большей ометаемой поверхности.
                                                                                На самом деле не должно отличаться от очень большого винта в вертолете. И проблемы те же — не из чего сделать винт, чтоб ему не поплохело при таких размерах, разница скоростей обтекания на разных участках конструкции и либо сверхзвук на краях, либо малая управляемость.
                                                                                Только добавляется еще и турбулентность вокруг крыла.
                                                                                  0
                                                                                  Потенциально махолёт имеет существенно большее кпд движетеля чем воздушный винт

                                                                                  Справедливости ради, у легкомоторных самолетов на скоростях выше 150 км/час, кпд обычного винта 70% совсем не редкость, а возможно бывают и под 85%. Собственно, это и есть основная причина, почему махолеты не пытались делать в качестве коммерческой авиации. Тут в комментариях спрашивали. Любому авиационному инженеру из самых базовых физических принципов понятно, что для самолетов толку в этом особого нет. Винт в этом режиме и так прекрасный движитель (кроме шума). И конструктивно в тысячи раз проще. Это только у медленно летающих аппаратов <100 км/час проблема с аэродинамической эффективностью движителей.


                                                                                  С другой стороны, сейчас становятся актуальными короткий взлет и посадка. А это для махолетов уже интересно. И вычислительные ресурсы уже, теоретически, позволяют делать птичью посадку в точку, маша крыльями на околосрывных режимах.

                                                                                  +1
                                                                                  Красный цвет выбран потому, что red goes fasta? (сарказм)
                                                                                    +1
                                                                                    Полагаю, потому что хорошо виден на тестах как зимой, так и летом.
                                                                                    0
                                                                                    А какая площадь «стабилизаторов» и вес конструкции?
                                                                                    Что-то возникает подозрение, что оно летит за счет стабилизаторов как крыльев. А машущие части просто странный движитель.
                                                                                      0
                                                                                      Взлетный вес — 25 кг. Площадь стабилизаторов — 20% от общей площади.
                                                                                        0
                                                                                        Какая общая площадь в метрах? 20% от неизвестной величины — неизвестная величина.
                                                                                        Какой профиль и угол атаки «стабилизаторов»?
                                                                                        Просто как бы для 25кг у вас самих стабилизаторов уже походу может хватать на взлет.
                                                                                          0
                                                                                          Площадь стабилизаторов 0,8 м.кв.
                                                                                      +1
                                                                                      Два вопроса:
                                                                                      1) За счет чего управляется FlapFlyer? Хвостовое оперение или изменение угла атаки крыльев?
                                                                                      2) При остановке двигателя, крылья останавливаются в случайном положении, в общем случае выглядит так, что симметрия нарушается(судя по видео). Как это сказывается на управляемости и возможности планирования и что с этим предполагается делать?
                                                                                        +1
                                                                                        1. За счет управления крыльями
                                                                                        2. В задумке должны устанавливаться в нулевой угол, пока не довели до ума. Но при остановке крыльев скорость снижения все равно высоковата. Нужно работать над улучшением параметров аэродинамического качества для остановленных крыльев.
                                                                                          +1
                                                                                          А типа авторотации ничего нельзя сделать? Чтоб крылья под набегающим потоком в нейтральное положение перемещались? Если привод от мотора сделать через фрикционную муфту, как крыло себя поведёт при остановке двигателя (т.е есть трение, препятствующее движению, но оно ограничено)? Ладно, это уже явно пошли не вопросы а «бесплатные советы»)) Очень здорово, буду ждать новых статей)
                                                                                        +2
                                                                                        Впечатляющая работа, видео с ожившей ископаемой стрекозой поразило.

                                                                                        На правах бредовой шутки: интересно, а когда-нибудь человечество придёт к тому, чтобы создавать летательные аппараты на основе генетически модифицированных птиц (способных впадать в анабиоз) у которых мозг будет контролироваться компьютером оснащенным GPS.
                                                                                          0
                                                                                          Больше вопросов к сопромату.
                                                                                          даже для индивидуальной леталки нужна грузоподъёмность в 120-150 кг. Плюс вес самой птички.
                                                                                          Т.е на каждое крыло где-то 150-200 кг.
                                                                                          Проще делать химеру с нуля, да и рацион будет специфический.
                                                                                          Для атракционов ещё ладно, в массе — особого смысла не видно.
                                                                                            0
                                                                                            А такие большие птицы вообще были в природе? На первый взгляд в голову приходят разве что птеродактили, которые не отличались особо хорошими характеристиками. Есть подозрение, что масштабироваться оно будет плохо.
                                                                                              +1
                                                                                              Кетцалькоатль, один из самых крупных летающих птерозавров, имел размах крыльев 10-11 метров, при этом весил, по разным оценкам, от 70 до 250 килограмм. Примерно так же оцениваются параметры птерозавров хацегоптерикса и арамбургианы.
                                                                                              Самая крупная летающая птица — аргентавис, имела размах крыльев около 7 метров и вес порядка 70 килограмм.
                                                                                                0
                                                                                                Только как раз о том, мог ли вообще птеродактель махать крыльями — консесуса нет. Альбатросы и фрегаты современные могут, но машут очень редко. А там 2м размах всего.
                                                                                                  0
                                                                                                  3.
                                                                                                  И аргентавис, похоже, махал. По крайней мере, когда раскрывал :).
                                                                                                    0
                                                                                                    Не, ну раскрывать да. А вот набирал ли высоту взмахами — непонятно.
                                                                                                    Албатросы без ветра не взлетают, да и вообще их взлет скорее прыжки против ветра.
                                                                                                0
                                                                                                Масштабироваться оно будет отвратительно.
                                                                                                • Розовый пеликан (Pelecanus onocrotalus) — вес около 15 кг размах крыльев — 3,8 м.
                                                                                                • Королевские альбатросы, вес около 11 килограмм, размах крыльев — 3,7 метра.
                                                                                                • Лебедь-шипун (Cygnus olor) – вес около 20-23 кг, размах крыльев — 2,5 метра.


                                                                                                Т.е., для такой леталки размах крыла метров под 30-50 (у дельтапланов 8-10 метров), куча сердец, центры синхронизации нервных импульсов.
                                                                                                Взлетать оно, скорее всего, сможет только с рампы.
                                                                                            +2
                                                                                            Очень интересная штука, даже если у неё нет никакого практического применения. Просто классно летать иначе!
                                                                                            +1
                                                                                            Я лет пять кажется видел механическую чайку и механическую стрекозу на какой-то выставке. Стрекозу вроде даже Меркель ловила.
                                                                                              0
                                                                                              Странно, что никто на сравнил с попытками построить шагоходы вместо колеса. Параллель очевидна. И ровно так же сложно придумать ситуации, где прошли бы ноги, но не справились колёса/гусеницы/шнеки… Хотя какие-то вырожденные ситуации вполне возможны. Типа шагающих экскаваторов в тысячи тонн.
                                                                                                0
                                                                                                Т.е. Hyundai облажалась, купив за миллиард Boston Dynamics, скорость бега CHEETAH в 45 км/ч мала, а NASA зря запланировала отправить Spot'ов на Марс?
                                                                                                  0
                                                                                                  Я вообще-то написал про вырожденные случаи. А кто там облажался — покажет время. В эру финансовых спекуляций факт того, что кто-то кого-то купил может значить очень разные вещи. Бостон Динамикс — это не только шагоходы, но и тонна сопутствующих технологий, которые можно применить в других отраслях.
                                                                                                0

                                                                                                Несколько лет назад я тоже интересовался темой махолетов. Даже собрал из соплей и палок простенький прототип из одних лонжеронов. Там авиамодельный электромоторчик просто сматывает на вал боковые тросы, а резиновые жгуты возвращают крыло наверх.


                                                                                                махолет


                                                                                                Управление мотором было вручную сервотестером (поворот рычажка). Выяснилось, что вручную включать и выключать мотор нереально — слишком быстро все происходит. И что у стандартных авиамодельных контроллеров для моторов без датчиков холла слишком плавный режим разгона, до рабочих оборотов за ~0.6 сек, что маловато. Позднее я перепрошил его на мультикоптерную прошивку SimonK, и он стал выходить на рабочие обороты за ~0.1 сек. И добавил энкодер оборотов, чтобы автоматизировать махи. В принципе, учитывая что в пике у этого электромотора (Rotomax 150cc) мощность заявлена до 8 кВт, то даже с учетом кратковременных включений/выключений и времени на разгон/торможение, можно было рассчитывать на среднюю мощность порядка 2-4 кВт. Что имело бы шанс взлететь. К сожалению, к тому времени интерес к этой теме у меня уже пропал, поэтому я больше не пытался это сделать. Хотя надо бы довести хотя бы в беспилотном варианте, прикольно же)


                                                                                                Ниже видео первых (и единственных) испытаний. Где мотор еще включался и выключался вручную сервотестером. Размах "крыльев" то ли 8, то ли 9 метров, не помню точно.



                                                                                                А тут подробнее, если кому интересно. Извиняюсь за небольшой вынужденный нудизм, в то время стояла жара, а снималось чисто для себя.


                                                                                                Only users with full accounts can post comments. Log in, please.