Секреты машущего полета

19.05.2011 В мире моделей

…Модель взлетала из любого положения. Достаточно было закрутить резиномотор, и двукрылая «птица», энергично оттолкнувшись крыльями, начинала стремительный разгон в небо. Смотрелась она очень легко.

Но незамысловатость форм не помешала ей стать прототипом целого семейства подобных аппаратов с двигателями разных мощности и типов. Объединяло их одно: практически все махолеты с уверенностью поднимались ввысь. А секрет их, возможно, и заключался в изначальной простоте, в изначально совершенном альянсе массово-инерционных и аэродинамических сил…

Механизм полета маленькой южно-американской птички колибри есть одним из самых занимательных с позиций аэродинамики. Дело в том, что схема работы крыльев колибри, пожалуй, самый несложна: они движутся фактически в горизонтальной плоскости, а подъемная сила появляется на крыле независимо от направления его перемещения.

На первый взгляд думается, что выстроить достаточно громадную механическую модель колибри весьма легко, но тут начинает действоватьнеумолимый постулат, в соответствии с которому массовоинерционные силы при повышении размеров механизма возрастают столь значительно, что, пожалуй, в природе не найдется материала, талантливого им противостоять. Делать же модель размером с пичужку бессмысленно.

Разберем подробнее фазы перемещения крыльев колибри.

Каждое из них перемещается по дуге окружности; в крайних точках крыло затормаживается, останавливается и начинает новую фазу, наряду с этим угол его атаки изменяется на противоположный.

Но направляться ли слепо копировать данный процесс на модели: для чего, в итоге, останавливать крылья в «мертвых» точках, не несложнее ли, не прерывая взмаха, пропускать левое крыло на правую сторону модели, а правое в тот же момент времени соответственно налево.

Секреты машущего полета

Сопоставление перемещения крыльев колибри и ее механической модели:
А — сектор трансформации направления перемещения крыльев колибри и инверсияих угла атаки; Б — секторы взаимозаменяемости крыльев модели.

Расположим крылья в двух параллельных плоскостях — приблизительно так, как винты у вертолета соосной схемы.

Сперва несущие плоскости отправятся, вращаясь, навстречу друг другу; вблизи плоскости симметрии модели случится так называемая взаимозаменяемость: правое крыло станет левым и, напротив, левое — правым.

Не обращая внимания на такое отличие от прототипа, полет модели фактически ничем не будет различаться от птичьего. Кроме того чисто зрительно создается иллюзия, что «полувинты» не вращаются, а совершают машущие перемещения в горизонтальной плоскости.

Но, очевидно, сущность не во внешнем подобии, а в физических базах результата.

Разберемся детальнее в сходстве прототипа полета и механизмов модели. Крыло колибри совершает мах в определенном секторе круга. Подобный же сектор возможно выделить и у модели, фактически он приближается к полу кругу, но не равен ему.

В секторах маха (у колибри) крылья движутся вперед, после этого направляться их мгновенная остановка по окончании которой они начинают двигаться назад, наряду с этим угол их атаки изменяется на противоположный.

Как у птицы, так и у модели возможно найти еще по два круговых сектора, расположенных вблизи плоскостей их симметрии: у колибри это секторы трансформации инверсии движения угла и направления крыльев атаки, а у модели — секторы взаимозаменяемости крыльев.

В последних крылья модели как машущая совокупность не трудятся: эффектвзмаха завершается пара раньше того момента, в то время, когда плоскости совместятся на продольной оси, и начинается лишь по окончании того, как они минуют это положение вблизи оси симметрии. Чисто физически секторы взаимозаменяемости определяются как участки перехода от режима взмаха одного направления в режим взмаха другого направления.

Итак, возможно сделать два вывода.

Первый содержится в том, что и у колибри, и у модели справа и слева от плоскости симметрии четко обозначены секторы взмаха крыльев. Они адекватны — в другом случай и том совершается одинаковая работа, в этих секторах крылья выступают как машущие совокупности. И второй — вблизи плоскости симметрии находятся секторы трансформации смены движения углов и направления крыльев атаки (у колибри) и смены взаимозаменяемости углов и секторы крыльев атаки (у модели).

В другом случай и том в них выполняется одна функция — плавного эластичного трансформации направления перемещения крыльев с соответствующей сменой углов атаки.

Несложная модель махолета с резииомотором:
1 — рейка-фюзеляж, 2, 5 — крылья, 3 — скоба-подшипник, 4 — ось верхнего крыла, 6 — резиномотор, 7 крючок.

взглянуть на рисунок. Не правда ли, модель достаточно несложна и напоминает всем известную резиномоторную схематическую модель вертолета соосной схемы? Различие лишь в том, что привычные взору воздушные винты заменены вращающимися в противоположные стороны ничем помой-му не уравновешенными крыльями.

Но эта неуравиовешеииость кажущаяся. В случае если разглядывать процесс перемещения для того чтобы крыла либо, в случае если желаете, полувиита, учитывая не только массово-инерционные силы, но и силы аэродинамические, то окажется, что инерционной неуравновешенности сопутствует неуравновешенность аэродинамическая.

Как продемонстрировали опыты с подобными моделями и последующее осмысливание взятых результатов, массово-инерционная неуравновешенность находится как бы в противофазе с неуравновешенносью аэродинамической. Принцип автостабилизации для того чтобы аппарата — в работе комплекса действующих на крылья сил — аэродинамических и инерционных. Именно это и разрешает вычислять таковой аппарат не вертолетом с соосными винтами, а махолетом — машиной с машущими крыльями.

Л. АТЛАНОВ, г. Нальчик


Случайные записи:

О полёте насекомых (рассказывает энтомолог Андрей Маталин)


Похожие статьи, которые вам понравятся:

  • Сто полетов ракетоплана

    Дорогие парни! Собственную модель предлагает вам Николай Куранов, ракетомоделист из Иваново. Модель совершила около 100 полетов. Она несложна в…

  • Секрет популярности

    Всего два года прошло с того времени, как Федерация автомодельного спорта СССР решила о введении нового класса ЭЛ-2. И за данный, в…

  • Секрет бессмертия стволовых клеток кроется в их метаболизме

    Особенности обмена веществ оказывают помощь стволовым клеткам поддерживать собственную ДНК в «распакованном» состоянии, нужном для постоянного…

  • Секреты настольной судоверфи

    Если судить по почте, поступающей от отечественных читателей, многим увлеченным созданием копий судов оказались по вкусу подборки авторских материалов,…