Dalam mengembangkan topik
ornithopter, saya ingin memberi tahu Anda bagaimana Anda dapat memecahkan masalah teknik seperti itu dengan tingkat ketidakpastian yang tinggi dari hasilnya.
Jadi, makholet kami adalah perangkat semacam itu terbesar di planet ini. Kendaraan terdekat terdekat beratnya 3 kali lebih sedikit. Bagaimana dua insinyur muda berhasil menciptakan sebuah peralatan yang banyak orang anggap mustahil? Ada algoritma tertentu untuk ini, yang merupakan kompilasi dari teknik klasik, TRIZ dan pengalaman pribadi.
1. Pernyataan masalah.
Sebagian besar insinyur yang terlibat dalam tugas ini, berusaha mengulang penerbangan burung atau serangga, atau menemukan beberapa desain yang benar-benar luar biasa, sangat jauh dari prinsip aerodinamika. Pendekatan pertama jelas ditakdirkan untuk gagal, karena menciptakan sayap adaptif seperti burung atau serangga adalah tugas rekayasa yang sangat sulit yang tidak dapat diselesaikan pada tahap pengembangan teknologi ini. Pendekatan kedua adalah primitif, karena sebagian besar metode yang diusulkan untuk menciptakan kekuatan aerodinamis tidak ada hubungannya dengan hukum lingkungan.
Dalam hal ini, kami menyederhanakan tugas dan menguranginya menjadi sebagai berikut: cara membuat kekuatan aerodinamis yang diperlukan untuk penerbangan berdasarkan teori aerodinamika yang ada. Ini berawal dari teori klasik, setelah mempelajarinya secara mendalam, seseorang dapat menemukan sesuatu yang baru. Berdasarkan hukum aerodinamika subsonik, kami dapat menurunkan persamaan penerbangan mahoni, yang menggambarkan bidang kemungkinan kecepatan dan massa di mana peralatan semacam itu dapat ada. Ini memungkinkan kami untuk pindah ke tahap berikutnya - pemodelan.
Cx, Su, Cxf adalah koefisien drag, gaya angkat resistensi gesek, masing-masing (untuk pinggiran Sx, itu negatif, karena ini adalah traksi)
peluang Dan - ini adalah koefisien kesempurnaan aerodinamis dari sayap (termasuk perpanjangan, MAR dan bentuk ujungnya)
vo adalah rasio kecepatan penerbangan dan kecepatan Mach pada rentang 0,75 konsol.
dalta_alfa dan alfa_A adalah sudut perbedaan dan amplitudo sayap (sudut serangan dinamis)
2. Model informasi dan energi.
Untuk beralih dari teori penerbangan umum ke merancang alat tertentu, kami harus membuat model matematika pergerakan segmen sayap - rentang tak terbatas di sepanjang jalur harmonik. Kedengarannya rumit, tetapi jika disederhanakan, idenya adalah untuk mencoba mensimulasikan parameter apa yang seharusnya dimiliki sayap untuk menciptakan kekuatan yang diperlukan untuk penerbangan. Dan di sini kami menggunakan 2 model:
- model sayap ideal (ini adalah model sayap, di mana setiap bagian sesuai dengan parameter yang diberikan)
- Model sayap keras atau nyata.
Kedua model ini menjadi dasar untuk menentukan bidang kemungkinan kombinasi parameter, sehingga mengurangi tingkat ketidakpastian dalam menyelesaikan masalah berulang kali.
Model itu sendiri, ini bukan satu set rumus yang ditulis di selembar kertas, itu adalah algoritma matematika dengan kemampuan luas yang memungkinkan Anda untuk mengevaluasi berbagai parameter yang digunakan, untuk memperbaiki asumsi yang ada sesuai dengan data eksperimen yang diperoleh.
Bahkan, model ini memiliki struktur sebagai berikut:
- model energi adalah model interaksi karakteristik yang diinginkan dengan parameter lingkungan
- model informasi - model hubungan parameter satu sama lain.
Model seperti itu dibuat tidak hanya untuk aerodinamika, tetapi juga untuk dinamika dan desain.
Bahkan, ini adalah semacam "mesin waktu", yang memungkinkan Anda untuk tetap secara bersamaan di semua tahap proyek. Dengan demikian, seluruh masalah bermuara pada kenyataan bahwa melalui peningkatan model Anda mulai membuat prediksi tentang perilaku model prototipe nyata.
Semakin banyak data eksperimental yang Anda dapatkan, semakin akurat dan lebih baik prediksi. Model yang dinamis memungkinkan kami untuk membawa model penerbangan.
3. Pengalaman dan analitik.
Misteri terbesar mahoni adalah aerodinamika. Karena dalam perjalanan percobaan kami mengungkapkan perbedaan yang signifikan antara teori klasik dan hasil tes.
Aerodinamika mahoni sangat sulit dipahami dan dijelaskan. Sederhananya - tidak jelas bagaimana dia terbang sama sekali.
Dan inilah masalahnya:
Jika kita mempertimbangkan sayap yang ideal (sayap burung, sebagai standar), maka di setiap bagian ia dapat memiliki karakteristik optimalnya sendiri, yang memungkinkan mereka untuk menghabiskan energi dengan sangat efisien.
Tetapi jika kita mengambil sayap yang keras, seperti pada model kita, maka kesenangan dimulai. Sebagian besar sayap terletak di zona aliran aliran, yang sangat tidak menguntungkan dari sudut pandang energi (resistansi tinggi dan angkat rendah), tetapi jika kita melihat karakteristik nyata dari penerbangan (pengukuran langsung dorong dan angkat), ternyata waktu rata-rata angkat dan traksi sangat dapat diterima (kualitas aerodinamis 10-12). Kenapa begitu?
Di sinilah aerodinamika yang sama sekali berbeda dimulai. Anda tahu, semua ilmu penerbangan modern berdiri di atas dasar bahwa bidang aerodinamik dalam percepatan yang seragam atau aliran seragam dan nilai-nilai koefisien aerodinamik sangat stabil. Tetapi sekarang jika kita mengambil gerakan percepatan yang tidak merata, maka udara mulai memanifestasikan dirinya dengan cara yang sama sekali berbeda, efek dari massa yang melekat dimanifestasikan. Apa efeknya ini? Massa terlampir adalah massa konvensional yang ditetapkan untuk objek bergerak untuk menyesuaikan sifat dinamisnya ketika bergerak dalam media kental. Namun, bagi saya tampaknya bahwa fenomena ini dapat dianggap berbeda, bahwa udara, seperti air, dapat menunjukkan sifat-sifat peningkatan kondisional dalam viskositas selama gerakan yang dipercepat. Yaitu udara berperilaku seperti cairan non-Newtonian, hanya saja ia tidak menjadi "padat", tetapi menjadi lebih elastis.
Fenomena ini dapat mengungkapkan kepada kita arah aerodinamika yang sama sekali berbeda, yang saat ini kurang dipelajari (hanya di bidang bilah helikopter). Ini mungkin mengandung rahasia peningkatan karakteristik aerodinamis dari pesawat yang ada dan penciptaan metode penerbangan yang secara fundamental baru, seperti melambai.
Itu adalah pendekatan yang benar-benar ilmiah dan penciptaan alat matematika yang tepat, serta berjam-jam menghilangkan cacat desain yang memungkinkan kita untuk mewujudkan penerbangan.
Bahkan, algoritma ini berlaku untuk masalah teknis yang terkait dengan penciptaan hal-hal baru yang fundamental.