Ao desenvolver o tópico
ornitóptero, gostaria de dizer como você pode resolver esses problemas de engenharia com um alto grau de incerteza no resultado.
E assim, nosso makholet é o maior dispositivo desse tipo no planeta. O veículo de pleno direito mais próximo pesa 3 vezes menos. Como dois jovens engenheiros conseguiram criar um aparelho que muitos consideram impossível? Existe um certo algoritmo para isso, que é uma compilação de engenharia clássica, TRIZ e experiência pessoal.
1. Declaração do problema.
A maioria dos engenheiros envolvidos nessa tarefa procurou repetir o vôo de pássaros ou insetos ou inventou alguns projetos completamente inacreditáveis, muito longe dos princípios da aerodinâmica. A primeira abordagem está obviamente fadada ao fracasso, uma vez que criar uma asa adaptável como um pássaro ou um inseto é uma tarefa de engenharia extremamente difícil que não pode ser resolvida nesta fase do desenvolvimento da tecnologia. A segunda abordagem é primitiva, uma vez que a maioria dos métodos propostos para criar forças aerodinâmicas não tem nada a ver com as leis do meio ambiente.
Nesse sentido, simplificamos a tarefa e a reduzimos para o seguinte: como criar as forças aerodinâmicas necessárias para um vôo com base na teoria aerodinâmica existente. É a partir da teoria clássica, que a estudou profundamente, pode-se chegar a algo novo. Com base nas leis da aerodinâmica subsônica, fomos capazes de derivar a equação do voo em mogno, que descreve o campo de possíveis velocidades e massas em que esse aparato pode existir. Isso nos permitiu passar para o próximo estágio - modelagem.
Cx, Su, Cxf são os coeficientes de arrasto, a força de elevação da resistência ao atrito, respectivamente (para a franja Sx, é negativo, pois é tração)
probabilidades E - este é o coeficiente de perfeição aerodinâmica da asa (inclui alongamento, MAR e a forma das terminações)
vo é a razão entre a velocidade do vôo e a velocidade do Mach em 0,75 de extensão do console.
dalta_alfa e alfa_A são os ângulos de diferença e amplitude da asa (ângulos dinâmicos de ataque)
2. Modelo de informação e energia.
Para passar de uma teoria geral do vôo para projetar um aparato específico, tivemos que criar um modelo matemático do movimento de um segmento de asa - uma faixa infinita ao longo de um caminho harmônico. Parece complicado, mas se você simplificá-lo, a idéia é tentar simular exatamente quais parâmetros a asa deve ter para criar as forças necessárias para o vôo. E aqui usamos 2 modelos:
- modelo de asa ideal (este é um modelo de asa, em que cada seção corresponde aos parâmetros fornecidos)
- modelo de uma asa dura ou real.
Esses dois modelos tornaram-se a base para determinar o campo de possíveis combinações de parâmetros, reduzindo assim o grau de incerteza na solução do problema várias vezes.
O modelo em si, este não é um conjunto de fórmulas escritas em um pedaço de papel, é um algoritmo matemático com amplas capacidades que permite avaliar a gama de parâmetros utilizados, para corrigir suposições existentes de acordo com os dados experimentais obtidos.
De fato, este modelo tem a seguinte estrutura:
- o modelo energético é um modelo de interação das características desejadas com os parâmetros do ambiente
- modelo de informação - um modelo do relacionamento dos parâmetros entre si.
Tais modelos foram criados não apenas para aerodinâmica, mas também para dinâmica e design.
De fato, esse é um tipo de "máquina do tempo", que permite que você permaneça simultaneamente em todas as etapas do projeto. Assim, todo o problema se resume ao fato de que, ao melhorar o modelo, você começa a fazer previsões sobre o comportamento de um modelo de protótipo real.
Quanto mais dados experimentais você obtiver, mais precisa e melhor a previsão. Um modelo tão dinâmico nos permitiu trazer o modelo de voo.
3. Experiência e análise.
O maior mistério do mogno é sua aerodinâmica. Como no decorrer do experimento, revelamos discrepâncias significativas entre a teoria clássica e os resultados do teste.
A aerodinâmica do mogno é extremamente difícil de entender e descrever. Simplificando - não está claro como ele voa.
E aqui está a coisa:
Se considerarmos uma asa ideal (asa de pássaro, como padrão), em cada seção ela poderá ter suas próprias características ideais, o que lhes permitirá gastar energia com muita eficiência.
Mas se dermos asas duras, como no nosso modelo, a diversão começa. A maior parte da asa está localizada na zona de estol de fluxo, que é extremamente inútil do ponto de vista energético (alta resistência e baixa sustentação), mas se observarmos as características reais do voo (medidas diretas de impulso e sustentação), acontece que o tempo médio o levantamento e a tração são muito aceitáveis (qualidade aerodinâmica 10-12). Porque assim?
É aqui que uma aerodinâmica completamente diferente começa. Veja bem, toda ciência da aviação moderna se baseia no fato de que o avião aerodinâmico está em um fluxo uniformemente acelerado ou uniforme e os valores dos coeficientes aerodinâmicos são muito estáveis. Mas agora, se tomarmos um movimento desigualmente acelerado, o ar começará a se manifestar de uma maneira completamente diferente, o efeito das massas ligadas será manifestado. Que efeito é esse? Massas anexadas são massas convencionais atribuídas a um objeto em movimento para ajustar suas propriedades dinâmicas ao se mover em um meio viscoso. No entanto, parece-me que esse fenômeno pode ser considerado diferentemente, que o ar, como a água, pode exibir as propriedades de um aumento condicional da viscosidade durante o movimento acelerado. I.e. o ar se comporta como um fluido não newtoniano, mas não se torna "sólido", mas se torna mais elástico.
Esse fenômeno pode revelar-nos uma direção completamente diferente da aerodinâmica, atualmente pouco estudada (apenas na área da lâmina do helicóptero). Pode conter os segredos do aumento das características aerodinâmicas das aeronaves existentes e da criação de métodos de voo fundamentalmente novos, como a ondulação.
Foi uma abordagem estritamente científica e a criação de um aparato matemático apropriado, bem como muitas e muitas horas de eliminação de falhas de projeto que nos permitiram realizar o vôo.
De fato, esse algoritmo é aplicável a absolutamente qualquer problema de engenharia associado à criação de coisas fundamentalmente novas.