您是如何设法使飞鸟飞行的?

在开发“ 直升飞机 ”主题时我想告诉您如何在高度不确定结果的情况下解决此类工程问题。

因此,我们的makholet是地球上最大的此类设备。 最近的全副驾驶车辆重量减轻了3倍。 两位年轻的工程师如何设法创建许多人认为不可能的设备? 为此有一定的算法,它是经典工程,TRIZ和个人经验的汇编。

1.问题陈述。

从事这项工作的大多数工程师试图重复飞行鸟类或昆虫,或者发明了一些完全令人难以置信的设计,这与空气动力学原理相去甚远。 第一种方法显然注定要失败,因为制造像鸟或昆虫这样的适应性机翼是一项极其艰巨的工程任务,在技术发展的这一阶段无法解决。 第二种方法是原始的,因为大多数提议的产生空气动力的方法与环境定律无关。

在这方面,我们简化了任务并将其简化为以下内容:如何基于现有的空气动力学理论来创建飞行所需的空气动力学力。 它从古典理论开始,经过深入研究,可以提出一些新的东西。 基于亚音速空气动力学定律,我们能够得出桃花心木飞行方程,该方程描述了这种设备可能存在的速度和质量领域。 这使我们可以进入下一个阶段-建模。

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Cx,Su,Cxf分别是阻力系数,摩擦阻力的提升力(对于Sx条纹,它为负,因为这是牵引力)
赔率 并且-这是机翼的空气动力学完美系数(包括伸长率,MAR和末端形状)
vo是控制台上0.75跨度的飞行速度与马赫速度之比。
dalta_alfa和alfa_A是机翼的差值和振幅角(动态迎角)

2.信息和能源模型。

为了从一般的飞行理论过渡到设计特定的设备,我们必须创建机翼段运动的数学模型-沿谐波路径的无限范围。 听起来很复杂,但如果您简化一下,其想法是尝试精确模拟机翼应具有的参数,以创建飞行所需的力。 这里我们使用了两种模型:

-理想的机翼模型(这是机翼模型,其中每个部分对应于给定的参数)
-坚硬或真实机翼的模型。

这两个模型成为确定参数可能组合的领域的基础,从而减少了多次解决问题的不确定性。

该模型本身不是一组写在纸上的公式,它是一种具有广泛功能的数学算法,可让您评估所用参数的范围,根据获得的实验数据校正现有的假设。

实际上,此模型具有以下结构:

-能量模型是所需特性与环境参数相互作用的模型
-信息模型-参数彼此之间关系的模型。

创建此类模型不仅是为了空气动力学,而且是为了动力学和设计。

实际上,这是一种“时间机器”,它使您可以同时停留在项目的所有阶段。 因此,整个问题归结为以下事实:通过改进模型,您开始对真实原型模型的行为进行预测。

您获得的实验数据越多,预测越准确和越好。 这种动态模型使我们能够引入飞行模型。

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3.经验和分析。

桃花心木最大的奥秘在于其空气动力学特性。 由于在实验过程中,我们发现经典理论与测试结果之间存在重大差异。

桃花心木的空气动力学非常难以理解和描述。 简而言之-尚不清楚他的飞行情况。

这是东西:

如果我们考虑理想的机翼(以鸟的机翼为标准),则在每个部分中它都可以具有自己的最佳特性,从而使它们可以高效地利用能量。

但是,如果像我们的模型那样努力奋斗,那么乐趣就开始了。 大部分机翼位于失速区域,从能量的角度来看(高阻力和低升力)这是极其不利的,但是如果我们观察飞行的真实特征(直接测量推力和升力),事实证明平均时间升力和牵引力是可以接受的(空气动力学质量为10-12)。 为什么这样

这是完全不同的空气动力学开始的地方。 您会看到,所有现代航空科学都基于空气动力学平面处于均匀加速或均匀流动状态,并且空气动力学系数的值非常稳定。 但是现在,如果我们采取了不均匀的加速运动,那么空气开始以一种完全不同的方式显现出来,这表明了附着质量的影响。 这有什么作用? 附着质量是分配给移动对象的常规质量,以便在粘性介质中移动时调整其动态特性。 但是,在我看来,这种现象可以用不同的方式来考虑,就像水一样,空气在加速运动过程中可以表现出有条件地增加粘度的特性。 即 空气的行为就像非牛顿流体一样,只是它不会变成“固体”,而是变得更有弹性。

这种现象可以向我们揭示空气动力学的完全不同的方向,目前对此研究很少(仅在直升机叶片的区域内)。 它可能包含增加现有飞机的空气动力学特性和创造根本的新飞行方法(例如挥舞)的秘密。

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这是一种严格的科学方法,创建了合适的数学仪器,而且消除了许多使我们得以实现飞行的设计缺陷的许多小时。
实际上,该算法绝对适用于与创建根本新事物相关的任何工程问题。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN404433/


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