эффект Магнуса и ротационное крыло

[jayrandom]

Недавно наткнулся на любопытное изобретение - RotorBoat. Видики выглядят совершенно фантастически: сидит мужик в лодке с мачтой без парусов, и при помощи этой мачты использует силу ветра.

Оказывается, в газовой динамике известен эффект Магнуса, позволяющий создавать подъёмную силу путём вращения цилиндра в ламинарном потоке. Если такой цилиндр вращать вертикально в ветреную погоду, его будет сносить перпендикулярно потоку, что обычно и требуется для плавания под парусами. В зависимости от соотношения скорости потока и скорости вращения можно получать разные "углы установки паруса". Необходимо подчеркнуть, что основную работу делает именно ветер. Цилиндр, не являясь гребным винтом, просто "закатывается" на поток.

Вот некоторое количество формальной математики на эту тему.

В начале 20-го века уже была попытка создать парусник на основе этого эффекта, но она провалилась по техническим причинам. См. жабо-демонстрашки и фотку корабля Антона Флеттнера в конце страницы.

Были также попытки создать на этом принципе летающие машины. Тоже используется "ветер" (скорость потока относительно крыла, а не земли), тоже цилиндр "закатывается" на этот поток, уравновешивая силу тяготения. Просматривается возможность создания машин с вертикальным взлётом задёшево.

Вот современные попытки создать такую машину.

Поскольку меня интересуют воздушные змеи, я стал искать, не было ли создано чего-то на этом принципе в "нашей" области? Оказывается, существует даже несколько различных конструкций вращающихся змеев.

На базе которых даже созданы коммерческие генераторы электрического тока.

Comments

[b-my.livejournal.com]

Если что-то где-то плохо, это ещё не значит что можно или нужно сделать хуже. :)

Не даёт. Вертолёт может сесть на авторотации только потому, что набегающий воздух сам раскручивает винт.
В случае с крылом Магнуса это не так, система не поддерживает себя. Остановка крыла, и летательный аппарат камнем валится на землю.

В то время как самое банальное статичное крыло позволяет мягко спланировать. Даже большой реактивный лайнер с полностью отказавшими двигателями имеет шанс на безопасное приземление, лишь бы хватило запаса высоты. Про всякие DC, Cessna и прочие дозвуковые кукурузники не стОит даже упоминать.

[jayrandom.livejournal.com]

Не любой пассажирский самолёт может спланировать без движков, а только достаточно длиннокрылый Gimley Glider мог, но там повезло ещё и с пилотом, который умел управлять безмоторным планером (это особое искусство, сам видел :).

Если же крыло вращается... по-видимому, мы как-то по-разному понимаем явление авторотации. Я представляю всю ситуацию, как обратное преобразование - наподобие того, как если вращать ось незапитанного электродвигателя, он будет генерировать электричество.

У нас есть разогнанное по горизонтали тело на определённой высоте, движки отключаются. Теперь то, что его поднимало и разгоняло, будет работать в обратную сторону, используя энергию, накопленную в процессе подъёма. Винт вертолёта будет раскручиваться набегающим потоком, и аналогично будет раскручиваться ротор роторкрафта. В чём принципиальная разница?

[b-my.livejournal.com]

Строго говоря - любой. Вопрос лишь в скорости в момент касания с землёй. :)
Этот параметр изменяется плавно в широких пределах...
И ты будешь смеяться, но при посадке "на брюхо" при касательной скорости 300км/ч у пассажиров всё ещё есть шанс выжить. Если самолёт ждут, то даже неплохой.

Вот глянь на секунду на практику:
http://www.google.ee/search?q=%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%B0%D0%B4%D0%BA%D0%B0+%D1%81+%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0%D0%B7%D0%B0%D0%B2%D1%88%D0%B8%D0%BC%D0%B8+%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D0%BC%D0%B8&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:en-US:official&client=firefox-a
Спасательные жилеты в самолётах - вовсе не маразм.

Да, авторотацию мы понимаем одинаково. Просто я почему-то решил, что ты предлагаешь заменить обычное крыло крылом Магнуса. Обычное крыло имеет преимущество в безопасности над крылом Магнуса... значит, обычный вертолётный винт должен иметь преимущество над винтом с крыльями Магнуса (каким бы малым оно ни было). Разве не логично?

Про технические проблемы говорить не стану (понятно, что их много), но и пользовательские качества под вопросом. При ненулевой скорости такого винта относительно воздуха будет проявляться такой эффект: лопасть, которая идёт вперёд движется быстрее относительно потока, лопасть, которая идёт назад - медленнее. Поскольку "лопасть" на эффекте Магнуса очень чувствительна к скорости (рабочие скорости у неё гораздо меньше чем у обычного крыла), у тебя будет перекос тяги (который будет зависеть от небольших порывов ветра). Обычные вертолёты имеют проблемы с устойчивостью при ветре, а тут всё усугубляется. Кроме того, ограничения по скорости вертолётов (они обусловлены именно этим - кончики лопастей переходят за сверхзвук и перестают работать) будут ещё более жёсткими для подобного аппарата.