Что будет:
- немного истории;
- разъяснение того, что такое эффект экрана, его свойства и последствия;
- преимущества и недостатки;
- практические реализации у нас и за рубежом, разные схемы и причины их появления;
- перспективы, какими они видятся мне.
Итак, от
до
Сначала, для разминки и введения, немного попрыгаем.
Прыжок в ширину
Чтобы не было путаницы с воздушными подушками, вставлю пару слов о них. Воздушная подушка отличается от полёта на экране и тем более самолётного тем, что давление под днищем считается равномерным. Важное свойство! Именно благодаря этому аппараты на воздушной подушке могут двигаться над сушей, льдом, волнами, всходить на берег.
Это оправдывает их военно-десантное и транспортное применение, несмотря на дороговизну эксплуатации.
Впрочем, и подушки бывают разными, по меньшей мере, трёх типов:
Но при условии очень гладкого пола, ведь высота подъёма — порядка миллиметра. Потому для транспорта вне помещений, подобным этому
уже даже вода не годится и все проекты за пределы эскизов так и не вышли.
Хотя есть примеры. Глиссер «Заря», как легко заметить, захватывает воздух под днище, что несколько снижает сопротивление и даёт право называться аппаратом с воздушной смазкой:
Она скользит невысоко над поверхностью или даже просто по поверхности, а над препятствиями подгибается, при этом положение аппарата в целом остаётся неизменным.
Не случайно попытки выпустить воздушную подушку в эксплуатацию начались давно, например, наш торпедный катер Л-5 ещё 1936 года:
И нынешние суровые «Мурена-Э»:
А также мирные паромы через Ла Манш, SR.N4:
Но широко распространить такой транспорт сложно, потому что дорого. Расход топлива на компрессор, быстрый износ юбок… На суше вообще шансов мало, быстро юбку оборвёшь. В сложных тесных условиях не хватает устойчивости в движении. На месте-то развернуться можно, а на скорости… сами понимаете, цепляться можно только за воздух.
Часто, увы, путают динамическую воздушную подушку и экранный эффект. Но аэродинамически это совершенно разные вещи. Динамическая воздушная подушка, как и «обычная», обладает тем же полезным свойством: давление можно считать одинаковым в разных местах. Экраноплан совсем не таков, и теоретическое различие даёт очень серьёзные различия на практике.
Прыжок в высоту
Рассуждения об экранопланах невозможно вести без сравнения с самолётами, потому самую малость из особенностей полёта самолёта. Никакой науки, даже упоминаемого всеми всуе закона Бернулли — не будет. Всего пара простых, даже простейших и очевидных принципов, приводящих к отличиям самолётов от экранопланов.
Чтобы делать это эффективно, получать наибольшую подъёмную силу в обмен на наименьшее сопротивление, нужно делать много маленьких изменений потока, а не одно крупное (не поворачивать поток на большой угол).
На крыле предельная эффективность достигается у передней кромки, где мы лишь слегка заворачиваем совсем ещё свежий, невинный поток. Много-много маленьких изменений, производимых на передней кромке предельно длинного крыла. К этому и стремятся, хотя мешают, прежде всего, вопросы прочности. У рекордных планеров, например, крыло такое (Perian 2):
Вообще же крыло, безусловно, имеет ширину. Чем дальше от передней кромки, тем больше мы поворачиваем поток, выше потери и меньше подъёмной силы. Поэтому точка приложения подъёмной силы на крыле приходится не в середину, а примерно на четверти — трети от передней кромки.
Точка приложения аэродинамических сил называется центром давления. В дальнейшем станет ясно, что это очень важное, многое определяющее, понятие для экраноплана, повторю его не раз, записывая для краткости как просто ЦД.
Другими словами, самолёт летает так:
Только на самых тяжеловозах увеличивают долю подъёмной силы, организуемой повышением давления под крылом, но это очень далеко от того, что творится под крылом экраноплана.
Допрыгались до эффекта экрана
История экрана стара, как самолёты вообще. Неоднократно наблюдали, особенно на первых монопланах, что самолёт «не хочет садиться» при заходе на посадку. Несмотря на снижение мощности мотора, самолёт не терял высоту – а потом, после большой потери скорости, падал с высоты на полосу. Пусть высота была небольшой, но и прочность была невелика – всё ломалось и даже гибли пилоты. Кроме просто падения, были и эффекты резкого задирания носа и падения на крыло, что добавляло неприятных последствий. Поначалу проблем в авиации было столько, что эта была просто одной из многих. Её отмечали, но до досконального разбора причин «не доходили руки», тем более, что, когда самолёты стали тяжелее, с большей нагрузкой на крыло и большей скоростью – влияние эффекта снизилось.
Чуть позже, на тяжёлых гидропланах, которые очень долго и низко разгонялись, заметили и выгоду полёта на малой высоте. Двенадцатимоторный «Dornier Do X», крыло которого имело значительную хорду, расходовал в таком режиме значительно меньше топлива.
Наступило время разобраться, наконец, в чём же дело. У нас первым был знаменитый Б. Н. Юрьев и его работа «Влияние земли на аэродинамические свойства крыла». Занимались, конечно, и за рубежом, в первую очередь нужно отметить Липпиша.
Чтобы разобраться и нам, прикоснёмся к теории.
Теория
Звук, по определению, волна давления в воздухе, скорость звука — скорость распространения давления в воздухе. Под крылом давление растёт, и рост давления распространяется, ровно как и обычный звук, отражаясь от поверхности. Если крыло достаточно широкое, а скорость невелика, то отражённая волна давления попадает в крыло и дополнительно повышает давление под ним. На очень малых высотах и скоростях это может произойти даже неоднократно.
Чтобы успеть попасть в крыло, волна должна успеть пролететь две высоты, пока крыло пролетит свою ширину. Перейдя от словесного описания к формуле, получаем:
2*H / Vзв < L/V, где
H — высота полёта, Vзв — скорость звука,
L — ширина (хорда) крыла, V — скорость полёта.
Формула, как видите, проста и даже тривиальна. Но именно из неё следует практически всё, что можно сказать об экранопланах.
Следствия
Рост аэродинамического качества до двух раз
Следствие очевидное: энергия, которая от крыла самолёта бездарно улетает в бесконечность, возвращается на пользу дела.
Автоматическая устойчивость по высоте
Поскольку отражённая волна давления приходит в заднюю часть крыла, ЦД смещается назад относительно «самолётного» положения. Причём не просто смещается, а гуляет в зависимости от скорости и высоты над поверхностью. Чем быстрее и выше полёт — тем меньше прирост давления и больше смещение ЦД в заднюю часть. Поскольку центр масс остаётся на месте, перемещение ЦД и изменение величины силы создаёт наклоняющие моменты. Как продольные (пикирующий, кабрирующий), так и поперечные, кренящие.
Но это не так плохо: полёт на экране самоустойчив по высоте. Поднялись выше — подъёмная сила уменьшилась и вырос пикирующий момент. Аппарат проседает, вернулся на заданную высоту — подъёмная сила выросла, пикирующий момент пришёл в исходное состояние… летим!
Нужно только поддерживать желаемую скорость.
Но у всякой палки два конца, и кроме этой приятной пары следствий есть и другие, не такие радостные.
Любая автоматическая устойчивость опасна при выходе за границы
Это верно для любых естественно-устойчивых систем. В данном случае давайте рассмотрим ещё раз: поднялись высоко, подъёмная сила упала, появился пикирующий момент. Опускаемся? Да, но набираем при этом вертикальную скорость, а гасить её места-то нет.
Обратный случай: высота мала, пикирующий момент уменьшается, подъёмная сила растёт, аппарат поднимается. Хорошо? Не всегда, ведь аппарат теряет скорость в положении «нос задран». Это, кстати, один из самых распространённых видов аварий экранопланов:
Пролёт над препятствиями — тряска
Проведём экраноплан над поперечной волной:
Очевидно, что такое перераспределение давлений приведёт к крену. Точнее, поскольку волну экраноплан пролетает быстро — к переменному крену, поперечной тряске. Или диагональной. Или продольной, в зависимости от направления волны. То же самое будет происходить при пролёте над любым препятствием, и потому над сушей в режиме экрана не летают вообще.
Повороты блинчиком
Как ни просторна атмосфера, а поворачивать придётся.
У самолёта поведение в повороте правильное: скорость наружного крыла выше, подъёмная сила тоже выше, и самолёт аккуратно кренится внутрь поворота, изображая из себя мотоцикл.
Даже лучше, мотоцикл наклоняет водитель, а самолёт правильно кренится сам. Скольжение уменьшается, поворот круче и безопаснее. Да и пассажирам так, конечно, приятнее.
А вот у экраноплана, как мы помним, рост скорости приводит к потере подъёмной силы. В результате он кренится наружу, из поворота.
А наружу-то и некуда, крыло заденет за воду! Чтобы не терять высоту в повороте, в отличие от самолёта, экраноплану нужно сбрасывать скорость. Но поворот сам по себе требует расхода энергии, и сбрасывать скорость при этом вдвойне невыгодно. В итоге повороты делаются с огромными радиусами, «блинчиком». Другими словами, маневренность у экранопланов отвратительная.
В реальной жизни, на ветрах, волнах, препятствиях, ЦД гуляет по крылу во всех направлениях непредсказуемо для пилота. В конструкции создаются переменные (и даже знакопеременные) разнонаправленные нагрузки, что быстро её изнашивает.
Всё плохо? Ну, не совсем
Как видно, заманчивый эффект экрана опасен для пилотирования и губителен для конструкции. Но, раз есть проблемы — есть и методы их решения. Поговорим о разных схемах экранопланов, какие они и зачем.
Автоматическая устойчивость опасна? Да, более того, опасна любая избыточная устойчивость.
www.youtube.com/watch?v=Zmjam1evDD4
Уменьшим.
Во-первых, сделаем «обратное V» крыла, то есть опустим его концы вниз.
Видите? При положительном V с поднятыми концами крыла в крене внешнее крыло теряет подъёмную силу, внутреннее — наращивает, крен выправляется. При отрицательном V — наоборот.
Дополнительная выгода: поскольку экраноплан летает над водой, на опущенных концах поставим поплавки.
Во-вторых, на устойчивость влияет стреловидность:
В скольжении внутренняя консоль становится менее стреловидной, увеличивает подъёмную силу. Внешняя консоль обдувается под более острым углом, подъёмная сила падает.
В результате стреловидное крыло увеличивает устойчивость аппарата до чрезмерных величин, потому-то у многих современных стреловидных самолётов обратное V.
Для дополнительного снижения чрезмерной устойчивости делаем стреловидность обратной.
В-третьих, чтобы уменьшить метания ЦД по крылу в кренах (и при пролёте над неровностями), снизим роль внешней части крыла, делаем большое сужение, практически треугольное крыло.
И, наконец: скорость мала, крыло треугольное — можно использовать очень большой угол атаки. Это не просто облегчит полёт. Задняя кромка практически ложится на воду, препятствуя выходу воздуха, и на разгоне получится динамическая воздушная подушка, помогающая подъёму.
Получилась схема Липпиша
Липпиш, немецкий авиаконструктор, поработав после войны на истребительную программу американцев, занялся экранопланами. Как специалист в треугольных крыльях, он естественно пришёл к этой схеме, выпустив в 1963-м году известный X-112:
Позже двигатель переехал в более удобное место, получился X-113
— и пришла популярность.
Подведём итог: получилась очень безопасная малоскоростная машина для покатушек. Небыстрая, 60 км/час, в пределе 120. Главное достоинство в возможности весьма безопасно летать вдвоём на движке 25лс. Дёшев двигатель, дёшева конструкция. Собственная масса аппарата меньше 200кг — а это стоимость.
Энтузиасты у вариантов Х-113 есть до сих пор, хотя наступившая доступность более приличных движков и качественных материалов плохо сказалась на их количестве. Многим стали доступны лёгкие самолёты, а это уже совсем другая лига.
Схема фактически не масштабируется, при росте скорости принятые решения превращаются в свои противоположности.
Заметьте, об обычно упоминаемых супердостоинствах в виде повышенной грузоподъёмности и дальности, речи не идёт. Параметры дальности для этих экранопланов практически и не указываются, зачем это в покатушках?
Но есть и другой путь
Путь можно назвать силовым: по каждой конкретной проблеме принимается конкретное силовое решение.
- Проблемы устойчивости? Большой стабилизатор;
- Крыло должно быть широким? Да;
- Длинное крыло мешает в поворотах и на неровностях? Будет коротким;
- Трудно взлетать? Дополнительные двигатели, работающие только на взлёте.
Думаю, написанное звучит грубовато и обидно, будто придумано плохо. Но нет, придумано-то как раз хорошо, нужно понять, для чего. КБ Ростислава Алексеева делало машину не для туристов, а для военных, им дешёвые безопасные покатушки интересны мало.
Работы над военными экранопланами были начаты примерно одновременно с работами Липпиша, в начале 1960-х годов. Главным достоинством была сверхмалая высота полёта, скрывающая аппарат от вражеских радиолокаторов и слишком высокая для надводных и подводных кораблей скорость, чтобы они могли помешать выполнению задания.
Вышеназванные прямые решения были приняты не с бухты-барахты, а после исследования разных вариантов:
Сначала была испробована схема «С», тандем с двумя крыльями. Достоинства очевидны, можно летать устойчиво без больших потерь. Но всё те же резкие изменения подъёмной силы показали ненадёжность стабилизации. Кроме того, слишком большим оказалось влияние возмущений от переднего крыла на заднее.
Схема «В» (Липпиша) не годится для больших и быстрых аппаратов. И работы сосредоточились на варианте «А», классической схеме с прямым крылом, стабилизатором и разгонными двигателями.
Первым опытным был СМ-1:
Потом был СМ-2, было получено добро и начата разработка сразу самого большого, можно сказать, огромного, КМ:
Не зря он получил кличку «Каспийский монстр». Размер получился таким не случайно: летать нужно было над морем. На море волны, и бывают — высокие. Ладно тряска, можно же просто в волну влететь! Значит, нужно летать высоко. А ведь хочется ещё и быстро, машина же военная.
Но чем выше и быстрее летим, тем слабее экран, до исчезновения. Остаётся делать крыло шире, а, значит, и весь аппарат больше. Взлётная масса достигала 544 тонн, только Мрия много позже взлетала в большем весе.
Став огромным, КМ получил и проблему больших гидросамолётов: от воды тяжело оторваться, она держит. Тем более, крыло для такого аппарата небольшое. Именно потому появилась целая батарея двигателей в носу. Они не просто включаются на взлёте, их струи направлены вниз, под крыло, создавая на разгоне и отрыве от воды динамическую подушку.
В полёте разгонные двигатели отключаются, остаётся маршевый двигатель в хвосте.
Должен был получиться невероятный ракетоносец, невидимый для радаров, очень быстрый для моря и с большим запасом ракет в сравнении с самолётами.
Неплохой вариант для борьбы с авианосцами? Увы, слишком огромен, слишком зависим от погоды. Кроме того, дальность полёта оказалась на удивление мала. Впрочем, КМ был огромной, но опытной машиной с естественными недостатками. Нужны были дальнейшие шаги.
После оптимизации по большинству параметров удалось сделать классически красивый, гораздо более экономичный «Орлёнок». Назначение — быстрая перевозка десантов.
Он настолько красив, что не откажу себе в удовольствии показать схему:
Маршевый двигатель стал турбовинтовым, что гораздо лучше соответствовало скорости полёта и было экономичнее. Разгонные моторы спрятались в носовом обтекателе, да и все обводы стали более аэродинамичными.
Машина получилась более удачной, дело пошло к серии, была сформирована 11-я отдельная авиагруппа:
Параллельно создавалась новая версия КМ, ракетоносец под названием «Лунь»:
Но дело так и не вышло за рамки испытаний и экспериментов, при расширении полётов вышли наружу практически все проблемы экранопланов. Дело тянулось до 90-х годов и относительно тихо сошло на нет. Именно так, несмотря на стоны фанатов и конспирологов, просто-напросто не было обнаружено достоинств и были обнаружены множественные недостатки. Как ни старайся, как ни делай технически совершенную машину — подвёл сам принцип.
Окончательно на военных экранопланах поставили крест радиолокаторы. Появились крылатые ракеты, новые опасные цели, появились и локаторы, способные их отслеживать. Экранопланы сразу перестали быть чем-то скрытным. Скорость и дальность ракет сделали ненужной скорость и дальность экранопланов. Десанты высаживать экраноплан на произвольный берег тоже не сможет, пригодных для этого пляжей на весь мир раз, два — и обчёлся.
Так военная идея сошла на нет.
И, всё-таки, поговорим об эксплуатации. Увы, там тоже ничего обнадёживающего не нашлось:
Экономичность
Экран даёт нарастить аэродинамическое качество вдвое? Но на практике огромные потери на стабилизацию всё съедают. Не верите? Посмотрите выше на схему «Орлёнка» или здесь на схему «Луня»: стабилизатор по размеру сравним со всем крылом. И ведь кроме собственно сопротивления, он давит вниз, расходуя ту самую подъёмную силу, ради которой всё затеяно.
Сравните со схемой Ан-12, каков у него стабилизатор в сравнении с крылом:
Таблица по реальным аппаратам, где М — взлётная маса, Кв — аэродинамическое качество на взлёте, Кк — аэродинамическое качество в крейсерском полёте.
| Экранопланы | Самолёты | М | Кв | Кк |
|---|---|---|---|---|
| «Акваглайд-5» | 2,40 | 5,3 | 8,0 | |
| «Cessna-206» | 1,64 | 5,0-6,0 | 7,0-9,0 | |
| «Орлёнок» | 140 | 4,5 | 13,6 | |
| Ан – 74 | 36,5 | 5,0-6,0 | 11-13 | |
| «Лунь» | 380 | 5,5 | 14,6 | |
| Ан–124 | 405 | 10,5 | 18 |
Ладно, аэродинамическое качество для большинства понятие абстрактное. Померяем в пассажирах и топливе:
Пример: Экраноплан «Акваглайд-5» может перевозить 4-х пассажиров со скоростью 150-170 км /час., при этом расходует на крейсерском режиме 32 кГ. топлива в час.
Тогда: 32 кГ/час/ (170 км/час * 4 пасс) = 0,047 кг/ пасс*км
Провозоспособность экраноплана «Акваглайд-5» составит при этом 680 пассажиро-километров в час.
Самолёт-аналог «Cessna-206» перевозит до 6 пассажиров со скоростью 265 км/час и расходует на крейсерском режиме 42 кГ. топлива в час.
Отсюда: 42 кГ/час / (265 км/час * 6 пасс) = 0,026 кг/ пасс*км
Провозоспособность самолёта – аналога составит 1590 пассажиро-километров в час.
Таким образом, по расходу топлива на 1 пассажиро-километр рассмотренный экраноплан в 1,8 раза уступает самолёту-аналогу, а по провозоспособности — в 2,3 раза.
Можно и совсем коротко: сравнить «Орлёнка» с Ан-12 (который на 25 лет старше и уж никак не совершеннее технологически или по материалам). Перевозимый груз одинаков, но Ан-12 быстрее, втрое легче и во многие же разы экономичнее. Причина ещё и в том, что самолёт поднимается туда, где плотность (и сопротивление) воздуха ниже, а экраноплан бороздит самую плотную часть атмосферы.
Как видите, применение экрана никакой реальной выгоды не приносит. И это, увы, не всё.
Масса
Экраноплан — очень тяжёлый аппарат. Требования к прочности обшивки по условиям посадки на воду высоки. Требования к прочности конструкции из-за постоянно перемещающегося ЦД высоки. Получаются судовые требования к прочности при авиационных требованиях к технологиям и материалам. Очень, очень дорого.
Кроме собственно конструкции весят и двигатели. Разгонные нужно «возить бесплатно» весь полёт. Нужно обслуживать, заменять, ремонтировать. Двигатели вообще самая дорогая часть воздушного аппарата, в случае экранопланов проблема только обостряется.
Коррозия, двигатели
Экраноплан летает низко, а это пыль у земли и вода над морем. Во многие и многие разы ускоряется износ двигателей. Зимой же обледенение будет просто убийственным, морским:
«Окорочка Алексеева»
Высота полёта экранопланов совпадает с высотой полёта птиц.
Даже военным нужно двигатель беречь, видите — ставили защитные сетки:
Но для гражданских машин и такое решение не приемлемо, недавняя история с чайками в Жуковском показательна.
Проблемы есть и у речных экранопланов: остальные участники движения гораздо медленнее, а увернуться от них или безопасно перелетать не получится. Подобная проблема есть и у судов на подводных крыльях, но они всё же гораздо лучше управляются.
Современные проекты, попытка оценки
Тем не менее, идея экранопланов продолжает будоражить умы, и попыток возродить её немало. В Boeing в преддверии войны в Ираке рассматривали проект океанского экраноплана «Pelican»:
Легко заметить, что это не экраноплан по схеме, но и на эффективный самолёт тоже не похож. Трудно утверждать, насколько в Boeing проработали проект, но, кроме как бегемотожираф, я его не назову. Может быть, они надеялись, что размер (взлётная масса до 1500 тонн) поможет убежать от проблем, но… не верю.
Довольно много попыток делалось и продолжается у нас. Направлений три:
«Большие Липпиши» или гибриды по аэродинамической схеме например, С-90:
Смысл в том, чтобы уйти от очень больших потерь в очень уж прямолинейной схеме Алексеева. Но весь внешний вид показывает высокую скорость, а какой уж тогда экран без огромных размеров? Эскиз так и остался эскизом.
«Маленькие Алексеевы»
«Акваглайд 2» (автор фото: Stefan Richter)
Здесь просматривается, скорее, надежда на простоту разработки, без аэродинамических изысков. Хотя идея поддува под крыло на взлёте реализована через поворотные винты — это не про простоту.
Поскольку в малом размере необходимость стабилизации, включая поперечную, только обостряется, я бы кататься на «Акваглайде» не рискнул.
Экранолёты
Раз на экране проблемы — почему бы от них не улететь повыше? Ведь даже тяжёлая классика Алексеева умела подниматься на высоту до двух (!) километров. Конечно, с таким-то крылом и массой это был разовый прыжок, на полёт никакого запаса топлива не хватило бы.
Но соблазнительно ведь… может, добавить самолётное крыло? Даже на режиме экрана самолётное крыло ведёт себя стабильнее, а при перепрыгиваниях препятствий и вовсе поможет.
Получилось, как в немецкой фразе со словом nicht в конце:
- Все проблемы экранопланов остаются, потому что решают их приходится не крылом, а стабилизатором;
- Полёт на высоте не стал экономичным, тяжёлый и неправильный блин экранного крыла сопротивляется;
- Согласование работы «экранного» крыла и «самолётного» требует проработки, которую никто не делает, просто ставят стандартные профили;
- Два крыла — две цены, всё становится только дороже.
Но возможность выбить грант под красивую идею, да ещё чуть более летуче названную, всё же подкупает, примеры найти несложно:
Проект С-90-200:
«Иволга ЭК-12П»:
Они строятся и даже летают:
Посмотрим на ВВА-14, Иволгу, ЭКИП, Иволгу, да и тот же Pelican — то же самое, самолётное крыло.
Не случайности, а закономерности
Аварии и катастрофы в авиации увы, не новость. Но развитие в том и состоит, что причины для них устраняют. В случае экранопланов увы, всё остаётся. Проблемы и опасности, общие для всех экранопланов, никуда не делись, стоит подуть ветру, и:
Ничего исключительного — налицо именно классическое поведение экраноплана. Аналогичные проблемы возникали и с СМ-5, и с КМ, и с Орлёнком:
… крушения экраноплана “Орлёнок” на Каспии в 1992 году. В процессе выполнения 2-го разворота, при движении на “экране” на высоте 4 метра и скорости 370 км/ч, произошел “клевок”, начались продольные колебания с изменениями по высоте. В процессе удара о воду экраноплан разрушился. Выживших членов экипажа эвакуировал гражданский сухогруз.
Аналогичным образом завершил свою карьеру “Каспийский монстр”, разбившись вдребезги в 1980 году.
“Каспийский монстр” повторил судьбу своего предшественника — экраноплана СМ-5 (копия 100-метрового КМ в масштабе 1:4), погибшего в 1964 году. “Его резко качнуло и приподняло. Пилоты включили форсаж для набора высоты, аппарат оторвался от экрана и потерял устойчивость, экипаж погиб”.
Еще один “Орленок” был потерян в 1972 г. От удара о воду у него отвалилась вся корма вместе с килем, горизонтальным оперением и маршевым двигателем НК-12МК. Однако пилоты не растерялись, и, увеличив обороты носовых взлетно-посадочных двигателей, не дали погрузиться в воду и довели машину до берега.
О чём поют фанаты
Упомяну ещё пару легендарных проектов, о которых много говорят, и которые, к счастью для их создателей, не были закончены:
Р.Л.Бартини, «ВВА-14» (фото User:Jno — Open Museum):
Очень романтический, очень популярный и очень авантюристичный авиаконструктор Бартини пытался сделать суперневероятный аппарат сразу-со-всем. Это должен был быть скоростной самолёт с экраном и ещё и с вертикальным взлётом. Исходя из известного опыта вертикально взлетающих самолётов, проект
Щукин, «ЭКИП» (фото концерна ЭКИП):
Здесь нет вертикального взлёта, зато свалены в кучу и дисковое летающее крыло, и огромные размеры (без обеспечения экранной специфики), управление пограничным слоем (будто это автоматически избавляет от проблем устойчивости. Никого не избавило, а тут будет, ага).
Технически обсуждать это вообще невозможно.
Заключение
Буквально все демонстрируемые проекты — ничего не решают, тупо паразитируя на старой идее.
Но ситуацию улучшить можноПроблема экраноплана в устойчивости — значит, нужна компьютерная устойчивость. Самолётам это даёт существенную, в десяток процентов, экономию, а экраноплан это может просто спасти. Не только устранятся опасности, в разы упадут расходы на стабилизацию.
Да, это будет высокотехнологичный и дорогой аппарат, но он сможет летать. Если ещё и применить электро- или гибридную схему двигательной установки, может, удастся и проблемы коррозии порешать. Хотя, конечно, эрозия воздушных винтов, птички, лодки и особенно яхты с их высокими мачтами — никуда не денутся.
UPD:
Упустил описать нишу, в которой экраноплан мог бы быть очень успешным. Конечно, при условии качественного аппарата из композитов (коррозия, вес) с компьютерной устойчивостью (безопасность, экономичность).
Ниша эта — Юго-Восточная Азия, включая Японию. Много моря, расстояния между островами невелики, так что самолёт еле успевает на эшелон подняться, как пора спускаться. Большие пассажиропотоки (размер для экраноплана — благо, можно летать выше и быстрее).
Но увы, ниша эта чисто теоретическая и, боюсь, никогда не откроется.
Во-первых, желаемого экраноплана нет, не видно даже движения в эту сторону. И не будет его, ведь такая разработка очень дорога и делать её для ниши вряд ли кто возьмётся.
Во-вторых, пусть самолёты не идеальны для этих условий, но они есть, есть вся инфраструктура, всё массовое и потому предельно недорогое. Чтобы занять нишу — нужно не просто её занять, а вытеснить оттуда уже работающую систему. Чего, конечно, ни «арбузы», ни «бобики» сделать не дадут.
UPD:
Поправил текст в спойлере про нелинейность потерь. Надеюсь, теперь корректнее и понятнее.
Комментарии (158)
Eklykti
11.09.2019 01:54стабилизатор … давит вниз, расходуя ту самую подъёмную силу, ради которой всё затеяно
Давайте перенесём стабилизатор вперёд (canard) и пусть он тоже давит вверх.
hoegni
11.09.2019 01:57+1Впереди он станет как раз дестабилизатором. И потребуется компьютерная стабилизация, о чем автор и говорит.
Bedal Автор
11.09.2019 03:02Да, получится утка. Как и положено утке, будут два следствия:
1. Для сохранения плеча относительно центра масс вынос вперёд нужно будет делать большим. Длина ещё больше вырастет, и продольные наклоны на малейшие градусы будут черпать воду.
Дело особенно осложняется тем, что из-за массы разгонных двигателей у экраноплана очень и очень передняя центровка. Убрав ненужный теперь хвост, лишимся противовеса, и стабилизатор нужно будет выносить вперёд так, что не утка — лебедь позавидует.
2. Характернейшее свойство переднего стабилизатора — создавать клевок при срыве потока. Для самолёта это не так плохо: опустил нос, набрал скорость. Для экраноплана — куда клевать-то?
Ладно, делаем не самолётный внеэкранный стабилизатор, а экранный, у воды. Подъёмная сила растёт, можно уменьшить плечо, сделать короче? Но при малейших изменениях высоты будет меняться сила на таком стабилизаторе и стабилизатором он быть перестанет. Ровно потому и отказались у Алексеева от первоначально рассмотренной схемы тандема.
hoegni
11.09.2019 01:55+2Спасибо! Прекрасный обзор, и едва ли не первая вменяемая техническая статья об экранопланах.
Bedal Автор
11.09.2019 02:44+1Спасибо за оценку, но технические как раз найти можно. Я старался именно в сторону популярного изложения пойти, но без искажений.
agat000
11.09.2019 04:45Присоединяюсь. Главное спасибо за разбор недостатков. Обычно это все скромно опускают.
eumorozov
11.09.2019 07:19Спасибо за интересную статью. ВВА-14 хранится в Монино, но состояние просто ужасное. Как, к сожалению, у многих тамошних экспонатов — мне кажется такой огромный музей силами одинх волонтеров не вытащить. На странице музея вконтакте читал, что его едва ли не бомжи пытались распилить на металл.
cyberly
11.09.2019 07:27Плачевное состояние ВВА-14 отчасти объясняется тем, что при транспортировке в музей его уронили.
EGregor_IV
11.09.2019 07:41Хорошая статья. Понравилось. Про устойчивость скажу, что в наше время все боевые истребители и перехватчики стабилизируются с помощью бортового компьютера, а без него они — просто куски металла с неопределённым вектором тяги.
Bedal Автор
11.09.2019 11:01вектор тяги всё же будет определён, а вот направление полёта — да, загуляет :-)
Впрочем, про устойчивость самолётов отдельная пьеса, к концу года думаю кое-что про это выдать.sshikov
11.09.2019 12:35Строго говоря, все большие ракеты статически неустойчивые со времен Р-5 наверное. И там это решается даже аналоговой СУ. То есть решить проблему стабилизации наверное можно — но насколько я понимаю, она далеко не единственная. Ведь тот же поворот блинчиком — его же вроде никак не устранить вообще?
Bedal Автор
11.09.2019 12:47решается даже аналоговой СУ.
Да. Но дело не в считалке только, для искусственной устойчивости нужны быстродействующие приводы, в случае экранопланов — ещё и куча датчиков, формирующих картину, которую нужно считать. Ракета в этом смысле очень проста, к счастью.
поворот блинчиком — его же вроде никак не устранить вообще?
Верно. Можно силовым методом: поднять мощность и высоту, рулями заставить крениться правильно, повернуть, опуститься. Мало того, что это тот ещё пируэт для пассажиров, да и для грузов — это затраты кучи энергии. Плюс потребуется привод, быстро меняющий мощность. Реализовать можно — при электроприводе, не случайно я его упомянул в описании перспективного «правильного» экраноплана.sshikov
11.09.2019 16:06Я понимаю, что для ракеты все несколько проще. Как минимум, она никакие препятствия не объезжает, это факт :)
catharsis
11.09.2019 18:35Совсем не пируэт, при должном согласовании крена, рыскания и мощности пассажиры ничего не заметят, как в поезде или самолёте. Звук двигателей изменится только.
Другое дело, что эту дополнительную тяговооруженность придется с собой таскать, но и самолёты возят свой взлетный режим ради одной минуты в два часаBedal Автор
11.09.2019 20:42Вы ответили по-самолётному :-)
Повернуть за счёт подъёма внешнего крыла экраноплану просто нечем, подъёмная сила там с ростом высоты и скорости падает. Чем вверх-то тянуть? Суперэлероном? На крыле, и без того стоящим с огромным углом атаки? Причём крыле очень коротком, так что рычаг для создания кренящего момента мизерный.
Да и повышение тяги, желательно несимметричной, потребуется преизрядное.
Не случайно на военных эп, даже при наличии супертяги разгонных двигателей, таких маневров не выполняли.
Kriminalist
12.09.2019 11:47А не было вариантов реализовать поворот на принципе махового крыла? Чтобы не менять высоту на поверхностью внутреннего крыла, оно должно во время поворота подниматься вверх относительно корпуса. Ну или хотя бы законцовка, которую можно выполнить побольше площадью.
Bedal Автор
12.09.2019 11:55… и не забыть бассейн с вышкой в салоне установить. «а теперь со всей этой фигнёй мы попытаемся взлететь» :-)
Ничего не даётся бесплатно, даже просто законцовка уже весит и сопротивляется, а уж механику махового полёта ставить… тем более, что машущая плоскость должна быть устроена вполне специфическим способом, бесполезным и даже вредным во всех других условиях.
mayorovp
11.09.2019 16:03Поскольку двигатель существует не сам по себе, а крепится к корпусу, вектор тяги загуляет следом за направлением полёта.
Bedal Автор
11.09.2019 16:23Поскольку направление вектора тяги рассматривают именно по отношению к направлению полёта, я останусь при «своей» формулировке. А так-то да, он ещё и вместе с вращением вокруг Солнца меняет направление…
we1
11.09.2019 07:56Год назад попался на глаза этот ролик — www.youtube.com/watch?v=C-sWokqiVHw — очень красиво летают. На морских скатов похожи. Похоже, что это самая классическая схема? Но грузоподъемность побольше, чем пара человек.
Bedal Автор
11.09.2019 11:00Красиво — не отнять. «Самых классических» схем две: Липпиша и Алексеева. В этом ролике именно схема Липпиша.
Грузоподъёмность больше, но скорость… сами видете. Главная проблема схемы Липпиша именно в масштабируемости по скорости. В ролике условия идеальные, а стоит подуть ветру, то, с учётом малой собственной скорости аппарата, начнётся такой цирк…we1
11.09.2019 13:25Вот про это не подумал :( Это печально.
Bedal Автор
11.09.2019 13:37Это даже просто. Вот он летит, скажем, 108км/час, 30м/сек. На самом деле даже медленнее (что хуже), ну да ладно. Дунул ветер. Несильный, 10м/сек. Воздушная скорость подскочила на треть! А силы под крылом просто беситься начинают. Та часть крыла, что работает по-самолётному, увеличивает подъёмную силу. Та, что по-экранному работает, уменьшает. И не в целом по крылу, а по-разному в разных местах.
Результат показан в ролике в статье, там и словесное объяснение есть: «Ветер дунул, мы и кувыркнулись».
Всё это происходит слишком быстро и непредсказуемо, чтобы пилот успел адекватно отреагировать. Конечно, если это специально обученный именно на экранопланы лётчик-испытатель, будет лучше, но, Вы же понимаете…DGN
11.09.2019 21:03Датчики давления с шагом в 1 метр сверху и снизу плоскости, газовые рули. Вообще уходим от стабилизатора к бесхвостке.
В общем, КМК если что, надо идти в сторону СВВП-2500 и далее. Аппарат в 10000 тонн и более, будет идти на экране при высоте полета 50-100м, по сути над водой ему могут помешать лишь ветряки. Наземные коридоры для таких аппаратов так же возможны, а в районах панамы и суэца крайне желательны. Тащить его будет ядерный двигатель (реактор с теплоносителем на литии и турбина+вентилятор), стабилизировать электромоторы и газовые рули. Взлетать он будет редко, с помощью сбрасываемых подьемных ракетных двигателей (можно одолжить у Илона Маска старые). Перевозить он будет стандартные морские контейнеры (возможно в пластиковом исполнении для снижения веса), которые ему на борт будут доставлять дроны беспилотники. Проблему поворотов надо решать выбором максимально прямого и плавного маршрута, проблему обмерзания — экваториальным маршрутом.
MaxAlekseev
11.09.2019 23:18+1Ух как забористо… Вы, случайно, не дальний родственник Бартини, упомянутого в статье?
jaiprakash
11.09.2019 09:49Читал, что экранный эффект даёт дополнитетельное сопротивление, отсюда низкая экономичность по сравнению с самолётами. Даже на низких высотах, не только у потолка.
Bedal Автор
11.09.2019 10:51Ну, собственно, я и изложил. Само по себе крыло на экране даёт именно значительный прирост качества (получаемой в обмен на сопротивление подъёмной силы). Но аппарат в целом из-за потерь на балансировку всё теряет. Ну и так далее.
vanxant
11.09.2019 13:41Ну автор в статье описал возможное экономически оправданное применение — летающие маршрутки между островами в ЮВА.
catharsis
11.09.2019 18:40Сам по себе экранный эффект не добавляет сопротивления.
Демонстрация экранного эффекта при заходе на посадку планёра без выпуска воздушного тормоза:
youtu.be/xTUkwP4noGYBedal Автор
12.09.2019 08:05Вот тут я подумал… экран, безусловно, влияет, не может не влиять. Но главное там другое.
Аэродинамическое качество планера — порядка 30. То есть, пролетев 30м, он опустится на 1м. Поскольку экранный эффект всё же есть, смело можно считать, что качество выросло до 40.
Скорость на посадке не выше 15м/сек (54км/час). Выходит, достаточно иметь восходящий поток (какой там поток, так, дуновение) скоростью в 0,375м/сек, чтобы планер летел в нём, не снижаясь и не теряя скорости.
В ролике чёрная горячая под солнцем полоса — вот вам и поток, вот вам и скольжение километрами без потери высоты и практически без потери скорости.
Таким образом — да, 'ground effect', но не экран, и без эффекта экрана сработало бы.catharsis
12.09.2019 11:43Вероятно так и есть, только немного быстрее. Написано 74 узла (137 км/ч или 38 м/с)
Bedal Автор
12.09.2019 11:47При 38м/сек для аналогичного эффекта потребуется 0.95м/сек. Если учесть, что пишут
В средних широтах на равнине ТВП дают восходящую скорость в среднем 2 м/с, ...
реален именно подпор термиком. Ведь тёмное шоссе греется лучше, чем просто равнина.
r0ck3r
11.09.2019 10:22Давно хотел почитать что-то вменяемое об экранопланах и, наконец, прочитал. Спасибо автору!
Из статьи следует, что пользоваться эффектом экрана сложно и дорого, однако, пилотам Dornier Do X, судя по изложенному, этим эффектом пользоваться все-таки удавалось и достаточно успешно, поэтому, как мне кажется, разработка экранопланов как отдельного вида транспорта, все-таки оказалась ошибкой. При этом безумно жаль конструкторов, которые вкладывали в разработку такого необычного транспорта душу, но их попытки не увенчались успехом.
Также автор упоминает, что для решения проблемы с устойчивостью можно использовать компьютерную устойчивость, а это невольно напоминает о проблемах с MCAS, с которыми столкнулся Boeing. Хотя это, конечно, частный случай, и решение проблемы состоит в более обширных испытанияхBedal Автор
11.09.2019 10:57пилотам Dornier Do X, судя по изложенному, этим эффектом пользоваться все-таки удавалось и достаточно успешно
Скорость была мала, плюс аппарат был весьма «парусным», в воздухе не шарахался. Было проще управлять. Ну и надо учитывать, что эффект наблюдали только в идеальных погодных условиях. С ростом скорости, разными ветрами, волнением, идиллия закончилась.
безумно жаль конструкторов, которые вкладывали в разработку такого необычного транспорта душу
Не считайте конструкторов такими уж романтиками :-) Есть много совершенно натуральных причин ухода в альтернативные направления. Например, проигрыш другим конкурентам в предыдущей нише. Собственно, и с Липпишем, и с Алексеевым произошло именно это.
для решения проблемы с устойчивостью можно использовать компьютерную устойчивость, а это невольно напоминает о проблемах с MCAS, с которыми столкнулся Boeing
Нет, это абсолютно иное. Компьютерное управление исключает человека из контура непосредственной работы рулями. А проблемы с MCAS были вызваны в первую очередь именно некорректным участием человека в процессе. Не хочу здесь про это начинать/продолжать, хватит уже холиваров. Разве что в личку — если интересно, отвечу.
fedorez
11.09.2019 10:49+1Еще один “Орленок” был потерян в 1972 г. От удара о воду у него отвалилась вся корма вместе с килем, горизонтальным оперением и маршевым двигателем НК-12МК. Однако пилоты не растерялись, и, увеличив обороты носовых взлетно-посадочных двигателей, не дали погрузиться в воду и довели машину до берега.
Дополню чуть.
Пилоты как раз растерялись. Остатки машины и всех людей спас лично Главный, который находился в кабине и понимал что происходит с его детищем и как быть.
Корпус первого (предсерийного) «Орленка» (С-21) был изготовлен из алюминиевого сплава К 48-Т1 — жесткого, но весьма хрупкого конструкционного материала. В 1974 году, во время испытаний на Каспии, корпус получил повреждения, в корме о6разовались микротрещины, невидимые при внешнем осмотре. Очередные испытания проводили при сильном волнении моря. Во время взлета с воды от удара корпуса о гребень волны корма вместе с хвостовым оперением и маршевым двигателем оторвалась и затонула. Пилоты от неожиданности сбросили газ стартовых двигателей, однако Алексеев, находившийся в пилотской кабине (он участвовал практически во всех летных испытаниях «Орленка»), взял управление на себя. Выведя носовые двигатели на крейсерский режим и тем самым не дав экраноплану затонуть, Алексеев вывел «Орленка» на режим глиссирования и благополучно довел его до базы.
vr_17
11.09.2019 10:57Вот эту статью я буду показывать всякому любителю авиации, который скажет «такую тему пролюбили с экранопланами, проклятый %politician_name%».
saege5b
11.09.2019 11:08Наверное, было бы интересно полетать на экране, над выровненой полосой земли.
Раз, уж над водой пока не очень.
LevOrdabesov
11.09.2019 15:46Над автобанами, по прямой, на автоматике. Уже готовая инфраструктура + меньше износ полотна и, как следствие, пыли, выше скорости. Но, я так понял из статьи, ширины автобанов мало.
Bedal Автор
11.09.2019 20:45ветер.
arheops
12.09.2019 03:04Ну раз над автобанами, то и с боковыми стенами уже.
Тогда да, можно.Vokabre
12.09.2019 05:26Проекты «аэропоездов» на воздушной подушке вспомнились, неудачные как показала практика, и проигравшие классическим железным дорогам с модификациями.
www.youtube.com/watch?v=qUXEFj0t7Ek
LevOrdabesov
12.09.2019 19:48Присутствует над автобанами и полностью отсутствует в других местах, где предполагалась/производилась эксплуатация оригинальных экранопланов, вы хотели сказать?
Весьма интересно.Bedal Автор
13.09.2019 06:23Вы же сами о ширине дороги заговорили. Я только подкрепил этот момент: учитывая ветер, путь нужно будет делать гораздо более широким. В много раз.
user_man
11.09.2019 12:03Хорошая статья. Правильно указывали выше — одна из очень немногих с указанием недостатков. Плюс цифры по качеству и по человеко-километрам — смерть с точки зрения экономики.
Но тем не менее, может есть оценки «идеального» варианта? В том смысле, что потенциал у железяки есть, проявляется он в повышении аэродинамического качества при идеальных условиях. Отсюда очевидный способ искать нишу — понять, где условия близки к идеальным и как компенсировать неидеальность без потери преимущества. Но вот по преимуществу (как я понял из статьи) всё совсем плохо. То есть если даже в идеале качество лучше лишь в 2 раза, то вспоминая, что воздух на высоте ~10 км в 3 раза менее плотный, чем над землёй, получаем и сопротивление движению в 3 раза меньшее, а у земли двукратный рост качества в идеальных условиях не позволяет даже думать о конкуренции с 3-х кратным снижением сопротивления наверху.
Правильно ли я понял про принципиальную бесперспективность железяки? Или наверху тоже есть проблемы, которые уменьшают 3-х кратное преимущество? Если уменьшение не более, чем до экраноплановских 2-х раз, то железяка абсолютно бесперспективна экономически.
Хотя вот ниша для неторопливых прогулок остаётся. Но тут уже стоит сравнивать с дирижаблями — медленно да с высоты обозревать окрестности довольно продолжительное время и задёшево — это очень приятно.
Напишете статью про плюсы с минусами дирижаблей? Тоже холиварная тема. У сигарообразных дирижаблей за счёт малой скорости квадратичное сопротивление движению меньше, чем у самолёта на высоте, то есть медленно кого-то катать — экономически выгодно. Плюс разглядывать с 10 км что-то очень трудно. Хотя о недостатках я знаю гораздо меньше.Bedal Автор
11.09.2019 12:41Но тем не менее, может есть оценки «идеального» варианта?
Цифровых оценок нет, потому что серьёзные люди всё давно поняли и этим не занимаются. Обычная «грантодобывающая» тема для выбивания денег без шансов на реальный выхлоп.
потенциал у железяки есть, проявляется он в повышении аэродинамического качества при идеальных условиях
Повышение качества бесспорно, но — у крыла. У аппарата в целом получается падение. Почему — писал.
Правильно ли я понял про принципиальную бесперспективность железяки?
В целом да. Я попытался придумать нишу (самый конец статьи), где эп могли бы «выстрелить», но она чисто теоретическая.
ниша для неторопливых прогулок остаётся.
Прогулки — да. Аналогично автожирам и дирижаблям. В хорошую погоду относительно занедорого относительно безопасно. Отличные курортные развлечения.
Напишете статью про плюсы с минусами дирижаблей? Тоже холиварная тема.
Не обещаю быстро. Не хочется застревать в авиатеме, а где-то через пару месяцев я и так уже запланировал пьесу на авиатематику. Да и про дирижабли и столько не напишешь, там слишком всё просто. Разве что опять историю привлечь для плавности изложения.
ipswitch
11.09.2019 12:24«Орлёнок» нынче стоит в парке «Северное Тушино» как часть музея военно-морского флота г.Москвы.
mosparks.ru/vmf/interesnoe/ekranoplan-orlenok.php
Говорят, даже виртуальный симулятор сделали. Даже интересно стало порулить сходить. Ставлю на мод к MSFS, но вдруг эксклюзив совсем?
kharebas
11.09.2019 12:33Благодарю за проделанную работу. Очень доходчиво и ясно всё расписано. Одно интересно, если все минусы разной жирности выявлены при прочих размытых плюсах, то почему «умы будоражатся» до сих пор?
Bedal Автор
11.09.2019 12:35Довольно обычное дело, с дирижаблями та же история, с тем же Теслой, Бартини и прочими неудачниками. Незавершённость даёт возможность фантазировать будущее, а непонятность придаёт фантазии особый полёт.
uaggster
11.09.2019 15:01+2По дирижаблям хотелось бы аналогичную статью!
ОЧЕНЬ!!!Bedal Автор
11.09.2019 15:07:-) Если когда соберусь — сообщу в личку. Но ведь нужно и работать, потому всяко не быстро.
Gryphon88
11.09.2019 18:09У дирижаблей, не считая прогулочной, есть 2 возможных применения:
1. Ретранслятор/наблюдатель: что-то большое и необслуживаемое, с солнечными батареями или ветряками, что пытается висеть на месте на высоте нескольких километров. Нужда в такой штуке сомнительна, если только как пограничник мирного времени. Основная проблема в проницаемости оболочки.
2. Грузовик. Притащить несколько тонн (до пары десятков) в какое-нибудь место, куда ни железной, ни обычной дороги нет. Но тут его надо учить садиться, причём в чистое поле, а в полужёсткий дирижабль с переменной плавучестью по отсекам вкладываться никто не спешит, сложный он получается. Проще вертолётами при необходимости снабжать.
SemenovVV
11.09.2019 13:07экранопланы в СССР имели прежде всего военное значение для ВМФ. Они неуязвимы для мин и торпед, цель для истребителя тоже очень сложная. РЛС засечь ее было сложно из из за малой высоты полета. Вооружив экраноплан несколькими крылатыми ракетами можно подлететь поближе к цели. Лететь в гости можно и над льдом через полюс.
jaiprakash
11.09.2019 13:49Лёд-то не плоский. Там и горы, и каньоны, которых фиг заметишь.
Bedal Автор
11.09.2019 14:06Именно. Даже, если и не врежешься, трясти будет страшно. Заметьте, даже у самолёта, даже без эффекта экрана, просто низколетящего в приземном воздухе трясёт так, что на В-1В поставили специальные поверхности-демпферы для облегчения тряски кабины. В прошлой статье писал об этом, так что не буду повторять и картинку.
Bedal Автор
11.09.2019 14:03Я писал ровно об этом. Развитие ракет устранило несбиваемость, а появление противокорабельных крылатых привело к радиолокаторам, для которых экранопланы прекрасно видны. На этом всё и кончилось.
Silverado
11.09.2019 14:28Сложности обнаружения истребителями ушли, когда массово появились импульсно-доплеровские РЛС, это 70-е годы.
uaggster
11.09.2019 15:11А как спасательное судно?
Как у них с мореходностью? Лучше чем у Бе-200?Bedal Автор
11.09.2019 15:17+1Спасателю нужно сначала долететь, а со скоростью там гораздо хуже, чем у самолётов.
Мореходность корпуса-плавающей лодки можно считать одинаковой, но экраноплан начнёт испытывать удары погоды уже на подходе и всегда, а садящийся гидросамолёт — только на собственно посадке.
Проекты экраноплана-спасателя всё же были. Огромного, по сути это была попытка как-то спасти проект «Лунь».
Но несостоятельность идеи быстро стала ясна. Такой монстр недостаточно мобилен, как минимум. С учётом отдалённости происшествий, проблем плохой погоды и прочего — долететь на самолёте можно гораздо быстрее, что важно. А на месте, в точке, большой разницы не будет.
Перешли к схеме «пусть тяжёлый самолёт привезёт эп в нужное место».
На вопрос «и что изменится» ответа так и не получилось.
SemenovVV
11.09.2019 15:25ограничения по мореходности есть, сложность взлета посадки при волнении. но к ПЛ Комсомолец они теоретически могли бы быстро прибыть к месту аварии. Бе-200 аналогично
bash_m_ak
11.09.2019 22:34Наоборот — цель не маневрирующая на большой скорости на фоне подстилающей поверхности — идеальна даже для древних радаров. Самолет ее увидит на очень большой дальности. С распознаванием тоже проблем нет — это с кораблем пока не подлетишь не разберешь то ли это рыбацкая шаланда, то ли ракетоносец. А здесь все одназначно.
И над полюсом не полетишь — там торосы на десятки метров вверх могут выдаваться — при скорости 500 км/ч и радиусе поворота километров 20 шансы влететь в такой торос близки к 100% тем более что у вас обзор максимально те же 20 км. А главное погода — над полюсом с погодой как-то не задалось а к погоде экранопланы очень чувствительны. И пол года полярная ночь — ночью, в снег торосы/сугробы на скорости 500 км/ч не разглядеть пока в них не упрешься.
Master255
11.09.2019 13:46Отличная статья! И главное в конце правильный вывод, как взлёт самолёта.
Добавлю, что должна быть не только компьютерная стабилизация, но и управление.
Применяемость сильно зависит от исполнения.
Перевозка пассажиров, наверное самое перспективное направление.
IllUseItOnce
11.09.2019 14:48Спасибо за ваши статьи.
С одной стороны достаточно теоретической информации чтобы понять как это всё работает, а с другой — нету перегруженности техническими деталями и формулами. Проще говоря — образцовый научпоп.
Sercius
11.09.2019 14:59+1А можно ли когда-нибудь прочитать такую же статью про транспорт на подводных крыльях? Что сдерживает его развитие и прочее.
Bedal Автор
11.09.2019 15:03+1ну, когда-нибудь… На пока посоветую отличную книгу. Очень широкий охват всех типов, история, проблемы и достоинства. Хорошие иллюстрации, текст. Вот только название вспомню… а, вот: «Суда на подводных крыльях и воздушной подушке».
Ничего близкого я не сделаю, разве короткую выжимку.
uaggster
11.09.2019 15:08+1Низкая скорость и просто ФАНТАСТИЧЕСКАЯ прожорливость.
И еще ужасный, в сравнении с автобусом, комфорт.
Собственно, рассвет «Ракет», «Комет» и «Метеоров» в СССР был связан, целиком и полностью, с фактической бесплатностью дизельного топлива, и абсолютным отсутствием автомобильных дорог.
Сам был свидетелем, как в конце 70х — начале 80х, по мере того, как строились дороги на нижней Волге, пустели салоны Ракет.Bedal Автор
11.09.2019 15:24+1Справедливости ради, это беда не судов, а двигателей. Не было, да и нет у нас подходящих двигателей для «гражданки». Так-то, в пересчёте на скорость доставки, расход не так и велик мог бы быть.
У речных судов на подводных крыльях проблема во всех остальных судах, болтающихся на пути. Медленных. И, второе, резкая волна разрушает берега.
У морских проблема в волнении.
Но лучше я ещё раз порекомендую книгу . Там всё написано, и очень интересно.einhander
11.09.2019 19:52В Питере метеоры летом довольно часто ходят по Неве, но наверное движки сменили на импортные. На валами есть регулярный маршрут.
Так что эксплуатация метеоров экономически выгодна.bobcatt
11.09.2019 21:28Выгодна, только если есть постоянный стабильный пассажиропоток, как в Питере, там это скорее аттракцион для туристов, весьма дорогой, чем транспортное средство. Или на маршрутах на Валаам, прочих северах, где нет вообще никаких дорог по земле.
И да, все они ремоторизованы на MTU, так как их родной двигатель по меркам 2019 года — чистое убожество, по всем параметрам.
Могу напомнить, что и в СССР проезд на Метеорах был весьма недёшев, в сравнении с наземным транспортом. Электричка Ростов-Таганрог стоила 64 копейки, Метеор по тому же маршруту стоил в районе 2.50.MTyrz
11.09.2019 21:44Быстрое (быстрее водоизмещающего режима) движение по воде вообще чертовски затратно. На одном горючем разоришься, по земле схожий расход разве что у гусеничного вездехода.
grumbler66rus
12.09.2019 01:06«Метеор» в СПб, это туристический «круиз». В тот же петродворец в разы дешевле и сопоставимо по времени наземным транспортом.
uaggster
11.09.2019 15:17+1Энтузиасты у вариантов Х-113 есть до сих пор, хотя наступившая доступность более приличных движков и качественных материалов плохо сказалась на их количестве. Многим стали доступны лёгкие самолёты, а это уже совсем другая лига.
Интересно, а почему «до сих пор»?
Это же как полет во сне! Низко, медленно, и надземлейводой. Круче, наверное, только дельтаплан или параплан.
Я ни не знал, например, что такие штуки существуют.
Нужно погуглить.
… летали б они со скоростью километров 30 — вообще б цены не было…Bedal Автор
11.09.2019 15:27+1Для курортных покатушек Вы правы, сам бы с удовольствием прокатился. И за развитие такой услуги голосовал бы обеими руками.
Но именно энтузиасту сразу станет не хватать ни скорости, ни высоты. Обнаружив, что практически за те же деньги можно летать по-настоящему, он туда и уходит.
Fuzzyjammer
11.09.2019 15:32Какой-нибудь пайпер каб может лететь так же низко и медленно, но может лететь и вне этих крайне ограниченных условий. Кроме экзотичности у мини-экраноплана привлекательных сторон не видать.
mapcuk
12.09.2019 00:06А мне эти X-113 показались дорогими — они же как самолёт, ему гараж нужен или что-то типа того.
Если дельтаплан или параплан вам кажется круче, так они ещё и доступнее.
И кстати дельтаплан очень подвержен эффекту экрана — на посадке очень далеко пролетаешь пока удаётся его посадить.Bedal Автор
12.09.2019 00:22А мне эти X-113 показались дорогими
на самом деле, дёшевы. Скорость мизерная, нагрузки малы, масса мизерная. Ангар или что-то на зиму нужен не больше, чем самолёту. Если уж эта штука должна жить на воде, то и под дождём не должна бы размокать.
И кстати дельтаплан очень подвержен эффекту экрана
Конечно, при такой-то хорде. Далеко пролететь ещё не беда, а вот схватить потерю скорости и свалиться с двух метров высоты — неприятно. С дельтапланами такое бывает, и причина как раз экран. Пилот хочет сесть, прижимается к земле, а вместо этого получает резкое кабрирование, потерю скорости и. Большую роль играет неучтённый ветер, даже слабый играет с экраном злые шутки.
pulsatrix
11.09.2019 16:49+1Здесь похоже в нчале используется динамическая воздушная подушка.
Flyship
Bedal Автор
11.09.2019 17:01Во-первых, это схема Липпиша со всеми происходящими свойствами.
Динамическая подушка на взлёте — обязательно. Без этого экранопланов и не бывает, с воды взлетать тяжело. Здесь к обычному эп-ковшу крыла добавили, Вы верно заметили, скеги. Эффект динамической подушки растёт, взлетать, возможно, станет легче. Но в полёте-то это будет только лишним весом и сопротивлением!
В общем, непонятно для чего, так, романтический эскиз. Я бы даже посоветовал ещё и подводные крылья прикрутить, да и вертикальный взлёт. Зачем себя ограничивать?pulsatrix
11.09.2019 17:19Спасибо за ответ. Я извиняюсь за занудство, просто красивый проект на мой вкус.
Ну вот здесь видно, что ширина фюзеляжа сравнима с шириной экрана. Т.е. она создает дополнительный экранный эффект. Ну а скеги вместо поплавков, да и отрываться легче — сначала на динамическую перешли, потом на экран.
Еще один эскиз
Bedal Автор
11.09.2019 20:53Не переоценивайте меня, в эксперты, чьё мнение обязан учитывать всякий конструктор, я никак не гожусь :-)
Но к рисунку отношусь с огромным сомнением. В частности, центральная прямоугольная часть будет, конечно, работать — но и снижать полезную работу от дельта-крыла будет. Так что стабилизатор будет обязан вырасти, и значительно.
Скорость 250 вполне могли нарисовать. Это даже просто, берём размер, делим хорду крыла пополам (высота, считающаяся наиболее типичной для полёта на экране), и простой арифметикой получаем, на какой скорости можно будет лететь. Просто как функцию от размера аппарата.
Но вопрос, как именно оно будет при этом летать, с волнами да ветрами — никуда не денешь. При этом, если у малышей для покатушек с этим проблем нет (есть погода — полетели, нет — спрятались), то аппарат большего размера, транспортный, должен летать в достаточно широком диапазоне погодных условий.
grekmipt
11.09.2019 19:26Спасибо, очень структурно и познавательно, прочитал с интересом. Теперь наконец стало понятно почему при красивой идее — оно так и не взлетело.
Единственное что резануло глаз, вы совершенно зря «катите бочку» на ЭКИП, ибо к экранопланам он никакого отношения не имеет в принципе — он для полета на высоте, а не на экране. ЭКИП это очень нетривиальная и совершенно отдельно стоящая концепция ибо так называемая «вихревая» система управления погранслоем на ЭКИП обеспечивают дичайшее аэродинамическое качество (на уровне выше сотни) у ну очень толстого (выше 40%) профиля. Тут разумеется не путать качество профиля и качество аппарата ), у аппарата оное качество ессно много ниже, но тоже очень высокое для такой «буханки». И поскольку это ни разу не экраноплан, то и проблем с устойчивостью у него серьезных нет (только в режиме взлёта, да и там — не особо больше чем у обычного самолета в режиме взлёта). В общем, ЭКИП это крайне интересная и нетривиальная машина которая идеально зашла бы под специфические задачи (где требуется огромная грузоподъемность, взлёт и посадка на плохоподготовленные полосы, и где приемлима низкая скорость полёта). Понятно что ни разу не универсальная штука, но свой сектор вполне могла бы занять…jaiprakash
11.09.2019 19:42К таким штукам с принудительным обтеканием (так?) есть главная претензия — они плохо планируют при отказе силовых установок.
grekmipt
11.09.2019 19:51Вертолеты так и вовсе просто падают при отказе силовых установок (в теории конечно можно попробовать перейти на авторотацию, но на это действие у пилотов вертолета есть что-то около 2-3 секунд после которых уже бесполезняк метаться, а эти 2-3 секунды — ну нереально успеть понять и среагировать изменив вручную режим работы винта, так что это сугубо теоретическая возможность). Но это не мешает их массово эксплуатировать. Аргумент в общем ну такой…
jaiprakash
11.09.2019 20:10+1Авторотация — нормальная практика. Она не всегда спасает, но ей обучают. И иногда — спасает.
Keynessian
12.09.2019 07:28Зависит от высоты полёта, чем больше запас высоты, тем больше времени чтобы перейти на авторотацию.
Большая часть катастроф вертолётов — это вовсе не отказ двигателей, а случаи когда при посадке/взлёте из-за поднявшихся клубов пыли не увидели какие-нибудь провода или иное препятствие и задели их.
habr.com/ru/post/466355/#comment_20612765
Bedal
Орёл весом 15 килограмм поднимает барана весом 40 килограмм
Bedal, не поднимает он никаких баранов, это мифы родившиеся от, того что они просто жрут трупы, в том числе и баранов.
Bedal Автор
12.09.2019 07:57Ну, как. улететь с бараном орёл, конечно, не может. Но вот поднять некрупного в воздух на метр, чтобы шмякнуть об землю (чаще, конечно, просто пустить кувырком, чтобы ноги сломал) — может.
А стрекоза с грузом больше себя — уже может. Вот, что куб-квадрат животворящий делает!Keynessian
12.09.2019 08:29улететь с бараном орёл, конечно, не может. Но вот поднять некрупного в воздух на метр, чтобы шмякнуть об землю
Не может орёл поднять барана на метр. Он даже на полметра поднять не может.
Вот реальные кадры атаки на серну весом в 30 кг:
Bedal Автор
12.09.2019 08:59Тяга крыла у орла в несколько раз превышает его массу всё же. За холку поднять нечто 30-килограммовое он, конечно, не может. Да и не за холку хватает он тяжёлых, а — за зад, чтобы заставить кувыркнуться через голову. Быстробегущие при этом могут ногу сломать и на ровной местности.
Немного похоже на автомобили: хочешь развернуть/опрокинуть переднего — бей своим носом сбоку-сзади в его багажник :-)
grekmipt
12.09.2019 11:28Насколько я (довольно смутно) помню вопрос авторотации, у летчика есть те самые 2-3 секунды совершенно безотносительно высоты полета. Суть там в том, что переход на режим авторотации в принципе возможен только покуда не набрана слишком большая вертикальная скорость. Если успели вертикально разогнаться (т.е. не среагировали за оные 2-3 секунды пока скорость винта не упала от сопротивления воздуха и ещё не набрана вертикальная скорость падения) то всё, авторотация уже не вариант. Причины точно не помню — толи при большой вертикальной скорости винт уходит в режим вихревого кольца (когда крутиться то он будет но подъемной силы не создаст почти совсем), толи слишком большая вертикальная скорость уже не даст винту уйти на авторотацию (ибо не будет ламинарного обтекания лопасти и будет вихревой срыв — ибо угол атаки лопасти относительно потока становится не кошерным), то-ли что-то ещё из этой серии. Давно очень читал, но когда читал — четко отложилось, что есть на всё про все 2-3 секунды и не важно какой там запас высоты маленький или большой. А такое время реагирования — ну это на грани фантастики. Т.е. кого-то оно и спасло конечно, но в силу редкого сочетания факторов — и летчик супер профи, и внимание у него было там где надо сфокусировано, и вовремя понял что происходит… Т.е. в 99% случаев авторотация не спасёт.
Bedal Автор
12.09.2019 11:32Именно угол атаки винта в целом. В результате для вертолётов массового класса Ми-8 и тяжелее рассчитывать на авторотацию не стоит, крайне редко удаётся добиться. В режиме обучения/тренировки, на пустой машине — можно.
Bedal Автор
11.09.2019 20:59Не уговорили. Была целая мода годах, кажется, в 80-х, когда по всему миру вдруг открыли для себя управление погранслоем и заявлений «вот сейчас мы с пендюркой вместо крыла ка-а-ак полетим» было полно. Проб и экспериментов было много — и кончилось это вполне тихо. Вполне умеренные результаты достигнуты и используются, но никаких чудес не произошло.
Всё преимущество ЭКИПа в том, что он просто не сделан, и только по этой причине можно заявлять «никто не скажет, что это у нас не работает».
И да, использование экрана там заявлялось в полной мере. Потому как посадить его без экрана вообще проблематично. Круглое, даже толстое, крыло имеет неплохие срывные характеристики, но угол атаки для посадки потребуется просто нереальный. Потому — экран и блинчиком, блинчиком.grekmipt
11.09.2019 21:51Насчет «просто не сделан» это вы погорячились. Полноразмерный — да, не летал. Но (относительно) мелкоразмерные макеты, успешно подтверждающие заложенный в него принцип управления погранслоем — летали очень даже. И нормально себе садились и взлетали (ибо выровненная полоса это всё-таки не вода с волнами, тут нет таких больших проблем как для «водных» экранов). Не пошел он в силу двух факторов — развала Союза, и несколько неадекватных запросов человека который всё это возглавлял (из-за чего ему не удалось привлечь финансирование за бугром). Насчет того что «кончилось всё вполне тихо» — совершенно не согласен. Оно скорее толком ещё даже не началось. Потенциал определено у конкретно «вихревого» подхода управлением погранслоем есть и не маленький (во всяком случае такой подход на порядок более энергоэффективен нежели все «классические» варианты управления погранслоем, что ЭКИП по факту успешно продемонстрировал и на макетах и на численных экспериментах). Но слишком новое это, и осваивать это будут так же неспешно. Хотя в принципе могут и забить, ибо сложно и геморно, вполне может быть…
Bedal Автор
11.09.2019 22:09всё, как я и написал: экспериментальные машины с интенсивным управлением погранслоем летали, и летали успешно… а потом это осталось только там, где действительно полезно. В основном на рулях, закрылках, то есть на небольших размерах и кратковременной работе. Причина проста: расход энергии превышает выгоды. Лучше пустить эту энергию на другие, более эффективные приёмы. Пусть и более традиционные.
grekmipt
11.09.2019 22:20Причина проста: расход энергии превышает выгоды.
Верно. Именно поэтому я и написал, что принцип реализованный в ЭКИП позволяет выйти далеко за рамки этих ограничений. Собственно коэффициент Cx у профиля ЭКИП получился прилично отрицательный (!), т.е. профиль в самом прямом смысле «втягивает» сам себя вперёд за счет «работы» погранслоя. И только если считать интегральный расход энергии, т.е. расход энергии, обеспечивающей управление погранслоем формально добавить в Сх — вот тогда у профиля получается уже понятное, но крайне высокое, аэродинамическое качество, равно как и у аппарата в целом качество дай божЕ — при очень большой для такой площади крыла грузоподьемности. Ничего подобного даже отдалённо прочие методы управления погранслоем не демонстрируют ибо действительно зверски энергозатратны. А у ЭКИП — это не так. Тем он и перспективен. Но да, сложно, ново, геморно.Bedal Автор
12.09.2019 00:33О-о-о! Я даже знаю, откуда эта мантра! Это же знаменитое «отрицательное сопротивление» Бартини из 30-х годов…
Но уже тогда это было бредом.
Если вдруг в ЭКИПе не внедрили способов телепортации воздушных потоков — ничего его не спасёт. Аэродинамика, извините, достаточно изучена. И в части управления погранслоем, и в части вихревой аэродинамики имени «штанов ЦАГИ».
И не просто изучена, а работает, работает прекрасно (см. МиГ-29, Су-27).
Активное формирование профиля тоже, мягко говоря, не новость. Падение сопротивления фюзеляжа при включении хвостового движка хорошо отмечалось ещё на Ту-154, да и сейчас, когда начался приход электропривода в авиацию, мы увидим немало интересного. Что-то в этом роде, где и профиль крыла и профиль фюзеляжа доформировываются импеллерами.
Всё так. Но на ЭКИПе нет ничего подобного. Только слова и откровенный распил бабла.grekmipt
12.09.2019 08:51За Бартини ничего не скажу, ибо совсем не в теме, но вот из этого
Всё так. Но на ЭКИПе нет ничего подобного. Только слова и откровенный распил бабла.
явно следует, что материалы по ЭКИП вы не изучали вовсе, но имеете сильно предвзятое мнение сформулированное на основе прочих (не связанных со схемой ЭКИП) экспериментов, которое уверенно экстраполируете на ЭКИП — и делаете это зря. «Отрицательное сопротивление» которое вы тут лихо назвали бредом — это факт и экспериментальный, и четко проявляющийся на соответствующих численных расчетах (современного уровня, когда всё что на дозвуке считается очень хорошо). Почитайте профильную литературу (могу подсказать что и где, но придётся скорее всего книжки покупать ибо они новые совсем, в сети ещё не найти) где именно профиль ЭКИП вместе с системой управления погранслоем очень подробно «прокачан» вдоль и поперёк. И где четко видно и отрицательное сопротивление, и то насколько мало надо энергии на управление погранслоем по такой схеме, так что даже с учетом энергопотерь на управление погранслоем, аэродинамическое качество профиля огромное (даст бог памяти, что-то в районе 150-170) при толщине профиля в 40%-45%. Далее, вихревая аэродинамика (то что под ней обычно понимается) к ЭКИП не имеет вообще никакого отношения, его т.н. «вихревые ячейки» это просто красивое название, суть которого — около-цилиндрические поперечные каналы на верхней поверхности профиля, в которых принудительно раскручивается вращение воздушного цилиндра, что и позволяет создать систему суперциркуляции, которая на порядок эффективнее классических вариантов создания суперциркуляции. В общем, изучите вопрос, тогда сможем с Вами подискутировать не на уровне эмоций и укоренившихся стереотипов, а более аргументированно и с цифрами. Экстраполировать, не изучив материалы, предыдущий опыт управления поганслоем, на ЭКИП — ну очень не стоит. Он стоит совершенно в стороне от всего предыдущего (по достигнутым параметрам энергоэффективности управления погранслоем).
Хех, интересная картинка, подобного не встречал ).Bedal Автор
12.09.2019 09:25материалы по ЭКИП вы не изучали
Было, хотя и давно. Хватило.
лихо назвали бредом
пытался избегать слова «обман»
профиль ЭКИП вместе с системой управления погранслоем
Как ни прокачивай — это задача для студента. Пограничный слой снижает эффективность крыла. Если суперметодами полностью устранить его влияние — получится чистое крыло из студенческой задачки. Ничего большего из этого выдавить невозможно.
Профили изучены уж настолько, что в ЭКИПе ничего и близкого к описываемому скачку эффективности существовать не может, как бы Вы меня ни уговаривали. Тем более сейчас, в эпоху CFD.
Вся суть вихревой аэродинамики в том, чтобы иметь вихрегенератор (которого нет на ЭКИПе) и терять энергию спереди, получая увеличенную скорость потока над верхней поверхностью профиля. Но вихрь есть вихрь — это большая потеря энергии. Потому нужны «утилизаторы», которые не дают вихрю расти по площади, снижая скорость потока в нём.
В «штанах ЦАГИ», применяемых ныне на всех приличных истребителях, необходимые для этого органы есть.
Работающих на Вихрей в каком-либо виде на ЭКИПе — нет.
Вся его чудесность в работе с погранслоем — сжирание погранслоя в грубый воздухозаборник на крыше, в стиле 30-х годов:
Чудесный прототип, якобы великолепно летавший — этот?
Там фишка очень проста и проявляется в очень многих аппаратах нетрадиционных схем: если ясно, что не летит, поставьте маленькие нормальные крылья. Пока двигатель работает, оно будет летать на этих крылышках — только не рассказывайте об этом.
Хех, интересная картинка, подобного не встречал
А вот это — действительно интересно. Ровно такого аппарата, конечно, не будет, но принцип будет работать обязательно. Применение импеллеров на электромоторах убирает компоновочные и размерные проблемы, можно иметь много мелких и при том эффективных движителей. Правильно их расположив, можно получить активную аэродинамику, где эффективный профиль задаётся не только железякой, но и продолжающими её входящими/исходящими потоками импеллеров.
Высочайшая надёжность электропривода убирает при этом проблему неожиданной потери свойств.grekmipt
12.09.2019 10:10Как ни прокачивай — это задача для студента. Пограничный слой снижает эффективность крыла. Если суперметодами полностью устранить его влияние — получится чистое крыло из студенческой задачки. Ничего большего из этого выдавить невозможно.
Профили изучены уж настолько, что в ЭКИПе ничего и близкого к описываемому скачку эффективности существовать не может, как бы Вы меня ни уговаривали. Тем более сейчас, в эпоху CFD.
Ну… это смотря как смотреть. С другой стороны погранслой это то что вообще дает крылу возможность лететь )))). Без него (т.е. если бы не было вязкости воздуха) не возникло бы циркуляции, а без циркуляции не возникло бы и подъемной силы (парадокс Даламбера и всё такое).
Если как-то просто скомпенсировать энергопотери на погранслой, то ессно получим просто обычный профиль, из которого и так уже выжато всё что можно и всё что нельзя тоже. А вот если организовать суперциркуляцию (т.е. циркуляцию сильно бОльшую нежели на пассивном крыле), то вот тогда из профиля можно выжать больше и ещё как.
Говоря о численных расчетах профиля ЭКИП я как раз и имел ввиду, разумеется, именно CFD. Вот не поленился сфоткать из книжки странички: раз, два, три.
Тут следует оговориться: я копался именно в теор-части ЭКИП (и там всё действительно интересно и красиво). Насколько прямо это всё было реализовано в железе — это не копал (летали макеты ну и ладно). Классического вихрогенератора на ЭКИП нет в любом варианте. А вот встроенные в поверхность профиля вихревые структурки — в концепции есть. Вполне возможно что летающие макеты не содержали в себе всей этой красоты, а возможно что сделали в железе некоторое «нулевое приближение» а не полноценную реализацию — за это не в курсе, но это никак не сказывается на перспективности самой концепции такого метода управления погранслоем, ибо матчасть у концепции вполне выверена и проверочные эксперименты ставились (пруфы с ходу не найду, где-то записано но надо искать).Bedal Автор
12.09.2019 10:20извините, ничего не изменилось. Тупо дёргаются все красивые формулировки отовсюду, чтобы поразить баблодавателя и пообещать золотые горы. Даже на страничках ничего, кроме безотрывного обтекания, указать не могут. Результаты обтекания этого чемодана, именно безотрывного, так проще, может посчитать любой студент — и ничего сверхэффективного при этом возникнуть не может. Безотрывность — мантра 40-х годов времён появления ламинарного крыла.
Никакого отношения к реальному конструированию это не имеет, разработка уровня деревенского кузнеца.grekmipt
12.09.2019 10:58Даже на страничках ничего, кроме безотрывного обтекания, указать не могут. Результаты обтекания этого чемодана, именно безотрывного, так проще, может посчитать любой студент — и ничего сверхэффективного при этом возникнуть не может.
Там много чего посчитано — не буду же я вам всю книгу сканировать. Посчитаны и энергопотери на суперциркуляцию (и они малы), и качество профиля с учетом оных энергопотерь (и оно огромное), и характеристики обтекания в зависимости от углов атаки и интенсивности управления погранслоем и всё остальное. Студент такое ну никак не посчитает ибо надо специальные методы CFD применять (все дефолтные будут не шибко корректно считать эти вращающиеся цилиндрики). Сверхэффективное — по факту возникает. Могу например отсканить странички где даются цифры по Cx (с учетом энергопотерь на всё в сумме) и Су, но кажется что вам примерно без разницы какие будут аргументы — такое впечатление что у вас тут уже какая-то иррациональная вера и эмоции включаются, а не логика.Bedal Автор
12.09.2019 11:03Да бросьте Вы, будто в ВУЗе не учились. Любой замшелый доцент напишет книгу с неменьшим объёмом внешне столь же приличного материала.
А что такое CFD Вы всё же не понимаете. Никаких таких вихревых ячеек! Никаких потоков, погранслоёв и т.п.!
Настоящее CFD — это сетка с давлением и начальной скоростью в точке. Правильно даже вязкость считать не надо, надо вставлять молекулярные взаимодействия в газе. Но это пока вне расчётных возможностей, как, впрочем, и молекулярный размер точек :-)
то есть законы там есть, используются — но это законы взаимодействия двух малых ячеек газа, а не поведения потоков.
И вот тогда — да, новая аэродинамика, новые аппараты с новыми возможностями. А не распил.grekmipt
12.09.2019 11:09Настоящее CFD — это сетка с давлением и начальной скоростью в точке. Правильно даже вязкость считать не надо, надо вставлять молекулярные взаимодействия в газе. Но это пока вне расчётных возможностей, как, впрочем, и молекулярный размер точек :-)
Эээ… мы говорим про практику или про фантазирование? На практике есть тонна разных упрощений (т.е. расчетных моделей), которые все вместе взятые и называются CFD. И если грамотно подобрать соответствующую задаче модель, то отлично всё считается. А то что «в идеальном мире хорошо бы считать вообще движение каждой молекулы газа» — так ктож спорит. Но это вообще к чему? В рамках этих самых нормальных моделей концепция суперциркуляции а-ля ЭКИП очень интересна. И не только моделей но и экспериментов на единичных таких вот структурках.
grekmipt
12.09.2019 09:36В качестве алаверды за картинку — вот от меня тоже парочка из серии новой экзотики. BoxPropellers — штука в теории (т.е. исходя из численных расчетов пример которого на имадже, где выведена вихревая составляющая) позволяющая практически полностью задавить вихреобразование на конце лопасти пропеллера (т.е. и рост КПД и падение шумности).
И вариации на тему законцовок крыла (тоже на предмет подавления вихреобразования) — 
. Вдруг что-то из этого вы ещё не видели ). Это к вопросу что «в аэродинамике уже всё изучено». Принципы — конечно да, а вот реализация — там ещё много чего нового возникнет…Bedal Автор
12.09.2019 10:16BoxPropellers
Да, известное дело.
Чтобы было понятнее, о чём я — поясню физикой. Вот есть теория Ньютона. Известны её ограничения, и ничего нового в ней не появится никогда. С выходом за границы её применимости, когда появляются новые условия — появилась Теория относительности.
Может ли сейчас появиться супергений, который изменит теорию Ньютона? Нет.
В том, что касается аэродинамики картина чем-то похожа. Конечно, не абсолютно любой профиль просчитан, но совершенно достоверно известно, какое изменения профиля какой даст результат. Никакой супергений уже не изобретёт суперпрофиля. Все законы аэродинамики известны и использованы.
Однако в данный момент в аэродинамике наступает своего рода «эпоха Эйнштейна». Дело в том, что появилась возможность отказаться от использования законов. Даже формулы Бернулли становятся не нужны. Достаточно взять точку, пару параметров среды в ней — и просчитать совместное поведение миллиардов точек. Я утрирую, не всё так просто, конечно, но суть именно такова. Называется это, как Вы, конечно, знаете, «вычислимая аэродинамика», «computaional fluid dynamics», CFD.
Теперь о том, как это выражается на практике конструирования:
Раньше легко можно было встретить фразы вроде
От корневой нервюры до нервюры № 7 профиль ЦАГИ-С5-18 имеет
относительную толщину с = 18% и относительную кривизну f =l,75%; у
консоли, от нервюры № 12 до № 23, профиль ЦАГИ-СВ-13...
Сейчас свой профиль может иметь каждый буквально миллиметр размаха — хватило бы процессорного времени на расчёты.
Конечно, это должно поддерживаться возможностями производства.
В результате вместо «идеальное крыло имеет эллиптическую форму», что совершенно верно, если рассматривать его в целом и по общему закону в конце-концов приехали к саблевидным хитровыгнутым законцовкам (включая показанное на этих иллюстрациях), причём учтена их работа в аэроупругости.
Ничего, абсолютно ничего похожего в ЭКИПе, конечно, нет и быть не может. Это чистой воды разводилово на уровне 30-х годов. Нечего даже и обсуждать.grekmipt
12.09.2019 10:47«идеальное крыло имеет эллиптическую форму», что совершенно верно, если рассматривать его в целом
Ну это по факту тоже стереотип, который напрочь закрепился в учебниках — но не соответствует реальности. Ибо тот же человек который создал теорию элиптического крыла (то бишь Прандтль) несколько позже поставил вопрос об идеальном крыле другим образом. Первый вопрос который привел к появлению теории эллиптического крыла был, если по простому: если у нас есть крыло фиксированного размаха и есть фиксированные прочностные ограничения на конструкцию, и фиксированная нагрузка на крыло, то каково распределение подъемной силы для получения минимального сопротивления. А попозже он задал себе другой вопрос: если фиксированы прочностные ограничения и подъемная сила, то при каком крыле мы получим минимальное сопротивление. И — получил другой ответ, то бишь крыло с мЕньшим сопротивлением и с более хитрым распределением подъемной силы по крылу нежели эллиптическая классика. Причем как оказалось, для такого крыла в принципе не нужно вертикальное хвостовое оперение. Но цена за это — бОльший размах крыла. Из архивов истории науки это всё всплыло относительно недавно — с десяток лет назад. С учетом того что сейчас вся мировая инфраструктура (аэропорты) и авиационная промышленность уже жесткая и сложившаяся, никто не будет ничего менять — смысла нет. Но по факту, современная самолетная схема (эллиптическое крыло) не является оптимальной с точки зрения минимизации лобового сопротивления самолёта (хотя в учебниках до сих пор пишут что эллиптическое распределение это оптимум), и вертикальное хвостовое оперение самолетам в общем-то могло бы быть нафиг не нужно (а это сопротивление и масса — помимо самого того факта что и на крыле упало бы сопротивление). Так что «устоялось и хорошо известно» это ну совершенно не эквивалентно «всё давно известно и лучшей альтернативы нет»…
Пруфы — раз (ютюб, доклад), два — тут цитата:11% reduction in total aircraft drag due to spanload, elimination of the tail results in another 20-30% efficiency gain, and then 15.4% improvement in propulsive efficiency, the total efficiency increase is on the order of 60%
.
В части ЭКИП, и CFD — вы совершенно правы, сейчас можно посчитать что угодно (на дозвуке). И именно поэтому вы сильно горячитесь когда утверждаете что
Ничего, абсолютно ничего похожего в ЭКИПе, конечно, нет и быть не может. Это чистой воды разводилово на уровне 30-х годов. Нечего даже и обсуждать.
Я привел выше пруфы, и именно из CFD. Вердикт CFD — обсуждать там более чем есть чего. Ваша категоричность несколько… ммм… излишне эмоциональна. Что-то личное в связи с ЭКИП? )Bedal Автор
12.09.2019 10:52Ну это по факту тоже стереотип, который напрочь закрепился в учебниках — но не соответствует реальности.
Нет, это абсолютная истина. Изменения начинаются, когда говорим о прочности и конструкции — но аэродинамически при расчёте по единому закону так и только так.
Я привел выше пруфы, и именно из CFD.
Простите, но Вы, кажется, не понимаете, что такое CFD :-)
Ваша категоричность несколько… ммм… излишне эмоциональна. Что-то личное в связи с ЭКИП?
Да, меня раздражают такие авантюры. Одно дело, когда человек искренне заблуждается и _невинно_ фантазирует и другое, когда он слишком малограмотен, чтобы признать правду. Или, что ещё хуже, когда он продолжает спекулировать незнанием других для получения личных выгод.grekmipt
12.09.2019 11:05Нет, это абсолютная истина. Изменения начинаются, когда говорим о прочности и конструкции
Неа. Именно в рамках одинаковых ограничений на прочность/массу/подъемную силу крыла, эллиптическое крыло не является оптимальным (с точки зрения минимизации сопротивления крыла). И это не моё «изобретение» — это выводы самого Прандтля (который до того создал теорию эллиптического крыла, на минуточку). И это не просто выводы — они проверены не так давно в NASA на практике. Пруфы я дал, посмотрите. Ну или можете продолжать верить в привычное, тут кому как интереснее/проще.
Что такое CFD я очень неплохо понимаю. Обсчитал куче всего разного — и профили, и пропеллеры, и разные интересные конфигурации схем. Совершенно не понятно откуда вы делаете такой вывод. Я вам — страницы из книги, где расчетные сетки показаны, и итоги расчетов приводятся, а вы мне — «вы не понимаете что такое CFD». Ну вот и поговорили. Ну ок ))))
jaiprakash
12.09.2019 11:56Извиняюсь, что вмешиваюсь в такую ламповую дисскуссию. BoxPropellers похож на биплан для винта. Там точно нет увеличения сопротивления, из-за которого мы почти попрощались с бипланами (как схемами крыла)?
grekmipt
12.09.2019 12:49Насколько я понимаю физику биплана, там всё плохо по двум причинам. Во первЫх, крылья расположены слишком близко друг к другу (так что прирост тяги крайне не велик ибо оно крыло находится так сказать в аэродинамической тени другого), и во вторых — тот небольшой профит который всё-таки есть от двух крыльев полностью сжирается дополнительным сопротивлением всех этих тяг соединяющих два крыла. А крылья при этом раздельные — т.е.каждое создаёт свои собственные вихри на концах крыла (потери энергии). Если разнести крылья биплана на высоту равную их размаху (да и не обязательно высоту — можно и со смещением, или даже в одной плоскости горизонтальной — но так чтобы между ними был их размах), то тогда они перестанут мешать друг другу, но конструктивно этого добиться мягко говоря непросто, да и вопросы управляемости встанут ребром. У BoxPropeller ситуация несколько иная — законцовки как-бы нет так что нет потерь на лишнее (двойное у биплана) вихреобразование, плюс игра углами атаки верхнего и нижнего элементов и смещение их по углу (поворот по оси вращения) — всё это в сумме в итоге нивелирует те косяки которые возникают у бипланов и баланс выходит в плюс. Буду рад если Bedal дополнит/скорректирует, ибо это я чисто из общих принципов мысли написал.
Keynessian
12.09.2019 13:31Я правильно понимаю, что это Box Propeller — есть нечто среднее между обычным пропеллером, и импеллером?
Bedal Автор
12.09.2019 14:40У нас два варианта, на самом деле.
Первый, очень даже возможный: это просто наверчено по общей моде и ничего в действительности не даст.
Второй: это разработка серьёзной компании (повторюсь, не похоже) с доступом к очень и очень крупным вычислительным ресурсам. И там работают эффекты, которые по общим соображениям людей со старыми понятиями об аэродинамике (я, понятно, говорю о себе) мало, что могут сказать.
Сейчас вообще печальная эпоха для авиаконструкторов. Печальная в том смысле, что по-настоящему новые классные вещи можно сделать только с использованием CFD, остальное уже просто можно подбирать по справочникам, настолько всё известно.
А CFD — это минимум 10-50 терафлопсов, работающие не менее десяти часов в сеансе. Точек в модели не менее 300 миллионов, итераций не менее 1000 (grekmipt, Вы на таком считали «своё» CFD?). Стоит такой доступ миллионы и миллионы нерублей, доступен соответствующему числу контор.
А мелкие конторы остаются подбирать крохи и делать что-то внешне похожее, но работающее только по случайной удаче.
По всему по этому я сделать вывод о представленном примере не могу.
Давайте лучше приведу внешне неброский, но настоящий результат CFD, требующий тех самых упомянутых ресурсов.
Взгляните на F-35
И на J-20 китайский:
Видите на входе в воздухозаборник бугор? То самое. Это не просто так шишечка и не обтекатель. На этом бугре в самых разных режимах возникает скачок уплотнения, причём при изменении условий точка и угол скачка меняется именно так, чтобы скачок приходил в заборник в нужное место.
Никак по-другому правильно сформировать эту штуку невозможно.
Upd: наткнулся на смешное:
Команды Формулы 1 вооружены системами мощностью от 20 терафлопов. В частности, Marussia F1 располагает вычислительным комплексом, который входит в число 300 самых мощных компьютеров мира.
Это информация старая, команды этой уже несколько лет не существует, и она была одной из самых бедных команд Формулы1. Может быть, это поможет оценить ресурсы, которые задействованы сейчас под задачи аэродинамики.
Bedal Автор
12.09.2019 15:03взаимовлияние может быть не только во вред. К примеру, хвостовые винты современных вертолётов — по сути, бипланные. Они не крестообразны, а Х-образны, причём пары лопастей не жёстко связаны друг с другом. Всё это согласовывается так, что неравномерности работы одной пары лопастей приходят на вторую и утилизуются. Эффективность растёт процентов на 5-15 по разным данным.
Но, конечно, это никак не относится к представленному примеру — я не могу сделать заключения по нему. Очень похоже на старую идею кольцевых крыльев, вполне бесполезную. Но, может быть, и нечто работающее. Просто не знаю.grekmipt
12.09.2019 15:11О, не знал насчет Х-образности хвостовых у современых вертолетов. Сам думал изготовить и применить такой пропеллер для дрона — чтобы «размазать» спектр звукового излучения по частотам (только тут уже надо не Х а ещё похитрее, одна V пошире, другая V поуже, чтобы максимально декоррелировать во времени лопасти как источники звука), так чтобы на слух оно стало восприниматься тише (и может быть даже немного выросло КПД). Не знал что такое вовсю применяют, интересно, спасибо!
Bedal Автор
12.09.2019 15:20Просто погуглите, материалы есть (я подробнее не расскажу, ибо не знаю), там и конкретные примеры можно найти. Один из эффектов, кстати — именно гашение звука.
Вот картинка:
Видите, пары не связаны жёстко. Наверняка можно найти и другие полезные решения вроде углов установки, вида связи и т.п. — в готовом виде.
rboots
11.09.2019 20:33+1Никогда не понимал таких вещей про самолёты:
— если двигатели создают импульс вперёд, а крыло преобразовывает его на импульс вверх, почему сразу не создавать импульс в нужном направлении?
— достаточно ли будет для этого мощности двигателя?
— если не достаточно, то откуда берётся дополнительная сила, держащая самолёт в воздухе? Есть же закон сохранения энергии и мы не можем потребить больше, чем произвели двигатели.Bedal Автор
11.09.2019 21:27+5Поможет всё тот же подход: потери нелинейны. Самый выгодный способ полёта — отбрасывать струю, чья скорость минимально отличается от скорости полёта.
Соответственно, взлетать, создавая тягу непосредственно движком с высокой скоростью струи — крайне, предельно неэффективно. Что и демонстрируют истребители с вертикальным взлётом.
Вертикальная скорость практически нулевая — значит, нужна очень медленная струя. Нужную тягу набрать сечением этой струи. Получили… вертолёт :-D
Но ещё эффективнее в вертикальном удержании — самолёт. Если, конечно, забыть, что для этого ему нужно достаточно быстро лететь. Крыло в смысле поддержания аппарата в воздухе — та же самая лопасть, только перемещающаяся не по кругу, а поступательно. При этом отбрасываемая вниз струя ещё медленнее, чем у вертолёта, и потому на удержание в воздухе самолёт тратит ещё меньше топлива.
Другими словами, самолёт летит так эффективно, потому что аккуратно разбивает потери на небольшие порции. Имея двигатель с быстрой струёй воздуха (других мы делать и не умеем ведь), перемещается с небольшими потерями, летя горизонтально с соответствующей скорости струи скоростью. А потом за счёт крыла преобразует встречный поток в очень медленную струю воздуха, отброшенную вниз. И потому не падает.
Согласование скорости струи и скорости полёта объясняет и разные схемы привода:
— висим вертикально: огромный винт, вертолёт.
— летим горизонтально, небыстро: винтовой самолёт
— летим быстрее: винт меньше, струя быстрее
— скорость выше 600км/час: реактивный двигатель с большой (до 14!) степенью двухконурности.
— трансзвук: двигатель двухконтурный, но степень двухконтурности снижается, за скоростью звука уже до двух, например, а то и меньше. Больше вклад быстрой собственно реактивной струи — выше общая скорость отбрасываемого потока
— сверхзвук 2М: уже лучше, экономичнее, будет одноконтурный двигатель.
— 3М и выше: то, что турбина тормозит реактивную струю, уже начинает мешать, становится экономичным прямоточный двигатель.
— гиперзвук (5М и выше): само наличие двигателя, в трубе которого будет хоть как-то тормозиться поток, неэффективно. Выгоднее становится просто сжигать топливо за собой. Ну, не просто, конечно, но — не в трубе, а как бы у стенки.
1 — турбореактивный двигатель
2 — прямоточный двигатель
3 — двигатель с внешним сгоранием.
grekmipt
11.09.2019 22:09+6Всё дело в том что импульс линеен по скорости, а энергия — квадратична. Крыло самолета «захватывает» и кидает вниз воздух на площади которая на пару-тройку порядков больше площади сечения движка (за счет продвижения крыла в воздухе). Больше площадь=больше масса воздуха. Грубо говоря, если мы увеличим массу отбрасываемого воздуха в единицу времени в N раз, то для создания того же импульса потребуется в N раз мЕньшая скорость воздуха (m*N*V/N), т.е. этот воздух будет уносить с собой в N*N раз меньше затрат энергии на единицу массы (ибо энергия квадратична по скорости), далее вспоминаем что масса увеличилась в N раз и итого — получили экономию в N*N/N=N раз. Крыло за счет своего размера и скорости просто «черпает вниз» намного больше воздуха в единицу времени, нежели это сможет сделать двигатель (при равенстве энергорасхода) если его тупо направить вниз. Так что создаёт сильно бОльший импульс (где-то в 8-15 раз) нежели просто движок смотрящий вниз. Закон сохранения энергии при этом в порядке — кинетическая энергия этого воздуха (с большой площадью, т.е. массой, но малой скорость) сходится с энергией которую сообщает двигатель. Если бы можно было захватывать крылом бесконечно много воздуха (например крыло было бы бесконечно широким) то скорость потока воздуха вниз была бы нулевая, и на удержание высоты вообще не нужно было бы расходовать энергии (тут намеренно забываем про энергию уходящую на преодоление сопротивления воздуха ибо это другой вопрос).
Bedal Автор
11.09.2019 22:18+2даже приятно, как дополняют друг друга эти два коммента :-)
eugenk
12.09.2019 00:28Мне с леталками в этом отношении вот что непонятно. Самолёт летает высоко и быстро. А что если летать низко и медленно, правда не как самолёт, а как птица, с машущим крылом? Будет это экономичнее или нет? Ведь птицы демонстрируют очень впечатляющие характеристики. Орёл весом 15 килограмм поднимает барана весом 40 килограмм. Некоторые из перелётных птиц пролетают над морем без посадок свыше 2 тысяч километров. При том что запас «топлива» у птицы уж точно меньше самолётного. Понятно что машущее крыло гемор ещё тот. Но если в порядке бреда допустить, что будут созданы хорошие искусственные мышцы?
Bedal Автор
12.09.2019 00:42Два условия, дающих птицам такую экономичность и прочие возможности:
О первом я уже говорил, полёт хорош, когда скорость отбрасываемой струи почти равна скорости полёта. Крыло отбрасывает очень медленную струю. И на низких, соответствующих, скоростях очень эффективно.
Второе — великий закон подобия «куб-квадрат». Он крайне прост: если объект увеличить вдвое в линейных размерах, то его площадь станет больше вчетверо, а объём (и, соответственно, масса) в восемь раз.
Птицы малы, и потому у них очень низкая нагрузка на крыло. Это дает им великолепную экономичность в парении и отличную маневренность.
Но стоит увеличить орла вдвое, и идиллия заканчивается. Масса выросла в восемь раз, а площадь крыла всего вчетверо. Ничего не делали, никаких баранов не подвешивали — а нагрузка на крыло выросла вдвое.
Ровно потому самая тяжёлая летающая птица в мире — дрофа весом 20кг. И летает она уже очень тяжело, так что это предел.
Кстати, по той же причине ещё легче летают насекомые :-) Но они ещё мельче и медленнее.
А, паrдон, я же непосредственно на вопрос не ответил:
Нет, даже медленный и низколетающий самолёт будет экономичен как птица только если будет весить не больше 20кг.eugenk
12.09.2019 01:01Я это в плане предыдущего комментария о линейности по скорости импульса и квадратичности энергии. По-идее отброс массы птичьим крылом происходит гораздо медленнее чем пропеллером. Поэтому эффективность должна быть выше. Как это масштабируется, честно говоря не смотрел, надо будет подумать. Возможно лучше что-то вроде ковра-самолёта из сказок. Т.е. плоский лист, создающий подъёмную силу своими колебаниями (положим он целиком состоит из искусственных мышц).
Почему птицы небольшие? Честно говоря мне всегда казалось что в основном из-за прожорливости. Энергии они тратят много, и чудовище размером с корову будет просто не прокормить.
Насекомые там другая песня. При их размерах и их частоте взмахов крыльями, уже большую роль начинает играть вязкость воздуха. Это действительно уже никак не масштабируется вверх. А с птицами — не знаю.Bedal Автор
12.09.2019 01:09По-идее отброс массы птичьим крылом происходит гораздо медленнее чем пропеллером. Поэтому эффективность должна быть выше.
Да. Пока скорость полёта не превышает скорость отбрасываемой струи.
Почему птицы небольшие?
Куб-квадрат, что ж ещё?
Этот закон настолько геометрически универсален, L, S=L^2, V=L^3, что действует везде и на всё: на птиц, бабочек, баобабы, звёзды…
grekmipt
12.09.2019 09:02Вопрос, как правильно (но скорее всего не очень понятно для тех кто не в теме) сказал Bedal, в нагрузке на крыло. Т.е., расшифровывая ), в отношении массы аппарата к его площади. У птиц это отношение отличное (площадь большая а масса мала — трубчатые кости и вот это всё). Но если размер птицы увеличить в N раз, то в такие же N раз ухудшится и это отношение. А значит через единичное сечение площади аппарата придётся прокачивать сильно бОльшее кол-во воздуха, тем самым затрачивая сильно бОльшую энергию.
Меня всегда умиляют новости про очередного «супер дрона» который пролетал в воздухе аж 1-2-3 часа (нужное подчеркнуть). И все восхищаются — надо же как круто. Да блин, взять супер легкую конструкцию с размахом в 10-15 метров, и весом 5-10 кг — так она и день провисит в воздухе, ибо отношение площади к массе будет огромным так что энергии на висение нужно будет мизер (иначе говоря надо будет разгонять воздух до крайне малой скорости чтобы при таком размахе создать импульс в эти 5 кг)…
Поэтому птицы вверх масштабируются — но получаются обычные самолеты. )
А вот «махание» крылом вверх масштабировать уже примерно бесполезное занятие, очень быстро упрёмся в прочность материалов/массу.Bedal Автор
12.09.2019 09:28А вот «махание» крылом вверх масштабировать уже примерно бесполезное занятие, очень быстро упрёмся
… в скорость взмаха. Очень быстро машущее крыло называется винт.
Keynessian
12.09.2019 09:32«махание» крылом вверх масштабировать уже примерно бесполезное занятие, очень быстро упрёмся в прочность материалов/массу
Читал статью, где изучали махание крыльями колибри в режиме висения, и пришли к выводу, что это очень похоже на вертолёт соосной схемы.
С той разницей, что лопасть вертолёта, достигнув крайнего положения для крыла колибри, не идёт назад, а продолжает двигаться дальше. А чтобы лопасти не схлестнулись, они просто проходят одна над другой.
uaggster
12.09.2019 17:15Аргентавис (Argentavis magnificens) – самая крупная летающая птица из известных науке. По мнению ученых, вес этого вымершего гиганта достигал 70 кг, а высота — около 2 м. К тому же, птица обладала огромными крыльями, размах которых составлял около 7 м! Если сравнить её с ныне живущей самой крупной летающей птицей – андским кондором, то окажется, что аргентавис обладал весом в шесть раз большим и в два раза большим размахом крыльев, чем современная птица-рекордсмен. Более 6 миллионов лет назад аргентавис населял центральную и северо-западную части Аргентины, где палеонтологам и удалось обнаружить его окаменелые остатки.
Bedal Автор
12.09.2019 17:25:-)
Я уже несколько дискуссий вёл с биологами про их методы реконструкции. Ребята всё-таки гуманитарии, и что такое куб-квадрат понимают примерно через неделю интенсивного общения. После тех разговоров я сообщениям о размерах птиц и, скажем, динозавров не доверяю ни разу.
Но то, что какая-то конкретная почему-то вымершая птица могла быть несколько тяжелее нынешних, вполне допускаю. Но летать орлом она при этом заведомо не могла.
Keynessian
12.09.2019 20:03+1летать орлом она при этом заведомо не могла
Я бы сказал, что она летать могла только орлом — за счёт восходящих термиков, а не за счёт взмахов крыльев. :)
Mexonizator
11.09.2019 20:59Спасибо автору за статью. Сколько себя помню, всегда ощущал вокруг экранопланов такой романтический флёр. Особенно подкупала теоретическая возможность нестись над водой с самолётной скоростью.
Но — увы. Жаль, реальность оказалась иной. Может, теперь только в будущем, когда придумают что-нибудь типа магнитных подушек или там какой-нибудь электростатической рамки, чтобы парить над поверхностью… Ну, вы поняли.
santa324
11.09.2019 21:21Не странно ли это: опираться на воздух и отталкиваться от воздуха когда под тобой так близко гораздо более плотная вода?
В обще было бы интересно сравнить саму идею этих аппаратов с суднами на подводных крыльях. Меньше слпротивление и больше скорость? Выше подальше от волн? А если подводные коылья сделать поострее поменьше и судно над ними поднять повыше?bobcatt
11.09.2019 21:40Во всем мире с подводными крыльями поигрались и бросили, сложно обеспечить мореходность и грузоподъёмность. Новых судов никто не строит, сейчас в моде полупогружные катамараны, с тонкими корпусами-волнорезами, производства InCat.
MaxAlekseev
11.09.2019 23:52Внезапно, подводное крыло сейчас дало второе дыхание кайтсерфингу и не только. Доски с крылом это сейчас последний писк, зовется гидрофойл, но развлекуха, да...
ГидрофойлBedal Автор
12.09.2019 00:44Очень многие решения, не оправдавшиеся в промышленно-транспортном масштабе, просто великолепно работают для «покатушек».
DonArmaturo
12.09.2019 12:17Как тут не вспомнить премии для мускулолетов. Если не ошибаюсь, их «пилотами» всегда были велосипедисты. Вращать педали в перелете через Ла-Манш непросто. Или взлететь на мускульном вертолете.
arheops
12.09.2019 03:17Нет никаких проблем отталкиваться от воды крылом… кроме фактической неровности воды.
Уже используя крыло на кайте и виндсерфинге(да даже не используя) приходится постоянно компенсировать фактическую неровность волны. Даже казалось бы полностью плоская вода играет волнами большой длины.
Опять таки, квадрат-куб. На доске с массой в 100кг и на сокростях 40-50км в час вы можете ногами «отыграть» эту разницу. Для транспорта вам прийдется делать сложную систему компенсации неоднородностей, сколько она стоит — посмотрите на гоночные яхты на подводных крыльях. Ну и скорости меньше 90 тоже не особо интересны, проще достигнуть обычной лодкой глиссирующей.
А прикиньте такую же систему для океанской волны(10-30м) и размером на сухогруз.
grekmipt
12.09.2019 15:00А CFD — это минимум 10-50 терафлопсов, работающие не менее десяти часов в сеансе. Точек в модели не менее 300 миллионов, итераций не менее 1000
Это крайне абстрактное утверждение. Если считать отдельный элемент, или суметь свести задачу к симметрии (считать узкий клинышек или слой с соответствующими граничными условиями) то и на порядок мЕньшее кол-во узлов даст ровно такой же хороший результат. Я считал на сервере который имеет 24 раздельных ядра, и да, один расчет идёт конечно день-два и кол-во узлов на уровне десятков миллионов. И этого с головой хватает на то чтобы посчитать, даже в 3D, скажем какой-то пропеллер нетривиальной формы. А уж если считать профиль (2D постановка) то там совершенно не нужно такое кол-во узлов и всё считается за часы и десятки минут на ура, даже если усложнить задачу введя туда управление погранслоем. Конечно если считать весь аппарат целиком, то там и 300 миллионов не хватит. Но нафига его считать целиком? Мне кажется у вас несколько завышенные оценки по ресурсоемкости такого рода численных исследований. Если считать в лоб, или если хочется результата расчета через час — то конечно да. Но если с умом — то и одного сервера на 24 или 48 физических ядра вполне хватит на большинство задач. Разумеется покуда мы говорим про дозвуковые скорости. Сверхзвук — тут всё намного хуже, факт.
По поводу конкретно тех картинок который я постил выше по BoxPropellers, то источник взят вот отсюда (там есть открытая ссылка на pdf).Bedal Автор
12.09.2019 15:10извините, но вы описываете тот самый случай, когда количественная разница приводит к очень разным качественным результатам.
Я уже привёл смешной, но конкретный пример не самой богатой конторы, которой для построения аэродинамики на скоростях порядка 100м/сек требуются такие ресурсы. Требуются, подчеркну. В авиации порядок потребности другой, ясное дело.
Вопрос «Но нафига его считать целиком?» очень показателен, кстати.
Я считал на сервере который имеет 24 раздельных ядра
Увеличить число ядер раза в три — и будет 1 (один) терафлоп. Sapienti sat.grekmipt
12.09.2019 15:13Не, считать формулу-1 — это далеко не то же самое что считать профиль, или пропеллер. Ибо в случае формулы-1 — принципиально никак нельзя обойтись без учета влияние земли, а это автоматически ведёт к необходимости считать всю машину целиком — и тогда действительно вилы по необходимым на то ресурсам. Воздухозабоник истребителя для сверхзвука — это туда же. Примеры не релевантны в общем. Вы всё как-то в сторону самых сложных задачь смотрите — а для гражданской авиации это всё нафиг не нужно, там всё сильно проще в части ресурсов для CFD. Ибо скорости сильно дозвук, и принципы аэродинамики соответственно проще, и соответственно шаг расчетной сетки сгодится намного более крупный.
Bedal Автор
12.09.2019 15:19Вполне релевантен в том смысле, что для авиации не нужно считать землю, зато нужно считать взаимовлияние разных частей аппарата, а про скорости… Ф1 100м/сек — предел.
Так что, скорее, перечисленное следует считать минимальными требованиями.
aasten
12.09.2019 15:24+2Большое спасибо за статью, за интересный технический разбор. Очень понравилась подача материала.
Кажется, заметил неточность:
Точка приложения аэродинамических сил называется аэродинамическим фокусом или центром давления.
При этом на картинке выше этой фразы стрелками указано, что это две разные точки.
Bedal Автор
12.09.2019 15:29Чёрт, Вы совершенно правы, доупрощался. Действительно, это не одно и то же. Аэродинамический фокус — точка, где момент (момент, а не сила) постоянен при разных углах атаки.
В обсуждении важен именно центр давления, поправлю
akdes
14.09.2019 03:56Спасибо за интересную статью и хороший слог.
Однако, кроме как переписки фактов инженерии, я ничего не увидел, а наименование обещает анализа компьютерных вспомогательных систем, которые дадут жизнь данному виду птеродактилей.
А то, вот такие вот самолёты, а в конце, "компьютеры смогут это улучшить. "
"Вот вам функция сердца, но нано технологии смогут ее улучшить, все, теперь вы знаете."
Bedal Автор
14.09.2019 07:52кроме как переписки фактов инженерии, я ничего не увидел
Хм, а что должно было быть? Ровно это и было целью: показать «факты инженерии» и разъяснить их корректно, но простым языком.
наименование обещает анализа компьютерных вспомогательных систем
В каком месте это обещалось?
А то, вот такие вот самолёты, а в конце, «компьютеры смогут это улучшить. „
Так и есть. Компьютеры дают возможность резко снизить расходы на стабилизацию, поскольку работают в темпе быстрее процесса, и можно не тратить энергию тупо всегда, а только тогда когда нужно и столько, сколько нужно.
Даже на самолёте это даст экономию процентов в 10, а на экраноплане, где роль стабилизации и расходы на неё много выше, и того больше.
Написал я про это, чтобы не получилось, что я просто желчно и тупо ругаю всё. Но написал верно, не просто слова для отмазки.
P.S. Поскольку поругивающие интереснее хвалящих, спрошу: предыдущая статья тоже вызвала у Вас такое отторжение? Или большее?
Thebear
14.09.2019 07:21Дельно расписано, спасибо. Всегда хотелось, узнать, почему дело не пошло. Я то больше о безопасности и ресурсе думал, а экономичность упустил.
ngl4ngl
Спасибо! Очень интересная статья.