Могла ли промывка винта обеспечить достаточную подъемную силу для взлета - даже теоретически?

Я знаю, что спрашивать об этом кажется безумием, но это не то же самое, что поднимать себя за ноги. Если вы попытаетесь поднять себя таким образом, то увидите две равные и противоположные силы, но есть эксперименты с самолетами, приводимыми в движение мышцами, которые работают.

Итак, при условии, что самолет каким-то образом стабилизировался и крылья были спроектированы для этой цели, могла ли пропеллерная струя теоретически поднять самолет? Если нет, то почему?


Примечание

Я понимаю, что нормальный самолет начал бы двигаться вперед. Предположим, что самолет удерживается сзади тросом и что эксперимент проводится при отсутствии ветра.

Конечно, можно, подумайте об аэродинамической трубе. Однако я предполагаю, что пропеллер должен иметь такой же размах, как и крылья. так что это не очень практично.
В этом вся идея Channel Wings.
гироскопы летают примерно так.
самолеты с мускулистыми двигателями - не надо экспериментов; птицы доказывают, что это работает дольше, чем существуют люди

Ответы (5)

Да. Крылу все равно, что заставляет воздух течь мимо него. Встречный ветер, пропеллер, 747-й след, суслик чихает.

Если самолет сдерживается от движения вперед, а скорость пропеллера на большей части крыла достаточно высока, скажем, больше, чем скорость сваливания самолета, тогда крыло должно создавать достаточную подъемную силу, чтобы поддерживать самолет, заставляя его взлетать.

Дело не столько в том, чтобы специально спроектировать крыло, сколько в том, чтобы самолет мог выдерживать множество необходимых больших винтов и вес двигателей. Такой большой мощности слишком много для эффективного круиза. Но это легко реализовать с помощью модели самолета весом в один фунт.

(+1) Также необходимо учитывать угол атаки: воздушный поток быстрее, чем скорость сваливания, недостаточен для обеспечения отрыва.
Последующий вопрос: сколько синхронно чихающих сусликов потребуется, чтобы Боинг-747 взлетел?
But it's easy to implement with a one pound model airplaneЧто ж, самолет весом 0,0000001 фунта может просто дрейфовать в воздухе как идеальная сфера без аэродинамических поверхностей. Я не думаю, что использование законов масштабирования Вселенной является правильным подходом. Масштабные модели самолетов ведут себя совсем не так, как полноразмерные. Хотя теоретически мы можем сконструировать самолет, который поднимается под собственной опорой, я чувствую, что это может быть тип ситуации, которая настолько неэффективна, что мы выходим за фундаментальные ограничения материалов, из которых мы должны построить транспортное средство, что делает его неэффективным. это реально невозможно.
Человек чихает со скоростью около 4,5 м/с . В этой статье сообщается, что обычное дыхание может потреблять около микроватта. К сожалению, я понятия не имею, как преобразовать это в количество необходимых человеческих чихов, не говоря уже о чихании суслика. Может быть, это должен быть новый вопрос.
Потребуется около 120 воробьиных пуков, чтобы сравняться с одним чиханием суслика.
Итак, человеческое дыхание, около 4 секунд на вдох, составляет микроватт? Длительное чихание происходит примерно так же быстро. Суслики дышат в 3 раза быстрее, но их легкие в 300 раз меньше. Таким образом, один непрерывно чихающий суслик дает 10 нановатт. Для запуска Боинга-747 требуется 90 мегаватт, или 900 квадриллионов чихающих сусликов, покрывающих квадрат со стороной около тысячи миль.
@CamilleGoudeseune Человек ... Даже крота сусликов.
@Эрик, слава богу. что-если.xkcd.com/4
Европейские или африканские суслики?
@SebastianLenartowicz Это кажется идеальным кандидатом, чтобы спросить Рэнделла Манро! Я имею в виду, у кого еще есть время потратить день или два, чтобы найти надежный ответ? Кто еще мог знать (или быть в состоянии найти) единственного зоолога, написавшего статью о чихании сусликов?? (И если мы продолжим говорить об этом, мы отравим все поисковые запросы Google!)
@RossPresser Читайте внимательно: веселые исследователи в статье говорят, что они могут собрать микроватт из вибраций, вызванных дыханием. Общая мощность движения воздуха, наверное, на порядки больше, особенно если пыхтеть и пыхтеть, чтобы поднять этот B747 ;-).
@CamilleGoudeseune Это лучший смех, который у меня был за весь год. Спасибо!
Перерасчет. Чтобы измерить эффективную передачу энергии от дыхания, используйте воздушный шар для вечеринок, который, по данным NIST, хранит 255 фунт-сила-фут или 350 Дж. Человек надувает его за 20 секунд, то есть 18 Вт. Суслик в 100 раз меньше, 0,18 Вт. 90 МВт / 0,18 Вт дает не менее 500 миллионов сусликов , покрывая Wittman Field (OSH) плюс Camp Scholler.

В принципе да, но зачем вам это? Для вертикального взлета это было бы крайне неэффективно.

Подъемная сила создается за счет отклонения воздуха вниз .

Это становится проще, поскольку для отклонения доступно больше воздуха, поскольку величина отклонения, необходимая для данного подъема, может быть уменьшена. Однако, если все движение воздуха обеспечивается пропеллером, зачем снижать эффективность, обдувая его горизонтально над крылом, где он создает трение? Не лучше ли было бы направить этот воздушный поток прямо вниз, чтобы не было необходимости в дальнейшем отклонении?

Любое отклонение повлечет за собой потери, поэтому объезд крыла излишне усложняет ситуацию. Это не значит, что это не пробовали — как отмечает qq jkztd в комментариях, Ryan VZ-3 использовал эту концепцию, хотя и с плохими результатами.

Райан 92 ВЗ-3

Ryan 92 VZ-3, восстановленный после крушения ( источник фото ).

Для теоретического подхода диаметр винта должен быть равен половине размаха самолета, при этом оба винта должны быть установлены в середине размаха. Теперь шасси также должны быть длиннее четверти размаха, чтобы они могли свободно вращаться. Далее крылу нужны закрылки, способные отклонять поток воздуха на 90°, что потребует активного обдува. Это быстро становится довольно сложным, поэтому дизайн, подобный приведенному ниже, выглядит более многообещающе:

Вертол Модель 76 ВЗ-2

Вертол Модель 76 ВЗ-2 ( источник изображения ) был первой конструкцией поворотного крыла, которая успешно перешла между вертикальным и горизонтальным полетом и была построена для той же цели, что и ВЗ-3. Хотя визуально он не был более привлекательным, чем VZ-3, он имел более долгую карьеру: он поднялся в воздух первым (в 1957 году, а не в 1959 году для VZ-3) и использовался до 1965 года, а VZ-3 был снят с вооружения в 1961 году.

Пробовали, это был вертолет Ryan VZ-3
Интересно, что тяга на мощность увеличивается с увеличением площади ротора — будь то один ротор или N меньших роторов. Отсюда большая площадь ротора на всем, что хочет использовать грубую подъемную силу ротора.
@qqjkztd: Спасибо за информацию! Надо признать, что ВЗ-2 был более практичным и лучше летал на вертикальном взлете. VZ-3 всегда создавал некоторую тягу вперед, поэтому чисто вертикальный взлет был бы невозможен.

Ограничив вопрос примерно горизонтальным потоком воздуха... пробовали.

Крыло канала Кастер было тем, которое пыталось… оно не совсем вышло, но было заявлено, что оно может летать со скоростью от 8 до 11 миль в час. Возможно, это было оптимистично, но CCW5 (на фото: изображение из связанной Вики) явно летал со скоростью 35 миль в час.

введите описание изображения здесь

И его продолжают пробовать... на этот раз в сочетании с эффектом Коанда ... о результатах пока не сообщается.

ВАУ - какой отличный ответ, лучше всего здесь

Абсолютно. Вот как это выглядит:

введите описание изображения здесь

Здесь турбореактивный двигатель (это двигатель F-35), но с точки зрения физики нет причин, по которым вы не могли бы сделать это с помощью пропеллера.

Пока у вас есть средства направить достаточную часть тяги вниз, вы можете взлететь. Аэродинамический профиль также немного перенаправлял бы тягу вниз, но гораздо менее эффективно, чем сопло.

Это было бы даже отдаленно непрактично с нормальным двигателем и аэродинамическим профилем. Однако физика работает, если ваш двигатель может создать достаточную тягу, чтобы получить требуемую нисходящую составляющую.

@fectin Я понимаю разницу, и я думаю, вы упустили суть. Подъемная сила — это форма тяги в том смысле, что и то, и другое — силы. Вопрос предлагает сценарий, в котором аэродинамический профиль преобразует тягу горизонтального двигателя в подъемную тягу. Изображенный дизайн является гораздо более эффективным способом сделать это. Но физика, с точки зрения расположения сил, точно такая же.
@fectin Спасибо, это отличные примеры - на самом деле это почти то же самое, что я надеялся сделать для OP: размышление об этом таким образом упрощает придумывание сценариев, которые можно использовать, чтобы доказать себе, что это возможно.
Моя ошибка: последний комментарий действительно помогает! Теперь я лучше понимаю вашу точку зрения, но она не отразилась в вашем ответе.
Хотя турбовентиляторный, а не турбореактивный двигатель, F35 на самом деле не является примером (или, по крайней мере, немногим больше, чем вертолет), поскольку он включает в себя подъемный вентилятор с приводом от вала с вертикальной осью перед двигателем, в дополнение к вектору потока. назад. Пример, который вы, вероятно, захотите, - это система Kestrel / Harrier, которая представляет собой турбовентилятор с (умноженным) вектором тяги .

Предположительно, вы имеете в виду использование крыльев, прикрепленных к планеру, с винтами, движущими по ним воздух.

Если вместо этого вы двигаете крыло по воздуху, чтобы создать над ним воздушный поток, вы «вырезаете посредника» и в конечном итоге получаете вертолет или типичный мультикоптер.

Точно так же орнитоптер перемещает крыло по воздуху, чтобы достичь подъемной силы.

Ожидаются отрицательные голоса. Такова жизнь. Еще показалось полезным добавить.