Для начала позвольте мне уточнить, о чем я спрашиваю. На данный момент меня не беспокоит что-либо из следующего, поскольку, если на этот вопрос будет дан ответ, они будут рассмотрены в последующих вопросах:
Я спрашиваю, сделал ли я какие-либо ошибки или упустил какие-либо факторы, касающиеся механической способности этого дракона летать.
Я подумал, что независимо от того, сможет ли мой дракон оторваться от земли, этот вопрос и последующие ответы могут дать некоторую основу для работы другим, кто заходит на этот сайт, чтобы спросить о больших летающих существах.
Предупреждение - Впереди математика - Предупреждение - Продукт кого-то, у кого слишком много свободного времени
Я начал с наброска Дракона (обновлен со структурой на хвосте, чтобы добавить стабильности)
Используя этот рисунок, я рассматривал тело как серию эллипсоидов для расчета объема. Оттуда я прогнал числа, чтобы найти подходящий размах крыльев и т. д., и отредактировал изображения, чтобы они соответствовали.
Дракон разработан с головой, смоделированной по образцу ложного гавиала, крыльями и грудью, смоделированными по образцу летучей мыши для полета, и ногами жабы + хвостом кенгуру, чтобы помочь в взлете.
Высота: 6,5 метра
Длина: 19 метров
Объем: 11,9 куб.м.
Средняя плотность: 0,614 г/см^3*
Вес: 7310 кг.
Размах крыла: 38 метров
Площадь крыла: 304 кв.м.
Нагрузка на крыло: 23 кг/м^2
Поперечное сечение мышц Крылья+Ноги+Хвост: 43000 см^2
Мышечная сила*** ньютонов/см^2: 35 н/см^2
Сила мышц Крылья+Ноги+Хвост: 1 474 900 Вт
Время отрыва: 1 секунда
Высота прыжка в прыжке**: 20,6 метра.
Поперечное сечение мышц крыла: 21 600 см ^ 2
Сила мышц крыла: 756 000 Вт.
Время закрытия: 2 секунды
Ускорение закрылков**: 21 метр в секунду
Коэффициент подъемной силы****: =<3,9
Коэффициент аэродинамического сопротивления****: =>0,12
С сайта nasa.gov
L = (1/2) d v2 s CL
L = подъемная сила, которая должна равняться весу самолета в фунтах.
d = плотность воздуха. Это изменится из-за высоты. Эти значения можно найти в таблице стандартной атмосферы ИКАО.
v = скорость самолета, выраженная в футах в секунду
s = площадь крыла самолета в квадратных футах.
CL = коэффициент подъемной силы, который определяется типом аэродинамического профиля и углом атаки.
(Я буду использовать метрическую) Плотность воздуха на высоте 3 км над уровнем моря и -4,5c = 0,9093 кг/см^3
0,5 x 0,9093 x 10^2 x 304 x 0,6 = 8292,816 кг подъемной силы, более чем достаточно, чтобы оторвать этого парня от земли.
Перетаскивание = Cd (dv^2)/2 x контрольная площадь
Плотность воздуха на уровне моря и 20с = 1,225 кг/м^3. Базовая площадь, которую я вычисляю, составляет (1,5 x 2) м ^ 2 для лица и туловища + (36 x 0,4) м ^ 2 для крыльев, или 17,4 м ^ 2.
0,2 x (1,225 x 10 ^ 2) / 2 x 17,4 = 213,15 ньютонов сопротивления, хотя я не уверен, как рассчитать влияние этого на дракона.
*Плотность птицы еще больше снижается за счет определенных приспособлений, которые будут обсуждаться в другом вопросе.
**Найдено с помощью простого уравнения работы над временем.
*** Нет разницы в силе между быстрыми и медленными мышечными волокнами, только в скорости сокращения и выносливости. Бумага, которая показывает это .
**** Фактические коэффициенты летучих мышей, если по какой-то причине они недостаточно близки, сообщите мне об этом.
Я был удивлен, посмотрев на эти цифры, что на самом деле я не видел ничего, что, насколько я мог судить, мешало бы дракону летать. Но это мой первый раз, когда я занимаюсь какой-либо математикой, и даже если я все понял правильно, я мог что-то упустить, поэтому я решил спросить некоторых умных людей здесь, в Stack-Exchange, и посмотреть, что они сказал мне.
Если предположить, что это существо бегает, а затем прыгает, используя руки, затем ноги и хвост, чтобы взлететь, а затем делает несколько взмахов крыльев, может ли оно родиться в воздухе, как показывают мои цифры? Оттуда он мог поддерживать полет?
Похоже, ты не хочешь тянуть волшебную карту.
Я думаю, что можно обойтись и без перепонки между ног. Я думаю, что он слишком близко к крыльям, чтобы обеспечить большую устойчивость. Вместо этого я бы сплющил хвост (или сделал тело длиннее, а хвост короче, но это добавит массы).
В противном случае, если только тело не намного плотнее, чем у млекопитающего, я не вижу никаких причин, по которым оно не должно летать.
Ходьба, с другой стороны, может быть проблемой, учитывая его общий размер. Разве что кости ног намного крепче, чем у нас, я думаю, что ноги слишком тонкие для его размера.
Кроме того, следите не только за нагрузкой на поверхности крыла, но и за этой нагрузкой вдоль элементов конструкции. Плечи (корни крыльев) будут подвергаться большой нагрузке. Возможно, его нужно будет усилить. Вам также может понадобиться больше «пальцев» в крыле, чтобы уменьшить нагрузку на корень каждого пальца.
Хотя, если бы у него были полые кости, это сработало бы, но он был бы гораздо более хрупким.
У него также будет проблема с невозможностью перекачивать кровь от ног обратно к сердцу. Взгляните на слонов. Кожа вокруг его ступней и голеней очень прочная и предназначена для того, чтобы действовать как герметичный носок, помогая мышцам перекачивать кровь обратно.
Итак, аэродинамически это выглядит хорошо, но я думаю, что закон кубического корня укусит вас за структуру.
Летучие мыши имеют коэффициент подъемной силы только ~3,9, потому что их крылья совершают гораздо больше движений вверх/вниз, чем вперед и назад. Для справки: теоретический максимум самолета с неподвижным крылом составляет около 2. Это означает, что для того, чтобы ваш дракон получил такой коэффициент подъемной силы И летал со скоростью 10 м/с, ваши крылья на самом деле будут ускоряться намного больше, чем 21 м/с.
На этих видео ( https://www.youtube.com/watch?v=Ni_mS4cKPXY , https://www.youtube.com/watch?v=JAP2I-t3FGs ) видно, что крылья летучей мыши покрывают около 130 -140 градусов по дуге за гребок, и что каждый гребок перемещает его только примерно на 1/6 часть вперед по мере того, как крыло движется вверх или вниз. Таким образом, если ваши крылья имеют длину около 17 м каждое, это означает, что кончики крыльев перемещаются примерно на 40 м за полный взмах, перемещая вас вперед примерно на 6,67 м; Таким образом, чтобы достичь скорости 10 м/с, используя механику крыльев летучей мыши, ваш дракон должен совершать 1,5 взмаха в секунду, при этом кончики крыльев на самом деле покрывают около ~60 м/с, ускоряясь в среднем ~120 м/с^2 в любой заданный момент времени. время...
Поскольку ваши крылья на самом деле прилагают гораздо больше усилий, чем вы рассчитывали, вам нужно будет немного уменьшить масштаб некоторых вещей и определить профиль закрылков, который вам подходит. Вместо подъемной силы летучей мыши вы, вероятно, должны смотреть на крупных птиц, таких как альбатрос или андский кондор, которые на самом деле очень мало машут крыльями. Для крупных летающих животных лучше меньше махать руками, потому что это снижает нагрузку не только на кости, но и на мышцы и связки, которые придают костям структуру.
Площадь крыла в форме летучей мыши рассчитывается как A = (F x D5) + 0,5 (D5 x D3). F = длина предплечья, D5 = цифра 5, D3 = цифра 3 Каждый квадрат на вашей диаграмме составляет ~ 1,85 метра, поэтому площадь крыльев вашего дракона составляет ~ 220 м ^ 2, включая задние ноги и хвост. При нормальной плотности воздуха на уровне моря скорость сваливания должна быть 42,5 км/ч. Так что, пока ваш дракон может запускаться со скоростью 42,5 км/ч или выше, он должен летать.
AlexP
Мирдден Уиллт
Мирдден Уиллт
Нейт
Мирдден Уиллт
AlexP
Мирдден Уиллт
Мирдден Уиллт
Паларран
Мирдден Уиллт
Стив
AlexP
Мирдден Уиллт
Мирдден Уиллт
Мирдден Уиллт
Мирдден Уиллт
кобальтовый утенок