Плотность воздуха для полета крылатого человека?

Это быстрый ответ: уравнение подъемной силы:

$$L = C_L * (1/2) * \rho * V^2 * A$$

Где$L$Лифт в Ньютонах,$C_L$- коэффициент подъемной силы крыла,$\rho$- плотность воздуха в кг/м^3, а$A$площадь крыла в м^2.

$\rho$составляет ~ 1,2 кг / м ^ 3 между средним уровнем моря и 2 км над уровнем моря на Земле, как мы это знаем. При размахе крыла 15 футов (~ 5 м) и приблизительном удлинении 3 (что мало, чем выше соотношение 10, тем лучше), A (площадь) составляет около 8 м^2. Человеку весом 60 кг требуется подъемная сила ~ 600 Н. Пусть C_L будет около 1,0, в лучшем случае, но, скорее всего, около 0,6 для этого крыла, для крейсерского режима полета вперед. Второй частью этого является определение мощности, необходимой для полета, которая, вероятно, составляет не более 80 Вт для обычного человека.$Power = Force * Velocity$, и в этом случае мощность является ограничением, а сила и скорость являются свободными переменными. Создаваемая сила предназначена для противодействия сопротивлению, которое мы можем допустить, чтобы оно составляло около 20% от подъемной силы в худшем случае, ~10% в лучшем случае.

Я предполагаю:

$$L = 600N, C_L = 0.6, A = 8 m^2, P = 80 W, D=0.1 * L = 60 N$$ Это дает $600 = 0.6 * 0.5 * \rho * V^2 * 8$, или $V = \sqrt{600/(0.6 * 0.5 * \rho * 8)}$Второе уравнение, $P < F * V$, может иметь вставленное выше: $80 = 60 * \sqrt{600/(0.6 * 0.5 * \rho * 8)}$

Решая для ро, мы имеем$\rho > 140 \: kg/m^3$

Это в 30 раз больше плотности атмосферы Титана на его поверхности и в 1/7 плотности воды. Конечно, если вы подкорректируете числа, вы, вероятно, сможете значительно снизить это значение, скажем, уменьшив сопротивление до 5%, приняв C_L от 0,8 до 1,0 и увеличив площадь крыла. Вы можете захотеть, чтобы размах крыла был немного больше, скажем, от 8 до 10 метров (от 26 до 32 футов), что позволяет увеличить площадь крыла и увеличить удлинение, что сделает ваше крыло более эффективным.

Несколько вещей, которые я пропускаю, - это числа Рейнольдса, эффективность Освальда и то, как будут работать вязкость и сжимаемость.

Бонус: вот веб-сайт, который я нашел некоторое время назад, который показывает, как вы можете совершать машущие полеты с помощью технологии не-далекого-будущего: http://www.dcgeorge.com/

Использованная литература:

http://en.wikipedia.org/wiki/Человеческая_сила

http://www.lpl.arizona.edu/~yelle/eprints/Yelle97b.pdf