搜索
微信公众号: paracncom
查看: 905|回复: 29

[心得交流] 几种飞行方式的力学比喻

[复制链接]
发表于 2017-1-25 22:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 人力扑翼 于 2017-1-26 00:11 编辑

要过大年了,繁琐枯燥的力学分析就免了吧!只把分析结果用比喻来形象地说说。
1. 固定翼加直接推力


“这动力效率,相当于我脚下打滑!”

2. 滑翔
“如果看见我上升了,也许还是下坡,只不过整个地块都抬高了!”

3. 毫无扭转的扑翼



“原地蹦跳也有不少功啊!可惜百分百没用!”


4. 只有被动扭转,或者仰角控制不好出现负迎角的扑翼
“上扑也让我产生前推力,还老怨我力气不够,作孽啊!”

5. 小正迎角的波浪形滑翔
“资金不进场,股市上涨也达不到前期高点了。”

6. 变载波[size=18.6667px]浪形滑翔
file:///C:/DOCUME~1/W1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.giffile:///C:/DOCUME~1/W1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif
“如果在滑板上再加个弹簧顶着我的屁股,我就只管下 ‘墩’上提”


补充一点:扑翼机的辅助固定翼,相当于增加一条水平滑竿,可以用胳膊(绑上滑轮)在上面撑一撑。那种方式可以用?用到什么程度?不难想象。

7. 理想轮翼
“真正的高效率巡航,空气动力学只谈滑翔比!其它都是机械学的事。”

想想大多数扑翼机都在哪个模式?现有的人力扑翼都在哪个模式?“雪鸟”在哪个模式?为什么那么多人对人力扑翼失去了信心?是力气不够吗?!

祝大家春节快乐!

 楼主| 发表于 2017-1-25 23:35 | 显示全部楼层
本帖最后由 人力扑翼 于 2017-1-26 00:11 编辑

编辑功能用不好,删不了图
 楼主| 发表于 2017-1-25 23:51 | 显示全部楼层
本帖最后由 人力扑翼 于 2017-1-26 00:12 编辑

终于会在编辑中删图了
 楼主| 发表于 2017-1-25 23:57 | 显示全部楼层
最新的结构方案还没在这文里说。
 楼主| 发表于 2017-1-26 00:32 | 显示全部楼层
雪鸟号就像图4,而且由于被动扭转量也不大,相当于这图里的坡度起伏很小,却总在地面和波浪形天花板之间蹦,比图3的原地蹦跳没有好多少!

玩具扑翼虽然也是图4,但毕竟被动扭转大,相当于图中坡度大,更重要的是相对功率大,能耗大,在地板和天花板之间蹦得起劲儿!

人力飞行“蹦”得起吗?!

角动扑翼要主动控制好展向各段的不同仰角很困难,而控制不好仰角就是在地板和天花板之间蹦,还不如用硬翼变悬挂长度来得明白。
 楼主| 发表于 2017-1-26 01:51 | 显示全部楼层
补:蜂鸟悬停

生物再先进也没有无限旋转的轴承,只好往复式螺旋桨了。
 楼主| 发表于 2017-1-26 02:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 人力扑翼 于 2017-1-26 03:11 编辑

再补:角动扑翼

这可只画出了右边的两条腿(食品店叫翅根和翅尖)。没有四条腿的别玩儿角动扑翼!除非你的力气撞得起天花板!




发表于 2017-1-26 08:29 | 显示全部楼层
发表于 2017-1-26 09:48 | 显示全部楼层
发表于 2017-1-27 04:41 | 显示全部楼层
力学对比完全不具对应性!请不要误导读者!
地面反作用托举力永远与重压力大小相等,方向相反。地面滑行人可以任何速度滑行。
而空中翼面升力则与重力无关,与速度平方,翼面积正比,(取决于翼型,迎角等)。只有等于重力时才能保持空中飞行。否则掉落。
 楼主| 发表于 2017-1-28 01:21 | 显示全部楼层
本帖最后由 人力扑翼 于 2017-1-28 01:54 编辑

当在地面下坡滑行时会有加速度,这个加速度有垂直分量,说明地面托举力不等于重压力。
上坡时有负加速度,情况类似。

空中飞行时,重力影响运动轨迹,运动轨迹影响实际迎角,迎角影响升力。

力学分析的思维逻辑,不能把各个因素的因果关系都看成是串联的。要用联立方程的思维逻辑。
升力与重力无关的说法,只是完整分析过程中的一步而已。
如果升力不等于重力,那么或者上去或者下去,仰角都会变化,升力也就会变。
不能只记公式,要懂得公式的具体条件和物理含义,首先要有正确的逻辑。
 楼主| 发表于 2017-1-28 02:14 | 显示全部楼层
本帖最后由 人力扑翼 于 2017-1-28 02:42 编辑

说起现在太多的扑翼都在上扑时有负升力这事,又想起一个有趣的故事。

二十多年前,我的一个朋友开始练冬泳。
他看到其他冬泳者上岸后,拿出带来的一大可乐瓶的干净水冲一下身体,再穿衣服。
心想这河水有污染,这倒是个办法,于是以后也带一大瓶水。
可是这一冲,比在河里还冷,冻得打哆嗦!
看看其他人冲水时若无其事的样子,暗想还得多锻炼啊!
可是半个月过去了,还是一冲就打哆嗦!
于是和那几位交流,深表赞叹!
可是人家却说,大可乐瓶的水是头天晚上灌好,放在暖气上热了一宿的!
(把我笑晕了!)

你说你直劲地要跳离下面的支撑去撞天花板,
还老怨人的相对功率不够,不如鸟的大,
鸟要是真会说话,也会告诉你,我上扑时也一直是在压着空气,没有跳起来呀!
 楼主| 发表于 2017-1-29 01:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 人力扑翼 于 2017-1-29 01:47 编辑

柔性悬挂的一个最大特点,就是几乎不可能出现负迎角、负升力的现象。

所以人力扑翼应该优先考虑柔性悬挂。

而在柔性悬挂体制下,整体布局就要重在垂直方向了。

总之,总体结构不应该是凭直觉模仿出来的,而应该是有具体的、逻辑的客观道理推出来的。
 楼主| 发表于 2017-1-29 14:14 | 显示全部楼层
本帖最后由 人力扑翼 于 2017-1-29 14:20 编辑

要注意变载不同于变重。变载是改变载荷的垂直加速度,使载荷超重或失重。

实际上,在不变悬挂长度的波浪形滑翔中,载荷在下滑和直线上滑的过程中都会由于垂直向下的加速度而存在失重,使得机翼载荷减小,相应的迎角变小而使升力减小。(但在底点前后的仰角翻转期,会有超重)。

如果在变长悬挂波浪形滑翔时严格保持载荷高度,仅仅是消除了上述失重现象,使机翼等载运动,还并不能产生剩余推力。

所以需要在下滑时多一些加载,在上滑时更多一点减载。相对于严格保持载荷高度的加载和减载,多出来的“过加载量”和“过减载量”,就都是正能量。

加载和减载的力,和俯仰角的正弦和余弦的积就是其变换成水平方向的力。

所以,最有效的“过加载”时机,是在下滑角最大的下扑中段。
而最有效的“过减载”的时机,则应该是从下扑底点、俯仰角从零开始增大的时候,使机翼尽多地保持速度地恢复高度。

可见最佳加载时机和最佳减载时机也是不对称的。这是扑翼的高级操作(驱动)技巧。很像荡秋千的操作要领。
发表于 2017-1-29 21:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 想飞天的小兵 于 2017-1-29 21:02 编辑

图7的理想扑翼出现过了~用腿 腰 体重来驱动  但是目前不在飞行领域~~水上飘就是这个原理~减肥特别有效
 楼主| 发表于 2017-1-29 23:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 人力扑翼 于 2017-1-30 00:35 编辑

哈!想飞天的小兵提供了一个很有意思的信息!
http://www.56.com/u90/v_MTI5MDI5MDM.html

原理还没完全看明白,但肯定是利用载荷的垂直加速度来加载和减载。

这东西的构思太妙了!

http://v.youku.com/v_show/id_XNTU5NjE2MDg4.html
老外玩得溜些
 楼主| 发表于 2017-1-30 12:14 | 显示全部楼层
本帖最后由 人力扑翼 于 2017-1-30 12:16 编辑

又仔细看了一下人力水翼的视频。
加载时,前后外张、中间下沉、黑色弹性器件储能。前后外张使主翼仰角下俯,较大载荷产生较大的升力且方向前倾形成推力。
减载时,前后夹紧、中间抬高、黑色弹性器件释能。前后夹紧使主翼仰角上仰,较小载荷产生较小的升力仅用于恢复高度,升力虽有后倾但因较小而保留有剩余推力。

可见,这和图6的变载波浪滑翔的基本道理是一样的。

而下面这个专利,从描述来看才和图7的原理相同
http://www.patent-cn.com/2007nov/CN200971166.shtml
只是没看见样机的工作状态。

第一,它是双翼反相位交替工作。第二,因为交替,恢复高度中的翼可以几乎完全失载,正仰角几乎无约束。第三,动力不再用于变载,而是在两翼之间“移”载。

我已经把高级扑翼的原理特征全说出来了!
 楼主| 发表于 2017-1-30 12:17 | 显示全部楼层
对于仿生鸟,因为动力足也可以在被动扭转的基础上加以改进。
1,增加负仰角约束(最好是弹性约束)。
2,增加仰角被动扭转的自由度(只在正仰角时才能真正自由,就减少了“摸天花板”的现象)。
 楼主| 发表于 2017-1-30 12:40 | 显示全部楼层
本帖最后由 人力扑翼 于 2017-1-30 12:53 编辑

对人力水翼还有两个体会:

1、如果没有看到使用情况的视频,而只看到那么小的弦长,能相信吗?如果你是设计者,敢把弦长设计得那么短吗?会不会想搞得面积大一些?

毛主席说,只有感觉了的东西,才能真正理解它。也只有理解了的东西,也才能更好地感觉它。直觉和理性必须高度统一。

科学思维是两种极端思维方式的高度统一。第一是毫无约束、大胆任性、自由驰骋的想象,而想象只用于启发。第二是慎重严谨、一丝不苟、死扣叫汁的逻辑推理和试验验证,用于产生结果。缺了哪个都不行。

2、流体力学的应用研究,气体的往往是在液体的之后。因为气体的难度更大。
例如螺旋桨,最先是用于潜水艇,而后水面船只,而后飞机。

扑翼似乎又是水翼走得更快,已经有反相位差动了。
(日本也有反相位差动的扑翼,但因为完全被动扭转而使差动作用互相抵消得很严重,虽然增加了主载荷稳定性,却反而浪费了大量能源)。

现在轮翼在船舶已经用得很好。
美国已经用于飞艇的推进,我国西工大和印度也有研究。
前些日子还有报道,国内有用于临近空间浮空飞行器的轮翼研究。
我相信,在无浮力飞行中也早晚会用,
但是关键是要有高加速能力和精定位能力的驱动电机,用于分别驱动每个翼的自转,而且要有更强韧而轻的支架材料。

遗憾的是,帆船是无法用于飞行了。因为帆船是同时使用气体和液体,利用气流和水流的差动来工作的。
 楼主| 发表于 2017-1-30 13:03 | 显示全部楼层
轮翼也应该有两种驱动工作状态,一是飞行速度低于公转线速度时(圆周或螺旋运动轨迹),二是飞行速度高于公转线速度时(摆线运动轨迹)。
还不只这两种。还应该有非驱动工作状态:1,滑翔,停止公转,各翼平行小迎角。2,空中刹车,停止公转,各翼平行大迎角。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

小黑屋|滑翔中国 ( 粤ICP备13044421号 )

GMT+8, 2018-4-21 16:04

网站事务联系:service@paracn.com   微信公众号: paracncom

Discuz! | PARACN.COM 滑翔中国 © 2006-2015  

快速回复 返回顶部 返回列表