SmartBird Festo и другие

DrRinkes

Разберемся во всех подробностях как оно устроено, летает и как его усовершенствовать и построить в домашних условиях.

Каждое крыло состоит из двух частей. Внутренняя часть создает только подъемную силу. Наружная часть изменяеет угол атаки при взмахах и создает в результате тягу. (Принцип отбрасывание воздуха назад или разворота вектора подъемной силы не принципиален углубляться в теорию не будем только практическая конструкция).

Основной секрет привод закручивания внешней части крыла сервомашинкой.

Силовая сборка крыла. Неясен пока момент крепления внешней части, его фиксация и степень свободы.

Привод махов крыльев. Данная конструкция широко известна.

Синхронизация привода махов и закручивания конца крыла. Соответственно нужен синхродиск и контроллер.

Frame
DrRinkes:

Разберемся во всех подробностях как оно устроено, летает и как его усовершенствовать и построить в домашних условиях.

Многообещающее начало. Интересно, к чему всё это сказано? Хотите повторить, или это просто мысли вслух?

DrRinkes

Для начала разобраться как работает, исправить недостатки, если они есть и подготовить чертежи своей версии. Короче “подковать блоху”.
Приветствуется только очень конструктивная критика 😃.

DrRinkes

Вначале нужно конечно разобраться как летают птицы. Информация из интернета:

"Машущий полёт птиц.
Движение крыла состоит из двух отдельных типов движения: рабочего хода и обратного хода. Во время рабочего хода крыло двигается вниз, а обратный ход возвращает крыло в начальную позицию. При этом внутренняя часть крыла в первую очередь генерирует подъёмную силу, тогда как “кисть” генерирует тягу, которая толкает птицу вперёд.

Основной эффект вовремя рабочего хода происходит при силовом опускании крыльев, благодаря сокращению сильно развитых грудных мышц (одним концом прикрепленных к плечевой кости, а другим к килю грудины). Внешняя часть крыла “кисть” при движении вниз работает аналогично лопасти воздушного винта. Каждое сечение расположено под оптимальным углом для создания тяги.

При обратном ходе крыло поднимается почти свободно под действием потока воздуха при угле атаки оптимальном для получения подъемной силы и минимального сопротивления.

Соотношение фаз рабочего хода и обратного хода для максимальной эффективности крыла как движителя время обратного хода должно быть как можно меньше.

Режимы полета: взлет, энергичный разгон и полет на продолжительность.

  • энергичный разгон характерен максимальной амплитудой и энергичностью взмахов. Крылья у некоторых птиц при этом почти встречаются вверху и внизу. Взмах крыла больше 90 градусов.
  • полет на продолжительность требует меньших затрат энергии, амплидуда взмахов намного меньше. Взмах крыла 50 градусов и меньше."

Пока немного не понятно как оптимизировать углы атаки на рабочем ходе. И посчитать их приблизительно по скорости полета, частоте взмахов и создаваемой тяге. Наверно должна помочь теория воздушного винта.

DrRinkes
DrRinkes:

Пока немного не понятно как оптимизировать углы атаки на рабочем ходе. И посчитать их приблизительно по скорости полета, частоте взмахов и создаваемой тяге. Наверно должна помочь теория воздушного винта.

Наверно где то так: Угловую скорости крыла на рабочем ходе пересчитываем в скорость вращения эквивалентного воздушного винта и получаем для нужной скорости полета оптимальные углы атаки на соответствующих сечения.
(С учетом одного геометрического угла, без учета скорости потока воздушного винта).

плотник_А:

Мне кажется более простая конструктивно и эффективней в работе будет тандемная схема из четырёх крыл. Стрекоза .

Если бы это было эффективней у птиц было бы две пары крыльев. 😃 Стрекоза это другой тип летательного аппарата, создавайте себе новую тему 😃.

плотник_А
DrRinkes:

Стрекоза это другой тип летательного аппарата, создавайте новую тему

Прошу прощение , SmartBird Festo и другие , думал о слове - “другие” .
Если не подходит под тему -тогда удалю .

DrRinkes

Другие “птицы” имелось в виду. Зависающая стрекоза это природный вертолет, другие принципы и сложность в стабилизации. Давайте птицы отдельно, “мухи” отдельно.

DrRinkes:

При обратном ходе крыло поднимается почти свободно под действием потока воздуха при угле атаки оптимальном для получения подъемной силы и минимального сопротивления.

Из этого следует, что махолёты без управления углом атаки крыла не очень эффективны. На обратном ходе профиль крыла флюгируется, “птица” летит по синусоиде, а это дополнительные потери мощности движителя, который и без того не очень эффективен при гибком крыле без профиля.
Если подумать, то контроллер угла атаки может быть простейшим сервотестером с простейшим бинарным датчиком фазы (контактным или оптическим).

плотник_А
DrRinkes:

На обратном ходе профиль крыла флюгируется, “птица” летит по синусоиде, а это дополнительные потери мощности движителя.

Проще говоря при взмахе нет подъёмной силы , только сопротивление . Ещё и скачет ЦТ , что вызывает колебание фюзеляжа , а это тоже сопротивление и потери .
А в тандемной схеме можно добиться демпфирование колебаний , усреднённый угол атаки и поперечного V .
Если-бы птицы были как стрекозы , было-бы намного круче 😃

DrRinkes

Шума много. 😃

Вот такие фазы (для проработки кинематики) получилось срисовать с чайки.

Аналоговый вариант конечно намного круче, но долго рисовать.

DrRinkes

Самый крупный вид чаек - Морская чайка. Размах до 1700мм, вес до 2 кг, скорость до 100км/ч.

РУ вариант, может иметь площадь 40Дм и при весе 1кг нагрузку 25гр/дм2. В зале летать не сможет, но на природе лекго. При таком весе не требуется космических технологий в конструкции, вполне можно построить в домашних условиях.

Илья_Реджепов

Я подозреваю, что система управления леталками от Festo, это их ноу-хау, и в одиночку с таким полётом разобраться будет очень непросто. У них вообще всякой летающей экзотики много.

Впрочем, до КПД настоящих птиц их роботы все равно не дотягивают, 450 грамм массы на 2 метра размаха, это вообще ни о чем, мизерная нагрузка на крыло. Для сравнения, обычный городской голубь весит 300-400 грамм.

Frame
Илья_Реджепов:

Впрочем, до КПД настоящих птиц их роботы все равно не дотягивают, 450 грамм массы на 2 метра размаха, это вообще ни о чем, мизерная нагрузка на крыло. Для сравнения, обычный городской голубь весит 300-400 грамм.

Обычного голубя создавали чуть дольше по времени, чем модель. У авторов модели есть ещё время, чтобы улучшить КПД.

DrRinkes
Илья_Реджепов:

система управления леталками от Festo, это их ноу-хау, и в одиночку с таким полётом разобраться будет очень непросто.

Хотите помочь? 😃 Планирую сначала изготовить съемные крылья для установки на планирующей модели и проверки так сказать в “ручном” режиме. Что само по себе уже интересно.

Может сначала сделать модель с фиксированным крылом по обычным модельным технологиям, для проверки устойчивости? По габаритам думаю лучше натуральный размер большой чайки 1800мм х 700мм, хорда 200мм.

Профили тоже интересные S-образные. Схема скорее летающее крыло с дополнительным рулем высоты. Нужно прогнать продольную устойчивость сначала в XFLR.

DrRinkes

На картинке проекции чайки, её хвостовое оперение природного размера в равномерном горизонтальном полете полёте. Этого явно не достаточно для устойчивости РУ модели нормальной схемы (что известно и чайке - она распушает свой хвост при маневрировании). Поэтому придется немного пожертвовать копийностью и довести площадь оперения до 18% (на хорде 2САХ).

Это ометаемая площадь крыла как движителя. Чем больше площадь и чем выше скорость взмаха и частота тем больше крыло создает тяги. Ограничение только прочность приводных шестерен. От мотора особо высокой мощности не требуется (желательно низкие обороты, чтобы обойтись двумя парами в редукторе). У SmartBird Festo мощность в горизонтальном полете 16ватт. По прикидкам, на 1000гр модели размахом 2метра, рабочая нагрузка на зубья шестерен 10кг на плече 3см. Поэтому желательно в конструкции использовать гашенияе ударной нагрузки.

Moonlight_Dreamer
DrRinkes:

От мотора особо высокой мощности не требуется (желательно низкие обороты, чтобы обойтись двумя парами в редукторе)

Сейчас есть хороший выбор бесколлекторников для мультикоптеров. Низкие обороты, большой диаметр, и соответственно приличный крутящий момент.

плотник_А
Moonlight_Dreamer:

Сейчас есть хороший выбор бесколлекторников для мультикоптеров.

Надо не маленькие обороты движка , а маленькие обороты после редуктора , а иначе большие потери в мощности .
У ВМГ самый лучший КПД , движку всего-то надо вращать винт , а в полёте ещё и разгружается движок . Движитель самый эффективный вполне можно из 100 W получить 500 грамм тяги , к примеру такой тяги вполне хватит тянуть планер в 1,5 кг полётного . Крыло планера жесткое с хорошим качеством .
Машущие и вибрирующие движители потребляют много энергии на привод и в полёте не разгружается движок .
Если-бы махолёты обладали большим КПД , уже давно сделали-бы настоящие самолёты .

Moonlight_Dreamer

Надо тихоходный мотор с большим крутящим моментом. Момент зависит от диаметра - рычаг никто не отменял. Малые обороты потребуют малоступенчатого редуктора, а значит меньшие потери.

плотник_А:

движку всего-то надо вращать винт , а в полёте ещё и разгружается движок . Движитель самый эффективный вполне можно из 100 W получить 500 грамм тяги , к примеру такой тяги вполне хватит тянуть планер в 1,5 кг полётного .

У коптера движок не разгружается, отсюда и специфические моторы - моментные и работающие в узком диапазоне оборотов. Коптеры оснащают винтами большого диаметра, но малого шага. Работают на тягу, скорость потока не важна.
И куда полетит ваш планер, если скорость потока от винта будет 20 км/ч? А вот висеть на винте планер вполне сможет, при определённых условиях.

плотник_А:

Если-бы махолёты обладали большим КПД , уже давно сделали-бы настоящие самолёты .

С этим никто не спорит. Тут имеет место эксперимент и самореализация.

DrRinkes:

Хотя думаю подобрать шестеренки

Запчасти к вертолётам! Там и пиньоны и шестерни для разных классов.

DrRinkes
плотник_А:

Если-бы махолёты обладали большим КПД , уже давно сделали-бы настоящие самолёты .

Это не вопрос эффективности, а вопрос прочности материалов, надежности и адекватности 😃. Но эра реактивных почти “убила” всю низкоскоростную авиацию, по крайней мере в СССР. С возросшей популярностью беспилотников, имеет какой то шанс. Ну и мечтать не вредно, вредно не мечтать. 😃

А эти тоже вроде неплохо летают? Без перьев и без аэродинамического профиля.

Но уголом атаки они всё таки управляют при помощи кистей “рук”.

плотник_А
Moonlight_Dreamer:

У коптера движок не разгружается

Я про мотопланер писал , у ВМГ вектор тяги горизонтально , вот и разгружается движок .

Moonlight_Dreamer:

И куда полетит ваш планер, если скорость потока от винта будет 20 км/ч?

Ну о 20 км/ч и никто и не писал , даже малооборотистые движки как вы показали , с винтами , шагом 3.8" и аккумулятором 2s LiPo вполне дают скорость потока 60-80 км/ч . Машущие крылья такого не могут достигнуть даже у птицы . К примеру ворона летает задом вперёд уже при ветре 15м/с ( летал на авиамодели и видел как ворона летает )😃

DrRinkes

К примеру стрижы летают 145км/час, и это опять вопрос прочности. Можно без споров по вопросам в которых не очень разбираетесь, в частности про эффективность и разгрузку движка. Ничего личного, просто, что бы не засорять тему.

Вопрос сравнительной эффективности слишком сложный, что бы его обсуждать в этой теме. Тянет на уровень диссертации по меньшей мере. 😃

Moonlight_Dreamer
плотник_А:

Ну о 20 км/ч и никто и не писал , даже малооборотистые движки как вы показали , с винтами , шагом 3.8" и аккумулятором 2s LiPo вполне дают скорость потока 60-80 км/ч . Машущие крылья такого не могут достигнуть даже у птицы . К примеру ворона летает задом вперёд уже при ветре 15м/с ( летал на авиамодели и видел как ворона летает )

Судя по тексту вы совсем не в теме. Моторчик с КВ около 350 на 2-х банках выдаст около 2500 оборотов. Там и 20 км/ч не будет. Моторы с низким КВ для коптеров сделаны под высоковольтное питание от 6 банок и больше. Т.к. моторов от 4 до 8 то суммарную мощность лучше набирать не за счёт тока, а за счёт напряжения.

плотник_А:

вот и разгружается движок .

Почитайте теорию и практику, испытания проводили, не так уж и разгружается, но процентов 10 от силы.

DrRinkes:

Ничего личного, просто, что бы не засорять тему.

Мне интересен такой проект. С точки зрения полезности нет, но как метод реализации нестандартных решений. Там придётся попотеть, чтобы добиться реализма. Очень интересует механизм поворота консоли сервой и управление по курсу.

DrRinkes
Moonlight_Dreamer:

чтобы добиться реализма

Хочу попробовать сделать по русски просто. Добиться правильной артикуляции кисти только за счет величины люфта и резиновой загрузки. И тестировать не в полёте а махая крылом руками. 😃