Новый (четвертый) способ создания подъемной силы
Евгений:
Принципиальная схема арочного крыла Кастера.
корпус двигателя создает препятствие для всасываемого воздуха. Это снижает энергию динамического напора всасываемого потока в направлениях, обозначенных стрелками V3. Использование выпуклой аэродинамической формы арочного участка ведет к увеличению статического давления в результате двух физических явлений:
- из за увеличения силы трения при обтекании воздухом выпуклого профиля (в описанных выше экспериментах замена прямолинейной образующей экрана на вогнутую привела к увеличению КПД использования двигателя на 12,6 %, но замена прямолинейной направляющей на выпуклую приводила в некоторых случаях к полной ликвидации с.п.с.);
- передвижение всасываемых слоев воздуха в направлении встречных векторов V2 и V3 ведет к уплотнению потока (сравните: с рис.2, где все линии тока направлены сверху вниз и расходятся под углом –η1). Усложнение конструкции самолета окончательно нейтрализовало полученный эффект.
Предложенное в настоящей статье изложение принципов может показаться настолько элементарным, что невольно возникает вопрос: «Чем обусловлено такое невнимание авиаконструкторов к поставленной проблеме?» Ответ следует искать в истоках теоретических основ аэро-гидродинмики. «Отцы авиации» на заре развития самолетостроения отмечали, что механизм создания подъемной силы с помощью традиционного крыла настолько сложный, что не поддается математическому моделированию. Под этим предлогом в начале прошлого века была принята условная физико-математическая модель механизма создания подъемной силы, которая не имеет ничего общего с физическими процессами, происходящими в реальном полете. Основной условностью является принцип обратимости, утверждающий: «Не имеет значения, крыло ли врезается в неподвижный воздух или воздушный поток обдувает крыло». Коротко рассмотрим современную модель создания подъемной силы (см. рис. 4). Крыло обдувается со скоростью V горизонтально набегающим потоком и разделяет его на две части. За счет аэродинамического профиля крыла поток над крылом имеет скорость V1 больше, чем скорость потока под крылом V2. Разница в скорости этих потоков обуславливает разную величину статических давлений, действующих на нижнюю и верхнюю поверхности крыла, (P2 и P1 соответственно). Разница этих давлений приводит к созданию подъемной силы на основании уравнения Бернулли:
P= (V12 – V22), где
ρ - плотность воздуха; V1 и V2 - скорость потоков над и под крылом соответственно.
Евгений:
Рис. 4 Принципиальная общепринятая физическая модель создания подъемной силы.
Но величина этой подъемной силы недостаточна для поднятия самолета в воздух. Поэтому крыло устанавливают под углом атаки α к направлению передвижения потока. При этом большие массы набегающего на крыло воздуха отбрасываются вниз, чем вызывают к жизни реактивную силу Pα, направленную вверх. Наряду с увеличением подъемной силы угол атаки ведет к увеличению лобового сопротивления. При этом утверждается, что плотность воздуха не зависит от скорости обдувающего потока вплоть до околозвуковых скоростей обдувающего потока. Результатом внедрения этого принципа является создание современного самолета. Но, очевидно, при этом достигнут предел в возможности существенного увеличения подъемной силы.
А что же происходит реально? Во-первых, не атмосфера обдувает крыло, а крыло врезается в неподвижную атмосферу. Крыло в своем горизонтальном движении раздвигает неподвижный до того воздух в вертикальном направлении. Когда крыло переместится вперед, воздух за ним снова сомкнется и останется неподвижным. Очевидным становится второе отступление от истины: теория должна рассматривать не горизонтальные потоки (которых нет), а вертикальные, которые создает аэродинамический профиль крыла. В-третьих, движение потока над верхней поверхностью крыла следует охарактеризовать не как криволинейное с постоянной скоростью, но как прямолинейное возвратно-поступательное, а, значит, - неравномерное. Относительно плотности воздуха в потоке действующая теория противоречит сама себе. Так в книге Г. Смирнова «Рожденные вихрем» (М. Знание. 1982. стр. 178) при описании эффекта Коанда автор пишет: «... изгибаемая воздушная струя засасывает воздух из окружающей среды и его количество может в двадцать раз превышать количество воздуха в самой струе...». То есть, при всасывании двигателем плотность воздуха в образующемся потоке уменьшается в 20 раз!!! Столь существенное различие теории и практики привело к непониманию истинного процесса создания подъемной силы. А именно, не раскрытым остался вопрос взаимодействия потоков над крылом с неподвижной атмосферой, что и обозначено знаком «?» на рис.4. Сделаем вывод: для достижения новых результатов необходимо пересмотреть именно принципиальную модель создания подъемной силы. Коротко принципиальное различие между действующей и предложенной теорией заключается в следующем. Действующая теория исходит из того, что величина статического давления зависит от скорости потока и плотность воздуха при этом остается практически не изменой. Расчет величины подъемной силы базируется на законе Бернулли, который описывает физическое состояние потока жидкости в трубах, где передвижение потока ограничивается стенками. Поэтому, реальные научно-технические исследования проводятся в аэродинамических трубах. Наука не рассматривает вопрос взаимодействия летательного аппарата с воздухом условно неподвижной атмосферы.
Предложенная теория, исходит из того, что уменьшение статического давления зависит от ускорения, с которым передвигается поток и от направления его передвижения относительно самолета. Ускоренно расширяющийся в направлении трех пространственных координат поток над поверхностью экрана обеспечивает уменьшение плотности воздуха при любой скорости потока на теоретическом уровне. Поясню: при ускоренном движении расстояние между любыми смежными элементарными частичками потока непрерывно увеличивается, поскольку каждая следующая частичка потока движется быстрее, чем предыдущая. Если поток дополнительно принудительно расширять в двух поперечных направлениях (придавая ему коническую форму), то расстояние между молекулами будет увеличиваться в направлении трех Декартовых координат. Увеличение расстояния между смежными элементарными частичками в направлении трех координат по определению физики ведет к уменьшению плотности воздуха.
Всасывание воздуха снизу ограничивается экраном. Всасывание воздуха сверху из глубин неподвижной атмосферы обеспечивает создание подъемной силы на иных принципах. Продувка экрана в аэродинамической трубе не допустима, поскольку труба ограничивает передвижение всасываемого двигателем воздуха в вертикальном направлении. Для определения оптимальной формы экрана в режиме горизонтального полета испытуемый макет с работающим двигателем должен находиться в открытом воздушном пространстве. А с целью имитации горизонтального полета его необходимо обдувать нагнетающим насосом.
Популярное толкование научных достижений точно интерпретирует способ зависания современного самолета вертикального взлета и вертолета. На этой интерпретации даже базируется силовой расчет прочности лопастей вертолета. По этому толкованию и вертолет, и самолет вертикального взлета в режиме зависания лежат на высокоэнергетичном воздушном столбе (на воздушной подушке). Но этот столб стоит на земле. Значительный наклон поверхности земли ведет к тому, что летательный аппарат соскальзывает со столба и разбивается. Физика в таком случае говорит: аппарат находится в состоянии неустойчивого равновесия. По этой причине весьма опасным является приземление в горах и невозможной становится посадка на воду, поскольку мощный воздушный поток выдует в воде воронку. Аналогичным образом можно толковать приведенный способ. Здесь аппарат подвешен на высокоэнергетичном воздушном канате. А перекладиной, к которой он подвешен, служит неподвижная воздушная атмосфера, из которой и скручен этот канат. Аппарат может покачиваться, но не может упасть, ибо не может упасть небо на землю (речь, конечно, идет о механически исправном аппарате). Физика такое состояние равновесия называет безразличным. В момент вертикального приземления или приводнения под аппаратом, изготовленным по этому принципу, находится невозмущенный атмосферный воздух и, например, гладкое зеркало воды. Экран разделяет ускоренное движение всасываемого потока над верхней его поверхностью от неподвижного воздуха под ним. А отбрасываемый двигателем воздушный поток направлен горизонтально.
Летчики, наблюдавшие НЛО над океаном, были удивлены тем, что в некоторых случаях эти высокоскоростные объекты приводнялись и скрывались под водой. В свете сказанного, внеземные технологии здесь ни при чем. Скоростное передвижение обеспечивается за счет уменьшения плотности воздуха перед носовой вогнутой частью фюзеляжа (см. фото макета). Экран обладает меньшей толщиной по сравнению с крылом за счет устранения выпуклой верхней поверхности аэродинамического профиля, чем снижается лобовое сопротивление в режиме горизонтального полета. Способ создания с.п.с. описан и обеспечивает возможность посадки на воду. Заглубление под воду требует только соответствующей герметизации. Уменьшение энергетических затрат за счет увеличения КПД использования двигателя и повышение безопасности полета (за счет изменения системы неустойчивого равновесия на безразличную) делают возможным использование самолетов вертикального взлета в коммерческих целях. Остальное, как говорят – дело техники. Возможны тысячи вариантов конструкции (в зависимости от назначения и соответствующего уровня сложности). На представленных ниже фотографиях приведен макет самолета-амфибии «три в одном» - высокоскоростной самолет, глиссер и подводный аппарат. Основное назначение макета – проиллюстрировать способ уменьшения статического давления с одновременной нейтрализацией динамического напора всасываемого потока на носовой части фюзеляжа. При этом на вогнутых поверхностях фюзеляжа возникает с.п.с., которая по направлению совпадает с силой тяги двигателя. В результате должна повыситься скорость аппарата. По этой же причине обтекатель пропеллера также выполнен в виде поверхности с вогнутой образующей. В самолетах традиционной конструкции двигатели устанавливают на крыльях. Но, если установить двигатели в передней части фюзеляжа и форму носа выполнить в виде вогнутых поверхностей, как это показано на макете (а двигатели могут быть и реактивными), то следует ожидать увеличение скорости современного самолета. Макет имитирует гидросамолет с сокращенной длиной взлета и посадки. Нижняя часть выполняется, как корпус глиссера, верхняя носовая часть которого выполнена в виде экрана. В неподвижном состоянии на воде аппарат находится в полупогруженном состоянии так, чтобы экран находился над водой. При необходимости взлета или передвижения в качестве глиссера включаются повышенные обороты двигателя. На экране возникнет с.п.с., которая приподнимет нос аппарата и он начнет скоростное движение вплоть до взлета. При этом создается дополнительная с.п.с. на основании эффекта Коанда на обдуваемой поверхности экрана за пропеллером. Аэродинамическая подъемная сила возникнет на консолях, на которых установлены двигатели и на стабилизаторе. Скоростное глиссирование подводных поверхностей аппарата постепенно переходит в воздушное глиссирование.
Евгений:
Или снизу
Евгений:
А еще так
LBL:
Меня очень поразила горсть гвоздей, уравновешивающая Ваш 4-й способ подъёмной силы.
Для чистоты проведения опыта предлагаю:
1. Закрепить вентилятор на столе, а не на платформе весов;
2. Определить по паспорту, какой перепад давлений создаёт Ваш вентилятор;
3. Расположить винт вентилятора над платформой весов и по показанию весов определить величину подъёмной силы создаваемой вентилятором;
4. Расположите между винтом и платформой весов Ваш полукруглый экран (не опирая его на платформу весов) и определите дополнительную подъёмную силу с помощью весов от, предлагаемого Вами полукруглого экрана.
LBL.
Навигация