Kāpēc elastība ir galvenais lidojums

Kādu laiku paplātiet rokas, un jūs drīz pamanīsit, ka pastāvīgais paātrinājuma un palēninājuma cikls prasa un pat tērē milzīgu enerģijas daudzumu. Un tomēr putniem spārnu plivināšana ir ļoti efektīvs dzinējspēks. Jautājums, kas joprojām mulsina aerodinamistus, ir tas, kā putni spēj samazināt lidojumā iesaistītās enerģijas izmaksas, vienlaikus radot noderīgus aerodinamiskos spēkus.

Inženieri jau sen ir sapratuši, ka plīvojoša spārna elastība ir daļa no atbildes, taču viņiem ir tikai argumenti, lai izskaidrotu, kāpēc. Domājams, ka spārns saglabā elastīgo potenciālo enerģiju, kad tas liecas un vēlāk atbrīvo to labvēlīgā plivināšanas cikla daļā. Bet labu eksperimentālu pierādījumu trūkums, lai kvantitatīvi noteiktu šo procesu, nozīmē, ka izpratne joprojām ir īsa.

Viena problēma ir grūtības pētīt sarežģīto mijiedarbību starp plivināšanas mašīnām un gaisu. Dažādos eksperimentos ir izmērīti spēki, ko piedzīvo spārns, kad tas plīvo vēja tunelī radītajā gaisa plūsmā. Bet šī ir ļoti mākslīga situācija, kurā gaisa kustība ir pilnībā atdalīta no spārna plivināšanas kustības. Šķiet skaidrs, ka reālā lidojumā spārna un gaisa mijiedarbības raksturam ir izšķiroša nozīme, taču neviens to nav detalizēti izpētījis.

Līdz šodienai. Benjamin Thiria un Ramiro Godoy-Diana Université Denis Diderot Parīzē uzbūvēja pašpiedziņas plīvojošu spārnu un pētīja spēkus, kas darbojas, kad tas pārvietojas pa gaisu un kā tas deformē spārnu, kas ir piestiprināts karuseli. tas griežas pa apļiem, kad tas plīvo (skatīt iepriekš).

Rezultāti sniedz svarīgu ieskatu plivināšanas lidojuma mehānikā. Viņi saka: spārnu elastības ietekmi uz plīvojošo skrejlapu efektivitāti var uzskatīt par divpakāpju procesu: stabilu mehānikas problēmu, kur līdzsvars starp inerciālajiem un elastīgajiem spēkiem nosaka elastīgo spārnu momentāno formu, kam seko šķidruma dinamikas problēma, kur iepriekšējā solī noteiktie robežnosacījumi nosaka aerodinamisko spēku sadalījumu.

Līdz ar to spārnu deformējošo inerciālo spēku attiecība pret elastības spēkiem, kas atjauno tā formu, ir svarīgs konstrukcijas parametrs. Viņi šo attiecību sauc par elastoinerciālo skaitli.

Izpratne par šo attiecību, kas var mainīties dažādās spārna daļās, varētu izrādīties izšķiroša mīklas sastāvdaļa inženieriem, kuri cenšas izstrādāt un izveidot labākas plīvojošas skrejlapas: jāsāk ar to, ka spārnu elastība ir svarīga.

Tam ir arī būtiska ietekme uz lidojuma efektivitāti. Thiria un Godoy-Diana saka: Mūsu mērījumi liecina, ka spārnu elastīgais raksturs var izraisīt ne tikai ievērojamu patērētās jaudas samazināšanos, bet arī piedziņas spēka pieaugumu. Kas beidzot apstiprina inženieru aizdomas par elastīgās enerģijas uzglabāšanu un atbrīvošanu.

Atsauce: arxiv.org/abs/1002.4890 : Liekšanās, lai lidotu

paslēpties