Question:
Le lavage de l'hélice pourrait-il fournir une portance suffisante pour décoller - même en théorie?
chasly - reinstate Monica
2020-09-01 00:57:40 UTC
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Je sais que cela semble une chose folle à demander mais ce n'est pas la même chose que de se soulever par les bootstraps. Si vous essayez de vous soulever de cette façon, il y a deux forces égales et opposées, mais il y a des expériences avec des avions musculaires qui fonctionnent.

Donc, à condition que l'avion soit stabilisé d'une manière ou d'une autre et que les ailes aient été conçues pour le but, l'hélice pourrait-elle théoriquement soulever l'avion? Sinon pourquoi pas?

Remarque

Je comprends qu'un plan normal commencerait à avancer. Veuillez supposer que l'avion est retenu par l'arrière par un câble et que l'expérience se déroule en l'absence de vent.

Cela pourrait certainement penser à une soufflerie. Cependant, je suppose que l'hélice devrait avoir la même envergure que les ailes. donc ce n'est pas très pratique.
[En relation] (https://aviation.stackexchange.com/q/9543/62)
C'est toute l'idée derrière Channel Wings.
les gyroscopes volent plus ou moins de cette façon.
* avions musculaires * - pas besoin d'expériences; les oiseaux prouvent que cela fonctionne depuis plus longtemps que les humains n'existent
Cinq réponses:
Camille Goudeseune
2020-09-01 03:08:33 UTC
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Oui. L'aile ne se soucie pas de ce qui fait passer l'air devant elle. Vent de face, propwash, 747 wake, gopher éternue.

Si l'avion est retenu du mouvement vers l'avant et que le propwash sur la majeure partie de l'aile est assez rapide, disons plus que la vitesse de décrochage de l'avion, alors l'aile doit générer suffisamment de portance pour soutenir l'avion, le faisant décoller.

Il ne s'agit pas tant de concevoir l'aile spécialement, mais de faire en sorte que l'avion tolère les nombreux gros accessoires nécessaire, et le poids des moteurs. Cette puissance est trop importante pour une croisière efficace. Mais c'est facile à mettre en œuvre avec un modèle réduit d'avion d'une livre.

(+1) L'AoA doit également être pris en compte: un flux d'air plus rapide que la vitesse de décrochage n'est pas suffisant pour assurer le décollage.
Question suivante: combien de Gophers éternuer de manière synchronisée faudrait-il pour effectuer un décollage du 747?
«Mais c'est facile à mettre en œuvre avec un modèle réduit d'avion d'une livre» Eh bien, un avion de 0,0000001 lb pourrait simplement dériver dans les airs comme une sphère parfaite sans aucun profil aérodynamique. Je ne pense pas que tirer parti des lois de mise à l'échelle de l'univers soit une approche valable. Les modèles réduits d'aéronefs ne se comportent pas du tout de la même manière que les modèles grandeur nature. Alors qu'en théorie, nous pouvons être en mesure de construire un avion qui se soulève sous son propre propwash, je pense que c'est peut-être le type de situation qui est si inefficace que nous poussons contre les limites fondamentales des matériaux avec lesquels nous devons construire le véhicule, ce qui en fait c'est vraiment impossible.
L'horloge des éternuements humains est d'environ [4,5 m / s] (https://biology.stackexchange.com/a/64062/24592). [Cet article] (https://phys.org/news/2011-10-electricity-nose-power-human-respiration.html) rapporte que la respiration ordinaire pourrait alimenter environ un microwatt. Malheureusement, je n'ai aucune idée de la façon de convertir cela en nombre d'éternuements humains nécessaires, sans parler d'éternuements de gopher. Peut-être que cela devrait être une nouvelle question.
Il faudrait environ 120 pets de moineau pour égaler un éternuement de gopher.
Donc, la respiration humaine, environ 4 sec / souffle, est un microwatt? Les éternuements prolongés sont à peu près aussi rapides. Les gaufres respirent 3 fois plus vite, mais leurs poumons sont 300 fois plus petits. Ainsi, un gopher qui éternue régulièrement produit 10 nanowatts. Un lancement de 747 a besoin de 90 mégawatts, soit 900 quadrillions de spermophiles éternuants, couvrant un carré d'environ mille kilomètres de côté.
@CamilleGoudeseune Man ... Pas même une taupe de gaufres.
@Eric, merci mon Dieu. https://what-if.xkcd.com/4/
Gophers européens ou africains?
@SebastianLenartowicz Cela semble être un candidat idéal pour demander à Randell Munroe! Je veux dire, qui d'autre a le temps de passer la journée ou les deux, il faudrait trouver une réponse solide? Qui d'autre connaîtrait (ou pourrait trouver) le seul zoologiste qui a écrit un article sur les éternuements de gopher ?? (Ans si on continue à en parler on empoisonne toutes les recherches google!)
@RossPresser Lire attentivement: Les jolly chercheurs de l'article disent qu'ils * peuvent récolter un microwatt à partir des vibrations * causées par la respiration. La puissance globale du mouvement d'air est probablement de plusieurs ordres de grandeur plus grande, surtout si vous soufflez et soufflez pour soulever ce B747 ;-).
@CamilleGoudeseune C'est le meilleur rire que j'ai eu toute l'année. Merci!
Recalcul. Pour mesurer le transfert d'énergie efficace de la respiration, utilisez un ballon de fête, qui, selon le NIST, stocke 255 lbf-ft, ou 350 J.Un humain en gonfle un en 20 secondes, donc 18 W.Un gopher est 100x moins, 0,18 W 90 MW / 0,18 W donne 500 M de gophers * au moins *, couvrant le champ Wittman (OSH) plus Camp Scholler.
Peter Kämpf
2020-09-01 03:06:19 UTC
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En principe oui, mais pourquoi le feriez-vous? Pour un décollage vertical, ce serait extrêmement inefficace.

La portance est produite par la déviation de l'air vers le bas.

Cela devient plus facile car plus d'air est disponible pour la déviation car la quantité de déviation nécessaire pour un ascenseur donné peut être réduite. Cependant, lorsque tout le mouvement de l'air est assuré par l'hélice, pourquoi réduire l'efficacité en la soufflant horizontalement sur une aile, là où elle crée des frottements? Ne serait-il pas préférable de diriger ce flux d'air directement vers le bas pour qu'aucune déviation supplémentaire ne soit nécessaire?

Toute déviation entraînera des pertes, alors faire le détour par l'aile complique inutilement les choses. Cela ne veut pas dire que cela n'a pas été essayé - comme le souligne qq jkztd dans les commentaires, le Ryan VZ-3 a utilisé ce concept, mais avec de mauvais résultats.

Ryan 92 VZ-3

Ryan 92 VZ-3, reconstruit après le crash (image source).

Pour une approche théorique, le diamètre de l'hélice devrait être aussi grand comme la demi-envergure de l'avion, avec les deux hélices montées à mi-portée. Maintenant, le train d'atterrissage doit également être plus long qu'un quart d'envergure afin de les laisser tourner librement. Ensuite, l'aile a besoin de volets capables de dévier le flux d'air de 90 °, ce qui impliquera un soufflage actif. Cela devient assez rapidement complexe, donc un design comme celui ci-dessous semble plus prometteur:

Vertol Model 76 VZ-2

Vertol Model 76 VZ-2 (image source) était la première conception d'aile inclinable qui a réussi la transition entre le vol vertical et horizontal et a été construite dans le même but que le VZ-3. Bien qu'il ne soit pas plus attrayant visuellement que le VZ-3, il a eu une carrière plus longue: il a volé en premier (en 1957 par opposition à 1959 pour le VZ-3) et a été utilisé jusqu'en 1965 alors que le VZ-3 a été retiré en 1961.

On a essayé, c'était Ryan VZ-3 vertiplane
Fait intéressant - la poussée par puissance augmente avec la surface du rotor - qu'il s'agisse d'un seul rotor ou de N rotors plus petits. D'où la grande surface du rotor sur tout ce qui veut utiliser la portance brute du rotor.
@qqjkztd: Merci pour l'information! Certes, le VZ-2 était un design plus pratique et meilleur aux décollages verticaux. Le VZ-3 créerait toujours une certaine poussée vers l'avant, de sorte qu'un décollage purement vertical serait impossible.
Brian Drummond
2020-09-01 16:16:49 UTC
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Restreindre la question à un flux d'air approximativement horizontal ... cela a été essayé.

L'aile Custer Channel était celle qui a essayé ... mais a été prétendu être capable de voler à 8 à 11 mph. Cela a peut-être été optimiste mais le CCW5 (photo: image du Wiki lié) a volé apparemment aussi lentement que 35 mph.

enter image description here

Et il continue en cours d’essai ... cette fois en conjonction avec l’effet Coanda... résultats non rapportés jusqu’à présent.

WOW - quelle bonne réponse, le meilleur ici
TypeIA
2020-09-01 01:13:33 UTC
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Absolument. Voici à quoi il ressemble:

enter image description here

C'est un turboréacteur ici (c'est un moteur F-35) mais d'un point de vue physique, il n'y a aucune raison pour que vous ne puissiez pas le faire avec une hélice.

Tant que vous avez un moyen de diriger une partie suffisante de la poussée vers le bas, vous pouvez décoller. Un profil aérodynamique redirigerait également la poussée légèrement vers le bas, mais beaucoup moins efficacement qu’une buse.

Ce ne serait même pas pratique à distance avec un moteur normal et un profil aérodynamique. La physique fonctionne cependant, si votre moteur peut produire suffisamment de poussée pour obtenir le composant descendant requis.

@fectin Je comprends la différence, et je pense que vous avez manqué le point. Soulever est une forme de poussée dans le sens où les deux sont des forces. La question propose un scénario où un profil aérodynamique convertit la poussée horizontale du moteur en poussée de levage. Le design illustré est un moyen beaucoup plus efficace de le faire. Mais la physique, du point de vue de l'arrangement des forces, est exactement la même.
@fectin Merci, ce sont d'excellents exemples - c'est en fait presque précisément le point que j'espérais faire valoir pour l'OP: y penser de cette manière permet de trouver facilement des scénarios permettant de se prouver que c'est possible.
Mon erreur: ce dernier commentaire aide! Je comprends mieux votre argument maintenant, mais cela n'a pas été pris en compte dans votre réponse.
Alors qu'un turboréacteur à double flux n'est pas un turboréacteur, le F35 n'est en fait * pas * un exemple (ou du moins un peu plus qu'un hélicoptère), car il incorpore un ventilateur de levage entraîné par arbre à axe vertical à l'avant du moteur, en plus de diriger le flux. à l'arrière. L'exemple que vous voulez probablement est le système Kestrel / Harrier qui est un turbo * ventilateur * à poussée (multipliée).
Russell McMahon
2020-09-01 17:01:59 UTC
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Vous faites probablement référence à l'utilisation d'ailes fixées à la cellule avec des accessoires propulsant l'air au-dessus d'eux.

Si vous déplacez l'aile dans les airs pour créer un flux d'air dessus, vous «coupez l'intermédiaire» et se retrouvent avec un hélicoptère ou un engin multirotor typique.

De même, un ornithoptère déplace l'aile dans les airs pour atteindre la portance.

Votes négatifs attendus. C'est la vie. Cela me semblait encore utile d'ajouter.


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Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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