Крыло да Винчи представляет собой винтовую поверхность ширины Δ с переменным радиусом R от оси вращения: r≤R≤.c/2 (рис. 1). Именно это отличает его от винта Архимеда. По этой же причине механизмов создания подъемной силы как минимум два. Во-первых, поверхность крыла наклонена под некоторым углом атаки α между вектором τ, касательным к поверхности, и скоростью v. Во-вторых, возможен боковой обдув крыла, обусловленный непостоянством расстояния R от оси вращения до периферии крыла. Шаг винта составляет величину 4d/3. Для определенности имеет смысл считать, что радиус R в зависимости от угла обхода периферии крыла растет линейно, а угол между поверхностью крыла и скоростью постоянен.
Пока нет оснований считать, что изменение минимального радиуса крыла r приводит к существенным изменениям подъемной силы (рис. 2). Возможно, что это обусловлено, с одной стороны, увеличением эффективной площади крыла с увеличением r и, одновременно, уменьшением составляющей подъемной силы, обусловленной боковым обдувом крыла. Измерения проводились при с=0.15м, Δ=0.166c и δ=0.133с. Складывается впечатление, что наиболее эффективным является крыло с большим значением r, когда крыло да Винчи вырождается в винт Архимеда. Надо, однако, обратить внимание на то, что большие значения r соответствуют большим потерям энергии, то есть, большим значениям мощности двигателя P, необходимой для поддержания вращения с постоянной угловой скоростью ω=2πf (рис. 3). Во избежание недоразумений следует сослаться на метод измерения потерь энергии [3], отличающийся высокой точностью и расширенным диапазоном частот вращения f.
Рис. 1. Вариант крыла да Винчи
|
|
|
|
Рис. 2. Подъемная сила |
Рис. 3. Потери энергии |
Идея преобразовать плоское крыло с ненулевым углом атаки в спираль достаточно оригинальна. По крайней мере, это позволить сэкономить размер винта летательного аппарата. Но утверждать, что это решит все проблемы, технические и экономические, пока рано. Необходимы детальные исследования, которые позволили бы определить оптимальные параметры крыла более уверенно.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Савинский Ю. Геликоптер Леонардо да Винчи. // Вертолет. 2005. № 4(31).
- Ponce D. GEN H-4 Personal Helicopter. // http: // www.ohgismo.com.
- Герасимов С.А. Об измерении потерь энергии вращающимся крылом. // Техника и технология. 2008. № 3.