ПАРАМЕТР АСИММЕТРИИ ЗОНТООБРАЗНОГО ТЕЛА
Настоящая работа имеет самое прямое отношение к проблеме создания так называемого вибрационного летательного аппарата. Это устройство представляет собой несимметричный корпус W, относительно которого совершает незатухающие, не обязательно гармонические, рабочее тело B (рисунок 1) [1,5].
Рисунок 1. Схема вибрационного летательного аппарата.
Качественно, если масса корпуса много меньше массы рабочего тела, подъемную силу F такого устройства можно оценить по формуле
, (1)
где a и T - амплитуда и период колебаний, соответственно, S -площадь сечения корпуса, r - плотность среды, cx - коэффициент аэродинамического сопротивления, соответствующий движению корпуса вниз, d - параметр асимметрии корпуса, представляющий собой, по существу, отношение величины cx к коэффициенту сопротивления, соответствующего движению корпуса вверх. Совершенно очевидно, что для увеличения подъемной силы необходим выбор параметров корпуса с максимально возможными значениями коэффициента сопротивления и параметра асимметрии. Это же требование вытекает и из строгого расчета [2]. Считается, что даже для полусферы параметр асимметрии составляет величину не менее 5 [6]. Это, впрочем, относится только к достаточно большим скоростям движения зонтообразного тела относительно среды и к статическому режиму, когда скорость воздуха относительно тела во время измерений остается неизменной. Первые серьезные испытания вибрационного способа полета оказались неудачными [3]. Одной из причин этого, как выяснилось, является низкое значение параметров асимметрии зонтообразных тел. Поэтому, измерение параметров асимметрии зонтообразных тел достаточно актуально для разработки и прогнозирования параметров вибрационного летательного аппарата.
Измерения силы сопротивления в аэродинамической трубе сложны, дорогостоящи и неоднозначны [4]. А для данной задачи вообще достаточно воспользоваться методом, основанным на точном измерении времени падения тела в среде с сопротивлением.
На рисунке 2 показаны результаты измерения времени падения t тонких лавсановых конусов с высоты h=0,67м для трех значений отношения площади боковой поверхности конуса SC к площади основания S.
Рисунок 2. Зависимости времени падения конусообразных тел от отношения площади сечения к массе при различных площадях боковой поверхности SC. Точки - экспериментальные результаты, кривые - решение уравнения (2).
Точность измерения интервала времени составила величину не хуже 0,02с. Такой способ представления экспериментальных результатов выбран не случайно. Дело в том, что при квадратичном сопротивлении зависимость времени падения от массы тела m и площади сечения S определяется решением уравнения
, (2)
где r - плотность воздуха, g -ускорение свободного падения. Отсюда следует, что при фиксированном значении высоты время падения должно зависеть только от отношения S/m. В измерениях участвовали тонкие лавсановые конусы, падающие как острием вверх, так и вниз. Представленные на рисунке 2 результаты соответствуют изменениям площадей сечения тел более чем в 5 раз, масс - в 10 раз. При этом минимальное значение площади равнялось 0,02м2, а минимальная масса падающего тела - 0,02кг.
Следует обратить внимание на следующее обстоятельство. Падение всех конусов острием вниз происходит примерно с одним и тем же коэффициентом сопротивления. Его среднее значение - сx=2,7±0,3. Следующий факт: это значение незначительно отличается от коэффициентов сопротивления, соответствующих падению конусов острием вниз. Другими словами, даже при двукратном превышении площади боковой поверхности над площадью основания конуса параметр асимметрии составляет величину всего лишь 1,75. Коэффициенты сопротивления определялись из условия наилучшего соответствия зависимости t(S/m) полученным экспериментальным данным. Зависимость параметра асимметрии d от отношения площадей показана на рисунке 3.
Рисунок 3. Параметры асимметрии конусообразных тел. Точки - экспериментальные результаты, сплошная кривая - зависимость (3).
Приближенно параметры асимметрии могут быть описаны выражением
, (3)
где b=0,65.
Это далеко не все, что можно извлечь из экспериментальных значений коэффициентов аэродинамического сопротивления. Например, можно определить оптимальный размер конусообразного корпуса вибрационного летательного аппарата. Действительно, подстановка полученного выражения (3) в (1) дает
и позволяет определить оптимальное отношение S/SС. Здесь f=2T2F/p2a2cxrSC и представляет собой приведенную подъемную силу вибрационного летательного аппарата. Фиксированное значение площади боковой поверхности корпуса означает фиксированное значение массы вибрационного летательного аппарата. Поэтому имеет смысл рассмотреть зависимость приведенной подъемной силы от отношения площадей S/SС. Такая зависимость показана на рисунке 4 и демонстрирует, что приведенная подъемная сила максимальна при S/SС ≈ 2/3. При этом параметр асимметрии составляет d ≈1,5, причем f ≈ 0,2.
Рисунок 4. Зависимость приведенной подъемной силы f от отношения площади сечения к площади боковой поверхности конусообразного корпуса вибрационного летательного аппарата.
Например, при a=0,1м, T=0,1c и S=1м2 подъемная сила должна в лучшем случае составлять величину F≈5,2Н. Разумеется, это -завышенное значение. Однако теперь становится понятным, расчет критического режима вибрационного полета для больших параметров асимметрии [2] лишен смысла. Едва ли параметр асимметрии может составить величину больше 3. Попытки увеличить это число ведут к неоправданному утяжелению системы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Герасимов С.А. //Прикл. мех. и техн. физ. 2003. Т. 44. № 6. С. 44-48.
- Герасимов С.А., Удалова Е.С. //Техника и технология. 2005. № 1. С. 17-20.
- Герасимов С.А. //Естеств. и техн. науки. 2005. № 6. С. 128-132.
- Горлин С.М., Слезингер И.И. Аэромеханические измерения. - М.: Наука, 1964. - 720 с.
- Нагаев Р.Ф., Тамм Е.А. //Машиноведение. 1980. № 4. С. 3-8.
- Стрелков С.П. Механика. - М. Наука, 1975. - 560 с.
Статья в формате PDF
119 KB...
23 05 2026 20:37:16
Статья в формате PDF
113 KB...
21 05 2026 5:13:35
Статья в формате PDF
99 KB...
20 05 2026 17:41:20
Статья в формате PDF
132 KB...
18 05 2026 16:42:35
Статья в формате PDF
349 KB...
17 05 2026 4:53:18
Статья в формате PDF
245 KB...
16 05 2026 22:35:59
В статье дана комплексная хаpaктеристика природных условий территории природного парка «Нумто»: приводятся сведения по геоморфологии, климату, гидрографии, растительному покрову, фауне уникального участка водно-болотных угодий на стыке подзон северной и средней тайги Западной Сибири.
...
14 05 2026 7:58:31
Статья в формате PDF
121 KB...
13 05 2026 16:19:21
Статья в формате PDF
103 KB...
12 05 2026 16:18:46
Статья в формате PDF
115 KB...
09 05 2026 11:12:23
Статья в формате PDF
123 KB...
07 05 2026 11:33:36
Статья в формате PDF
113 KB...
06 05 2026 20:14:53
Статья в формате PDF
123 KB...
05 05 2026 19:57:13
Статья в формате PDF
133 KB...
04 05 2026 15:58:10
Противоречия между природой и человеком могут быть преодолены лишь повышением экологической грамотности специалистов и экологической культуры населения до такого уровня, когда и производственная деятельность специалистов и поведение в быту человека будут способствовать рациональному природопользованию и гармоничному развитию человеческой цивилизации и окружающей природной среды.
...
03 05 2026 10:38:24
Статья в формате PDF
120 KB...
02 05 2026 2:26:46
Статья в формате PDF
100 KB...
01 05 2026 6:40:36
Статья в формате PDF
105 KB...
30 04 2026 20:43:59
Статья в формате PDF
227 KB...
29 04 2026 0:58:22
Статья в формате PDF
368 KB...
28 04 2026 20:21:18
Статья в формате PDF
123 KB...
27 04 2026 8:39:59
Механизмы «хаотической» составляющей в динамике сердечного ритма недостаточно еще ясны и была предпринята попытка выявить их на основе совместного анализа линейных и нелинейных показателей. Показано, что коэффициент корреляции между этими показателями не превышает 0,5. Высказано предположение, что нерегулярные изменения сердечного ритма являются проявлением избирательного усиления одних и подавления других периодических процессов в динамике кардиоритма, как результат различных регуляторных влияний.
...
26 04 2026 13:52:54
Статья в формате PDF
134 KB...
23 04 2026 23:54:12
Статья в формате PDF
114 KB...
22 04 2026 21:10:13
На основе анализа литературных источников показана необходимость создания эффективных методов переработки руд цветных металлов. Описано отрицательное воздействие горнообогатительного производства на окружающую среду. Рассмотрены проблемы освоения месторождений сырья и предложены пути их решения. Приведена схема рационального освоения минеральных ресурсов рудного месторождения с применением разрядноимпульсных методов. Обоснована возможность использования разрядноимпульсных воздействий в обогатительных процессах, что позволит повысить полноту извлечения полезных компонентов при переработке минерального сырья. Выделены ограничения применения импульсных методов. Установлено, что разрядноимпульсные методы интенсифицируют избирательное раскрытие минеральных ассоциаций во всем диапазоне исходных классов крупности. Эти методы эффективны в комбинированных схемах переработки труднообогатимых руд сложного состава. Применение комбинированных схем позволит сократить на 10–15 % время измельчения до выхода контрольного класса.
...
21 04 2026 7:57:40
Статья в формате PDF
225 KB...
20 04 2026 9:31:33
Статья в формате PDF
122 KB...
19 04 2026 3:18:10
Умелое использование сокровищницы мировой культуры, достойное место в которой занимают поэтические и художественные произведения М.В. Ломоносова, М.И. Алигер, И.В. Гёте, И.А. Ефремова, К.Г. Паустовского, в педагогической пpaктике обеспечивает эффективное развитие естественнонаучного интеллекта и формирование мировоззрения школьников.
...
18 04 2026 19:20:20
Статья в формате PDF 126 KB...
17 04 2026 23:40:51
Статья в формате PDF
361 KB...
16 04 2026 15:36:21
В последние годы для сжигания как традиционных топлив, так и биомасс различного происхождения широко применяются газификационные технологии. Газификация чаще всего производится в кипящем слое при недостатке окислителя. Конструкции установок по газификации различных топлив отличаются, но не принципиально. Также близкими оказываются и параметры генераторного газа. Необходимо развитие установок и технологий по совместной переработке различных топлив.
...
15 04 2026 6:50:56
Статья в формате PDF
254 KB...
14 04 2026 6:48:58
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
