Авторотация 4 ● Силы и моменты 

5 часть после такой дискуссии неизбежна! Рад видеть вас в одном кадре👍

Классный новый формат, более понятно становится когда один обьясняет другой вопросы задаёт )

всё ждал, когда вы отпустите парашют с приклееным кругом.

Предлагаю сделать ещё два вертолетика. Одинаковые по весу с предыдущими. Только лопости на одном(одинаковые по площади, к примеру квадратные)разнести от центра оси с помощью соломинки, а на др. максимально к центру и сравнить скорости.

При проектировании несущих винтов как раз и используют понятие ометаемая площадь винта. Она не всегда равна площади круга с радиусом винта, поскольку это зависит от многих факторов, но для расчетов она максимально удобна. Все остальные параметры вводятся в формулы в виде коэффициентов. Ну а сами расчеты в большей степени эмпирические, потому и коэффициенты эти получены обычно опытным путем как разница между данными расчета и результатами эксперимнтов.

у вас такая улыбка, что хочется самому улыбнуться

9:20 эффективная площадь шокирует 😵‍💫 и это ещё при том, что центральная зона практически не работает. значит и угол атаки у вертолётика будет не такой, а меньше, из-за движущейся перед вертолётиком воздушной подушки.

Эффективная площадь больше площади круга потому что лопастей 2 и площадь фиолетовой области нужно умножить на 2. Предлагаю сделать вертолет с одной лопастью со смещенным центром ради эксперимента и посчитать площадь спиральной поверхности "ометаемую" за 1 оборот.

Было бы интересно рассмотреть опыт ,при котором сравнивается скорость падения планера с обычными лопастями и с полной окружностью в качестве парашюта. При том, что радиус окружности равен длине лопасти.

Весьма интересно, всегда любопытствовал по поводу авторотации.

Концевая часть лопасти создаёт подъёмную силу.

От всей души благодарю Вас за ваши видео! Только благодаря Вашим урокам изучаем с сыном физику! К моему великому сожалению сейчас в школе очень плохо учат! У моего ребёнка автор учебника Генденштейн. - это безобразие, а не учебник. Ни одна тема не раскрыта, учится невозможно ! Теперь очень переживаю, если что нибудь произойдет с ютубом где искать ваши видео?

Сделайте сравнение вертолётика и его физ. аналога с кругом, того, что показали

Внимательно смотрел весь ролик без перемоток. Очень огорчился, что в конце не бросили вертолет с диском. Интересно же как он полетит в сравнении с тем, который крутится.

Лопасть- это крыло которое создает подъемную силу. Чем больше лопастей тем в теории эффективность будет больше. Но если лопастей будет слишком много то эффективность не возрастает, так как каждая ведомая лопасть будет двигаться в спутной струе ведущей лопасти, из за чего снижается эффективность ротора. Вот что более интересно: у автожира угол установки лопастей немного положительный, относительно плоскости вращения. И в теории лопасть под действием аэродинамических сил должна вращаться в обратном направлении, но она каким-то образом движется вперёд! Интересно, почему?...

Не стоит исключать божественное вмешательство)))

На автожирах, жёлтая область отвечает за авторотацию, поскольку результирующая сил направлена вверх и в сторону вращения лопастей, что и заставляет ротор авторотировать. , в сиреневой - результирующая направлена вверх и против движения лопастей, возникает подъёмная сила и сила торможения торора. Однако угол установки лопастей на автожирах составляет от 1 до 2 градусов. Скорость вращения зависит во многом от нагрузки на ометаемую площадь ротора.

Мы не можем сказать, что газ проходящий между лопостями не имеет возмущений. Мне кажется, что возмущение распространяется за периметр охвата лопастей, от чего может быть и кажущееся увеличение площади парашютирования. Чудесная задача!

Круто, заставляете задуматься!! Мне кажется, сравнение с парашютом не подходит. Парашют сопротивляется воздуху повышенным давлением под ним. А вот лопасть, как известно, создаёт силу за счёт разряжения над ней. Это очень важно, потому что часть набегающего снизу воздуха, в случае парашюта, будет выталкиваться из под него, не участвуя в производстве силы. А лопасть, затягивает воздух на себя. Вот и получается, что еффективность винта выше. Могу ошибаться, конечно. Вот бы сделать авторотирующий парашют), помню кто-то пробывал на ютубе, не совсем удачно.

Другой вопрос, что случится, если лопастей будет четыре? Увеличится ли тогда эффективная площадь, с одновременным замедлением падения, или же эффективная площадь останется та же, а скорость вращения уменьшится? Наверное всё же второй вариант, но всё равно интересно.

Может ли вращение винта тормозится воздухом с обратной стороны крыла, а ускоряться встречным потоком воздуха. Интересно как будет себя вести закрученый винт, с разным шагом на расстоянии от центра вращения.

☑️✔️ 12:55 *_Вопрос к авторам этого видеоролика: А, Вы, киньте (отпустите, точнее) одновременно с высоты вниз этот жёлтый диск-парашютик и тот красный парашютик, ввиде лопастей с нулевым углом установки, и посмотрите как они будут парашютировать._* *_Одновременно приземлятся или нет?_* *_Или результат будет с такой же разницей (в 2,6 раза)?_* *_Вот, интересно было бы, НАМ ВСЕМ, понаблюдать и знать!!!_* 🤔👌🤝🤝👍

Я считаю здесь так, скорее всего здесь происходит несколько принципов взаимодействия на вращение винта это скорость вращения плюс сила тяжести которая воздействует на скорость вращения сопротивление и гравитационная сила которая пытается оторвать плоскости винтов от центра вращения при вращении и ещё кавитационный эффект образующий завихрение на обратной поверхности лопасти в зависимости от плоскости лопасти . Это хорошо скорее будет видно на стенде с частицами например дыма и света измеряющего показания частиц вокруг самого винта .

Сделайте ролик про акустическую левитацию мелких легких предметов

Ну и запустили бы ещё третий вариант с полным кругом и сравнили с другими. Наглядно увидели бы разницу.

Задача может решаться на основании теоремы об изменении кинетической энергии, которая для вертолетка имеет две компоненты - поступательную и вращательную. Они взаимозависимы - скорость поступательного снижения и угловая скорость вращения. Внешние силовые факторы - тяжесть, сопротивление воздуха и вращательный момент совершают совокупную работу равную изменению кинетической энергии. Ну и далее можно попробовать детально разобраться.

Ежели внешние части лопастей тормозят вращение, то укоротив их мы увеличим скорость вращения? Выведите формулу максимальной угловой скорости вертолётика.

Здравствуйте уважаемые авторы и зрители. Лопасти вертолётика находятся под некоторым углом к направлению опускания. Поэтому область повышенного давления под лопастями раскручивает вартолетик. Лопасти вертолётика это ровные плоскости. Над лопастями образуется область пониженого давления, которая препятствует раскручиванию. Когда эти две силы уравновешиваются, происходит стабилизация вращения.

Как то посмотрел ролик про характеристики пчелиного полёта оказалось что физики сначала не могли объяснить как при малой площади крыла она летает,но с появлением цифровых камер и технологии смогли всё объяснить,было занимательно рассмотреть в развёрнутом виде подъёмную силу пчелиных крылышек...

Можно сделать на лопастях вертолетика поперечные прорези примерно на половину их ширины. Это позволит увидеть как изменяется угол атаки лопасти в зависимости от удаления от центра.

6:06 Что-то не понял логического объяснения с этого момента. Про левый и "парус" после срыва ещё более-менее понятно, но вот почему в правом случае сила направлена назад не понятно. До Вашего объяснения я думал, что при падении на авторотации в жёлтом круге 3:49 лопасти движутся вниз по спирали, как бы ввинчиваясь в воздух, и из-за этого и раскручиваются, а в сереневом круге, лопасти вращаются быстрее и как бы относительно потока воздуха создают в сравнении с жёлтым кругом, "подъёмную силу" (в данном случае это тормозящая падение сила) П.С. Дискуссия в конце очень живая получилась, прям видно как рождаются решения. :)

есть мнение что вращающиеся лопасти можно развернуть (как груг из проволки), в ровную линию, и мы получим крыло, которое летит в воздухе. или на оборот взять 2 крыла и заставить их летать вокруд друг друга, те сделать винт. нужно это для того чтобы научиться висеть в воздухе на одном месте, чего самолеты делать не умеют. и режим авторотации - это аналог планирования у самолета. а разница в скорости падения объясняется аэродинамикой- у одного срыв потока, у второго в результате вращения возникает подъемная сила как у крыла самолета. вы бы еще провели эксперимент какой самолет упадет быстрее- который в планировании, или который в плоском штопоре падает. кстати- при авторотации и планировании угол атаки должен быть отрицательным, или близким к нему (зависит от профиля крыла), те если на самолете выкючить двигатель и пытаться удерживать тот же угол атаки- самолет упадет в плоский штопр и приземлиться быстрее чем если удержимать скорость полета- теряя высоту.

долго изучал аэродинамику вертолета, спрашивал у летчиков. почему Ми-8 имеет угол установки лопасти от0до18 могу ошибиться, но не отрицательные, имеет при отказе двигателей постоянные обороты?, обороты терять нельзя, выполняет посадку на авторатации. по самолетному. По вертолетному не видел. На самолете проще отказал двигатель зафлюгировал, отказал второй зафлюгировал, и можно высоту набирать на 2. А если не зафлюгировал 1, только садиться.

Так для полноты эксперимента радо было еще запустить вертолётик с кругом и проверить теорию.

Хм. Ну приблизительно можно представить, почему эффективная площадь чуть больше. Винт описывает всё же не круг, а спираль. И площадь её витка больше площади равного по радиусу круга.

Хорошо, но что ж не запустили последний круглый парашютик, чтоб его скорость измерить?

Интересный эксперимент!) Картинку с набегающими потоками понять не удалось, что-то... Подумаю ещё, т.к. интересно :) Про эффективную площадь: сначала тоже думал, что вращением винта создаётся "круг", являющийся парашютом, и на этом всё. Ваши же расчёты сломали это моё понимание! )) Дальнейшие размышления: лопасть вращается недостаточно быстро, чтобы слиться в единый круг; всё таки она крутится довольно неспеша и вырисовывает в воздухе спираль. Вес вертолётика настолько мал, что он умудряется притормозиться довольно небольшим слоем невозмущённого воздуха, в настоящий момент находящегося под лопастями. Если лопастям оставаться неподвижными, то слой воздуха под лопастями уже становится возмущённым, и это возмущение передаётся далее низлежащему слою, об который уже не удаётся так эффективно опереться (ну и так слой за слоем). Если же лопасть крутится, то под ней всегда находится невозмущённый слой воздуха, опирание о который максимально эффективно. По идее, чем быстрее крутится, тем бОльшую поверхность невозмущённого слоя удастся захватить и "использовать". Ограничение сверху - за один шаг винта надо успеть опуститься на толщину уже возмущённого слоя, а то иначе об "использованный" воздух опирание будет ослабшим (хотя, наверное, это не должно ухудшать скорость падения, а всё равно помогать, но со значительно худшей эффективностью).

интересно , можно ли сделать парашют на авторотации ? по идее он должен иметь меньший размер

Нужно еще один провести опыт: спуск в дыме (на темном фоне), вопросов еще больше возникнет

А если установить лопасти под углом в низ, от центра вращения к законцовкам. Не будет ли воздух уплотнятся, от периферии к центру и не уменьшится ли еще скорость снижения? За счет того что средняя часть винта начнет работать в более плотной среде?

Корень проблемы объяснения пропускания воздуха парашютирующим винтом следует искать в истории техники. Двухлопостной ротор представляет собой радиальную решетку профилей, пусть и вырожденную, но в терминах таковой в период послевоенного возрождения автожиров и развития вертолетостроения его не объясняли. Такая терминология могла существовать в области получившего в тот же, послевоенный, период развитие реактивного авиадвигателестроения. Где, кстати, со временем стало использоваться понятие межкомпрессорного или межконтурного дросселирования. В каковых терминах дросселирования, кстати, явление роторного парашютирования также может быть рассмотрено. То есть в терминах разницы объемов воздуха, обтекающего образуемую винтом поверхность по торцам и сквозь эту поверхность (более наглядным примером будет суммарный объем межлопаточных промежутков осевого компрессора). Такая ситуация, скорее всего, связана с парадигмальным ограничением, наложенным в свое время авторитетом Николая Жуковского на развитие полипланов, утверждавшего о монокрыле со сплошной поверхностью как о гораздо более перспективном для развития авиации, чем полипланы. К тому же в его времена винтокрылые решения не рассматривались как полипланы ротации. Радикальное преодоление этой установки приходится лишь на 60-е годы XX века, когда была разработана концепция решетчатого крыла, то есть когда идущая от полипланов идея решетки профилей вернулась в профессиональный оборот на новом этапе развития техники. Для монопланов эта идея развивалась в направлении крыльевых щелей. Но, опять же, для аэродинамических поверхностей поступательного потока, а не для ротируемых. И тем более не для винтокрылых решений, где уже сформировалась система разделения труда, в том числе научного.

Вопрос не по теме где такую рубашку купить? Андрей Иванович поделитесь ссылкой.

Нужно взвесить вертолетик. И подсчитать площадь лопастей. Далее согласно площади лопастей сделать парашют и повесить вес. Далее одновременно отпустить с одинаковой высоты. И посмотреть. Если спустятся одинаково логика очевидна.

При большей скорости ... увеличивается в диаметре "зонтик" (!) зоны повышенного давления , а по оси остаётся зона чуть пониженного давления , которое зависит от скорости падения ... .

При неподвижной лопасти, она сталкивается с потоком воздуха, тормозит его и далее этот заторможенный поток уже не может передавать энергию лопасти, а вращающаяся лопасть постоянно переходит на свежий незаторможенный поток и происходит передача энергии.

Скорость падения вертолетика на авторотации должна зависеть от угла атаки лопастей. Т.к. в более примитивном объяснении вертолетик не проскальзывает через воздух, а как винт прокручивается по резьбе. Таким образом он собирает максимальное количество воздуха на ометаемой площади.

Лопасти при вращении могут не только "останавливать" воздух, но и ещё отбрасывать его вниз. А это уже третья сторона вопроса, импульсная, которую также стоит рассмотреть, кроме сил и моментов сил

Может мой комментарий и не поможет, но по поводу размышлений о скорости думается: до какой-то теоретической предельной скорости модель должна раскручиваться до уравновешивания сил, а большей скорости быть не может, потому как в таком случае модель уже должна направлять поток вниз, т.е. зависать, а затем и подниматься. Сейчас есть игрушки с пропеллерами, на которых можно было бы оценить этот переход, хотя там добавится масса. Это было бы шикарной оценивать в маленькой аэродинамической трубе, но.....

Андрей, добрый день. Вопрос - почему глядя на экран телефона, просматривая начало ролика, я вижу нормальную картинку, а при опускании глаз ниже окна видео я переферическим зрением вижу мерцание освещения Вашей ламны? Спасибо за ролик.

Автожир летает попроще, чем этот самодельный вертолётик. 😄

Нужно запустить вертолетик в дыму, там по дыму будет видно как ведёт себя воздух вокруг этого вертолетика

Не аэродинамик и даже не физик. Подумал на тему, почему лопасти вращаясь образуют парашют Предположу следующее. Тут дело в вихреобразовании. Вспоминаются эффекты применяемые в гонках формулы1, где боллиды специально образуют вихри. Там вихри совершают работу по изоляции воздушных потоков под днищем от затекания возмущённого воздуха с боков. А для задних крыльев создают спец-вихри для гашения индуктивного вихря. Точно так же вихри поставили на службу в авиации, где специально формируют вихри, чтобы на больших углах атаки избежать затекания другого вихря с боков (тем самым отдаляют момент срыва воздушного потока на крыле) Эти вихри образует корневой наплыв на су27, на Ф-35 тоже замечены такие генераторы вихрей. Так вот, есть подозрение, что лопасти вашего вертолётика индуцируют вихри, которые формируют этот самый "парашют", который мешает протекать воздуху меж лопастями.

4:50 да-да, и какой угол атаки в этих областях? 😁 P.S. оказывается это есть в видео.

при вращении центробежная сила выбрасывала лопасти наружу что создавала большое сопротивление при падении

Сделайте модель прочнее например из плотного пенопласта, или из пластика от бутылки.

:)

мне не очень нравится аналогия с парашютиком. Я думаю, что здесь можно сравнить с болтом, который закручивается по резьбе, то есть как бы лопасти движутся относительно воздуха по спирали как по резьбе и тормозятся за счёт вязкого трения. Хотя возможно я неправ

При вращении лопасть меняет свое положение и создаётся зона повышенного давления и пониженного( принцип вертолетных лапочтей)

Понятно что эта динамическая система после раскрутки находится в стационарном состоянии, а в таком состоянии система должна иметь наибольшую скорость производства энропии. Тут и возникает баланс всех компонент.

Если разные зоны лопасти работают по-разному, следовательно при моделировании лопасти ветрогенератора внутренняя часть лопасти, которая ближе к оси вращения будет отвечать за страгивание с места и раскрутку, а внешняя часть будет как раз силовая - давать мощность винту. Или я не правильно понял?

Выходит что авторотация для двигателя самолёта это губительно а для вертолёта спасение

Мне тоже не очень понятно, как авторотация = по сути сплошному куполу. От площади лопастей не зависит что ли? Зависит, конечно. А от скорости вращения? И т.д. много вопросов. Скорее всего, есть некая функция нескольких переменных, описывающих авторотацию в зависимости от всех этих факторов. И ее значения лежат в пределах от 0 до значения, если бы купол был сплошной.

А чего не замерили скорость падения вертолётика с кругом? :) Было бы интересно. Он конечно тяжелее...

Крайние части лопасти толкают воздух по бокам ! У парашюта площадь опирается на воздух тем самым раздвигает воздух под собой , в авторотации на краях воздух разгоняется и выталкивается по краям тем самым над ротором образуется разряженная зона которая создаёт подъёмную силу.

В конце ролика показана площадь "парашюта" как целый круг.. а не правильнее было бы вырезать небольшое отверстие в середине? (Вероятно я не прав, но почему то такое ощущение есть:))

Рассмотрите отдельную лопасть, которая планирует в прямом полёте в составе планера. Вас же не удивляет, что крылья планера несут самолёт, создавая большую вертикальную силу при малой скорости снижения по вертикали, при этом горизонтальная скорость в десяток-другой раз больше вертикально? А что тогда вас удивляет при полёте этого же планера по кругу по спирали снижения? Тут мы плавно возвращаемся к сущности понятия "подъёмная сила крыла" и физике её формирования. Если принять, что крыло при формировании подъёмной силы отбрасывает набегающий спереди поток воздуха вниз, то весь феномен становится обычной счётной задачей на реактивное движение и закон пересчёта изменения секундного импульса в силу. Парашут отбрасывает поток воздуха вбока, а искривляемый по дуге поток отклоняемого воздуха создаёт избыточное давление под куполом со стороны выпуклости дуги воздушных птотоков. именно так вы сами объясняли искривление потока воздуха при разности давлений сбоков струи в вашем видео про шарик в струе фена.

12:00 А если когда он не вращается, перед лопастью образуется как бы обтекатель (как у снаряда баллистический наконечник) из нагнетаемого воздуха. А вот когда он вращается такого "наконечника" нет и как итог сопротивление воздуха растет.

вот вроде не дуб в физике(я не физик) но не понимаю я сил которые приводят к эффекту саморотации(вертолетик). посмотрел уже много видео, почитал. но физики процесса до конца не уяснил. ваш канал понравился больше чем другие(в плане объяснения) но вы чуток не докрутили тему, прошу вас подумать и придумать способ чтоб объяснить этот эффект для тех до кого с первого раза не дошло. я могу в принципе сравнить авторотацию вертолета и планирование самолета(планера) планер может спускаться по спирали, и вертикальная скорость при планировании будет ниже чем простое падение. а теперь представьте два планера которые связали за концы крыльев длинной тонкой веревкой. и они по суте превращаются в законцовки крыльев вашей модели. но тогда средней части крыла нет, и все ваши объяснения про среднюю часть идут в мусорку. докрутите пожалуйста тему до победного конца, чтоб вопрос реально был понятен.

Возникает мысль о законах сохранения энергии. Лопасть давит на воздух с силой равной давлению воздуха на лопасть. Возникает какое-то равновесие системы с силами равными 0. И в результате нахождения системы в покое эффективная площадь ротора становится максимально большой 🤔 Но наверно я не прав )

Даже если воздух проникает между лопастей, то он уже не тот, он уже ускоренный в направлении вниз, и поэтому он ещё добавляет давление на тот воздух, который под ним, и уменьшает давление на тот воздух который выше, всё это до тех пор, пока он вновь не ускорится уже вверх из-за вязкости окружающего воздуха. 😅

Вы же сами нас учили завихрению, которое тянет с другой стороны!

Друзья, где вас искать после закрытия ютуба?

Вертолет да Винчи нарисуйте и вопросы отпадут

Плотности воздуха! Если сила тяжести постоянная, то плотность воздуха разная. Поэтому вертолёты внизу у земли летают хорошо, а забравшись в горы уже с малой плотностью едва держаться и падают. В вакууме никакое вращение не решит вопрос замедления падения, как в американском опыте на Луне, в вакууме перо упало как и железный молоток.

Ребята ютуб скоро заблокируют чтобы вас не потерять создайте страничку в телеграме

А может законБернулли,чем больше скорость , тем меньше давление.