Центр тяжести модели самолета вертикального взлета?

Вид для печати

13.01.2018, 16:22
lochead

Центр тяжести модели самолета вертикального взлета?

Не знаю по адресу ли , но задам свой вопрос и здесь , задал его и в разделе коптеры ! Доброго всем ! Который год пытаюсь построить модель самолета вертикального взлета , который будет просто зависать без горизонтального полета , просто висеть как коптер и будет похож на F35 то есть будет на импеллерах . Видел много разных способов это реализовать , но все они требуют использования газовых рулей на крыльях (крен) , будь то отбор от импеллеров или установка еще одного маленького импеллера или установка по импеллеру в каждое крыло (маленькие) . Все это не подходит мне ! И вот на просторах интернета , точнее ютюба , встретил интересное решение . Там два импеллера с управляемым вектором тяги (далее УВТ) , без газовых рулей и все управление сводится к управлению этими же двумя увт , Схема похожа на бикоптер , только он летит как бы боком и на импеллерах . Все бы хорошо и вроде понятно , но где в этом аппарате ц.т не понятно , то есть ц.т. в низу или ц.т максимально высокий , грубо под потолком самой модели? И вот о чем я ! https://youtu.be/xtPfioXQUZ8?list=PL...FDcshXAMjoy4U1 Это робота увт обоих импеллеров ! https://youtu.be/VyLZcY4zung Это полет данной модели ! https://youtu.be/A2aD0LUbE94 https://youtu.be/igWfGU1zusg Некоторые подробности . еще полет https://youtu.be/cYhoUJ9Dyhs Вот где у него центр тяжести ( в вертикальной плоскости ) , высоко или низко ?
13.01.2018, 19:08
Nиколай

Для большей стабильности в момент висения на месте или медленного перемещения - центр масс лучше иметь ниже горизонтальной линии выхода воздушных потоков от импеллеров.
Но, теоретически, для управляемости по крену/тангажу в этом случае потребуется немного больший процент отвода энергии от основных движков для боковых корелляций положения. Потому что - летательный аппарат с низким центром масс относительно линии приложения подъёмной силы, склонен самостоятельно балансироваться перпендикулярно вектору гравитации, который направлен вертикально вниз.
13.01.2018, 21:23
lochead

Цитата:

Сообщение от Nиколай

Для большей стабильности в момент висения на месте или медленного перемещения - центр масс лучше иметь ниже горизонтальной линии выхода воздушных потоков от импеллеров.
Но, теоретически, для управляемости по крену/тангажу в этом случае потребуется немного больший процент отвода энергии от основных движков для боковых корелляций положения. Потому что - летательный аппарат с низким центром масс относительно линии приложения подъёмной силы, склонен самостоятельно балансироваться перпендикулярно вектору гравитации, который направлен вертикально вниз.

Так какой все же ц.т. должен быть, вот по видео летает как я догадываюсь с высоким ц.т. , и это я думаю обосновано , где то слышал что балансировать на пальце швабру легче чем карандаш , якобы чем выше ц.т. тем легче балансировать , а вроде как низкий ц.т. У китайца он походу где то ниже середины , но может ли такое быть ? Понятно что там стоит полетный контроллер , а не руками он управляет .

- - - Добавлено - - -

[QUOTE=Nиколай;784448]Для большей стабильности в момент висения ... может выше ?
13.01.2018, 22:51
Nиколай

С длинной шваброй и коротким карандашом - тут совсем другая история, связанная с инерцией тяжёлого тела и физическим рычагом управления.

Вам для начала нужно разделить два разных понятия - центр тяжести, и центр масс. Центр тяжести - это основной аэродинамический влиятель во время горизонтального полёта, когда он начинает включаться в процесс балансировки в зависимости от скорости полёта, - где участвуют все поверхности и плоскости (крылья, стабилизаторы, и т.д.).
А в вашем случае, центр масс нужно рассматривать в статическом состоянии, где влияние на самостабилизацию зависит от разнонаправленных векторов - тяги оси движителей вверх, и тяги гравитации вниз...
Осмыслите это, и уложите себе в сознание.
14.01.2018, 00:29
drager

Цитата:

Сообщение от lochead

...где то слышал что балансировать на пальце швабру легче чем карандаш ,

А с висячей на пальце шваброй вообще никаких проблем, как и с карандашом..:)
14.01.2018, 14:33
ckona

Цитата:

Сообщение от drager

А с висячей на пальце шваброй вообще никаких проблем, как и с карандашом..:)

Это не абсолютно во всех случаях имеет место быть.

Возвращаясь к вопросу топикстартера - где разместить точки приложения сил относительно центра масс - хочется отметить, что недостаточно исходных данных для ответа.
Наше сознание автоматически представляет "статическую" картину - все неподвижно, вот оно стоит(висит), и никаких возмущений на объект управления нет, и никуда он не движется.
В действительности, швабродержание имеет дело с динамической ситуацией - на объект управления постоянно действуют случайные возмущения, а силы воздействия постоянно слегка отклоняются от значений, которые мы предписываем.
Плюс еще мы не удовлетворимся простым висением, объект надо перемещать в пространстве с минимальными энергозатратами.

В статическом случае устойчива система, в которой суммарный векторы приложенных сил (тяжести и опоры) находится на линии, которая соединяет точку приложения сил и центр масс. Отсюда следует бытовое понимание карандаша или швабры, подвешенной на ниточке к пальцу. Пока не надо куда-то перемещаться, эта система абсолютно устойчива. Как бы не подул сквозняк, груз потом сам вернется в равновесное положение. Если слегка выпендриваться - запас устойчивости такой системы тем больше, чем длиннее ниточка.

Теперь дважды усложним задачу.
Во-первых, точка приложения силы тяжести выше точки приложения силы опоры (швабра выше пальца).
Во-вторых, требуется переместить объект по горизонтали вбок на 10 метров за минимальное время, без раскачиваний, и с минимальными потерями энергии.

Первое "усложнение" требует тратить энергию на поддержание равновесия. Энергии расходуется тем меньше, чем меньшие флуктуации мы компенсируем. Следовательно, надо компенсировать спустя как можно меньшее время после обнаружения "флуктуаций". Применительно для человека со шваброй - надо длинную швабру, а не карандаш - тогда ее невертикальность становится гораздо заметнее. Говоря менее кухонным языком - объекты с большим моментом инерции легче поддерживать в равновесии, располагая ограниченными компенсирующими силами.
Второе "усложнение" требует оценки переходных процессов - переход из неподвижного состояния в боковое движение, и обратный переход в неподвижность. С учетом того, как карандаш (швабра) раскачивается ни ниточке при перемещении пальца на 10 метров - все преимущества за системой "швабра вверху, палец внизу". Во-первых, чтобы успокоить болтания груза на ниточке, надо сильнее водить пальцем туда-сюда. Во-вторых, разогнать швабру на пальце и затормозить ее (без раскачивания !) можно гораздо быстрее, чем если она подвешена на ниточке.

Применительно к импеллерной модели - по-моему, центр масс должен располагаться в одной "горизонтальной" плоскости с точками приложения реактивных сил от импеллеров. Так будет гораздо проще для системы управления. Переднему импеллеру будет "гораздо удобнее" стабилизировать крен, если в концах крыльев поместить грузы, увеличивающие момент инерции по крену. Вообще, полезно согласовывать быстродействие исполнительных органов такой системы с моментами инерции.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Да ! Такое висение на импеллерах ничего общего со шваброй на пальце не имеет - разные законы управления. Для швабры палец должен перемещаться в нужную сторону пропорционально квадрату угловой скорости швабры. Для импеллерной системы - не знаю.
14.01.2018, 14:46
Вадим Ру

Я колысь создал тему по сим леталкам комбинированым -
http://forum.modelka.com.ua/threads/...BA%D0%BE%D0%B9

Принцип простой как в учебнике физики анд геометрии - балансировка на одной точке геометрической фигуры(форма не имеет значения).
Проблема в том что центр тяжести в обоих режимах полёта должен совпадать по идее. Иначе переходной процесс на малых горизонтальных скоростях будет плачевным.
Если утрировать до безобразия, то можно управлять апаратом с вертикальной тягой просто смещением центра тяжести внутри корпуса - например смещать батарею туды-сюды во время полёта. Аналог такого действия собственно имеет место в однодюзовой конструкции только за счёт смещения оси тяги.
Собсно не имеет значения сколько точек тяги и какого они типа - реактивные или винтовые - по фигу.
Основа - гироскопы и механизация с алгоритмами управления. Реальные человеческие мозги просто не способны этим управлять.
14.01.2018, 15:09
ckona

Цитата:

Сообщение от lochead

Схема похожа на бикоптер

Трикоптер. Передний поворотный по крену импеллер можно условно "раздвоить", косинус угла поворота интерпретируется как разность тяг "разнесенных" роторов.
14.01.2018, 15:58
drager

Цитата:

Сообщение от Вадим Ру

Основа - гироскопы и механизация с алгоритмами управления. Реальные человеческие мозги просто не способны этим управлять.

https://www.youtube.com/watch?v=0jLBtfNp6f8