Egy brit-ausztrál kutatócsoport egy lépéssel közelebb került a rovarok repülésének aerodinamikai titkainak kikódolásához, amivel rendkívüli manőverezési képességű és energia hatékony mikro-repülőgépeket kaphatnak.
Dr. John Young az ausztrál Új-Dél-Walesi Egyetem tudósa és az Oxford Egyetem repülő állatokat kutató zoológiai csoportja nagy sebességű digitális videokamerákkal rögzítette a sáskák repülését egy szélcsatornában, megörökítve szárnyaik repülés közbeni alakváltozását. A megszerzett információt egy számítógépes modell elkészítéséhez használták fel, ami újraalkotja az összetett szárnymozgás által keltett légáramlást és tolóerőt.
A Science magazinban publikált eredményeikből a mérnökök először ismerhetik meg a természet egyik leghatékonyabb repülőinek aerodinamikai titkait, olyan információkat nyerve, melyek létfontosságúak egy igazán hatékony miniatűr repülő robot kifejlesztéséhez. Ilyenek helyt állhatnak különböző felderítési és mentési műveletekben, katonai alkalmazásokban és veszélyes környezetek vizsgálatában.
"Az úgynevezett 'poszméh paradoxon', mely szerint a rovarok ellenszegülnek az aerodinamika törvényeinek, halott. A modern aerodinamika valóban képes a rovarok repülésének pontos modellezésére" - mondta dr. Young. "A biológiai rendszerek az évmilliók során fellépő evolúciós nyomás hatására optimalizálódtak, számos példát nyújtva olyan teljesítményekre, melyek messze meghaladják a mesterségesen elérhetőket. Egy rovar finoman strukturált szárnya, mozgás közbeni csavarodásaival és meghajlásaival, valamint barázdás és redőzött felületeikkel a lehető legtávolabb van a repülőgépek áramvonalas szárnyaitól."
Sokáig lehetetlen volt megmérni egy rovar szárnyának tényleges alakját repülés közben, részben a rendkívül gyors mozgásuk miatt, részben pedig alakjuk bonyolultsága miatt. "A sáskák azért különösen érdekesek a mérnökök számára, mert rendkívül nagy távolságokat képesek megtenni egészen korlátozott energia tartalékokkal" - magyarázta dr. Young.
Miután a sáska szárnymozgásának számítógépes modellje tökéletessé vált, a kutatók módosított szimulációkat futtattak le, hogy kitalálják, miért olyan összetett a szárnyszerkezet. Az egyik tesztben eltávolították a felületi redőket, viszont megtartották a csavarodásokat, míg egy másik kísérletben a szárnyakat merev sík lapokkal helyettesítették. Az eredmények szerint az egyszerűsített modellekkel is sikerült felhajtóerőt kelteni, de azok nem voltak olyan hatékonyak, mint a rovaroké, a repüléshez sokkal több energiát emésztettek fel.
"A rovarszerű mikro-repülő járművek építésén dolgozó mérnökök ebből azt szűrhetik le, hogy a rovarszárnyak magas felhajtóereje viszonylag könnyen elérhető, de ha a cél a sáskákat jellemző hosszútávú repüléshez szükséges hatékonyság elérése, akkor rendkívül fontosak a szárnykialakítást deformáló részletek."
Persze elgondolkoztató az is, hogy a hajtómûvekbõl kiáramló gázsugár milyen gyorsan elenyészik.
A MiG-21bisz estetében utánégetõs felszállásnál és földi hajtómûvezésnél biztonsági távolság a gép mögött 400 m. A MiG-21 bis tolóerje kb. fele egy mai csúcsvadászgép hajtómûvének toloerejének, vagy iknább még annyi sem és az is csak a különleges üzemmódon. Ne keverd azzal a teljesítménnyel mikor csak taxizgatnak a földön.
De az is elgondolkodtató, hogy a repülõgépek szárnyvégén keletkezõ vortex áramlás percekig megmarad és pl ha egy dzsambó épp felszállt, min 4 percre rá fogják elengedni a következõ felszállót, mert még mindíg ott vannak a levegõben ezek az örvényáramlások és egy kisebb gépnek bizony komoly gondot okozhatnak.
Nem szerencsés a világ egyik legnagyobb gépének szárnyával példálóznak. A leváló örvény energiatartalma a szárnyon körüli cirkulációval arányos, ami a felhajtóerõvel arányos. Leszálláskor a vadászgépeknél "kicsivel" kevesebb felhajtóerõ van... Az idõköz asszem 2 vagy 2,5 perc és nem 4.
Ez azért, ha úgy nézzük a dzsambónak csak tök feleslegesen elégetett üzemanyagot jelent, az utána következõnek komoly repülésbiztonsági gondokat, a repülõtérnek meg 4 perc kiesett idõt, amíg áll a forgalom, a várakozó gépek kõröznek, jönnek a késések stb.
Nagy forgalmú reptereknél bizony ez gond. Viszont megszütetni a hatást nem lehet, mert a száry mûködési elve okozza ezt...
Ha a dzsambó annak egy részét, amit amúgy arra fordít, hogy ilyen látványos turbulenciát kavarjon magakörül esetleg felhajtóerõ növelésébe tudná fektetni, akkor mindenki jól járna.
Eme szerkezetet wingletnek hívják és elég régóta ismert, külnféle alakokban létezik. Az összefüggést írtam fent. Megfeszülhetsz ahogy akarsz, a hatást megszüntetni nem lehet. Mintha úgy akarnál beszélni, hogy ne legyen közvetítõ közeg és rezgés. Ilyen csak a mesében van, vagy ott sem.
De mindegy, majd ha megkérdezik 20 év múlva, hogy ez a látszólag egyszerû dolog miért tartott ilyen sokáig, majd téged nevezlek meg bûnösnek!
Mármint mi egyszerû? Az áramlástanban szinte semmi sem az, csak a laikus hiszi. Tegnap magyaráztam éppen a kutatók éjszakáján az Áramlástan tanszéken pár erõsebben érdeklõdöknek. Csak lestek, pedig igazából én is erõsen "szûrtem" a mondanivalómat. :)
Asszem szerintem most ezért nem hülyéztelek le (sõt), pláne hogy ez a szakterületed. Máskor más témában persze már ezerszer megtettem és annak oka is volt.<#hehe>
Asszem még egy kicsit dolgozok a korszakos találmányomon, mielõtt megmutatnám, mert kicsit negatív energiákat érzékelek felõled.<#miaz>
Persze elgondolkoztató az is, hogy a hajtómûvekbõl kiáramló gázsugár milyen gyorsan elenyészik. De az is elgondolkodtató, hogy a repülõgépek szárnyvégén keletkezõ vortex áramlás percekig megmarad és pl ha egy dzsambó épp felszállt, min 4 percre rá fogják elengedni a következõ felszállót, mert még mindíg ott vannak a levegõben ezek az örvényáramlások és egy kisebb gépnek bizony komoly gondot okozhatnak.
Ez azért, ha úgy nézzük a dzsambónak csak tök feleslegesen elégetett üzemanyagot jelent, az utána következõnek komoly repülésbiztonsági gondokat, a repülõtérnek meg 4 perc kiesett idõt, amíg áll a forgalom, a várakozó gépek kõröznek, jönnek a késések stb.
Ha a dzsambó annak egy részét, amit amúgy arra fordít, hogy ilyen látványos turbulenciát kavarjon magakörül esetleg felhajtóerõ növelésébe tudná fektetni, akkor mindenki jól járna. Dzsambó kevesebb üzemanyagot fogyaszt, a repülõtér forgalma úgy is növelhetõ, hogy nem kell még 2 új futópályát építeni mert sûríteni lehet a leszállópálya forgalmát, és a gépeknek sem kell kõrözni feleslegesen egy zsúfoltabb repülõtér közelében a várakozó légtérben.
De mindegy, majd ha megkérdezik 20 év múlva, hogy ez a látszólag egyszerû dolog miért tartott ilyen sokáig, majd téged nevezlek meg bûnösnek!
<#nevetes1>
Nagyon érdekes cikk! el fogom olvasni.
De valami mindjárt szemet szúrt nekem: "de csupán 1981-ben, Otto Lilienthal, a zseniális és precíz német mérnök épített meglehetõs biztonsággal irányítható vitorlázógépet."
Dr. Svingor Ádám, Szabadalmi ügyvivõ, Danubia Szabadalmi és Védjegy Iroda Kft. (Budapest)
A szerzõ köszönetét kívánja kifejezni Kovács Attilának (Lufthansa Technik, Budapest) a kézirat gondos
szakmai lektorálásáért és tanácsaiért.
Pl mérnöki szinten létezik olyan, hogy egyfajta mérnöki érzék. Az ember megtudja mondani legalább nagyságrendi szinten, hogy adott szerkezet kialakításához milyen paraméterû építõ anyagokra lesz szükség.
Láthatólag ez nem igaz. Lásd a sok önjelölt semmilyen végzettségû konteóst a 9/11 esetben. Még az inercia és szakítószilárdság fogalmával és hõmfüggésével és törésmechnikáról nincs fogalmuk, de azért szakértettek ezerrel. Röhej. Az áramlástan az meg nem szilárdtest mechanika...
Aki már épített legóból valamit, annak van ilyen képessége.
A gyakorlati tapasztalatok nem ezt mutatják. Kicsivel többen legóztak, mint ahány ember otthagyja a mérnöki pályát 1 év után, mert nem megy neki.
Aztán tovább menve amire én gondolok az pl. a relativitás elmélet, ami bõven egy átlagos középiskolás felfogóképességén belül van, csak éppen baxnak már azt is jól elmagyarázni, mert már a fizika tanár sem vette a fáradtságot, hogy megértse. Ezért aztán az emberek 99.99%-ának halvány lila segédfogalma sincs róla.
És ez mennyire baj a mindennapi életeben? Semennyire. Inkább más dolgokra figyelne a drid átlagember az életben ami szintén fontos, de mégis képtelen rá...
A többi része meg filozofálgatás annak amit ír, semmi köze nincs ahhoz, amirõl itt szó van.
Mértél már szárnyat többféleképpen? Amíg annyi tapasztalatod nincs, mint nekem, addig szerintem inkáb figyelj rám szerintem fõleg, hogy én már legalább láttam olyat, hogy hogyan terveztek szárnyat, még ha csak kis vitorlázógéphez.
Minden modellezésnél van bizonytalanság, minél újabb és új jelenséget használnak ki, annál nagyobb. Amit te említettél az mikor is volt? Elég rég. Forradalmival próbálkoztak? Igen. A C-5-ben semmi különleges nem volt, azt leszámítva, hogy batár nagy volt. Akkkora jutott el oda a technika, hogy volt tolóerõ ekkora géphez is és kellõen erõs szerkezeti anyagok.
Arról lenne szó, hogy a hajtómû és a szárny gyak egy egységet képez, a kiáramló levegõ a szárny felületén halad és kihasználja, hogy a hajtómûból kiáramló gázok a környezõ levegõt is mozgásba hozzák, annak energiát adnak át ezzel növelve a szárny körül áramló levegõ tömegét, jelentõsen nagyobb felhajtóerõt hozva létre.
Tud az ötletedrõl legalább egy izometrikus skiccet adni, vagy háromnézeti vázlatot? Mert, ha jól értem amt mondasz, akkor annek semmi értelme.
Egy gázsugár nem fog környezõ levegõt mozgatni. Nem álltál még vadászgép mellett vagy szabadsugár mellett? (Próbáld ki egy otthoni vetilátorral.) A seggénél is állva 5 méterre a hajtómûtõl 1 méterre mellette milyen környezõ levegõmozgást érzékelsz? Emberi léptékben kis fuvallat nagyságrend. Ez felhajtóerõ pluszhoz édeskevés. Még a gép mögötti térrészben is a szabadsugár hatása nagyon kis térrészre korlátozódik és kellõen széles, hogy mozgasson is valamit. Az meg olyan messze lenne, ami egy szárnyat sem érdekel már, mert ott meg lassú már a gázáram. Ha valami csoda folytán közel terülne szét kíváncsi vagyok, hogy milyen szerekzeti anyagot használnál, hogy kibírja a több száz fokos kilépõ gázhõt tartósan...
Neked van bármiféle áramlástanos múltad, vagy csak élbõl hülyézed le akinek ez a szakterülete?
Valahogy úgy néz ki a dolog, hogy a XIX. szd-i fizika egy rettentõ erõs, egyszerû alapokkal, de matematikailag az egekbe nyúló felépítménnyel rendelkezõ épület volt, amit bizonyos szempontból a XX. szd-i fiatal fizikusok és matematikusok leromboltak.
A dolog ott gyökeredzik, hogy a pusztulástól való félelmükben (mondjuk a XX. szd pont errõl szólt általában) õk már nem építettek egy hasonló társadalmi elfogadottsággal rendelkezõ épületet.
A probléma inkább egyfajta egzisztenciális és tudománytörténeti, mintsem valós fizikai okokkal magyarázható.
Pl mérnöki szinten létezik olyan, hogy egyfajta mérnöki érzék. Az ember megtudja mondani legalább nagyságrendi szinten, hogy adott szerkezet kialakításához milyen paraméterû építõ anyagokra lesz szükség.
Aki már épített legóból valamit, annak van ilyen képessége.
Aztán tovább menve amire én gondolok az pl. a relativitás elmélet, ami bõven egy átlagos középiskolás felfogóképességén belül van, csak éppen baxnak már azt is jól elmagyarázni, mert már a fizika tanár sem vette a fáradtságot, hogy megértse.
Ezért aztán az emberek 99.99%-ának halvány lila segédfogalma sincs róla.
És továbbmenve itt jön pl. a kvantummechanika. Az tény, hogy a perturbáció számítást is csak egyszerû rendszerekre, mondjuk 1 db hidrogénatomra tudjuk alkalmazni, de a matematikai háttér bonyolultsága még nem ok arra, hogy mindig csak és kizárólag a matematikai megközelítést fogadjuk el hitelesnek.
Pl. fraktálokat sem tud az ember fejben kiszámolni/ábrázolni, azt még is elhiszi, hogy ha megmutatják az eljárást hogy abból pl. egy Julia halmaz jön ki.
Amúgy persze úgyszintén nagy katyvasz van csak az emberek fejében a káosz-elméletrõl is, és ezt még talán sehogy sem tanítják.
A gond ott van, hogy itt most 100 éves dolgkról írtam, a középiskolákban meg ugyan leadják esetleg érintõlegesen õket, de kb a XIX. szd-i tudományt oktatják igazából, most meg ugye már 2009-et írunk.
Szal szûkítve a dolgokat a kvantummechanikával az a gond inkább, hogy valójában rengeteg szemléletes kép lehetséges, amelyek mint az allegóriák bizonyos határokon belül érvényesek. A probléma nem annyira tudományos, mint inkább oktatás technikai, hogy nincs egy általánosan elfogadott rendszer, amit már akár középiskolásoknak is lehetne oktatni. Nem az a gond, hogy nem lehetséges, hanem hogy nincs kialakítva és elfogadtatva.
Ezért aztán az emberke bekerül a felsõfokú oktatásba, ha van elég esze átrágja magát a matekon, aztán mivel a matematika önmagában nem egy emberi kommunikációra alkalmas rendszer, magára marad a gondolataival, ahogy a társai is. Ezzel kapcsolatban a rendszerrel megismerkedõ emberkék az utóbbi 100 évben valszeg újra is újra ugyan azokat a felesleges vitákat folytatják a kis kollégiumi szobáikban, aztán a munkahelyükön, esetleg kocsmákban, csak mert nincs szemléletes kép.
Lenne viszont egy ötletem, gyakorlatilag a LERX keltette vortex és az XFV-12 féle "thrust augmented wing" koncepció összeházasítása, egy kis fesztávolságú STOVL gép kialakításához.
Nekem ahhoz sincs megfelelõ tudásom, hogy azt eldöntsem, mennyire lenne egyáltalán mûködõképes.
Arról lenne szó, hogy a hajtómû és a szárny gyak egy egységet képez, a kiáramló levegõ a szárny felületén halad és kihasználja, hogy a hajtómûból kiáramló gázok a környezõ levegõt is mozgásba hozzák, annak energiát adnak át ezzel növelve a szárny körül áramló levegõ tömegét, jelentõsen nagyobb felhajtóerõt hozva létre.
Az XVF-12 modell labortesztjeinél több mint 50%-os felhajtóerõ növekedést tudtak elérni, amit viszont a prototipusnál csak 5-20%-os szinten tudtak megvalósítani a bonyolult kiáramló csatornákon létrejövõ áramlási veszteségek miatt.
Megfelelõ kialakítással egy stabil vortex áramlás lenne létrehozható, ami mintegy alkatrészek nélküli légcsavar biztosítaná a nagyobb tömegû levegõ beáramlást a speciálisan kialakított szárnyhoz.
Dr. John Young az ausztrál Új-Dél-Walesi Egyetem tudósa és az Oxford Egyetem repülő állatokat kutató zoológiai csoportja nagy sebességű digitális videokamerákkal rögzítette a sáskák repülését egy szélcsatornában, megörökítve szárnyaik repülés közbeni alakváltozását. A megszerzett információt egy számítógépes modell elkészítéséhez használták fel, ami újraalkotja az összetett szárnymozgás által keltett légáramlást és tolóerőt.
Miután a sáska szárnymozgásának számítógépes modellje tökéletessé vált, a kutatók módosított szimulációkat futtattak le, hogy kitalálják, miért olyan összetett a szárnyszerkezet. Az egyik tesztben eltávolították a felületi redőket, viszont megtartották a csavarodásokat, míg egy másik kísérletben a szárnyakat merev sík lapokkal helyettesítették. Az eredmények szerint az egyszerűsített modellekkel is sikerült felhajtóerőt kelteni, de azok nem voltak olyan hatékonyak, mint a rovaroké, a repüléshez sokkal több energiát emésztettek fel.