Könnte die Propellerwäsche ausreichend Auftrieb zum Abheben bieten - auch theoretisch?

Ich weiß, das scheint eine verrückte Frage zu sein, aber es ist nicht dasselbe, als würde man sich an den Stiefeln heben. Wenn Sie versuchen, sich auf diese Weise anzuheben, gibt es zwei gleiche und entgegengesetzte Kräfte, aber es gibt Experimente mit muskelbetriebenen Flugzeugen, die funktionieren.

Wenn also das Flugzeug irgendwie stabilisiert wurde und die Flügel für diesen Zweck konstruiert waren, könnte die Propellerwäsche das Flugzeug theoretisch anheben? Wenn nicht, warum nicht?

Notiz

Ich verstehe, dass ein normales Flugzeug anfangen würde, sich vorwärts zu bewegen. Gehen Sie bitte davon aus, dass das Flugzeug von hinten durch ein Kabel festgehalten wird und dass das Experiment bei Windstille stattfindet.

Es könnte sicherlich sein, denken Sie an einen Windkanal. Ich denke jedoch, dass der Propeller die gleiche Spannweite wie die Flügel haben müsste. also nicht sehr praktisch.
Das ist die ganze Idee hinter Channel Wings.
Kreisel fliegen mehr oder weniger so.
muskelbetriebene Flugzeuge - brauchen keine Experimente; Vögel haben bewiesen, dass es länger funktioniert, als es Menschen gibt

Antworten (5)

Ja. Dem Flügel ist es egal, was die Luft dazu bringt, an ihm vorbei zu strömen. Gegenwind, Propellerwind, 747 Wake, Gopher niest.

Wenn das Flugzeug an der Vorwärtsbewegung gehindert wird und der Propwash über den größten Teil des Flügels schnell genug ist, sagen wir mehr als die Stallgeschwindigkeit des Flugzeugs, muss der Flügel genügend Auftrieb erzeugen, um das Flugzeug zu stützen und es zum Abheben zu bringen .

Es geht nicht so sehr darum, den Flügel speziell zu konstruieren, sondern darum, dass das Flugzeug die vielen benötigten großen Propeller und das Gewicht der Triebwerke verträgt. So viel Leistung ist zu viel für eine effiziente Kreuzfahrt. Aber es ist einfach mit einem Ein-Pfund-Modellflugzeug umzusetzen.

(+1) Die AoA muss ebenfalls berücksichtigt werden: Ein Luftstrom, der schneller als die Stallgeschwindigkeit ist, reicht nicht aus, um ein Abheben zu gewährleisten.
Folgefrage: Wie viele Gophers, die synchron niesen, wären erforderlich, um eine 747 abzuheben?
But it's easy to implement with a one pound model airplaneNun, ein 0,0000001 Pfund schweres Flugzeug könnte einfach als perfekte Kugel ohne jegliche Tragflächen in der Luft schweben. Ich denke nicht, dass die Nutzung der Skalierungsgesetze des Universums ein gültiger Ansatz ist. Scale-Modelle von Flugzeugen verhalten sich überhaupt nicht so wie Modelle in voller Größe. Während wir theoretisch in der Lage sein könnten, ein Flugzeug zu bauen, das unter seinem eigenen Propwash abhebt, denke ich, dass es die Art von Situation ist, die so ineffizient ist, dass wir an grundlegende Grenzen der Materialien stoßen, aus denen wir das Fahrzeug bauen müssen es realistischerweise unmöglich.
Das menschliche Niesen liegt bei etwa 4,5 m/s . Dieser Artikel berichtet, dass normales Atmen etwa ein Mikrowatt leisten kann. Leider habe ich keine Ahnung, wie ich das in die Anzahl der notwendigen menschlichen Niesen umrechnen kann, geschweige denn in Gopher-Niesen. Vielleicht sollte dies eine neue Frage sein.
Es würde ungefähr 120 Sperlingsfürze brauchen, um einem Gopher-Niesen zu entsprechen.
Die menschliche Atmung, etwa 4 Sekunden/Atemzug, ist also ein Mikrowatt? Anhaltendes Niesen ist ungefähr so ​​schnell. Gophers atmen dreimal schneller, aber ihre Lungen sind 300-mal kleiner. Ein ständig niesender Gopher liefert also 10 Nanowatt. Ein 747-Start benötigt 90 Megawatt oder 900 Billiarden niesende Gophers, die ein Quadrat mit einer Seitenlänge von etwa tausend Meilen bedecken.
@CamilleGoudeseune Mann ... Nicht einmal ein Maulwurf von Erdhörnchen.
@ Eric, Gott sei Dank. what-if.xkcd.com/4
Europäische oder afrikanische Gophers?
@SebastianLenartowicz Das scheint ein idealer Kandidat zu sein, um Randell Munroe zu fragen! Ich meine, wer sonst hat Zeit, den ein oder anderen Tag damit zu verbringen, eine robuste Antwort zu finden? Wer sonst würde den einen Zoologen kennen (oder finden können), der tatsächlich eine Arbeit über Gopher-Nies geschrieben hat?? (Und wenn wir weiter darüber reden, vergiften wir alle Google-Suchen!)
@RossPresser Lesen Sie sorgfältig: Die fröhlichen Forscher in dem Artikel sagen, dass sie ein Mikrowatt aus Vibrationen ernten können, die durch die Atmung verursacht werden. Die Gesamtkraft der Luftbewegung ist wahrscheinlich um Größenordnungen größer, besonders wenn Sie schnaufen und schnaufen, um diese B747 anzuheben ;-).
@CamilleGoudeseune Das ist das beste Lachen, das ich das ganze Jahr über hatte. Danke schön!
Neuberechnung. Um die effiziente Energieübertragung aus dem Atem zu messen, verwenden Sie einen Partyballon, der laut NIST 255 lbf-ft ​​oder 350 J speichert. Ein Mensch bläst einen in 20 Sekunden auf, also 18 W. Ein Gopher ist 100-mal weniger, 0,18 W. 90 MW / 0,18 W ergibt mindestens 500 Millionen Erdhörnchen und deckt Wittman Field (OSH) plus Camp Scholler ab.

Im Prinzip ja, aber warum sollte man das tun? Für einen vertikalen Start wäre dies grob ineffizient.

Auftrieb wird durch Ablenkung der Luft nach unten erzeugt .

Dies wird einfacher, da mehr Luft für die Auslenkung verfügbar ist, da die für einen gegebenen Auftrieb benötigte Auslenkung reduziert werden kann. Wenn jedoch die gesamte Luftbewegung vom Propeller bereitgestellt wird, warum dann die Effizienz verringern, indem man ihn horizontal über einen Flügel bläst, wo er Reibung erzeugt? Wäre es nicht besser, diesen Luftstrom direkt nach unten zu leiten, damit keine weitere Umlenkung erforderlich ist?

Jede Ablenkung führt zu Verlusten, sodass der Umweg über den Flügel die Dinge unnötig verkompliziert. Das bedeutet nicht, dass dies nicht versucht wurde – wie qq jkztd in den Kommentaren betont, verwendete der Ryan VZ-3 dieses Konzept, wenn auch mit schlechten Ergebnissen.

Ryan 92 VZ-3

Ryan 92 VZ-3, nach dem Absturz wieder aufgebaut (Bildquelle ) .

Für einen theoretischen Ansatz müsste der Propellerdurchmesser so groß sein wie die halbe Spannweite des Flugzeugs, wobei beide Propeller in der Mitte der Spannweite montiert wären. Jetzt muss das Fahrwerk auch länger als eine Viertelspannweite sein, damit es sich frei drehen kann. Als nächstes benötigt der Flügel Klappen, die in der Lage sind, den Luftstrom um 90 ° abzulenken, was ein aktives Blasen erfordert. Dies wird schnell recht komplex, sodass ein Design wie das folgende vielversprechender aussieht:

Vertol-Modell 76 VZ-2

Das Vertol-Modell 76 VZ-2 (Bildquelle ) war das erste Kippflügeldesign, das erfolgreich zwischen vertikalem und horizontalem Flug überging und für den gleichen Zweck wie das VZ-3 gebaut wurde. Obwohl es optisch nicht ansprechender war als das VZ-3, hatte es eine längere Karriere: Es flog zuerst (1957 im Gegensatz zu 1959 für das VZ-3) und wurde bis 1965 verwendet, während das VZ-3 1961 ausgemustert wurde.

Es wurde versucht, es war Ryan VZ-3 Vertiplane
Interessanterweise steigt der Schub pro Leistung mit der Rotorfläche – ob ein einzelner Rotor oder N kleinere Rotoren. Daher die große Rotorfläche bei allem, was den rohen Rotorauftrieb nutzen möchte.
@qqjkztd: Vielen Dank für die Informationen! Zugegeben, der VZ-2 war ein praktischeres Design und besser bei vertikalen Starts. Der VZ-3 würde immer etwas Vorwärtsschub erzeugen, so dass ein rein vertikaler Start unmöglich wäre.

Beschränkt die Frage auf etwa horizontalen Luftstrom ... es wurde versucht.

Der Custer Channel Wing war einer, der es versuchte ... er schaffte es nicht ganz, aber es wurde behauptet, er könne mit 8 bis 11 Meilen pro Stunde fliegen. Das mag optimistisch gewesen sein, aber der CCW5 (im Bild: Bild aus dem verlinkten Wiki) flog anscheinend so langsam wie 35mph.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Und es wird immer wieder versucht ... dieses Mal in Verbindung mit dem Coanda-Effekt ... bisher nicht berichtete Ergebnisse.

WOW - was für eine tolle Antwort, am besten hier

Absolut. So sieht es aus:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es ist hier ein Turbojet (dies ist ein F-35-Triebwerk), aber aus physikalischer Sicht gibt es keinen Grund, warum Sie es nicht mit einem Propeller machen könnten.

Solange Sie eine Möglichkeit haben, einen ausreichenden Teil des Schubs nach unten zu lenken, können Sie abheben. Ein Schaufelblatt würde den Schub auch leicht nach unten umleiten, aber weit weniger effizient als eine Düse.

Dies wäre mit einem normalen Motor und Tragflächenprofil nicht einmal im Entferntesten praktikabel. Die Physik funktioniert jedoch, wenn Ihr Motor genug Schub erzeugen kann, um die erforderliche Abwärtskomponente zu erhalten.

@fectin Ich verstehe den Unterschied und ich denke, Sie haben den Punkt verfehlt. Auftrieb ist eine Form von Schub in dem Sinne, dass beide Kräfte sind. Die Frage schlägt ein Szenario vor, in dem ein Tragflügel den horizontalen Triebwerksschub in Hubschub umwandelt. Das abgebildete Design ist ein viel effizienterer Weg, dies zu tun. Aber die Physik, vom Standpunkt der Anordnung der Kräfte, ist genau die gleiche.
@fectin Danke, das sind großartige Beispiele - das ist eigentlich fast genau der Punkt, den ich für das OP machen wollte: Wenn man so darüber nachdenkt, ist es einfach, Szenarien zu entwickeln, mit denen man sich selbst beweisen kann, dass es möglich ist.
Mein Fehler: Der letzte Kommentar hilft! Ich verstehe Ihren Punkt jetzt besser, aber er kam in Ihrer Antwort nicht durch.
Während ein Turbofan kein Turbojet ist, ist der F35 eigentlich kein Beispiel (oder zumindest kaum mehr als ein Hubschrauber), da er einen wellengetriebenen Auftriebsventilator mit vertikaler Achse vor dem Triebwerk enthält, zusätzlich zur Vektorisierung der Strömung aus dem zurück. Das Beispiel, das Sie wahrscheinlich wollen, ist das Kestrel/Harrier-System, bei dem es sich um einen (mehrfach) Schubvektor-Turbolüfter handelt .

Vermutlich beziehen Sie sich auf die Verwendung von Flügeln, die an der Flugzeugzelle befestigt sind und Luft über sie treiben.

Wenn Sie stattdessen den Flügel durch die Luft bewegen, um einen Luftstrom darüber zu erzeugen, "schneiden Sie den Mittelsmann aus" und erhalten am Ende einen Hubschrauber oder ein typisches Multirotor-Flugzeug.

In ähnlicher Weise bewegt ein Ornithopter den Flügel durch die Luft, um Auftrieb zu erreichen.

Abwertungen erwartet. So ist das Leben. Es schien immer noch nützlich zu sein, es hinzuzufügen.
Könnte die Propellerwäsche ausreichend Auftrieb zum Abheben bieten - auch theoretisch?
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