Volo verticale con sola portanza alare

[arcobaleno]

Volo verticale con monconi d' ala

Su di un forum ho messo una discussione simile, senza ottenere risposte per me soddisfacenti,
pertanto gradirei sentire un parere dalle persone che frequentano questo forum,
forse più adatto alla mia domanda

Nel mio disegno invece di sfruttare sia l' effetto dell' elica che quello di un' ala,
come per gli elicotteri, sfrutto solamente la portanza alare dei monconi disegnati
https://i.postimg.cc/Twc8KkkP/volo1.png

..da questo sito ho dedotto i valori di CL e di CD messi nel disegno,
dati per una inclinazione dell' asse del profilo alare di circa 7 gradi
https://it.wikipedia.org/wiki/File:Cl_vs_Cd.jpg

pertanto calcolando la superficie totale di tutti i monconi con la formula
S=forza_peso*2/rho/CD/V^2= 800*2/1.225/.75/9.38^2=19.8m^2 [messa ancora forza_peso = Portanza]
che essendo divisa su 6 bracci verrebbe di circa 3.3m^2 per ciascun moncone d' ala

Quindi facendo una prova con valori simili, l' omino, se un atleta, dovrebbe farcela a sollevarsi da terra,
seppur per il breve periodo del maggiore sforzo...

..In questo sito nel filmato mettono una prova fatta in America, ma a me pare che abbiano sbagliato facendo delle
eliche simili all' elicottero e non dei monconi con sola portanza alare..
https://www.galileonet.it/lelicottero-va-a-pedali/

[Ehstìkatzi]

Originalmente inviato da arcobaleno

Volo verticale con monconi d' ala

Su di un forum ho messo una discussione simile, senza ottenere risposte per me soddisfacenti,
pertanto gradirei sentire un parere dalle persone che frequentano questo forum,
forse più adatto alla mia domanda

Nel mio disegno invece di sfruttare sia l' effetto dell' elica che quello di un' ala,
come per gli elicotteri, sfrutto solamente la portanza alare dei monconi disegnati
https://i.postimg.cc/Twc8KkkP/volo1.png

..da questo sito ho dedotto i valori di CL e di CD messi nel disegno,
dati per una inclinazione dell' asse del profilo alare di circa 7 gradi
https://it.wikipedia.org/wiki/File:Cl_vs_Cd.jpg

pertanto calcolando la superficie totale di tutti i monconi con la formula
S=forza_peso*2/rho/CD/V^2= 800*2/1.225/.75/9.38^2=19.8m^2 [messa ancora forza_peso = Portanza]
che essendo divisa su 6 bracci verrebbe di circa 3.3m^2 per ciascun moncone d' ala

Quindi facendo una prova con valori simili, l' omino, se un atleta, dovrebbe farcela a sollevarsi da terra,
seppur per il breve periodo del maggiore sforzo...

..In questo sito nel filmato mettono una prova fatta in America, ma a me pare che abbiano sbagliato facendo delle
eliche simili all' elicottero e non dei monconi con sola portanza alare..
https://www.galileonet.it/lelicottero-va-a-pedali/

Il calcolo della superficie dei monconi potrebbe anche essere valido, non ho verificato, ma mi sembra che il calcolo più importante dovrebbe essere quello della resistenza totale prodotta dai monconi che moltiplicata per il raggio della loro posizione produce un momento che a sua volta moltiplicato per la velocità angolare determina la potenza necessaria, solo a questo punto potresti confrontare il valore ottenuto con quella sviluppabile da un atleta, questo non volendo considerare attriti vari che producono perdite e quindi richiedono un incremento della potenza necessaria.

P.S.
poi mi spieghi che differenza hanno i tuoi monconi rispetto alle pale di un elicottero.

[fabiovitti]

Tutta la struttura che va dall' omino alle pale non pesa nulla?
Non esistono torsioni sui bracci che variano l'incidenza prevista?
La velocità relativa che investe le pale non è uguale per tutte le pale...
un po' semplicistico questo progetto....

[arcobaleno]

Originalmente inviato da Ehstìkatzi

.....
P.S.
poi mi spieghi che differenza hanno i tuoi monconi rispetto alle pale di un elicottero.

Allora su di un punto mi pare che siamo essenzialmente d' accordo, che
riassumo:

Se ho un' ala libera in aria con un Cl/CD=15, che la portanza sia di 800N
e dunque con resistenza all' avanzamento: resistenza=800*(CL/CD) = 800/15 = 53.3N

se ad es. pedalando voglio vincere quella resistenza avendo a disposizione la potenza di 500W
la massima velocità che potrò imprimere all' ala sarà ricavabile dalla formula
[Potenza=Forza*velocità] ossia Velocità=Potenza/forza_resistente= 500/53.3= 9.38m/s

Per ora il calcolo solo teorico mi basta che sia, nemmeno esattissimo,
ma sufficientemente indicativo delle grandezze in gioco

E fin qui penso siamo abbastanza, concordi..

Comincio poi a mettere che un ' ala non spinge aria verso il basso come fa l' elica,
accelerando dunque una buona quantità di massa d' aria per poter sorreggere un peso,
secondo le formule F*t=m*V per la spinta ed E=1/2*m*V^2 per l' energia...

..e subito mi viene in mente di chiedermi il rendimento dell' elica rispetto a quello dell' ala..

[Mach .99]

Originalmente inviato da arcobaleno

Allora su di un punto mi pare che siamo essenzialmente d' accordo, che
riassumo:

Se ho un' ala libera in aria con un Cl/CD=15, che la portanza sia di 800N
e dunque con resistenza all' avanzamento: resistenza=800*(CL/CD) = 800/15 = 53.3N

se ad es. pedalando voglio vincere quella resistenza avendo a disposizione la potenza di 500W
la massima velocità che potrò imprimere all' ala sarà ricavabile dalla formula
[Potenza=Forza*velocità] ossia Velocità=Potenza/forza_resistente= 500/53.3= 9.38m/s

Per ora il calcolo solo teorico mi basta che sia, nemmeno esattissimo,
ma sufficientemente indicativo delle grandezze in gioco

E fin qui penso siamo abbastanza, concordi..

Comincio poi a mettere che un ' ala non spinge aria verso il basso come fa l' elica,
accelerando dunque una buona quantità di massa d' aria per poter sorreggere un peso,
secondo le formule F*t=m*V per la spinta ed E=1/2*m*V^2 per l' energia...

..e subito mi viene in mente di chiedermi il rendimento dell' elica rispetto a quello dell' ala..

Questa non l'ho tanto capita, quindi un'elica non sarebbe altro che un ventilatore?
Cos'hanno di così diverso un'ala, un'elica ed un rotore di elicottero per te?

[Ehstìkatzi]

Originalmente inviato da arcobaleno

Se ho un' ala libera in aria con un Cl/CD=15, che la portanza sia di 800N
e dunque con resistenza all' avanzamento: resistenza=800*(CL/CD) = 800/15 = 53.3N


Comincio poi a mettere che un ' ala non spinge aria verso il basso come fa l' elica,
accelerando dunque una buona quantità di massa d' aria per poter sorreggere un peso,

..e subito mi viene in mente di chiedermi il rendimento dell' elica rispetto a quello dell' ala..

Da cosa è determinata la portanza dell'ala ? Al di là di tante chiacchere e sofismi che si sono fatti in questa sezione, il discorso è estremamente semplice: l'ala devia l'aria verso il basso e questo genera una reazione uguale e contraria. Che fanno le pale di un elicottero ? La stessa cosa. Ci sono è vero differenze importanti create dal fatto che un'ala lavora in un flusso di velocità costante su tutta l'apertura e che il flusso è normalmente perpendicolare alla corda, tant'è vero che la teoria di funzionamento dell'elica è del tutto differente da quella dell'ala, ma alla fine il principio è lo stesso.
Tanto per essere un po' più precisi allego un grafico Cl/Cd ( Lift-Drag ) ricavato da Profili 2 di Duranti, come puoi vedere il rapporto è molto più elevato di quello da te indicato, ma non ha un valore costante, variando in funzione del Numero di Reynolds.
Detto questo, perchè togliere la parte centrale della pala dovrebbe modificare il comportamento della estremità facendola diventare un'ala ?

[arcobaleno]

[Voglio per adesso arrivare a due formule per le quali spinta e potenza le possa riscrivere in funzione della
velocità di un flusso d' aria in una sezione omogenea dello stesso..
vado avanti in questo modo prima di rispondere alle vostre domande per non mettere per ora "troppa carne al fuoco"
o come si dice]

Prima di tutto mi soffermerei sul fatto che l' elica ricava principalmente la spinta accelerando l' aria
con una forza F=m*a

per cui sostituendo con la formula della quantità di moto F*t=m*V
F=m*V/t
mettendo la portata d' aria Q=m/t (Kg/s) ne segue: F=Q*V



Ma data una sezione di flusso d' aria uniforme, che qui approssimo ad un fluido incomprimibile,
la portata la si ricava pure: Q = Sez.*densità*V (Kg/s)

che per non mettere troppi numeri nelle formule, chiamo, Sd=Sez.*densità = Sez*1.225,

scrivendo: Q=Sd*V
e la precedente F=Q*V in: F=Sd*V^2


Invece per l' energia consumata per accelerare alla velocità V, quel flusso d' aria, servirebbe:
E= 1/2*m*V^2 che sostituendo ad m =Q*t=Sd*V*t viene: E=1/2*Sd*V*t*V^2
o anche: E/t=1/2*Sd*V^3

ma E/t altro non è che la potenza per cui P=1/2*Sd*V^3

E adesso dal sistema F=Sd*V^2 , P=1/2*Sd*V^3 con i dati del problema vado a ricavare
sezione del flusso d' aria e velocità dello stesso

800=Sez*1.225*V^2 , 500=1/2*Sez.*1.225*V^3

Ricavando: Sez.=417.9 m^2 ....V=1.25 m/s

Questo papocchio per un calcolo "fai da te" di massima per le dimensioni del flusso dell' elica vi torna?

[Ehstìkatzi]

Originalmente inviato da arcobaleno

[Voglio per adesso arrivare a due formule per le quali spinta e potenza le possa riscrivere in funzione della
velocità di un flusso d' aria in una sezione omogenea dello stesso..
vado avanti in questo modo prima di rispondere alle vostre domande per non mettere per ora "troppa carne al fuoco"
o come si dice]

Prima di tutto mi soffermerei sul fatto che l' elica ricava principalmente la spinta accelerando l' aria
con una forza F=m*a

per cui sostituendo con la formula della quantità di moto F*t=m*V
F=m*V/t
mettendo la portata d' aria Q=m/t (Kg/s) ne segue: F=Q*V



Ma data una sezione di flusso d' aria uniforme, che qui approssimo ad un fluido incomprimibile,
la portata la si ricava pure: Q = Sez.*densità*V (Kg/s)

che per non mettere troppi numeri nelle formule, chiamo, Sd=Sez.*densità = Sez*1.225,

scrivendo: Q=Sd*V
e la precedente F=Q*V in: F=Sd*V^2


Invece per l' energia consumata per accelerare alla velocità V, quel flusso d' aria, servirebbe:
E= 1/2*m*V^2 che sostituendo ad m =Q*t=Sd*V*t viene: E=1/2*Sd*V*t*V^2
o anche: E/t=1/2*Sd*V^3

ma E/t altro non è che la potenza per cui P=1/2*Sd*V^3

E adesso dal sistema F=Sd*V^2 , P=1/2*Sd*V^3 con i dati del problema vado a ricavare
sezione del flusso d' aria e velocità dello stesso

800=Sez*1.225*V^2 , 500=1/2*Sez.*1.225*V^3

Ricavando: Sez.=417.9 m^2 ....V=1.25 m/s

Questo papocchio per un calcolo "fai da te" di massima per le dimensioni del flusso dell' elica vi torna?

Potrebbe anche andare bene, ma manca del tutto il calcolo della quantità di energia consumata per resistenza aerodinamica. In più ad una occhiata veloce non vedo come si possano ricavare due incognite interdipendenti da una sola equazione, a meno che tu intenda imporre un valore fisso ad uno dei due.

[arcobaleno]

Originalmente inviato da Ehstìkatzi

Potrebbe anche andare bene, ma manca del tutto il calcolo della quantità di energia consumata per resistenza aerodinamica. In più ad una occhiata veloce non vedo come si possano ricavare due incognite interdipendenti da una sola equazione, a meno che tu intenda imporre un valore fisso ad uno dei due.

..ma no le equazioni sono due F=Sd*V^2 , P=1/2*Sd*V^3 le ho separate con una virgola come faresti in un risolutore di sistemi online..
La prima equazione deriva da quella sulla quantità di moto, l' altra da quella sull' energia, non sono interdipendenti, un sistema simile l' avrai risolto nei problemi degli urti elastici.
Quello che vedi subito, è che l' elica calcolata, nelle dimensioni trovate per l' ala, ci procurerebbe solo inutili perdite!
Poi vi rispondo sull' ala secondo me..

..per gli altri problemi di attriti vari non fanno parte per ora di questa trattazione..
Riprendo dopo..

[Ehstìkatzi]

Originalmente inviato da arcobaleno

..ma no le equazioni sono due F=Sd*V^2 , P=1/2*Sd*V^3 le ho separate con una virgola come faresti in un risolutore di sistemi online..
La prima equazione deriva da quella sulla quantità di moto, l' altra da quella sull' energia, non sono interdipendenti, un sistema simile l' avrai risolto nei problemi degli urti elastici.
Quello che vedi subito, è che l' elica calcolata, nelle dimensioni trovate per l' ala, ci procurerebbe solo inutili perdite!
Poi vi rispondo sull' ala secondo me..

..per gli altri problemi di attriti vari non fanno parte per ora di questa trattazione..
Riprendo dopo..

Ci sarà bene un dato di partenza.