首先,从理论角度,鹞子起飞时,受绳子的拉力、本身的重力以及空气给予的垂直表面向上的力,将要起飞时,可以认为绳子的拉力F1是水平的,F2分解后竖直向上的升力减去重力,再除以质量,便是它刚起飞时的向上加速度了,这个加速度越大,鹞子就越随意马虎飞起来。
那么设计什么形状的,尺寸多大的,才能让这个加速度只管即便大呢,我遍阅网络天下,很意外,居然找到了美国航空航天局NASA在2012年专门做的一个鹞子设计软件KiteModeler。NASA还干这事儿?牛!
软件是用Java写的,代码四千多行,找朋友编译了一下,居然真的能运行。里面供应了7种鹞子类型,每一种你都可以设计它的几何尺寸,给个风速和起飞角度,然后软件自动打算升力。(感谢小伟哥交情帮助代码编译)
试了几个类型,这个很奇怪的立体盒子形状的升力居然是表现是最好的,那我们就做这个形状的吧。不愿定这个古老的10多年前的鹞子代码算得准不准,就用AICFD和另一款流体仿真软件同时做了个升力打算,2个仿真结果基本一样,但和NASA这个鹞子设计软件相差竞达3倍之多。
在2个仿真软件同时校核的条件下,基本可以得出这个鹞子设计软件算的升力不准。这时想起仔细看一下它的代码,创造它是用飞机机翼升力的履历公式算的,那肯定不准啊机翼的立体形状和扁平的鹞子差别很大,而且还是履历公式,算不准是情理之中。但既然是用这个公式算的,趋势便是对的了。那么只要通过这个软件天生几百组几何数据,再用优化软件AIPOD优化一下,就能得到那个加速度最大的几何模型了!
几番折腾后,终于设计出来了。
这个是我在限定了这个形状外缘尺寸后得出的理论上加速度最大的几何模型。个中H1是25.9524,H2是23,W1是50。好好奇它做出来会是什么样的表现。买来了食材,额,木材,我测长度,剪竹子,捆绑、捆绑、再捆绑,贴纸、贴纸、再贴纸,终于做成了。看着还好吗?
再次来到了青青草地,迎着和风垂垂,心中泛起荡漾,举手之际,鹞子飞起,惬意。
鹞子后记:这些天查阅鹞子资料,创造还有一些鲜为人知的用场。虽然以下内容略有呆板,但还是忍不住和大家共享。
中国特种翱翔器研究所《巨型高空鹞子的发展现状》一文中提到了鹞子最主流的运用是发电,全天下很多国家都有鹞子发电的项目,像谷歌的亲兄弟,Makani公司,就研制了巨型高空鹞子wing7,可以飞250米高,利用鹞子线拉力的变革,来拖动卷扬机发电。只可惜,这个项目由于商业化过程过于漫长,在2020年时被放弃了。不过,项目所有的研发成果都开源了,感兴趣的话,可以去同性交友网站Github上查看。除了发电,鹞子还可以作为船的“发动机”。德国天帆公司研制了可以牵引货船的大鹞子,自动掌握鹞子的角度,在海风的浸染下拖动万吨巨轮航行,可以给轮船节省一半燃料。
除了以上民用的,鹞子还有军用代价,搭载设备起飞后,鹞子就能实行侦查任务了。不知道NASA做这款鹞子设计软件是不是和上面说的这些有关,但肯定不是为了十年后给我做鹞子用的。下期见!