Engineering

Hubschrauberrotor: Auftrieb aus bewegter Luft

Ändern Sie die kollektive Steigung und Rotordrehzahl; vergleichen Sie den Schub der Blattelemente, die induzierte Strömung und die zum Schweben erforderliche Kraft.

Von Mykhailo Makarov

Bild aus der Anwendung

Zum Ausprobieren

Vergleichen Sie den Schub mit dem Gewicht; blaue Streifen zeigen die nach unten induzierte Luft an.

Das Modell und seine Grenzen

Gleichmäßig einströmendes Schwebeschaufel-Element-Modell mit begrenzten Auftriebskoeffizienten. Der vertikale Weg ist auf einen 8 m Lehrstand beschränkt. Keine Vorwärtsflug- oder Wirbelringvorhersage.

Gleichungen des Moduls

Gleichungen
T = 2 rho A v_i^2
P_induced = T v_i

Weitere Experimente

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Notbremsung und ABS

Auf einer nächtlichen Straße taucht 70 m vor einem Auto mit 100 km/h ein Fußgängerüberweg auf. Der Fahrer braucht eine Sekunde zum Reagieren, dann steigt der Pedaldruck an und erreicht über die Hydraulik die Bremssättel. Ohne ABS blockieren die Räder, die Reifen rutschen mit der Reibung des vollen Schlupfs und hinterlassen schwarze Spuren - auf trockenem Asphalt ist das Rutschen nach dem Blockieren genau v^2/(2 mu g), und das Auto bleibt auf dem Überweg stehen. Mit ABS bauen die Ventile jeder Achse je nach Schlupf und Radverzögerung Druck auf, halten ihn und lassen ihn ab, so dass der Schlupf nahe dem Gipfel der Reifenkurve bleibt: das Auto hält vorher, zwischen den Formeln mit Haft- und Gleitreibung, und die Vorderräder behalten den Halt zum Lenken. Versuchen Sie nassen Asphalt, Schnee und Eis - auf Eis hat die Kurve keinen Gipfel, und ABS gewinnt nichts -, verlangsamen Sie den Regler und verfolgen Sie jedes Joule bis in die Bremsen, die Reifen und das Rollen.

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Crashschlitten und Knautschzonen

Ziehen Sie unter den Flutlichtern einer Crashhalle ein Auto gegen eine Betonbarriere und sehen Sie es in Zeitlupe. Die beiden Crashboxen falten sich Falte um Falte bei der mittleren Kraft, die die Abramowicz-Jones-Formel für ihre Wanddicke und Breite gibt; bei fünfzehn Kilometern pro Stunde nehmen sie die ganze Energie, und das Auto steht genau dort, wo die Faltarbeit seiner kinetischen Energie gleicht. Bei sechsundfünfzig falten sich auch die Längsträger dahinter, bei achtzig setzt der Motorblock auf die Barriere auf, und die Verzögerung schnellt hoch. Der angeschnallte Dummy rutscht durch die Gurtlose, bevor der Gurt ihn fasst - mehr Lose, und seine Spitzenverzögerung und das Kopfverletzungskriterium steigen. Jedes Joule wird in Falten, Gurt und Rückprall verfolgt.

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Tragflügelboot: Abheben über das Wasser

Beschleunigen Sie ein Boot auf untergetauchte Flügel. Balance Auftrieb, Auftrieb, Widerstand und Neigung, schalten Sie den Höhenregler aus und beobachten Sie die Rückkehr zum Verdrängungssegeln.