Камень в огород
lav и всех поклонников нестационарности при махах скорее этот документ:
Flapping flight aerodynamics for flying animals.pdf (внизу ссылка на pdf, на след. странице нажать Agree для скачки).
Если коротко, то сделали машущий стенд с размахом 1.3 м, удлинением 8.6, амплитудой махов 60 градусов и частой около 1 Гц. То есть примерно как у птиц среднего размера. И продували в аэродинамической трубе с разными профилями, с разными крутками и режимами махов.
Параллельно эту же модель рассчитывали VLM методом (метод дискретных вихрей, одна из наиболее точных теорий в стационарной аэродинамике).
Инструментарий достаточно серьезный, измерялась инерция на крыльях, измерялась скорость воздуха над крылом для определения моментов срыва потока и т.д.. На картинке ниже не результат симуляции, а результат реального измерения лазером или как они там сейчас это делают. Обработанного потом на компьютере разными цветами и с дорисованными стрелками.
Ну а результаты сравнения эксперимента и теории я уже как-то тут выкладывал. Пунктиром результат продувки в реальной трубе, сплошной линией теоретический расчет.
Как видите, совпадение теории и практики весьма и весьма неплохое. И, заметьте, это в размере утки/гуся с их низкими числами рейнольса, где нестационарность должна намного сильнее влиять, чем в полноразмерном аппарате! На практике же нестационарные эффекты судя по графикам скорее мешают, так как результат продувки оказался немного хуже расчета (меньше тяга и меньше подъемная сила, чем предсказываемые теорией).
Поэтому из аналитических методов для расчета махолета сейчас самый лучший VLM (он же панельный, есть несколько мелких модификаций с разными названиями). Лучше него только прямая численная симуляция методом конечных элементов. Но она слишком долгая, поэтому оптимизировать крыло невозможно. А VLM считается за несколько секунд и с ним можно применять различные методы оптимизации. Да и просто сделать множество расчетов на слабеньком компьютере с разными параметрами типа частоты махов, площади крыла и т.д.
Однако для машущего полета подходящих программ с VLM пока нет. Есть только для планеров. Можно написать свою, это не очень сложно, в сети есть примеры и исходники. Кого действительно интересует достаточно точный расчет махолетов (курсовая, диплом и т.д.), можете заняться, лучше этого пока ничего не придумано. Меня-то лично устраивает и экселевское приближение ). Имхо, точность при изготовлении и погрешности в аэродинамике от гибкости крыльев, перекроют разницу в точности от разных методов расчета.
Кстати, интересный нюанс: там испытывались махи без изменения угла атаки при махах (просто вверх-вниз плоское крыло) и с изменением. Так вот, им не удалось на практике получить тягу при махах без поворота крыла, хотя 2D теория говорит что это возможно. Тут на ветке я раньше рисовал принцип. Очевидно, что дело в индуктивном сопротивлении (которое в 2D не учитывается). С другой стороны, этот режим очень сильно зависит от скорости полета, поэтому при других условиях может и получилось бы.
С изменением угла атаки при махах нет проблем.
Также благодаря возможности видеть срыв потока, они испытывали махи со срывным обтеканием (привет всем, кто уверен что без этого не обойтись, хе-хе). Максимальный Cy крыла действительно значительно повышался, вплоть до 1.8-2 единиц. А вовсе не 3-5 единиц, как думают некоторые. Впрочем, это можно списать на несовершенство крыла модели, у птиц аэродинамика более оптимизирована эволюцией. Но в любом случае, это только в определенный момент на махе вниз, а не средний Cy за вес полет, смотрите графики в статье.
При безотрывном обтекании максимальный Cy на особо удачном режиме 0.8, а так 0.4-0.6.
При этом если используется отрывное обтекание, то удается развить большую подъемную силу, но существенную тягу получить не удается. А на безотрывном (читайте - стационарной аэродинамике) можно получить большую тягу, но подъемная сила получается в пределах, предсказываемых стационарной аэродинамикой.
Поэтому в статье делается вывод, что отрывное нестационарное обтекание выгодно использовать на старте, пока скорость невелика и не нужна большая тяга. А в крейсерском режиме лучше перейти на безотрывное, так как большая скорость требует больше тяги. Напомню, это результат практических продувок в трубе модели птичьей размерности, а не теоретические изыскания.
Какое отношение этот вывод имеет к полноразмерному махолету? А что у нас самая большая проблема в нашем размере? Тяга. Так что в полноразмерном махолете надо максимально устранять любые нестационарные эффекты (отрывное обтекание и прочее) и добиваться максимального приближения к стационарной аэродинамике. Тогда и тяга будет достаточная, и подъемной силы хватит на типичных человеческих крыльях типа дельтапланов и парапланов.
В общем, почитайте сами, интересно. Там много графиков и цифр, это одна из серьезнейших работ по машущему полету. Я имею ввиду сравнения теории и практики, а не чистая теория.