Аэродинамика летающих крыльев
Более подробно описать, использование формулы это уже будет пример проектирования всего ЛК:)
Может, после того как переведу статьи Питера Вика (Peter Wick) автора профиля PW51.
Статьи Питра Вика. В них кратко описываются свойства профилей для ЛК.
Peter Wick
Прямые ЛК без стреловидности .
Часть 1.
Мои статьи о дизайне ЛК, это результат многих лет экспериментов с моделями различных видов, построенных мной и моими друзьями из Logo team.
В 2000 году я переехал в Германию. Здесь склоны совсем другие и мои ЛК изменились. Из больших и громоздких они стали довольно маленькими с исключительной управляемостью.
Для чего эта серия статей? Разве и так не все понятно? Все кто работают профессионально с аэродинамикой, в основном, ответили бы – ДА! Но аэродинамика моделей другая, в первую очередь из за малых чисел Re. Поэтому многие законы большой аэродинамики не будут точны, для аэродинамики моделей.
В этих статьях я использую определение прямого ЛК как ЛК с очень малой стреловидностью, не больше + 5 град.
Для лучшего понимания я буду использовать пример «планки»:
Размах – 200 см,
Хорда – 20 см,
Вес – 1,2 кг.
Как вы видите на Рис.2, это действительно прямое ЛК. Профиль и управляющие поверхности нас пока не интересуют.
Если Вы спросите своих опытных друзей как «это» может летать? Ответ вероятно будет: - «Это будет летать устойчиво, только если вы используете стабильный профиль, профиль который имеет момент близкий у нулю».
Этого одного условия достаточно? Что это в действительности означает – профиль с коэффициентом момента равным нулю?
Для понимания я опишу аэродинамику прямых ЛК и скажу об особенностях их конструирования.
«Момент равен нулю» - означает, что центр давления не двигается, он фиксирован. Центр давления - это точка куда приложено действие суммарной аэродинамической силы (если мы соберем все аэродинамические силы действующие на локальное сечение профиля крыла).
Обычно эта точка не фиксирована, она изменяет свое положение вдоль хорды при изменении угла атаки, в соответствии с формулой Xd=0,25-Cm0/Cl.
Xd – координата на хорде,
0,25 – место центра давления,
Cm0 – коэффициент момента.
Профили для прямых ЛК должны иметь постоянный центр давления, что означает – подъемная сила всегда приложена в одной точке. Если Cm не меняется (всегда равен нулю), то в соответствии с формулой, изменение Cl не меняет координаты центра давления Xd, и он всегда находится в точке 25% хорды.
Эту точку называют нейтральной или фокусом. Так как в этой точке момент постоянен.
Для профилей с нулевым Cm, фокус и центр давления совпадают.
Что будет если мы используем RG15 в нашем ЛК, просто потому, что это очень хороший профиль.
У RG15 Cm = -0,0688. Если мы подставим это значение в формулу мы получим:
При Cl = 0,1 Xd=94% хорды,
При Cl = 0,4 Xd=42% хорды,
При Cl = 0,9 Xd=33% хорды.
Как мы знаем, для получения устойчивости по тангажу, центр тяжести должен располагаться впереди фокуса. Но в случае профиля RG15 для уравновешивания подъемной силы (при отсутствии горизонтального оперения) мы должны были бы разместить центр тяжести в точке приложения подъемной силы.
При Cl=0,9 необходимо поместить центр тяжести в точке 33% хорды. При таком заднем расположении ЦТ, ЛК будет неустойчивым.
Можно сделать вывод: чтобы иметь устойчивое крыло без стреловидности, мы должны использовать профиль с нулевым или положительным коэффициентом момента Cm.
Очень важно отметить, что я говорю сейчас о фокусе локального профиля, а не о фокусе модели.
Крыло состоит из множества профилей. Если учесть расположение фокусов всех этих профилей мы получим фокус крыла (в случае прямых ЛК – фокус модели).
В нашем примере модель не имеет стреловидности и сужения крыла поэтому фокус лежит на 25% центральной хорды. Это не совсем точно т.к. поток воздуха трехмерный и фокус профилей вдоль размаха может немного изменятся, но не значительно.
Для расчета фокуса модели можно использовать программу «Nurflugel» Фрэнка Раниса (Frank Ranis).
Снова о центре тяжести ЦТ: все знают, что это точка на модели куда мы ставим пальцы для проверки балансировки. Это точка где уравновешены массы всех частей модели.
Как я уже говорил, ЦТ должен быть впереди фокуса, для стабильности модели. Расстояние между ЦТ и фокусом называют запасом устойчивости (static margin). Обычно измеряется в % от средней аэродинамической хорды (MAC).
STM = (Xn*Xcg)/C
STM – запас устойчивости в процентах.
Xn –координата фокуса,
Xcg –координата ЦТ,
C –средняя аэродинамическая хорда.
В нашем примере будут такие цифры:
STM – 10%,
Xn – 50mm,
Xcg – 30mm,
C – 200mm.
Теперь рассмотрим Рис.7, где показан наш пример с использованием профиля Eppler E184.
С 10% запасом устойчивости, ЦТ создает момент относительно фокуса, и этот момент должен быть сбалансирован другой силой. Мы хотим чтобы эта балансирующая сила была как можно меньше т.к. она направлена вниз и уменьшает подъемную силу.
Т.к. наше ЛК не имеет не стабилизатора не стреловидности, плечо приложения балансирующей силы очень небольшое – только часть хорды.
Пока, что вероятно ничего нового, чего нельзя найти в учебниках по аэродинамике.
Перейдем к практике.
Мы использовали на нашей образцовой модели профиль E 184 потому, что он имеет небольшой положительный момент Cm=0,031. Мы построили нашу воображаемую модель с реальным фюзеляжем и стабилизатором. С запасом устойчивости 10% и бросили ее с утеса. ВАУ! Она летит. Может несколько быстро, но пара щелчков триммером (РВ вверх) и она «работает». И дает скептически настроенным, по отношению к таким моделям моделистам, весомые аргументы.
В Части 2. Понимание того, что происходит с моделью когда мы бросаем ее с «утеса».
Peter Wick
Ч асть 2.
Прежде чем двигаться дальше мы должны понять, что происходит с вашим ЛК когда вы бросаете его со склона.
Модель пытается найти скорость, на которой возможен стабильный полет. Скорость ЛА зависит от подъемной силы и балансирующего момента.
Величина коэффициента подъемной силы при равномерном полете без отклонения элевонов называется конструктивным коэффициентом подъемной силы - designCl.
designCl =Cmp/STM
коэффициент момента Cmp= 0,031
запас устойчивости STM = 0,1 (10%)
designCl = 0,31 , что соответствует 41 км/ч.
Но наша модель летит гораздо быстрее. В чем же дело?
Конструктивный коэффициент подъемной силы, зависит только от коэффициента Cmp и запаса устойчивости. Поэтому причина кроется в одном из них.
Первая гипотеза: Возможно, Cm профиля не равен 0,031, а намного ниже.
Расчет в XFoil показывает (Рис.8), что:
- Cm - намного меньше чем теоретический,
- Cm –завсит от чила Рейнольдса,
- Cm – не постоянен как мы думали.
- Только с приближением к Re=200000, Cm – становится более постоянным, но не достигает теоретической величины, он намного ниже.
Это подтверждается данными по исследованиям в аэродинамической трубе. По данным Hepperle 1996 года, Рис.9, Cm – профиля Eppler E184 на Re 100000, равен –0,025, что очень близко к рассчитанному XFoil.
Наше ЛК не устойчиво на скорости 41 км/ч потому, что момент профиля негативный. Но используя небольшое отклонение элевонов (триммер РВ) вверх, мы можем исправить ситуацию. Отклонение элевонов вверх, делает момент профиля положительным, что заставляет модель лететь устойчиво на меньшей скорости.
Причина, почему профиль E184 не имеет достаточного положительного момента на модельных числах Re, в «ламинарном пузыре» (отрыве потока). «Пузырь» на верхней поверхности профиля изменяет реальную форму профиля, делая его менее S-образным.
Вывод: Балансировочный момент профиля может меняться (уменьшаться) на малых числах Re, сильнее чем мы ожидали. При изменении Re меняется не только коэффициент подъемной силы но и сопротивление и коэффициент момента профиля.
Вторая гипотеза: Фюзеляж создает отрицательный момент.
Еще один фактор, который может изменить общий момент нашего ЛК – это фюзеляж. Чаще всего фюзеляж вносит отрицательный момент и меняет положение фокуса.
Почему влияние такое «катастрофическое»? Потому, что у нас только две возможности заставить прямое ЛК лететь медленнее: более положительный момент профиля или уменьшение запаса устойчивости.
Отклоняя элевоны вверх мы увеличиваем положительный момент профиля, но делаем профиль менее несущим и создаем большее сопротивление.
Уменьшение запаса устойчивости, так же возможно, но до определенной величины. Иначе ЦТ будет слишком близко к фокусу, что даст эффект «Родео» - моделью будет сложно управлять.
Мы можем сказать, что фюзеляж уменьшает подъемную силу и увеличивает сопротивление. Поэтому ЛК – должно быть действительно летающим крылом (без фюзеляжа).
Еще один важный вывод: прямые ЛК не очень подходят для термы.
Заявление немного провокационное, но для этого есть причины.
Для полетов в терме особенно плотными кругами, требуется высокий максимальный коэффициент подъемной силы Clmax у профиля. Но для медленного полета прямого ЛК требуется большая S-образность и вогнутость профиля. Это уменьшает подъемную силу и в результате профиль склонен к раннему отрыву потока. Если вы используете профиль с турбулизатором с очень ранним переходом в турбулентное обтекание, вы платите за это повышенным сопротивлением.
Вы можете возразить, что прямые ЛК обычно имеют большУю хорду и поэтому большИе числа Re и поэтому меньшие проблемы с ламинарным отрывом потока.
Но, при этом, вы уменьшаете удлинение и в результате снова получаете увеличение сопротивления (теперь индуктивного).
Более того, сильно S-образные профили с большой вогнутостью, плохо реагируют на отклонение элеронов (при этом увеличивается сопротивление).
Поэтому если вы делаете прямое ЛК для термы и берете вогнутый 3% профиль и затем еще добавляете вогнутость, то когда вам понадобится быстро «лететь» в поисках термы или уходить от нисходящего потока вы можете попасть в ловушку с этим медленным S-образным профилем.
Немного помогает если ЛК загружено балластом, но разве вы не выбрали прямое ЛК за то, что его можно сделать простым и легким.
Прямые ЛК могут летать в терме, но мое мнение, что для этого есть лучшие схемы. Основное применение прямого ЛК - для быстрого полета в слопе.
В Части 3. Будет описано, как сделать хорошее ЛК для слопа.
Хороший перевод 😃
имея отрицательную крутку на крыле можно ли отказаться от использования винглетов. или это всёже не желательно…
Есть много примеров моделей ЛК без винглетов (я то же пробовал:)). Их отсутствие увеличивает маневренность по крену и упрощает конструкцию.
Для термы, по моему мнению их лучше использовать. Можно конечно сделать копию Хортена, но там использовался толстый профиль. Цель Хортенов была не в максимальном качестве, а в хорошей устойчивости и управляемости. С другим профилем у копии Хортена может быть голландский шаг.
Peter Wick
Часть 3.
«Планка» - это очень хорошая концепция простого в постройке и очень эффективного ЛК для слопа.
Что нам нужно в нашем ЛК:
- Уменьшить фюзеляж насколько возможно;
- Конструктивный коэффициент подъемной силы должен быть как можно ближе к нулю, и коэффициент момента и минимальное сопротивление профиля должно быть как можно ближе к нулю.
- Очень малый запас устойчивости.
- Центральный вертикальный стабилизатор.
Почему?
- Отсутствие фюзеляжа – это отсутствие сопротивления. Во вторых фюзеляж создает отрицательный момент, для компенсации которого требуется отклонение РВ, что уменьшает подъемную силу и увеличивает сопротивление. Если вы используете фюзеляж, сделайте его симметричным.
- При конструктивном коэффициенте подъемной силы близком к нулю, вы получаете модель с очень низким сопротивлением на большой скорости. Это тот случай когда сопротивление профиля играет самую важную роль, потому, что остальное сопротивление модели очень мало. Думаю, возможно, построить модель которая не только равняется, но и имеет некоторые преимущества в скорости перед обычной классической схемой.
- Максимум подъемной силы на этом минимальном коэффициенте подъемной силы, минимизирует инерцию по тангажу и профильное сопротивление.
- Один центральный стабилизатор уменьшает инерцию по рысканию и имеет меньшее сопротивление на большей скорости.
Профиль должен иметь малую вогнутость, 1-2% и быть спроектирован для отклонения элевонов вверх.
Профиль должен быть нечувствительным к раннему ламинарному отрыву потока и кривая момента должна быть почти горизонтальной даже при отклонении элеронов вверх.
Это, по моему мнению, способ получить отличную управляемость и хорошую скорость, потому, что позволяет использовать очень малый запас устойчивости.
Если это объяснение кажется слишком сложным, вот к нему пример:
В наших тестовых моделях мы используем три профиля.
CJ –3309 - это представитель старой школы для полетов в терме.
Phoenix - это более поздний вариант профиля, для термы.
EH 1,5/9 - старый, но часто используемый, более с уклоном в F3B «быстрый» профиль для прямых и стреловидных ЛК.
Коэффициенты момента CJ –3309 = 0,019 Phoenix= 0,01 и EH 1,5/9 = 0.
На нашем, теперь уже знаменитом тестовом «утесе», используя элевоны установленные в «нейтраль» и запас устойчивости в 5% мы ожидаем следующего:
EH 1,5/9 стабилен только в вертикальном пикировании поэтому профиль подходит больше для стреловидных ЛК.
Phoenix будет лететь стабильно на Cl=0,2 , что довольно быстро.
CJ –3309 будет стабилен на 0,38, что близко к скорости минимального снижения.
Рис.11 «Поляры» снижения с запасом устойчивости 6%.
Phoenix имеет минимальную скорость снижения, на минимальной скорости, что будет преимуществом для термы. Диапазон скоростей максимального качества у EH 1,5/9 шире и сдвинут к более высокой скорости.
Рис.1****2 «Поляры» снижения с запасом устойчивости 3%.
С таким малым запасом устойчивости EH 1,5/9 имеет самую низкую минимальную скорость снижения из всех. Даже CJ –3309 имеет приемлемую скорость снижения, вероятно, поэтому некоторые пилоты считают его хорошим выбором для термы.
Рис.1****3 «Поляры» качества с запасом устойчивости 6%.
Вы не должны обращать внимание на неровность графиков (отклонение элевонов подбиралось под каждый скоростной режим).
CJ –3309 совсем не имеет преимущества, он на 27% хуже чем EH 1,5/9. На скорости выше 72 км/ч EH 1,5/9 лучше других. Phoenix несмотря на большУю вогнутость не имеет преимущества перед EH 1,5/9.
Рис.1****4 «Поляры» качества с запасом устойчивости 3%.
CJ –3309 – опять хуже других. Максимальное качество EH 1,5/9 поднялось с 19 до 20. Phoenix немного догнал EH 1,5/9 на малых скоростях, но отстал на более высокой скорости. Дело в излишней вогнутости, которая не позволяет получить хорошую эффективность в широком диапазоне скоростей.
Изменение положения ЦТ в полете могло бы дать заметное увеличение эффективности при использовании Phoenix, но не повлияет на EH 1,5/9.
Все так, как мы и предвидели. Для прямых ЛК нельзя выбирать профиль только глядя на графики, необходимо учитывать отклонение элевонов, числа Re и ламинарное отделение потока.
Результаты, представленные для сравнения профилей получены довольно трудоемким способом. Я учитывал Re, Cm и вносил изменения в профиль создавая «отклонение» элевонов, для корректировки момента на всех скоростях. Так же учитывалось сопротивление киля.
Выбранные для сравнения профили не «произведения искусства», но они представляют широко известные и часто использующиеся (или использовавшиеся раньше) профили, с которыми сталкивались многие моделисты. Цель была в том, чтобы сравнить известные профили.
В части 4. будут рассмотрены особенности конструкции прямых ЛК.
Есть много примеров моделей ЛК без винглетов (я то же пробовал)
какой можете посоветовать профиль .есть для термы PW106. PW98-mod почти такойже только чуть тоньше . (как пишут является всепогодным . многоцелевым . (дальнейшая разработка PW51)).стоит где то посередине между PW51 и PW106.
вопрос по элевонам …
собирался делать ном 5 но решил делать с запасом ном 4 только для начала с одной сервой на крыло .потом будет видно
какой можете посоветовать профиль
На мой, дилетантский, взгляд комбинация: RS004a в корне (до 30% полуразмаха) и MH 64 в остальной части - это правильное направление для начала. Самым логичным был бы профиль спроектированный для настройки отклонением элевонов и вниз (в корне) и вверх (на концах крыла). Не занимаюсь термой - не в курсе есть ли такой профиль для ЛК.
вопрос по элевонам … Если планер для души, то наверно вариант 4 это хорошо.
Какой планируете размах и по какой технологии?
Какой планируете размах и по какой технологии?
будем делать из того что есть под рукой. первый пепелац наверно буду делать из теплоутеплителя . если полетит то может быть пена плюс бальза.
размах где то 1800мм .думаю для удовольствия хватит.
центр 270мм.конец крыла 190мм . -3 градуса крутка. стреловидность 20. плюс винглеты .осталось выбрать профиль…
пожалуй остановлюсь на PW106 он уже обкатан многими. RS004a встречается только на С0 моделях . где то даже советовали на С0 моделях RS004a заменить на PW106. про MH 64 также мало информации
пожалуй остановлюсь на PW106 он уже обкатан многими.
Сравнил в XFLR5 на 2000мм размахе. На графике скорости снижения: зеленый PW106, желтый комбинация RS004a и мод.MH 64, красный классика с AG25.
Разница небольшая, думаю PW106 хороший выбор.
Peter Wick
Часть 4.
В первых частях серии мы увидели, что:
- прямые ЛК больше подходят для «слопа» чем для «термы»;
- лучше использовать профили с малой вогнутостью (1-2%).
Как я уже говорил, Phoenix имея в два раза большую вогнутость по сравнению с EH 1,5/9 , не имеет преимущества по скорости снижения, для нашей стандартной тестовой модели прямого ЛК (только на малой скорости 7-8м/сек, Phoenix имеет небольшое преимущество).
Phoenix тем не менее хорошо подходит для наших целей, он тонкий - 8,2%, имеет переход к турбулентному обтеканию в точке 20% хорды (верхней поверхности профиля). Это дает достаточно времени, чтобы поток присоединился снова и следовал по S-образному хвостику профиля с сохранением положительного момента профиля, это сочетается с большой вогнутостью.
Управляющие поверхности.
Изменение угла атаки на прямом ЛК может быть выполнено за счет изменения момента профиля (отклонения элевонов) или изменения положения ЦТ (запаса устойчивости).
В первую очередь мы выясним, что происходит при отклонении элевонов.
Мы хотели бы, что бы минимальное отклонение элевонов вызывало максимальный балансировочный момент. Потому, что аэродинамическая сила создающая этот момент работает на уменьшение подъемной силы.
Величина изменения балансировочного момента зависит от относительных размеров хорды элеронов. Рис.15.
Из графика видно, что оптимальная хорда элевонов 20% (лежит в диапазоне 16-40%) хорды крыла. Это соблюдается для средних по толщине профилей.
Следующий вопрос – какой длины должны быть элевоны (по размаху крыла)?
Если элевоны расположены по всему размаху – их влияние (момент) будет максимальным. В этом случае, требуется их минимальное отклонение.
На модели «GreenMonster» , запас устойчивости 3%, при этом максимальное отклонение элевонов вверх составляет 2,5мм и вниз 1,2мм. Этого достаточно для любых ситуаций: от полета на минимальной скорости, до полета в «инверте». Как можно ожидать, если сервоприводы плохо держат нейтраль (не точно возвращаются в исходное положение при отпускании «стиков»), управление таким ЛК становится сложным.
Обычно это решается увеличением запаса устойчивости. К сожалению это не только увеличивает стабильность ЛК, но и уменьшает управляющий момент от элевонов. И поэтому требуется их большее отклонение, что в результате ухудшает эффективность (качество) и скорость.
Если элевоны занимают только половину размаха крыла, они должны отклоняться в 2 раза сильнее. В то же время при отклонении элевонов будет изменяться распределение подъемной силы (если это не учтено при проектировании модели).
Расположение элевонов ближе к корню делает крыло более склонным к концевому срыву. И наоборот расположение их ближе к концу крыла делает полет более устойчивым, и безопасным (относительно срыва).
На большом ЛК элевоны можно разделить на части. Если вы используете 2 пары элевонов, то появляются дополнительные возможности. Я для такого случая, использую трехпозиционный переключатель для настройки ЛК на разные режимы: медленный полет, «дистанция» и скорость/аэробатика.
Настройка двух пар элевонов аналогична настройке в F3B.
Отклонение всех элевонов на одинаковую величину сохраняет форму распределения, так лучше сделать на своем первом ЛК.
В начале, настройка желательна без использования дифференциала и может быть изменена в дальнейшем. Я использую дифференциал «наоборот», что позволяет делать очень «агрессивные» развороты.
При использовании двух пар элевонов вы можете реализовать подобие РН, или использовать их для нейтрализации паразитного рыскания, настроив дифференциал как на Рис.17.
Как вы видите на рисунке, правая сторона крыла работает почти как тормоз (бабочкой). Угол атаки такой же, как без отклонения, поэтому не возникает момента тангажа при разворотах.
Красная линия – это распределение подъемной силы. В результате возникает доворот по оси рыскания в сторону крена.
Вертикальный стабилизатор.
Винглеты в большей или меньшей степени бесполезны для уменьшения рыскания на прямых ЛК, из за малого плеча относительно ЦТ. Они только добавляют инерционности (в повороте вокруг вертикальной оси) и имеют довольно большое сопротивление.
Поэтому лучшее решение – это центральный вертикальный стабилизатор (киль). Но какого он должен быть размера и формы?
Для начала, предпочтительнее вертикальный стабилизатор расположить непосредственно за крылом (за задней кромкой крыла).
Когда вы используете элевоны для крена, за крылом, образуется сильный спиральный вихрь (по продольной оси). Этот вихрь воздействует на киль так как если бы тот был отклонен от нейтрального положения (Рис.18).
Если киль располагается только выше крыла, то действие этого эффекта, может противодействовать паразитному рысканию.
На эффект влияет продолжение киля впереди-сверху фюзеляжа. Так же расстояние между элевонами должно быть минимальным. (Эффект зависит от расположения киля).
Размер и форма киля.
Я много наблюдал за поведением моделей в зависимости от формы киля. Эти наблюдения включали:
Тест. 1 Быстрые повороты в F3F, с последующей корректировкой ошибки. Когда после ошибки пилота, ЛК возвращается на нужный курс и сколько времени требуется для стабилизации (прекращения раскачки) на курсе.
Тест. 2 Во втором случае я следил за поведением на малой скорости, когда «перекладка» элевонов направо, потом налево и снова направо и т.д., вызывает паразитное рыскание и это хорошо видно когда модель прямо над вами.
Тест. 3 Тест в «боевых» условиях, когда вы управляете резкими отклонениями с большими расходами в «неожиданных» положениях модели. Я обращал внимание на то, как быстро модель стабилизируется на курсе.
Результаты довольно субъективные и к ним нужно относиться с осторожностью.
Во первых, разница в форме и положении киля (при одинаковой площади) была, на удивление, очень малой. Но если попробовать лучший вариант после худшего, разница очень заметна.
Выводы: Киль большого удлинения (высоты) лучше для первой и второй тестовой ситуации, в то время как киль малого удлинения (высоты) лучше для воздушного боя.
Этот результат понятен, так как при большем удлинении подъемная сила нарастает быстрее (при малых отклонениях по рысканию).
В ситуации Тест. 1 лучше работает киль в виде как на Рис.19А.
«Мягкая» реакция и хорошее поведение при больших углах рыскания наблюдалась с килем как на Рис.19В.
Вопрос по величине площади киля довольно сложный, но решение предложенное Werner Thies вполне приемлемо:
Площадь киля Af = A*b/2 /STAf*xf
A –площадь крыла;
b/2 –полуразмах;
Xf –плечо (расстояние до ЦТ);
STAf –фактор стабильности (для начала используем значение 42).
Следующие параметры увеличивают необходимую площадь киля:
- Ваше крыло предназначено для «термы» на небольшой скорости;
- Большое удлинение крыла 6-10;
- Большой размах 48”-71”;
- Тяжелые концв крыльев;
- Большая площадь фюзеляжа перед ЦТ.
Для оптимизации площади киля вы можете для начала использовать большой киль из коропласта и корректировать его площадь после тестовых облетов.
Форма крыла в плане.
Множество прямых ЛК напоминают, деревянные панели из магазина строительных материалов.
Это хорошая форма для удлинения не больше 6. Более того нет никакой причины не делать их в форме крыльев F3B, со средним сужением.
Если крыло не имеет сужения, мы получаем распределение которое не использует весь потенциал профиля.
Я за ЛК с прямой передней кромкой, этому есть две причины:
ЛК с прямой передней кромкой менее подвержены порывам ветра. В порывистый ветер ЛК со стреловидностью теряет много по сравнению с обычным ЛА. ЛА обычной схемы с нормальным оперением, то же, реагируют на порывы ветра, но за счет лучшего демпфирования, изменения по тангажу не особенно заметны.
В таких условиях требуется увеличение запаса устойчивости – более передняя центровка (с небольшим ухудшением качества).
Другая причина почему ЛК с прямой кромкой имеют преимущество, в том, что элевоны расположены ближе к ЦТ (меньше плечо их действия), и по этому имеют меньшее влияние на положение модели по тангажу. Использование дифференциала не влияет на тангаж при отклонении элевонов.
Однако такая форма крыла (с прямой передней кромкой), сдвигает ЦТ вперед, что требует большей длины фюзеляжа для балансировки.
Конструкция и постройка.
Очень важно иметь малую инерционность по тангажу. Все, что находится позади ЦТ должно быть максимально легким или должно быть перенесено к ЦТ или убрано совсем.
Так же важно использовать очень точные сервоприводы. Они не должны быть очень быстрыми, поскольку отклонения по РВ очень малы, но «люфта» не должно быть, и они должны точно «держать» нейтральное положение.
Возможно, по причине несоблюдения этого требования, прямые ЛК имеют плохую репутацию.
Так же, это может быть связано с отношением к прямым ЛК некоторых моделистов: - «А, это «доска». У меня остались «сервы» с ДВС, который недавно разбился, думаю, они еще работают».
Peter Wick
Часть 6. Профили PW51, PW75 и PW106.
Когда я начинал проектировать PW51, я сделал список характеристик профиля влияющих на поведение ЛК:
PW51:
Характеристики профиля довольно стабильны по сравнению с другими профилями аналогичного назначения.
Коэффициент момента слегка положительный, но небольшие погрешности изготовления могут повлиять в худшую сторону.
Хорда элевонов в проекте должна быть 20%, но небольшое увеличение хорды, не показало заметного ухудшения характеристик.
Прямые ЛК с профилем PW51 очень устойчивы при любых погодных условиях и скоростях.
Профиль любит балласт, это означает – чем больше Re тем больше подъемная сила.
Не очень подходит для малой скорости. Профиль слишком толстый и имеет малую кривизну для этого.
Профиль показал себя неплохо в DS на скорости 176 км/ч, и принес мне победу на гонках в Дании в 2004 году.
PW75:
Создан на основе PW51: для «слопа» и аэробатики.
Имеет более положительный момент, без отклонения элевонов Cl=0,4. Поэтому профиль должен хорошо работать в не очень сильном «лифте».
Несмотря на то, что профиль был создан для «слопа», профиль неплохо подходит для «термы».
PW106:
Профиль так же создан на основе PW51:
Имеет больший Cl. Не может быть использован для аэробатики так как создает очень малую подъемную силу в «инверте».
Хороший выбор для «термы».
😃
Жаль картинки мелкие. Ссылку на оригинал не сбросите?
Профили можно загрузить в программу и посмотреть “подробнее”😃
http://www.rcsoaring.com/rcsd/RCSD-2006-01.pdf
http://www.rcsoaring.com/rcsd/RCSD-2006-02.pdf
http://www.rcsoaring.com/rcsd/RCSD-2006-03.pdf
http://www.rcsoaring.com/rcsd/RCSD-2006-04.pdf
http://www.rcsoaring.com/rcsd/RCSD-2006-05.pdf
http://www.rcsoaring.com/rcsd/RCSD-2006-06.pdf
загрузить в программу
Ленивый я. Спасибо 😃
to GreenGo
ну а как по Вашему kirk30?
ну а как по Вашему kirk30?
Толстоват по сравнению с PW106.
Насколько я понимаю, профиль это компромисс под определенные задачи. Может для медленно летающего прямого ЛК это то, что нужно? 😃
ну а как Cm по Alfa у Kirk30 по сравнению со 106, Ваше мнение?
ну а как Cm по Alfa у Kirk30 по сравнению со 106
Все таки, нужно относительно какой то модели говорить. Для стреловидного ЛК, например, момент не так важен, а сопротивление оно везде мешает.
Хочу, в следующий раз, кратко сравнить несколько профилей для стреловидных ЛК (в этой теме), и не против квалифицированных замечаний.
Профили для стреловидных ЛК.
- Профили для стреловидных ЛК, с похожими характеристиками.
MH64, MH22 (delta400), PW51, DeltaN8 «быстрые» профили, с малым коэффициентом сопротивления, и небольшим отрицательным моментом. Одинаково не очень хорошо работают на малой скорости (PW51 и DeltaN8 немного лучше). Хорошо подходят для стреловидных ЛК, из за малого момента профиля и хорошего соотношения Cl/Cd на малых углах атаки.
На двухметровой модели стреловидного ЛК (в XFLR5) «побеждает» профиль с минимальным сопротивлением. Потому, что остальные характеристики мало отличаются.
- Профили для стреловидных ЛК, различающихся по скорости максимального качества.
PW106 лучше ведет себя на малой скорости, MH64 хорошо на большой и хуже на малой скорости.
DeltaN8 занимает среднее место, т.к. почти не отстает от PW106 на малой скорости и от MH64 на большой (даже слегка опережает).
В этом сравнением, я хотел показать, по каким характеристикам можно оценивать профили для стреловидных ЛК. Коэффициент момента Cm не так важен (график 4), но желательно, чтобы он не был большим (отрицательным). Качество Cl/Cd (график 5), имеет большое значение на малых углах атаки, поэтому симметричные профили не очень хороший выбор для стреловидных ЛК. Сопротивление Cd (график 6)на малых углах атаки так же имеет большое значение поэтому хорошо подходят тонкие профили 8-9%. Поведение на малой скорости и на больших углах атаки (пилотаже) зависит от критического угла атаки и максимального значения коэффициента подъемной силы Cl (график 2). По графику Cl от Cd (график 1)можно оценить работу профиля на малых и отрицательных углах атаки (в инверте).
DeltaN8 на практике не проверялся, поэтому координаты пока не выкладываю.
Для большей “наглядности” сравнение моделей стреловидных ЛК с профилями MH 64, PW51 и PW106 (размах 2000мм, вес 1300гр.):
График скорости снижения Vz в зависимости от скорости Vx. Скорость снижения меньше 0,4м/сек - это не хуже чем у классики, на таком же размахе.
График качества в зависимости от скорости.
Различие по максимальному качеству, намного заметнее чем разница в скорости снижения. MH 64 выглядит лучше, но его преимуществом будет сложно воспользоваться т.к. скорость на которой у него минимальное снижение очень близко к скорости срыва.