Была когда то тема. "Для чего обратное V на крыле?" Последнее сообщение по аэродинамике Лк было:
Ну тут все просто. Отсутствие вынесеных назад киля и стабилизатора, т.е. хвостового оперения делает аппарат значительно менее стабильным в полете. Во всех направлениях и плоскостях. И приходится прибегать к разным ухищрениям. Да и стабильность на разных скоросных режимах плавает гораздо сильнее, чем у классики. Хотя, судя по бойцовым птицам и примитивным доскам с моторчиком, летать будет даже кирпич.
С этим, что то нужно делать.
Вот для начала перевод из RCSoaringDigest.
Стреловидные ЛК и боковая устойчивость.
Одна из граней бесхвосток всегда интриговала нас – способность стреловидных ЛК к полету на большой скорости без проявления склонности к голландскому шагу, и высокая спиральная устойчивость на низких скоростях, например при парении в терме.
Это заметно отличается от того, что мы видим у высококачественных классических планеров.
Конструктор классического планера с крестообразным оперением должен очень хорошо сбалансировать V крыла и площадь вертикального стабилизатора (поперечную и продольную устойчивость). Но все равно остается тенденция к голландскому шагу на больших скоростях и требуется использование противоположного отклонения элеронов для компенсации спиральной неустойчивости при выполнении круговых разворотов в парении.
Поскольку и площадь вертикального стабилизатора и геометрическое V крыла не изменяется в полете, что же тогда позволяет стреловидным ЛК «нарушать правила» и иметь хорошую устойчивость во всех режимах.
Для ответа на этот вопрос, нам нужно сначала вспомнить основы, поэтому в первых двух частях мы рассмотрим эффективное V крыла. Как оно влияет на стабильность модели.
Часть 1. Тангаж, рыскание и крен.
Диаграммы, изображающие эти три оси вращения, можно найти в большинстве книг по аэродинамике. Простыми словами, отклонение носа модели вверх (кабрирование) или вниз (пикирование), при вращении вокруг поперечной оси параллельной размаху крыла - тангаж (ось Y). Отклонение носа модели вправо или влево, когда модель вращается вокруг вертикальной оси, проходящую через фюзеляж в районе крыла - рыскание (ось Z). Модель так же может вращаться через ось проходящую через фюзеляж – крен (ось X).
Отклонение руля высоты (РВ), создает аэродинамическую силу отклоняющую хвост модели вверх или вниз. При этом нос модели отклоняется в противоположную сторону. Размер руля высоты и расстояние от него до ЦТ модели определяют его эффективность. Чем больше размер РВ и чем больше расстояние до ЦТ тем больше его эффективность и тем сильнее модель реагирует на отклонение стика на передатчике.
Нужно хорошо представлять, что отклонение РВ изменяет угол атаки крыла, угол под которым крыло двигается в воздушном потоке. Например, при отклонении РВ вверх, нос модели отклонится вверх и угол атаки крыла увеличится. Чем больше отклонение РВ, тем больше угол атаки. При отпускании стика и возвращении РВ в нейтральное положение крыло так же вернется к «нормальному » углу атаки. Это произойдет потому, что горизонтальное оперение (стабилизатор вместе с РВ) стабилизирует положение модели по тангажу (оси Y).
Отклонение руля направления, отклоняет хвост вправо или влево. Нос модели при этом отклоняется в противоположную сторону. Чем больше отклонение РН, тем больше отклонение носа - рыскание (ось Z). Но модель вернется к не отклоненному положению – 0 рыскания, при отпускании стика и возвращении РН в нейтральное положение. Однако, модель после этого будет иметь другое направление полета – другой курс.
Отклонение элеронов изменяет подъемную силу половин крыла – консолей. Отклонение элерона вверх увеличивает давление сверху крыла, и уменьшает подъемную силу части крыла где расположен элерон. При этом, противоположный элерон отклоняется вниз увеличивая подъемную силу противоположного крыла. В результате отклонения элеронов, изменяется подъемная сила с противоположных сторон крыла, что приводит к крену модели. Чем больше отклонение элеронов тем быстрее изменение крена. В поведении модели по оси крена есть существенное различие от поведения по тангажу и рысканию. Например, для удержания модели на требуемом угле атаки, нужно постоянное отклонение РВ. Для задания требуемого угла крена необходимо отклонить на время элероны и затем вернуть их в нейтральное положение . После того как элероны возвращены в нейтральное положение крыло не возвращается к исходному нулевому крену. Вместо этого скорость изменения крена становится нулевой, но крен сохраняется. Таким образом горизонтальный и вертикальный стабилизаторы это прямой механизм для сохранения моделью стабильности положения по тангажу и рысканию, по крену аналогичного механизма нет.
Боковая (латеральная) устойчивость.
Все вышесказанное об устойчивости модели является упрощением, поскольку крен никогда не бывает отдельно сам по себе. Крен всегда вызывает другие изменения в положении модели.
Первое и самое важное, крен вызывает боковое скольжение модели. Если нет отклонения РВ для изменения угла атаки, и модель отклонилась на определенный угол по крену, вертикальная компонента подъемной силы становится меньше чем вес модели. Появившаяся в результате боковая составляющая подъемной силы действует в горизонтальном направлении. Модель начинает снижаться увеличивая скорость пока возросшая подъемная сила не будет равна массе модели. Модель при этом ускоряется по круговому пути из за боковой составляющей подъемной силы. В начальный момент пока подъемная сила недостаточна для компенсации веса модели, совместное действие веса модели и боковой составляющей подъемной силы формируют силу направленную вдоль размаха и вызывающую боковое скольжение модели. Когда скорость возрастет подъемная сила скомпенсирует массу модели, эффект центрифуги скомпенсирует боковую составляющую подъемной силы и скольжение прекратится.
Например, если модель получила крен влево, модель будет скользить влево. Это эквивалентно рысканию вправо, так как поток воздуха, при этом, обтекает модель слева. Таким образом скольжение влево может быть вызвано или креном влево или отклонением РН вправо.
Если модель имеет V крыла (концы консолей выше, чем центральная часть крыла), боковое скольжение приводит к ситуации в которой нижнее крыло, на которое происходит скольжение, встречает поток воздуха на больших углах атаки чем верхнее крыло. Это создает восстанавливающую силу. Но нужно заметить, что нижняя консоль, из за работы на больших углах атаки, создает большее сопротивление. Это вызывает рыскание которое уменьшает скольжение. Суммарный результат эффекта от наличия V крыла и в уменьшении скольжения и в выравнивании модели по крену.
Говорят, что модель имеет статическую боковую (латеральную) устойчивость, если боковое скольжение вызывает крен в противоположную сторону.
На боковую устойчивость влияет расположение крыла на фюзеляже. Если крыло расположено в верхней части фюзеляжа, любое боковое скольжение изменяет поток воздуха над фюзеляжем так, что нижняя консоль, на которую происходит скольжение, работает на более высоких эффективных углах атаки. И наоборот консоль, которая находится выше, работает на меньших эффективных углах атаки. Таким образом, если крыло расположено в верхней части фюзеляжа оно работает так, как если бы имело некоторый позитивный угол V крыла. Если крыло расположено в нижней части фюзеляжа оно работает так, как если бы имело отрицательный угол V крыла. Поэтому высокопланы имеют обычно малый угол V крыла или не имеют его совсем. Модели с нижним расположением крыла, наоборот обычно имеют существенный угол V крыла.
Когда модель кренится вправо, угол атаки левой консоли сразу же уменьшается, правая консоль наоборот работает на больших углах атаки, этому сопутствует и дифференциальный эффект сопротивления противоположных консолей при изменении крена. Это происходит только при изменении крена (в процессе), но имеет только демпфирующий, а не стабилизирующий эффект. Поэтому если крыло находится в постоянном крене (неизменном, на какое то время), и соответственно консоли не имеют различия в вертикальной скорости и угле атаки, то и демпфирующих сил не создается. Нужно так же заметить, что при угле атаки близком к срыву, консоль наклоняющаяся вниз (при изменении крена) может сорваться и уменьшение подъемной силы этой (опускающейся) консоли позволит ей свободно провалится.
Стреловидные крылья без фюзеляжа и вертикального стабилизатора имеют большую боковую устойчивость, так как дифференциальный эффект (различие работы консолей при наличии скольжения) по геометрическим причинам более выражен. При скольжении изменение в подъемной силе и сопротивлении противоположных полукрыльев (консолей) выражены более резко так, как геометрически изменяется размер (длина ) проекции консоли на плоскость перпендикулярную потоку воздуха.
Небольшая восстанавливающая сила так же создается вертикальным центральным килем.
Вторая часть будет о поперечной устойчивости (связке рыскание-крен), паразитном рыскании, путевой устойчивости, спиральной неустойчивости и голландском шаге.
Ответить с цитированием
Сообщение от GreenGo
.
)
