Klapy są bliżej osi podłużnej, więc ich działanie jako lotek będzie pewnie słabsze niż działanie lotek zasadniczych, ale myślę, że jako wspomaganie powinny spełnić taką rolę. I dodatkowe pytanie: czy z powodu bliskości do osi i stąd mniejszej skuteczności wychylenia powinny być większe niż zwykłych lotek?

Moje opisy sa tutaj:

https://github.com/techwinder/flow5/discussions/88

Domyslam sie, ze XFLR5 robi to samo.  Mam nadzieje, ze wkrotce to poprawia 🙄.

Swego czasu popełniłem poradnik jak obliczać model szybowca z użyciem XFLR5, niestety od tego czasu obrazki przestały w nim działać, XFLR5 się zmienił i zmieniłem zdanie co do formuły, dziś zamierzam omówić podstawowe funkcje.

1. Czym jest XFLR5

XFLR5 jest narzędziem do wyznaczania charakterystyk aerodynamicznych samych profili aerodynamicznych, skrzydeł, układów skrzydło-stateczniki oraz całych samolotów/szybowców.

Wbrew rozpowszechnianym plotkom XFLR5 jest narzędziem CAŁKOWICIE DARMOWYM (na licencji GNU - General Public License, podobnie jak np Linux, tutaj całośc jak kogoś to interesuje: http://www.gnu.org/licenses/gpl.txt ), każdy może go ściągnąć z oficjalnej strony:

www.xflr5.com

I proszę - nie gadajcie żadnych bzdur o tym, że to wersja testowa, to oprogramowanie jest całkowicie darmowe.

Sam XFLR5 jest tak naprawdę dwoma programami połączonym jednym interfejsem.

Pierwszą częścią jest graficzna nakładka na XFoil Marka Dreli. Ta część odpowiada za obliczenia samych profili aerodynamicznych oraz Invers Design.

Reszta to cały moduł obliczeń trójwymiarowych oraz moduł bezpośredniej modyfikacji profili aerodynamicznych.,

2. Jak się mają wyniki obliczone do rzeczywistych?

Tutaj sprawa jest bardzo skomplikowana.

Dla modelarskich zakresów liczb Reynoldsa nawet badania tunelowe są bardzo niedokładne.

Konkretny pomiary, porównujące rzeczywistość do obliczeń, dostępne są np tu:
http://www.xflr5.com/docs/Results_vs_Prediction.pdf

Najwięcej na ten temat można znaleźć jednak w tej pozycji:
http://www.worldcat.org/title/problematyka-projektowania-aerodynamicznego-szybowcowego-profilu-laminarnego/oclc/863120503

Streszczając wszystko do podstawowych wniosków:
-XFoil (a więc siłą rzeczy XFLR5) nieco zaniża opór wynikający z sił lepkości

-XFoil skuteczne przewiduje kąty przy których następują zjawiska związane z separacją laminarną (a więc z przeciągnięciem)

-XFoil, jak i XFLR5 bardzo skutecznie pokazuje stosunki między parametrami.

Ostatni efekt jest typowym zjawiskiem dla modeli numerycznych.

Wynika on z tego, że znamy zjawiska fizyczne rządzące danymi modelami, jednak interpretacja numeryczna opiera się na przybliżeniach liniowych danych parametrów.

Stąd, gdy mamy niekoniecznie dokładnie dobrane parametry, następuje przesunięcie wszelkich wyników o wektor. Z racji tego, że wszystkie przesuwają się o ten sam wektor to stosunki między nimi pozostają podobne.

Co nam to mówi?

Mówi nam to, że tak długo jak projektując model odnosimy się do znanego nam projektu, tak długo wiemy co robimy.

Czyli np. projektując DLG powinniśmy porównywać go do innych DLG.
 

Wniosek z tego płynie prosty - XFLR5 warto używać, tak jak warto używać śrubokręta. Jest to bardzo silne narzędzie, ale ma to sens tak długo, jak do wyników podchodzimy krytycznie.

No i szczerze odradzam XFLR5 do projektów o których nie mamy pojęcia, ani nie mamy żadnego odniesienia. Powód jest prosty- nie będziemy mieli możliwości ocenienia czy wyniki mają sens.

3. Pierwsze uruchomienie

Po uruchomieniu wita nas taki ekran:

Zacznij od wejścia w Options -> Units i ustaw sobie jednostki jakich potrzebujesz

W opcjach znajdziesz jeszcze ustawienia wyświetlania i języki do zmiany.

To tyle z gry wstępnej, teraz polecam wejśc w File-> New Project i kliknąć Direct Foil Design
 

Jeszcze słówko na temat igieny pracy z tym programem - zrobisz coś, to klikasz przycisk z dyskietką. Niestety, są problemy ze stabilnością.

4. Direct Foil Design

Ukaże nam się taki ekran:

Widać na nim listę profili aerodynamicznych załadowanych do projektu (pustą) oraz Spline Foil.

Spline Foil to taka dosyć przyjemna funkcja, która pozwala dowolnie po odkształcać widoczną wyżej krzywą, a następnie zapisać ją jako profil (Splines -> Store Splines as Foil).

W rzeczywistości przydatna jest głównie do reverse engineeringu profili które mamy w formacie JPG.

Częściej przydaje się opcja wrzucenia własnego profilu z pliku DAT.

Bazę danych z profilami znajdziecie tutaj:
http://airfoiltools.com/airfoiltools/airfoil/index

Profile wrzucamy w program klikając File->Open i wybierając interesujący nas plik z koordynatami.

Po wrzuceniu kilku profili mamy z grubsza taki widok:

Teraz musimy zrobić coś, co uważam, że powinno być funkcją automatyczną (tj. jednym kliknięciem dla wszystkich profili załadowanych do programu).

Na każdy z załadowanych profili klikamy prawym przyciskiem i wybieramy De-rotate the foil, a następnie Normalize the foil.

Moduł ten pozwala nam na następne rzeczy (wszystko dostępne po prawokliku na dany profil):

-Refine Locally - Pozwala nam zmienić ilość punktów definiujących profil bez zmieniania jego kształtu w konkretnym miejscu. Jeśli dojdziemy do wniosku, że potrzbujemy zagęścić punkty w jakimś zakresie profilu to to narzędzie nam na to pozwala (szczerze, nigdy go nie potrzebowałem).

Refine Globally - Podobnie jak wyżej, ale tym razem zmieniamy całkowitą ilość punktów na profilu. Wygodne do upraszczanai definicji profili zmontowanych Invers Designem, powyżej pewnej liczby punktów wyniki są takie same, tylko całość liczy się znacznie dłużej).

-Edit Foil Coordinates - Ręczna modyfikacja współrzędnych. Potrafi to być użyteczne do profili, które mają jakiś dziki punkt.

-Scale Camber and Thickness - O, to jest wypas. Pozwala modyfikować ugięcie szkieletowej profilu, punkt największego ugięcia, grubości i punkt największej grubości.

-Set T.E. Gap - pozwala zdefiniować grubość krawędzi spływu (w procentach cięciwy)

-Set L.E. Radius - narzędzie modyfikujące kształt krawędzi natarcia (jej promień). Bardzo użyteczne, bo metodą odwrotną bardzo trudno panuje się nad krawędzią natarcia, a jest ona bardzo istotna. W dodatku, bardzo wiele profili modyfikuje się tępiąc natarcie (klasyczny przykład - RG-15)

To są główne narzędzie geometryczne dostępne w XFLR5. Zdecydowałem się nie opisywać ich dokładnie, bo są naprawdę proste, w kilka kliknięć samemu można zobaczyć co one zmieniają i jak nad tym panować.

Zasadniczo to podsumowuje wszystko w dziedzinie bezpośredniej modyfikacji profili.

Będąc szczerym - nieco mi brakuje opcji bezpośredniego przeciągania współrzędnych profili (użyteczne gdy projektuje profil klapowy, np AG45ct ma klapę wbudowaną w kształt i stąd ma kant). Radzę sobie z tym korzystając z dowolnego softu CADowskiego.

5. XFoil Invers Design

Opisywałem to w rozdziale 11.:
http://pfmrc.eu/index.php?/topic/59972-tajemnica-liczby-reynoldsa-przep%C5%82yw-laminarny-przep%C5%82yw-turbulentny/

Teraz tylko uzupełnię tamtą wypowiedź o Mixed Invers Design.

Jest to narzędzie dostępne przez kliknięcie w opcję Mixed Invers tuż obok dyskietki.

Jest to, paradoksalnie, narzędzie stricte geometryczne. Polega ono na tym, że modyfikujemy jedyny wybrany fragment profilu.

Działa to tak, że najpierw wybieramy opcję Mark for modification, odznaczamy fragment który chcemy zmienić, modyfikujemy krzywą w wybranym zakresie i klikamy Execute.

W ten sposób modyfikujemy geometrię tylko w jednym miejscu.

Posługując się przykładem:

Zrobiliśmy wgłębienie jedynie w konkretnym miejscu profilu.

Gdybyśmy korzystali z pełnego Invers Designu , to dokonując takiej zmiany:

Zmienia się całość profilu (innymi słowy - tylko to faktycznie pozwala nam uzyskać taki rozkład ciśnienia, a wcześniej po prostu zmieniliśmy kształt w konkretnym miejcu).

6. XFoil Direct Analysis

Tutaj zaczyna się część programu która wypluwa nam wyniki.

Ma ona dwie części, w pierwszej rozpatrujemy rozkład ciśnień na profilu:

 

A w drugiej rozpatrujemy polarki:

Żeby jednak mieć coś takiego, musimy się pochylić nad kwestią obliczeń wykonywanych przez XFoila.

Cała matematyka i podstawy działania XFoila znajdziecie tutaj:

http://web.mit.edu/drela/Public/papers/xfoil_sv.pdf

Co by nie mówić, najłatwiejsza implementacja to nie jest, stąd nawet współczesne komputery muszą poświęcić chwilę na rozwiązanie zagadnienia.

Skupmy się jednak na sprawach bardziej praktycznych.

Aby zmusić XFLR5 do wyplucia wyniku musimy wcisnąć F6 (albo kliknąć Analysis-> Define an Analysis)

Pokaże nam się takie okienko:

Rozpatrzmy co nam oferuje:
-Analysis name - nazwa polarki. Polecam je nazywać, później robi się bajzel i ciężko się połapać.

-Analysis type - tutaj wybieramy typ analizy, XFoil oferuje nam następujące typy:

-Type 1 - Fixed Speed - Określamy konkretną liczbę Reynoldsa dla jakiej XFoil wyznaczy nam polarki

-Type 2 - Fixed Lift - Określamy nie samą liczbę Reynoldsa, a iloczyn Re*Cl^(0,5). Iloczyn ten ma taką własność, że dla danej cięciwy, powierzchni skrzydła i wagi jest stały. Pozwala to wyznaczyć nam jak zachowa się profil w danym skrzydle, biorąc pod uwagę zmiany prędkości lotu.

Wyznaczymy ją ze wzoru:

Re*Cl^(0,5) = (1/v)*(2*Ro*W/AR)^(0,5)

Gdzie:
v-Lepkość kinematyczna ośrodka

Ro - Gęstość ośrodka

W - Waga modelu

AR - Wydłużenie

W ten sposób uzyskamy Re*Cl^(0,5) dla średniej cięciwy danego skrzydła

Za pomocą tego wzoru można policzyć Re*Cl^(0,5) wpisując parametry samolotu w okienku.

Problem ten co wyżej, tylko dla średniej cięciwy aerodynamicznej.

Później pokażę jak wyznaczyć ten parametr dla każdego punktu na skrzydle. 

-Type 3 - Określamy iloczyn Re*Cl - Nigdy jej nie używałem, nie mam pojęcia do czego to służy.

-Type 4 - Fixed angle of attack - W tej wersji ustalamy kąt natarcia, a zmienną jest liczba Reynoldsa. Użyteczne do sprawdzania gdzie profil przestaje pracować.

Możemy również wstawić liczbę Macha różną od zera.

Służy ona do uwzględnienia wpływu ściśliwości ośrodka, gdy prędkość przestaje być znacząco mniejsza od prędkości dźwięku.

Jeśli ktoś potrzebuje wstawić tu coś innego niż zero - proszę o kontakt. Nie wiem co robisz, ale to musi być fascynujące

Niżej definiujemy parametry przejścia opływu  z laminarnego w turbulentny.

Zacznijmy od Forced Transition.

Wybieramy TripLocation(top) i (bot). Gdy są ustawione na 1,0 to nie mamy do czynienia z wymuszoną turbulizacją i mamy skrzydło w 'czystej' konfiguracji.

Kiedy zmieniamy wartość na mniejszą od 1,0 to przesuwamy punkt wymuszonej turbulizacji od spływu (dla niego jest 1,0) do natarcia (0, czyli jak ma być w połowie cięciwy to będzie 0,5). Kiedy wybierzemy taką wartość to w tym wybranym punkcie warstwa laminarna przejdzie w turbulentną, jeśli nie dokonała tego sama wcześniej.

Podsumowując - parametry to służą do badania turbulizatorów, jednak należy pamiętać - XFoil nie symuluje oporu samego turbulizatora!

Współczynnik e^N to jest jednak już nieco magia praktyczna.

Jeśli ktoś chce się w to wgryzać, prac jest wiele:

http://repository.tudelft.nl/assets/uuid:e2b9ea1f-5fa1-47c0-82ad-64d1c74a5378/MTS_1239735903663701816.pdf

Z czego ta jest najbardziej zjadliwa.

Najprzyjemniej, jednak opisane jest to we wspomnianej wcześniej książce dr Kubryńskiego.

<TU BĘDZIE OBRAZEK, KIEDY WEZMĘ SWÓJ EGZEMPLARZ Z MODELARNI>

W dużym skrócie wartość N określa nam jaką maksymalną fale niestabilności przyjmujemy za punkt  w którym laminarna warstwa przyścienna przechodzi w turbulentną.

Im N jest większe tym mniejsza jest tendencja warstwy laminarnej do przejścia w turbulentną.

Od czego zależy jak dobieramy N?
Turbulentności atmosfery, czystości aerodynamicznej modelu, kurzu na powierzchni, możliwych wibracji, owadów zgarnianych w locie, numeru buta, fazy księżyca i pogody na drugim księżycu Saturna.

Do celów modelarskich można przyjąć takie wartości:

3 - Model z dużym opływem płata przez strumień zaśmigłowy (np wielosilnikowce z silnikami na skrzydłach)
5 - szorstka powierzchnia płata, model silnikowy (wibracje)

7 - Modele szybowców latające w turbulentnej atmosferze (czyli nisko w ciężkich warunkach, za drzewami etc)

9 - Modele szybowców z gładką powierzchnią w większości przypadków (obecnie przyjmuje się ją jako wartość typową dla obliczania modeli o wysokiej jakości powierzchni, najbardziej uznana eksperymentalnie wartość)

12 - Loty wysoko (tak z 3-4km wysokości) w spokojnej atmosferze, gładziutkim modelem. Kiedyś uznawana za użyteczną tylko do pełnowymiarowych szybowców, ale zaryzykuje, że w lotach FPV może się pojawić sens użycia takiej wartości (zdarza się ludziom latać nad chmurami)

Niskie nCrit bardzo ładnie symulują zewnętrzne zaburzenia warstwy przyściennej (turbulencje, wibracje etc), jednak z szorstką powierzchnią płata jest drobny kłopot.

Kiedy chcemy symulować szorstką powierzchnię musimy dodać 5-10% do policzonego oporu, ze względu na zwiększony współczynnik tarcia.

Teraz przeprowadźmy przykładową analizę.

Dla przykładu określiłem analizę typu drugiego, dla modelu o wadze 500g, 2m rozpiętości i 200mm cięciwy:

Po kliknięciu OK należy określić kąty natarcia dla jakich liczyć będzie program i ich skok.

W większości przypadków polecam liczyć od -5st do 15st ze skokiem co 0,5st. Dzięki temu na pewno obejmiemy zakres w którym dojdzie do przeciągnięcia, a skok 0,5st jest dobrym kompromisem między dokładnością, a czasem obliczeń.

Komputer chwilę się pomęczy i pokażą nam się krzywe na ekranach.

Jeśli chcemy przybliżyć wykres to wciskamy '1', '2' do '5' przełączając między kolejnymi wykresami.

Warto pamiętać o skali wykresów.

Licząc do 15st, mamy do czynienia z bardzo daleko rozwiniętą krzywą w stronę wysokiego oporu, co powoduje spłaszczenie nam krzywej w interesującym nas zakresie.

Idąc naszym przykładem:

Żeby zeskalować wykres należy wcisnąć G i wybrać zakładkę Scales.

Dla analizy profily w 90% przypadków wystarczą ustawienia min 0 i max 0,02 dla osi X, osi Y nie ma potrzeby ruszać.

Po takim zabiegu widać znacznie lepiej charakter krzywej, daleko idący opór od przeciągnięcia nie przeszkadza nam w porównywaniu profili.

Wciskając 'V' możemy zmienić zmienne pokazywane na krzywych:

Podsumowując można zestawić wszystko, ze wszystkim
 

I to podsumowuje nam jak można obadać same profile w XFLR5.

Jednakże ten moduł ma jeszcze jedną funkcję.

Kiedy skończymy zabawy z samymi profilami, musimy dostarczyć dane do modułu obliczeń skrzydła.

Skrzydła są obliczane przez zastosowanie wyliczonych polarek do geometrii 3D, żeby jednak do tego doszło - muszą one zostać policzone.

W tym celu musimy, albo wcisnąć ctrl + F6, albo kliknąć Analysis, a następnie Multi-Threaded Batch Analysis.

Pokaże nam to takie okno:

Wybieramy te same parametry co wcześniej, wybieramy listę profili do analizy, zakresy kątów i możemy pójść na spacer, bo potrafi to trwać bardzo długo.

To nam kończy pracę z częścią XFoilową programu, po tym możemy wziąć się do projektowania skrzydeł.

7. Wing and Plane Design

Wszystko należy zacząć od zdefiniowania badanego obiektu.

W tym celu, albo wciskamy F3, albo klikamy Plane -> Define a new Plane

Wyskoczy nam takie okienko:

Osobiście proponuje odhaczyć stateczniki i zostawić same skrzydła.

Powód tego jest taki, że gdy optymalizujemy skrzydło, to praktycznie nei zmienia nam to stateczników, więc póki co można je wykluczyć z analizy i ułatwić sobie życie.

Klikamy Define w obszarze skrzydła, co pokaże nam takie coś:

Tutaj definiujemy po prostu kolejne cięciwy i odległości cięciw od środka skrzydła.

Niestety - krzywych linii to nie obsługuje, jak chce symulować coś krzywoliniowego to musicie to przybliżyć kolejnymi trapezami (i tak, to jest tak denerwujące jak brzmi).

Jeśli chcemy dodać kolejną cięciwę, to należy kliknąć prawym przyciskiem na istniejącą już cięciwie i wybrać Insert after (dla pojawienia się nowej po klikniętej), albo Insert before (wtedy pojawi się przed). Po zdefiniowaniu skrzydła nalezy kliknąc Reset VLM Mesh i skrzydło jest gotowe do analizy.

W tym celu należy wyklikać wszędzie 'Ok'.

Gdy klikniemy ikonkę z szybowcem zobaczymy rzut 3D naszego skrzydła:

Wciskając środkowy przycisk myszki (kółko) można sobie nim nieco poobracać, czy przybliżać i oddalać.

Teraz zdefiniujmy naszą analizę.

Po raz kolejny robi wciskając F6, bądź wybierając z górnego menu Analysis -> Define an Analysis.

W menu Analysis mamy:

Po raz kolejny mamy tutaj kilka typów wyznaczanych polarek.

Type 1 - Fixed Speed - wybieramy prędkość lotu, a XFLR5 wyznaczy nam jak zmienia się charakterystyka dla stałej prędkości, a różnego kąta natarcia.

Type 2 - Fixed Lift - Liczy zgodnie z założeniem, że siła nośna = ciężar, czyli po prostu dla lotu swobodnego.

Type 4 - Fixed AoA - umożliwia zmienianie prędkości dla jednego kąta natarcia

Type 5 - Beta Range - oblicza charakterystyki dla różnych kątów ześlizgu

Tu jest nieco zamieszania.

Mamy kilka metod obliczania charakterystyki skrzydła.

Ogólna zasada brzmi:
Trzymaj się jak najwyżej, tak długo jak się liczy

Niestety nie jest to oczywiste, bo np LLT ma problem z płatami o małych wydłużeniach, VLM1 nie obsługuje ześlizgu, VLM2 ma problem gdy Cz nie zmienia się liniowo ze wzrostem kąta natarcia, a 3D Panel jest najmniej dokładny, ale jako jedyny uwzględnia ewentualny kadłub (którego symulacja i tak daje słabe wyniki).

W zakładce Inertia znajdziemy:

Tutaj określamy masę badanego modelu (Plane Mass), pozycję środka ciężkości - X_CoG określa odległość środka ciężkości od krawędzi natarcia wzdłuż osi kałuba, a Z-CoG określa położenie środka ciężkości wzdłuż osi Z.

Warto zauważyć, że środek ciężkości nie zmienia nam osiągów, zmienia jedynie charakterystyki momentu pochylającego, stąd do optymalizacji samego skrzydła można sięnim nie przejmować.

Pozostałe zakładki są rzadziej używane, określają wymiary referencyjne, parametry ośrodka i ewentualny dodatkowy opór (tu np. można wstawić opory wynikające z użycia turbulatora).

Po wybraniu parametrów klikamy OK, ustalamy parametry analizy (czyli np zakres kątów natarcia) i klikamy Analyze i XFLR5 policzy nam charakterystyki skrzydła.

To co nas głównie interesuje to ikonka na lewo od ikonki szybowca, po kliknięciu w nią ukażą się nam wykresy:

Wszystko tu działa podobnie jak dla samych profili.

Po wciśnięciu V znów możemy przyrównać wszystko do wszystkiego.

Najczęściej używane wykresy to

Cl(Cd) = polarka skrzydła

Cl(alpha) - współczynnik siły nośnej od kąta natarcia
Vz(Vx) - zależność prędkości opadania od prędkości poziomej

Cl/Cd(Vx) - zależność doskonałości od prędkości lotu

Cl^3/Cd^2(Vx) - zależność funkcji energetycznej od prędkości lotu.

Przechodząc dalej, dwie ikonki na lewo znajdują się narzędzie pokazujące co się dzieje w różnych miejscach na skrzydle:

Tutaj możemy zobaczyć jak zmieniają się różne parametry w funkcji rozpiętości. Aby wybrać analizowaną zmienną po raz kolejny należy wcisnąć 'V'.

Najczęściej używane parametry to:
Top Trans - określa gdzie opływ na skrzydle przechodzi w turbulentny

Reynolds - pokazuje jak zmienia się liczba Reynoldsa

Local Lift C.Cl/M.A.C - odnosi iloczyn cięciwy z lokalnym współczynnikiem siły nośnej do średniej cięciwy aerodynamicznej. Parametr jest ten używany do uzyskania eliptycznego rozkładu siły nośnej na skrzydle, co gwarantuje najmniejszy możliwy opór indukowany dla skrzydła o danym wydłużeniu. (można wyświetlić krzywą eliptyczna, klikając na wykres prawym przyciskiem myszy)

Oprócz tego XFLR5 umożliwia obliczenia statystyk tłumienia wahań, reakcji na stery etc. choć ja osobiście nie miałem potrzeby tego używać.

8. Wyznaczanie Re*Cl^(0,5) leniwą metodą

Otóż działa to tak:
1. Tworzymy skrzydło w XFLR5 o potrzebnych nam parametrach z dowolnym profilem

2. Robimy analizę dla interesującej nas wagi

3. Wchodzimy w moduł pokazujący rozkład liczby Reynoldsa na skrzydle

4. Sprawdzamy liczbę Reynoldsa dla dowolnego kąta w interesującym nas miejscu

5. Sprawdzamy jaki mamy Cl dla tego kąta natarcia
6. Obliczamy iloczyn sprawdzonego Re i Cl^(0.5)

7. Wykonujemy analizy dla profili
,

9. Guidelines

Jak każdy uczciwy soft do modelowania zjawisk, tak i XFLR5 posiada  swoją dokumentację:
https://sourceforge.net/projects/xflr5/files/Guidelines.pdf/download

Teraz - jak z tego korzystać?

Podstawowym zadaniem dokumentu Guidelines jest zapoznanie nas z podstawami zjawisk i podstawami sposobu modelowania ich.

Zasadniczo - są one dla nas przeźroczyste w 90% przypadków, istotne jest jednak pozostałe 10%.

Kiedy osiągamy wynik który budzi nasze wątpliwości, bądź nie osiągamy wyniku w ogóle - musimy przewertować Guidelines w poszukiwaniu możliwych problemów.

Dla przykładu:
Kiedy obliczałem skrzydło na zawody Aerodesign (klasa Regular) użycie metod zarówno 3D Panel, jak i VLM1 i 2 dawało wyniki całkiem bez sensu.

Skrzydło uposażone było w taki profil:

Zacząłem wertować Guidelines dla wszystkich trzech metod.

Problemem okazało się, że obie metody zakładają, że skrzydło produkuje siłę nośną liniowo zależną od kąta natarcia, licząc po współczynniku nachylenia w okolicach 0st kąta natarcia.
Niestety, użyte przeze mnie profile charakterystykę posiadały taką:

:

Widzimy, że tuż przed 0st mamy gwałtowny skok, który jeszcze się przemieszcza w zależności od liczby Reynoldsa (a ta była zmienna na skrzydle).

Innymi słowy - parametry zakresu nieużytecznego dla lotu takiego modelu, psuły obliczenia całości.

Zdecydowałem się więc przejść na metodę LLT, które znacznie dokładniej podchodzi do kwestii współczynnika siły nośnej. Niestety okazało się,że ta metoda nie daje wyników w ogóle.

Powód?

Nie radzi sobie zupełnie ze skrzydłami o niewielkim wydłużeniu.

Guidelines proponował zmianę ustawień współczynnika relaksacji, aby wymusić łatwiejsze uzyskanie zgodności obliczanego równania różniczkowego, z zastrzeżeniem jednak,że dokładność wyników spada.

Efekt był taki, że po konsultacjach z głównym konstruktorem (ja robiłem tylko aerodynamikę), wróciliśmy do starych wzorów ze Stafieja, aby policzyć osiągi projektowanego skrzydła, a w XFLR5 jedynie optymalizowaliśmy obrys płata (bo założenie, że zmieniają się wyniki, ale stosunki między nimi pozostają stałe zostaje utrzymane).

10. Od autora,

Tyle na temat wyznaczania charakterystyk z użyciem XFLR5. Interpretacja tego to już odrębna para kaloszy, wręcz materiał na książkę.

Jeśli będzie zapotrzebowanie z chęcią opiszę podstawy, zarówno praktyczne jak i wyjaśnię skąd się to fizycznie bierze.

Tym razem jeśli doczytaliście, to nie wisicie mi Coli Zero.

To się należy autorowi programu, która poświęca temu masę czasu nie żądając w zamian pieniędzy.

Niemniej za moje napisanie instrukcji - wciąż możecie wesprzeć Modelarnię Gocław

Projektuje sobie skrzydło na profilu clarkY 13% które chciałbym wyposażyć w sloty. Czy mógłby ktoś rzucić fachowym okiem na mój twór i ewentualnie nakierować mnie na dobrą drogę ? 

Model o rozpiętości 3.2m, myślałem o profilu NACA2415 ale niestety nie pasuje do kadłuba co wiązałoby się z przeróbką czego chciałbym uniknąć. 

.

Poczytałem sporo o mechanice lotu i innych sprawach aero i nie mogę znaleźć info, jaki ma wpływ na lot samolotu RC odległość usterzenia tylnego względem profilu skrzydła.

Domyślam się, że na pewno sterowność poprawia się lub pogarsza, zależy gdzie i jak daleko.

Tyle wiem, aby usterzenie wysokości nie było w strefie spływu powietrza ze skrzydła, co akurat wydaje się intuicyjne.

Buduję sobie mały motoszybowiec (poniżej 250g) i gdzie można dać najbliżej skrzydła usterzenie wysokości (jakieś procentowe proporcje i położenie?), aby to było sterowne?

Część z Was pewnie słyszała, część nie, ale policzyłem model klasy F5J.

Konkretnie rzecz biorąc Jantara Magic, produkcji Wojtka Byrskiego. Okazało się, że konstrukcja modelu wyszła nad wyraz sprawnie. Na tyle sprawnie, że model odnosi już sukcesy zawodnicze.

Oczywiście liczyłem, że o tej porze roku sukcesów już będzie więcej, ale jak na razie to nawet nie ma za bardzo zawodów.

Na to nic nie poradzimy, ale można dzięki temu zająć się czymś innym.

Wymyśliliśmy z Wojtkiem, że fajnie będzie odsłonić nieco warsztatu i kulisów powstawania projektu takiego modelu.

W tym celu jeden z Magiców przywędrował do mnie.

Oczywiście Magic, szczególnie w moim malowaniu, jest so fab, że aż ciężko się fotografuje:

Więc musiałem nieco pokombinować ze swoim aparatem. Najlepsze wyniki moich fotografii macie tutaj:

Jest to Magic w klasycznej, węglowej formie, średniej wadze itp. Typowa F5Jtka pod tym względem.

To co nie jest typowe, to jakość wykonania. Ten model jest zrobiony tak pięknie, że aż mnie drażni. Bardzo bym się chciał do czegoś przyczepić, ale zwyczajnie nie ma do czego. Z perspektywy kogoś kto sam sporo kompozytów wyklepał, to trochę mnie zazdrość bierze

I teraz jaki jest cel tego wątku.

Planuję pokazać tutaj zrobić takie rzeczy:

-Pokazać jaki był cel w tworzeniu profili skrzydła i jaka była metodyka przy ich konstruowaniu.

-Pokazać jak robiony był obrys skrzydła i czemu to służyło

-Omówić czemu stateczniki są tak cienkie jak są i czemu Vka nigdy nie była tutaj dobrym pomysłem

I to nam zamknie część teretyczną całości.

Od razu tutaj zastrzegę - nie zamieramy publikować profili, ani konkretnego obrysu skrzydła, co najmniej tak długo jak ten model jest w produkcji.

Ale pokażę tutaj jak był kierunek wnioskowania metody itp. Wtedy można samemu replikować

Druga część będzie z kolei bardziej praktyczna.

Tzn. Mój Jantar zostanie wyposażony w autopilota, GPS i wariometr.

W efekcie do latania w F5J nadawać się nie będzie (ale i mnie zawody niespecjalnie bawią, więc whatever), ale będzie na bieżąco logował prędkość względem ziemi, opadanie, pobór prądu, czy wachnięcia od stanu równowagi. Posłuży mi to do tego, żeby zestawić obliczenia z XFLR5 z rzeczywistymi pomiarami. A to jest dobra zabawa, bo XFLR5 (jak większość modeli numerycznych) pokazuje dobrze stosunki między różnymi konstrukcjami, ale z odwzorowaniem konkretnych liczb może być różnie.

Plan jest taki, że tego posta będę upgrade'ował stopniowo uzupełniając go o opis obliczeń jakie przy tym modelu wykonałem i o opis jak przebiega uzbrajanie Jantara w RC i sprzęt pomiarowy, zaś żebyście widzieli, że coś się dzieje, to będę dodawał nowego posta do wątku, aby widać było, że coś dopisałem.

Obecnie jestem na etapie uposażania modelu w RC i autopilota.

O ile o RC nie ma co gadać, tak o autopilocie parę słów klepnę, bo to okazało się być bardziej złożone niż się spodziewałem

No i pytanko do Was - Jaki temat jeszcze chcielibyście abym poruszył w kontekście tego modelu?

ps. Nie podpuszczam, ale może warto pomęczy ć Wojtka o jakieś fotki z laminowania?

Część A - Metodyka projektowania

0. Przedprojektowanie

To jest etap którego większość z Was się nie spodziewa.

Wynika on z tego, że o ile ktoś nie zamawia modelu DLG (a to się jakoś nie zdarza ), to raczej jest mało prawdopodobne, abym był całkowicie biegły w założeniach danej kategorii.

O ile to nie jest problemem w makietach, gdzie z reguły potrzebuje jedynie określenia, czy to makieta na zbocze, czy makieta do termiki (wynika to z tego, że makietach jest niewiele więcej pola manewru niż profile, zwichrzenia i drobne zmiany w geometrii obrysu), tak w innych kategoriach kończy się to z reguły długim, długim wiszeniem na telefonie.

Podstawą jest, aby dowiedzieć się czego brakuje modelom w danej kategorii, niezależnie czy mówimy o konkretnym projekcie, czy o kategorii jako takiej.

Tutaj jest pewna ukryta umiejętność, której niestety w żadnej szkole nie uczą (na Politechnikach też nie), bo od zleceniodawcy trzeba umieć wyciągnąć konkretne informacje.

Najważniejsze jest zadawanie pytań otwartych i pozbawionych tezy.

Dla przykładu, jeśli zadam pytanie:
„Czy ten model nie ma wrednej charakterystyki przeciągnięcia? Te końcówki są jakieś takie cienkawe”, to mam 100% gwarancji, że usłyszę odpowiedź, która w ten, czy inny sposób moje przypuszczenia potwierdzi. Wynika to z tego, że nie każdy analizuje do oporu każdą jedną cechę pilotażową modelu. I nie ma w tym nic złego, to nie są rzeczy które są potrzebne nawet w lataniu zawodniczym. Trochę jak u kierowców rajdowych – kiedy mówi mechanikowi, że chce bardziej nadsterowny samochód, to nie musi się zastanawiać, czy wynika to z kąta zbieżności tylnych kół, czy z balansu masy.

Prawidłowo zadane pytanie brzmi:
„Jak opiszesz mi charakterystykę przeciągnięcia modelu?”, a później często pytania doprecyzowujące „A kiedy przeciągniesz w ostrym zakręcie?”.

Jeśli ktoś chce to może o tym więcej poczytać tutaj:
https://en.wikipedia.org/wiki/Loaded_question

Ten wywiad ma też drugą część. Tzn. trzeba jeszcze ustalić jakie możliwości wykonawcze ma zleceniodawca.

Tutaj mam duży komfort, be choć sam już kompozytów nie robię, to przetrenowałem zdecydowaną większość metody wykonywania kompozytów jakie stosuje się w modelarstwie.

Stąd nie mam problemów, aby zmieścić się z projektem tak aby był do wykonania z metodami jakie ma opanowane zleceniodawca.

Aczkolwiek – często jest tak, że proponuje nowe rozwiązania, wiedząc że wykonawca modelu sobie poradzi.

Tutaj fajnym przykładem jest belka ogonowa Jantara, gdyż jest wykonana metodą nie widzianą do tej pory w F5J. Tzn. belka jest jedną częścią ze statecznikiem pionowym. Belka jest dmuchana, statecznik pionowy jest pełnym rdzeniem.

Ale o tym jeszcze będę opowiadał, nie ma co uprzedzać

Tutaj potrafi wyjść jeszcze jedna trudność – tzn. niektórzy nie chcą się przyznać, że czegoś nie będą w stanie wykonać . Czemu? Nie wiem. Ale pracy to nie ułatwia

W przypadku Jantara wywiad nie był bardzo trudny.

Tzn. Po rozmowie okazało się, że F5J ma bardzo dużo wspólnego z DLG. Tzn. w obu przypadkach łapiemy termikę z jak najmniejszego pułapu, więc wymagania są praktycznie identyczne.

Dodatkowo w F5J nie ma fazy wyrzutu, a faza silnikowa optymalizacji nie wymaga.

W efekcie, omówiliśmy tylko jakie są wrażenia Wojtka z latania różnymi modelami i już mogłem przystąpić do pracy.

1. Model odniesienia

XFLR5 (bo tego narzędzia używałem przy Jantarze) jest niczym innym jak modelem numerycznym.

I to wiąże się ze wszystkimi wadami i zaletami takich modeli:
https://en.wikipedia.org/wiki/Numerical_analysis

Model numeryczny potrafi dać wyniki różnice się od rzeczywistości, bądź całkowicie błędne.

Całkowicie błędne łatwo wyłapać, np. gdy przy obliczania 1,5m szybowca wychodzi doskonałość rzędu 40, to już wiadomo, że wyniki są nic nie warte.

Większym problemem są wyniki różniące się od rzeczywistości. Tzn. model numeryczny zawsze dryfuje od rzeczywistości, czy dużo, czy nie dużo to zupełnie inna kwestia i już nie taka prosta do sprawdzenia.

Szczęśliwie w dobrych modelach numerycznych różnice sprowadzają się do zmian ilościowych. Charakterystyka jakościowa zagadnienia jest raczej zachowana. Tzn. nie do końca wiemy jakie będą wartości na wykresie prędkości poziomej od opadania, ale wiemy, że ta krzywa będzie miała zbliżony kształt.

Przyjmuje się więc założenie, że podobne przypadki są przekłamane w podobny sposób.

Oczywiście problemem jest określenie, co w sumie jest podobne. Jak się nad tym zastanowić, to wszelkie samoloty są do siebie w sumie podobne. Tzn. są skrzydła, jest kadłub itp.

Osobiście przyjmuje „rule of thumb” opartą o podobny rozmiar, liczbę Reynoldsa i podobne wymagania co do zachowania w locie.

Podobny rozmiar nie wymaga komentarza raczej

Podobna liczba Reynoldsa zapewnia nam, że pracujemy na podobnych cięciwach i współczynnikach siły nośnej.

Zachowanie w locie z kolei sprowadza się do tego, że porównujemy modele termiczne z termicznymi, szybkie z szybkimi itp.

I oczywiście jest to kwestia mocno uznaniowa, ale raczej to wystarczy .

Dzięki temu, że podobne zagadnienia będą w podobny sposób przekłamane, to przyjmujemy, że model numeryczny prawidłowo oddaje zależności między różnymi podobnymi modelami.

W efekcie do dziś nie wiem jakie parametry w rzeczywistości ma Jantar, wiem za to jak rożni się od przyjętego modelu odniesienia.

Na koniec pisanie tego postu liczę, że będziemy mieli model odniesienia oparty o rzeczywistego Jantara, ale to po pomiarach.

Póki co – konieczne było przyjęcie czegoś za odniesienie.

Tutaj przyjąłem praszczura wszelkich współczesnych szybowców termicznych, czyli Suprę Marka Dreli:
http://charlesriverrc.org/articles/supra/supra.htm

Rozciągnięta jednak do solidnych 4m (czyli w praktyce to chyba któraś Maxa).

Supra jest fajnym modelem, bo tak naprawdę od niej zaczęły się współczesne szybowce RC. Mogę postawić dolary przeciw orzechom, że co najmniej 90% współczesnych modeli F5J i F3J ma w rodowodzie konstrukcję opartą o Suprę z profilami AG.

A dodatkowo – znam tę konstrukcję na wylot, miałem z 15 jej wariacji, jeszcze jako nastolatek.

2. Profil przykadłubowy

Jantar powstał jako modyfikacja idei wymyślonych dla tego modelu:

I o ile Quantum poleciał później niż Jantar, tak jego profile latały na skrzydłach typu VB w paru moich eksperymentach, już ładnych parę lat temu.

Quantum zaś powstał przez wyjście od profilu AG40d.

I teraz żeby była jasność. Nawet nie ładowałem do XFLRa profilu z Quantuma. Po prostu wiedziałem w którą stronę szedłem z modyfikacją AG40d robiąc profil do Quantuma, więc nie musiałem zaczynać od zera.

Niemniej - do rzeczy, co właściwie zrobiłem.

Zacznijmy od AG40d:

AG40d jest profilem naprawdę, naprawdę dobrze zrobionym. Zaryzykuję, że mając takie założenia jak Marek Drela gdy go tworzył, to nie idzie zrobić profilu jednoznacznie lepszego.

A założenia były takie:
-Pełne klapy
-Lata w termice
-Startuje na holu ze strzałem

-Jest do zrobienia w skrzydle typu VB, na skrzydłach zbrojonych Kevlarem (bo w czasach kiedy Supra powstała, to aramid 63g/m2 był najlżejszą tkaniną na skrzydła tego typu, nie było wtedy jeszcze biaksjalnego węgla)

I właśnie start na holu jest tym co ciągnie ten profil w dół. Start na holu odbywa się przy dużej prędkości, co powoduje, że po pierwsze profil musi sobie radzić przy Reynoldsach, których F5J nigdy nie zobaczy, a po drugie musi zapewnić sztywność skrętną lotki/klapy.

To skutkuje, że ten profil ma stosunkowo dużą grubość  w okolicach czoła klapy.

W efekcie mamy taki rozkład ciśnienia, dla przepływu nielepkiego

To co nas w tej chwili najbardziej interesuje to rozkład ciśnienia na górnej powierzchni. Widzimy, że jest on stosunkowo płaski.

To skutkuje fajnymi osiągami dla wysokiej liczby Re, ale też problemami przy niższej liczbie Re. Brak wstecznego gradientu ciśnienia powoduje,  że opływ ma większą tendencję do separacji.

I żeby nie być gołosłownym:

115 000 Re to liczba Reynoldsa odpowiadająca pracy skrzydła Jantara przy Cz=0,5 dla 1,5kg wagi modelu, dla nasady skrzydła.

Cz=0,5 z grubsza odpowiada lataniu w termice.

W takich warunkach widać, że AG40d ma już solidne wcięcie od separacji laminarnej na górnej powierzchni (a czym to jest możecie poczytać tutaj:

Pierwszym krokiem jest więc zwalczenie tego zjawiska.

Zadbajmy więc o to, żeby dodać jakiś gradient na górnej powierzchni profilu:

Widzimy, że dodanie spadku ciśnienia skutkuje wycienieniem profilu w części klapowej (więc jest trudniejszy do zrobienia).

Efekt daje to taki:

Widzimy, że wcięcie laminarne zniknęło dla interesującego nas zakresu współczynnika siły nośnej.

Ale niestety nic za darmo. Obniżając wartość ciśnienia na górnej powierzchni doprowadziliśmy do tego, że profil produkuje mniej siły nośnej i ma gorszą charakterystykę przeciągnięcia.

Aby to poprawić, to trzeba przerzucić wytwarzanie części siły nośnej na dolną powierzchnię, np. w ten sposób:

Takie podejście skutkuje powstaniem głębszego podcięcia na spodniej części profilu i daje takie efekty:

I to nam daje dwa podstawowe narzędzie użyte do stworzenia profilu u nasady skrzydła w Jantarze.

Tworzenie tego, to mozolne, krok po kroku przestawianie krzywych aż do uzyskania zadowalającego efektu.

Profil do Jantara prezentuje się tak:

Nazywa się PS-25-1, bo to moja 25 seria profili, a numerek 1 oznacza, że jest przy nasadzie skrzydła.

Te gwałtowne załamania widoczne na powierzchni pokazuje miejsce gdzie są klapy. Jest ono tak widoczne, bo zrobione przez mnie profile mają kant w miejscu zawiasu klapy, zrobiony tak, że kiedy klapa jest w konfiguracji prędkościowej to profil ma gładki spód, a kiedy w termicznej to profil jest gładki od góry.

Efekt moich modyfikacji wygląda tak:

Jak widzicie, profil w interesującym nas zakresie wypada sporo lepiej, później dla wysokich Cz wypada podobnie, a następnie ma łagodniejszą charakterystykę przeciągnięcia niż AG.

Same zalety?

No nie - dla bardzo niskich Cz (okolice zera) profil ma większy opór i jest zdecydowanie trudniejszy w wykonaniu (mniejsza grubość i mniejsza grubość na czole klapy).

Tutaj nas to nie boli, w F3J skończyło by się niskim startem z golu, bo podczas strzału profil by hamował.

Jednak - jest to profil klapowy i tak dobrałem rozkład ciśnienia, aby dołek odpowiadał linii zawiasu.

W jantarze przyjąłem 30% klapy, co z reguły odpowiada raczej klapom w DLG niż w 4m szybowcach.

Wynikało to z tego, że zależało mi na jak najskuteczniejszych klapach oraz na jak najskuteczniejszym butterfly'u.

I jakie są efekty?

Klapy są diablo skuteczne w tym profilu.

W każdym nastawie klap mój profil ma mniejsze opory niż AG40d, dla zakresu dla którego nastaw jest przewidziany.

W efekcie powstał profil który aerodynamicznie jest po prostu lepszy od AG40d. Niestety - kosztem trudności technologicznych.

Widać, że latając na tym profilu warto aktywnie pracować klapami.

3. Tworzenie serii profili

To jest taki nieco dziwny etap. Tzn. nie jest on niezależny od następnego etapu, jakim jest wyznaczanie obrysu skrzydła.

Wynika to z tego, że zestaw profili robimy po to, aby wziąć pod uwagę, że skrzydła są w ten, czy inny sposób zbieżne, a to skutkuje zmniejszającą się liczbą Re, wraz z tym jak oddalamy się od nasady skrzydła.

Powody mogą być również inne - np. chęć zmniejszenia produkowanej siły nośnej (co pozwala uzyskać optymalny (quasi eliptyczny) przy zachowaniu większej cięciwy płata), czy chęć zwiększenia bezpieczeństwa przeciągnięcia (np. w makietach, które potrafią mieć obrzydliwie wąskie końcówki, tam walczymy już wtedy bardziej o prawidłowy lot, niż o każdy procent doskonałości).

W przypadku Jantara - warunki były dwa - ma się dać wykonać i ma latać jak najlepiej

Niemniej - znów zaczynamy od przyjęcia założeń.

Analizę robiłem przy użyciu polarek typu drugiego (czyli dla zadanego Re*sqrt(Cl). Jest to typ polarek, które biorą pod uwagę, że wraz z tym jak zmienia się współczynnik siły nośnej, to zmienia się również liczba Re. W efekcie dla danej cięciwy jest to parametr stały.

Do analizy użyłem profilu w konfiguracji prędkościowej (czyli klapa na -2st). Wybór konfiguracji prędkościowej jest kwestią osobistych preferencji. Tzn. Można to optymalizować równie dobrze pod kątem konfiguracji termicznej, ale uważam to za mało sensowne. Najlepsze wyniki w krążeniu nic nie pomogą, kiedy do termiki się nie doleci

Polarka dla nasady skrzydła (czyli Re*sqrt(Cl) = 85 000) i profilu przy nasadzie (PS-25-1) prezentuje się tak:

I pewnie wygląda Wam ona nieco inaczej, niż klasyczne polarki, ale tak ma być. Inny kształt wynika z tego, że w miarę wzrostu współczynnika siły nośnej spada liczba Reynoldsa dla danego punktu na wykresie, więc opór jest większy, niż gdyby liczba Re się nie zmieniała

I teraz dostawmy do tego wykresu drugi zestaw danych, dla tego samego profilu, ale dla Re*sqrt(Cl) = 75 000

Widzimy, że wraz ze zmniejszającą się cięciwą skrzydła (czyli zmniejszającą się wartością Re*sqrt(Cl) mamy gorsze osiągi profilu.

Aby skompensować negatywny wpływ zmniejszającej się cięciwy, to trzeba zmodyfikować profil.

Wiemy, ze im mniejsza liczba Reynoldsa, tym prościej o separację laminarną na profilu. W efekcie musimy znowu polegać na zjawiskach stabilizujących warstwę przyścienną na górnej powierzchni skrzydła.

Wracając po raz kolejny do wykresu profilu PS-25-1:

I porównując do PS-25-4:

Oraz PS-25-7:

Widać, że wraz z oddalaniem się od nasady skrzydła, to mamy profile które coraz mniej produkują siły nośnej i mają coraz większy wsteczny gradient ciśnienia.

Efekt na wykresie wygląda tak porównując okolice środka skrzydła:

Tu widać, że profil środka skrzydła, dla zakresu Cz odpowiadającego przelotowi, dużo lepiej wygląda na PS-25-4 niż dla PS-25-1.

Dorzucając zaś profile końcówki płata:

Widać, że dla końcówki różnica jest jeszcze większa i zysk naprawdę duży (bo i liczba Re jest mała).

Tyle, że nic za darmo. Abstrahując oczywiście od tego, że kolejne profile są coraz cieńsze i trudniejsze do wykonania, to już te wykresy pokazują, że tak modyfikowane profile radzą sobie gorzej dla wysokich Cz niż profil bazowy.

Jednak – modele F5J mają klapy.

Sprawdźmy co się stanie gdy użyjemy klap:

I tu widać, że różnica na minus modyfikowanych profili się niweluje dla środkowych części skrzydła, a odwraca się dla samej końcówki.

Wniosek z tego taki,ze wystarczy nigdy nie dopuścić do tego, aby od profilu z klapą ustawianą na przelot wymagać wysokich współczynników siły nośnej oraz od profilu z klapą ustawioną do termiki wymagać pracy na niskim Cz.

Tyle, że – i tak nigdy nie powinniśmy tego robić w warunkach ustalonego lotu . Po to właśnie mamy pstryka od faz lotu, bądź suwaka od klap.

Problemem pozostają nierównowagowe stany lotu. Kiedy zaciągamy star wysokości, bądź kiedy oddajemy ster wysokości, to nagle, na krótką chwilę, możemy wymagać współczynnika siły nośnej, który totalnie nie przystaje do obecnego stanu lotu.

Aby z tym sobie radzić stosujemy miks klap do steru wysokości (bądź snap-flap... ech, ta nazwa boli).

Dzięki temu zawsze kiedy zaciągamy ster wysokości, to klapy wysuwają się ku dołowi, a kiedy oddajemy, to wysuwają się ku górze.

I to się potwierdziło w praktyce – dla Magica klapy domiksowane do steru wysokości to podstawa.

Dodatkowo – sam polecam bardzo agresywny miks. Tzn. już przy połowie zaciągnięcia steru wysokości klapy osiągają swoje pełne 5st wychylenia do dołu, a przy oddaniu już w połowie osiągają swoje pełne -2st do góry.

I wbrew obiegowej opinii – to wcale nie hamuje, ale to omówimy przy analizie całego skrzydła.

4. Okolice zawiasu klapy/lotki

Jedną z metod osiągnięcia niskiego oporu profilowego w profilu klapowym jest dążenie do gładkiej powierzchni płata. I tak w Magicu zrobiłem profile które dla klapy wychylonej do góry mają gładką dolną powierzchnię skrzydła, a dla klapy wychylonej do dołu mają gładką górną powierzchnię skrzydła.

Na profilu prezentuje się to tak:

A jak to zrobić?

Pokażę to na pięknym profilu jakim SD7037 (nie chcę pokazywać na profilu Jantara, żeby nie pokazywać jego geometrii):

Jak widać – piękny i garbaty, taki sam jak 40 lat temu.

Zacznijmy od wychylenia mu klapy do góry:

Następnie ładujemy do modułu invers designu i wybieramy mix-inversed

Oznaczamy obszar do modyfikacji na dolnej powierzchni płata

Dodajemy krzywą która wyrówna dołek:

Klikamy execute i zapisujemy profil.

Powinno nam to dać taki efekt:
.

Czyli mamy kancik na górnej powierzchni płata, a na dolnej powierzchni mamy gładziutko

Następnie, na zmodyfikowanym profilu, wychylamy klapę do dołu i powtarzamy cały proces dla górnej powierzchni płata.

Później tylko wrzucić profil do direct designu, odgiąć klapę i gotowe

Czy to pomoże SD7037? Raczej nie, to już muzeum

Ale metoda jest taka sama wszędzie, dla każdego profilu.

Pamiętajcie tylko, że to nie zawsze się opłaca.

Np. licząc model F3B, gdzie lot szybki jest po prostu najważniejszy, raczej bym szedł w stronę profilu, który byłby gładki dla konfiguracji prędkościowej.

5. Obrys skrzydła

Obrys skrzydła składa się z trzech parametrów – rozpiętości, wydłużenia i tego jaki rozkład siły nośnej gwarantuje.

Po pierwsze trzeba się zastanowić jakie mamy założenia, więc przede wszystkim:

-Rozpiętość – F5J pozwala na 4m, więc będzie 4m (trochę mniej w praktyce, o dochodzi temat wzniosu)

-Rozkład siły nośnej – bliski eliptycznego, optymalizowany dla konfiguracji termicznej

-Zostaje tak naprawdę wydłużenie jako wolny parametr (czyli tak naprawdę powierzchnia skrzydła).

W przypadku Jantara miałem jedno znaczące ułatwienie.

Tzn. Jeśli popatrzy się na wykres Cl(alpha):

To widać, że dla zakresu Cz odpowiadającemu krążeniu w termice (koło 0,8), z wywalonymi klapami, to współczynnik siły nośnej jest mniej-więcej podobny (mniej-więcej, tak naprawdę im dalej od nasady skrzydła tym siły nośnej dla danego kąt natarcia mniej).

Dzięki temu mogłem zacząć dłubanie obrysu od skrzydeł, które miały tylko jeden profil (nasadowy PS-25-1).

Zrobiłem więc coś o powierzchni 75dm^2 (bo czemu by i nie?), co wygląda tak

To co widzicie tutaj, to tak naprawdę efekt już parunastu minut dłubania w obrysie.

Tzn. korzystając z analizy metodą LLT dążyłem do w miarę eliptycznego rozkładu siły nośnej:

Jak się przyjrzycie temu wykresowi, to zobaczycie, że środek skrzydła ma trochę za mało siły nośnej, a końcówki za dużo. To ma dwojaki cel – raz, że profile na końcówkę skrzydła robią tej siły nośnej mniej, więc się to samo już wyrówna, dwa że to jest coś do czego z reguły dążę, dlatego, że opór indukowany, oporem indukowanym, ale jednak zbyt cienkie końcówki mają swoje wady.

Później wstawiłem w ten obrys już komplet profili:

I tak jak przewidywałem, rozkład zbliżył się już bardzo do eliptycznego (no i został też delikatnie poprawiony, tak aby się jeszcze lepiej dopasować, tyle, że to już była kosmetyka):

Perfect się to nie zgadza – końcówki nieco mają za dużą cięciwę, gdzieniegdzie schodzi pod krzywą itp.

Czy ma to znaczenie?

Jak pokazuje powyższy wykres – niespecjalnie. Tzn. Efficiency mówi nam jak bardzo opór indukowany jest zbliżony do minimalnego możliwego dla danego wydłużenia i danej siły nośnej.

Jak widać, w interesującym nas zakresie skrzydło ma praktycznie minimalny możliwy opór indukowany.

Teraz możecie też zapytać dlaczego nagle wziąłem się za optymalizację skrzydła pod kątem krążenia w termice, kiedy przy profilach temat mocno olewałem.

To wynika zasadniczo z tych dwóch wykresów:

Na nich możecie zobaczyć jak zmienia się opór indukowany skrzydła i opór wynikający z lepkości (zależny od oporu profilu skrzydła) w funkcji współczynnika siły nośnej produkowanej przez skrzydło.

Widzicie, że dla konfiguracji termicznej to opór profilowy jest praktycznie stały dla każdego współczynnika siły nośnej (to już specyfika profilu z wychyloną klapą, normalnie jest to zmienne), zaś opór indukowany pełni coraz większa rolę, wraz ze wzrastającą siłą nośną.

W efekcie, kiedy lot szybki zależy głównie od oporu profilu, a opór indukowany nie ma znaczenia, tak w miarę podnoszenia współczynnika siły nośnej staje się on coraz bardziej istotnym składnikiem całkowitego oporu skrzydła. A właśnie tym sterujemy zmieniając kształt obrysu skrzydła.

Wykres „local lift” wyznaczany jest według wzoru:
Local lift = (c*Cl)/(MAC)

gdzie:

-Local lift – wartość na wykresie

-c – cięciwa skrzydła (w miejscu gdzie rysowany jest wykres)

-Cl – współczynnik siły nośnej (w miejscu gdzie rysowany jest wykres)

-MAC – średnia cięciwa aerodynamiczna

Z tego wzoru wynika jedna ważna rzecz – kiedy zmienia się wydłużenia skrzydła, przez proporcjonalne skalowanie wszystkich cięciw, to cała krzywa się równo spłaszcza, bądź równo wysklepia.

Jeśli dorzucimy do tego, że docelowa krzywa to po prostu elipsa, której najwyższy punkt jest zaczepiony w maksymalnej wartości Cl, a punkt przecięcia z osią X jest po prostu na końcówce skrzydła, to wniosek nasuwa się prosty.

Skalując jedynie wydłużenie (przez skalowanie cięciw), to wykres „efficiency” zostaje wciąż taki sam.

Dzięki temu po dobraniu już rozkładu cięciw i rozkładu profili można w miarę swobodnie skalować wydłużenie, a jakość obrysu zostaje już podobna (oczywiście dopóki nie dojdziemy do jakichś absurdalnych różnic, gdzie efekty wynikające z liczby Re zaczną nam masakrować pracę profilu na końcówce).

Aby więc dobrać odpowiednią powierzchnię nośną wystarczy użyć XFLRowego narzędzia do skalowania skrzydła.

I w ten sposób zrobiłem trzy wersje powierzchni nośnej: 70, 75 i 80dm^2, gdzie 70dm^2 oznaczyłem +AR (do zwiększonego aspect ratio), a 80dm^2 oznaczyłem -AR.

Teraz zostało tylko żmudnie zestawić to na wykresy dla wszystkich istotnych wartości klap.

Analizy wykonałem dla 1,5kg masy do lotu, bo to taka dosyć standardowa wartość dla F5Jtki

Najpierw klasyczny wykres CL(CD):

Na którym zdaje się, że coś widać, ale to tylko współczynniki. Podstawowym problemem jest, że dla tej samej wagi będzie różna prędkość dla tego samego współczynnika siły nośnej (bo z różną powierzchnią jest różne obciążenie powierzchni nośnej)

Stąd zaczepmy to w dziedzinie prędkość postępowej, czyli CL/CD(Vx):

I tu już więcej widać. Wygląda na to, że najlepiej do przelotu wychodzi największe wydłużenie, a do wolnego latania najlepiej wychodzi najmniejsze.

Aby popatrzeć na to z innej perspektywy wykres Vz(Vx):

Co zdaje się potwierdzać tendencję z wykresu doskonałości od prędkości lotu.

Patrząc po tych wykresach najrozsądniejsze zdaje się pójście w największe wydłużenie, bo będzie najlepiej radzić sobie na przelocie.

Fajnie pokazuje to też wykres zależności oporu profilowego od oporu indukowanego:

Tyle, że... Niekoniecznie.

Tzn. W modelach F5J waga wiążąca nie jest. Mamy ograniczone minimalne obciążenie powierzchni, a dodatkowo możemy operować balastem, zmianą pakietów etc. Stąd trzeba też rozpatrzeć temat inaczej – licząc różne wydłużenia pod kątem tego samego obciążenia powierzchni, a nie pod kątem tej samej wagi.

Klasyczny wykres CL(CD) wygląda tak:

I jak zwykle, nie osadza nam wyników w prędkości, więc wejdźmy od razu w CL/CD(Vx):

I tak rozpatrywany wynik już jest zgoła inny. Tzn. Skrzydło o mniejszym wydłużeniu zaczyna wychodzić na prowadzenie w kwestiach przelotowych, a przy termicznych sprawach nie odstaje in minus.

Pokazuje to również wykres Vz(Vx)

I zbliżenie na zakres termiczny również to pokazuje:

I teraz z czego to wynika?

Z odwiecznego balansu. Mniej oporu indukowanego skutkuje większym oporem profilowym (bo niższe Re), a gdzieś trzeba znaleźć kompromis. Rozpatrywanie skrzydeł o różnej powierzchni dla tej samej wagi potrafi mocno zaciemniać nam obraz, bo zmienia nam prędkość dla danego współczynnika siły nośnej i trudniej to do siebie odnieść.

Oczywiście – nie znaczy to, że pierwsze podejście, ze stałą masą jest błędne. Po prostu pasuje raczej do konstrukcji, gdzie masa jest niezmienialna (bo np. ogranicza ją regulamin).

Dodatkowo – mniejsze wydłużenie ma inne zalety:
-Łatwiej to wykonać

-Wyższe Re na końcówce, co skutkuje niższą prędkością przeciągnięcia

-Łatwiej to krąży, bo lepiej reaguje na ster kierunku

-Więcej miejsc na serwa
-I pewnie coś jeszcze się znajdzie.

Stąd Jantar dostał powierzchnię 80dm^2. Na wykresach pominąłem już kwestię większych powierzchni nośnych, żeby nie zaciemniać. Przy 85dm^2 opór indukowany zaczynał już to skrzydło poważnie zjadać.

Ostatnią kwestią do zrobienia jest zwichrzenie geometryczne skrzydła.

Przede wszystkim zacznijmy od analizy skrzydła dla warunków odpowiadających przeciągnięciu.

Aby to zasymulować wykonałem analizę dla stałej prędkości równej 4m/s (co jest poniżej prędkości minimalnej wyliczonej dla klap +10 przy 1,5kg wagi do lotu).

Wyszło to tak:

I dla każdych nastaw klap widzimy, że przeciągnięcie następuje przez wzrost oporu, a nie widać spadku współczynnika siły nośnej.

W dużym skrócie – do tego chcemy dążyć, to świadczy o tym, że model nie będzie miał tendencji do przepadania, po prostu wyhamuje i tyle.

Dla pewności sprawdźmy jednak gdzie może dojść do potencjalnego przeciągnięcia za pomocą wykresu lokalnego współczynnika siły nośnej w funkcji rozpiętości:

I widać, że końcówki są w miarę bezpieczne, a przeciągnięcie zajdzie raczej w okolicach kadłuba, do 1/4 skrzydła (kantami na wykresie nie ma co się martwić. To są raczej artefakty numeryczne, jak poważny problem. Wynikają raczej z tego, że w miejscu gdzie jest wcięcie, tam skrzydło zaczyna mieć inny skos, bo ucha nie mają już linii lotki prostopadle do osi kadłuba)

Dla bezpieczeństwa dodałem jeszcze delikatne skręcenie (-0,5st na samym uchu), które nie wpływa negatywnie na osiągi, a stawia nas w jeszcze bezpieczniejszym zakresie.

Dalsze zwiększanie skręcenia robiłoby się już niekorzystne z punktu wykonania forma (skręcona powierzchnia rozdziału) i zaczynałoby negatywnie wpływać na osiągi.

Tak naprawdę to główna odporność Jantara na przeciągnięcie wynika z profili aerodynamicznych. Kiedy profile są wykonane w taki sposób, aby miały łagodną charakterystykę przeciągnięcia, to nie trzeba tego nadrabiać zwichrzeniem geometrycznym.

I to nam praktycznie zamyka temat geometrii skrzydła. Wprawdzie to co policzyłem na tym etapie jest kanciate, ale zawiera tak dużo trapezów, że wyoblenie tego w programie graficznym zachodzi niejako przy okazji.

5.1 A czemu tylko LLT i gdzie są stateczniki?

Ze względu na sposób wykonywania obliczeń.

Metody VLM i 3D Panel przyjmują, że siła nośna zmienia się liniowo w funkcji kąta natarcia.

Więc mimo, że co do osiągów się ze sobą zgadzają:

Tak już wykres CL(alpha) jest znacząco różny:

I to potrafi utrudnić wszelkie obliczenia związane z rozkładami rzeczy po skrzydle (prędkości przeciągnięcia, rozkład siły nośnej itp), pogarsza precyzję w wyznaczeniu przeciągnięcia, czy też sięga do niższych współczynników siły nośnej.

Po co więc używać innych metod niż LLT?

Żeby obliczać układy ze statecznikami, czy układy o mniejszych wydłużeniach.

W przypadku Jantara małe wydłużenia mi nie groziły.

Brak stateczników ma z kolei inny powód.

Tzn. Jak już wspominałem na samym początku - dokonuje tu analizy porównawczej. Z racji tego, że każdy wariant skrzydła jest zasadniczo podobno do każdego innego wariantu skrzydła, to wszystkie potrzebują podobnego statecznika. W efekcie wszystkie skrzydła straciły by podobnie na osiągach przez dodanie stateczników.

Niemniej - gdy będą porównywał obliczenia do rzeczywistości to wtedy już nie ucieknę od wrzucenia stateczników do symulacji.

Póki co tylko by przeszkadzały.

5.2. Snap-flap, a sprawa oporowa

Często zdarza mi się usłyszeć opinię o tym, że klapy domiksowane do steru wysokości hamują model.

Na pierwszy rzut oka to wydaje się to intuicyjne, w końcu lecimy szybko i nagle wywalamy klapy do dołu. To musi powodować opory prawda?

Zastanówmy się więc co się stanie kiedy mamy domiksowane klapy do steru wysokości i zaciągniemy drąga.

Najpierw wykres (już użyty wcześniej):

Widzimy, że wraz ze zmianą wychylenia klap wykres przesuwa się w górę, bądź w dół, wraz z wychyleniem klap.

Co się więc dzieje, kiedy wychylamy sam ster wysokości?

Poruszamy się wtedy tylko po jednej z tych krzywych, więc opór skrzydła zmienia się tak jak jedna krzywa:

Kiedy jednak do steru wysokości (który zmienia kąt natarcia) domiksowane są klapy (które przesuwają cały wykres w górę i w dół) to nie poruszamy się po jednej krzywej, tylko po wypadkowej wszystkich krzywych.

W perfekcyjnych warunkach powinno wyglądać to tak:

Czyli wraz ze zmianą kąta natarcia klapy przesuwają wykres tak, aby zawsze odpowiadał najlepszym warunkom pracy profilu dla żądanego współczynnika siły nośnej.

A jaki miks temu odpowiada? To ju trzeba dobrać doświadczalnie, ale naprawdę warto.

5.3 A może olać kwestię profili przejściowych?

No właśnie, a może nie warto się bawić w przejściowe profile aerodynamiczne?

W przypadku Jantara paradoksalnie nie jest to aż tak grubo ciosany pomysł, jak w przypadku makiet szybowców. Wynika to z tego, ze przykadłubowy profil już jest cienki i bardzo dobrze radzi sobie z niską liczbą Re, a dodatkowo samo skrzydło nie jest jakoś obleśnie zbieżne (co i byłoby trudne przy tak wielkim wydłużeniu. Jantar ma wydłużenie równe 20, to więcej niż PW-5 Smyk i tylko niewiele więcej niż Promyk).

Zastanówmy się wiec co by było jakby nie użyć profili przejściowych, a zrobić jeden profil przez całą rozpietość.

Najpierw osiągi:

I tu widać dwie rzeczy:

1. Jantar z przejściowymi profilami wychodzi lepiej niż pojedynczy profil dla prawie każdej prędkości. Tam gdzie żółte krzywe wychodzą ponad czerwone można by to dograć ustawieniami klap. Osiągowo to podejście jest na plus, pomijając ekstremalnie niskie prędkości na ekstremalnie dużych klapach

2. Projekt na przejściowych profilach jest bardziej wybredny na prawidłowe ustawienie klap.

Czyli mamy pozytywa i negatywa. W przypadku Jantara nie uważam, żeby było o czym dyskutować.

Problem wynikający z bycia wybrednym na położenie klap obchodzi się prawidłowo ustawionym snap-flapem. Jakby to była makieta, model do bujania się rekreacyjnie, czy szybowiec pozbawiony klap to takie podejście by nie działało. Jednak kiedy jest to model zawodniczy, to raczej każdy kto nim będize latać będzie w stanie snap-flapa ustawić prawidłowo.

A teraz kwestie pilotażowe:
Rozkład współczynnika siły nośnej bez profili przejściowych:

I rozkład z profilami przejściowymi:

I co tu widać? Że gdy mamy przejściowe profile, to rozkład współczynnika ładniej zmierza ku dołowi.

W efekcie przesuwa to punkt gdzie skrzydło przeciągnie bliżej kadłuba.

Sumarycznie - uważam, że przejsciowe profile w przypadku tej konstrukcji robią robotę.

A, że jest to model zawodniczy, wykonywany w negatywowej formie frezowanej CNC, to kwestia trudności odwzorowania, złożoności, itp. nie ma całkowicie znaczenia.

I ten rozdział nam zamknie chyba kwestie około skrzydłowe.

Teraz czas na kwestie statecznikowe.

6. Profile do stateczników

Będzie może na dniach, może za pół miesiąca

Część B - Pomiary w locie i wyniki pomiarów

1. Sprzęt do robienia pomiarów

Tutaj postanowiłem sprawę rozwiązać banalnie prosto.

Tzn. mam sporo doświadczeniem z iNavem, który jest otwartym oprogramowaniem do autopilotów, obsługującym zarówno samoloty i quady. A z racji tego, że go znam, to prosto mi go zmusić do swoich potrzeb, a dodatkowo mam w szufladzie naście płytek z procesorami F4 i F7.

Otworzyłem więc szufladę i... I zonk.

Żaden z moich FC nie posiada 8 wyjść PWM. Jedyny FC który miałem z 8 PWMami to Matek F722SE, problem polega na tym, że leży gdzieś w lesie na stoku Kopy Biskupiej (już od 9 miesięcy...).

Ruszyłem, więc na poszukiwanie po sklepach w naszym kraju i było ciężko. Tzn. są naprawdę spore braki w stanach.

Udało mi się znaleźć dostępne takie sztuki:
https://rcmaniak.pl/pl/p/MATEK-F722-SE-AIO-OSD-PDB-F7-Dual-Gyro-Flight-Controller/4284

https://rcmaniak.pl/pl/p/MATEK-F722-WING-AIO-OSD-F7-Flight-Controller/4285

https://www.tojalece.pl/pl/p/Kontroler-lotu-HGLRC-F722-30x30/431

Matek F722 Wing jest świetnym FC do samolotów, używam go w dwóch modelach, ale... Jest duży. Nie byłem w stanie go przymierzyć w kadłubie, tak żeby to miało wszystko sens. Tzn. musiałby być w pionie, a wtedy nie ma dostępu do portu USB.

Matek F722SE - Też świetny FC, ale ma przyłącze zasilania tam gdzie ma. Tzn. jeśli będę miał dostęp do USB, to kable zasilania będę wychodzić do dołu. Znowu - ciasno i niewygodnie

HGLRC Forward F722 - Klasyczny FC do quadów, pady do lutowania na powierzchni, zasilanie przez wtyk wielopinowy, wbudowany barometr - miodzio.

Do tego postanowiłem pożenić to z następującymi czujnikami:
-Rx - R9 Mini - Bo mały, lekki, zasięg nad wyraz wystarczający, ale co najważniejsze - ma 16 kanałów do rozdysponowania

-GPS - Beitan BN220 - mały, lekki, działa.

-ESC - Holybro Tekko32  - Bo mierzy prąd z jakim pracuje silnik

Wahałem się trochę nad rurką Pitota, np tą:
https://avifly.pl/pl/kontrolery-rc/matek-aspd-7002

Ale nie bardzo jest gdzie wmontować go w Jantara. Tzn. Mógłbym gdzieś skrzydło wywiercić, ale nie przesadzajmy.

Taki zestaw gwarantuje pomiar:

-Prędkości opadania i wysokości - z barometru wbudowanego w FC

-Prędkości lotu względem ziemi - z GPS - tu przydałby się pomiar względem powietrza, ale byłoby to malo praktyczne. Trzeba będzie problem wiatru obejść przy pomiarach

-Przeciążenia - W sumie nie wiem do czego to się może przydać.

-Prędkość kątowa - a to może być bardzo użyteczne. Np. porównać jak zmienia się charakterystyka wychodzenia z zaburzeń zależnie od ŚC

Wbudowana w FC pamięć flash zapewni mi zapis parametrów lotu z dużą częstością. Problem polega na tym, że ma zaledwie 16MB, więc zapełnia się dosyć szybko. Tutaj wychodzi quadowość wybranego FC. Tzn. w quadowych FC stosuje się taką pamięć flash, żeby logować z częstością np 8kHz. Przydaje się to np. do wyznaczania charakterystyki drgań quada.

W samolocie z kolei jest to kula u nogi, lepiej mieć tutaj kartę SD na pokładzie, tyle, że to wymagałoby kombinowania z podpinaniem tej karty w modelu, zwiększałoby pajęczynę itp.

Na szczęście - stosuje OpenTxa. Dzięki temu parametry telemetryczne mogę z FC przerzucić do odbiornika korzystając z FPortu, a stamtąd po linku RC do nadajnika. A nadajnik ma już kartę SD.

Plan jest taki - charakterystyki tłumienia, przeciągnięcia itp - wyciągnę z logów w FC, doskonałość, prędkość przelotową, opadanie itp. parametry które się mierzy na dużym dystansie i w sporym czasie wyciągnę z logów nadajnika.

Zobaczymy też jak sprawdzi się FC w kontekście badania polarnych szybowca. Tzn. Oprócz trybu pełnej stabilizacji iNav wyposażony jest w tryb acro. Od pełnego manuala (który po prostu puszcza sygnał z nadajnika na serwa) różni się tym, że steruje się nie tyle wychyleniami sterów, co prędkością kątową. W efekcie model zostawiony na wznoszeniu będzie trzymał stałe kąty. Jestem ciekaw czy taka metoda kontroli prędkości ułatwi temat mierzenia charakterystyki opadania od prędkości postępowej. Tzn. zamiast trymować model liczę, że wystarczyło będzie ustalić drągiem odpowiednią prędkość i stabilizacja dokona reszty.

1,5. No żesz ku#%^

Wybaczcie mi ten staropolski przecinek, ale czasem trzeba.

Jednym z tych czasów był czas podłączenia nowiutkiego FC, przeznaczonego do Jantara, pod komputer.

Ale po kolei.

Sam FC prezentował się bardzo zacnie na biurku:

FC jest dobrze polutowany, płytka dobrej jakości, a tor zasilania procesora i żyroskopu jest solidnie filtrowany.  Jakbym składał kolejnego (piątego) quada to z radością bym go do tego quada wstawił.

Podpiąłem go więc pod kompa, odpaliłem iNav Configurator, wrzuciłem w CLI komendę "BL", żeby wbić go w tryb flashowania i... I dupa

Okazało się, że iNav nie wspiera tego FC ?...

Z tym oczywiście sobie można poradzić. Tzn. różne FC różnią się od siebie bardzo niewiele. Tzn. Najpierw mamy podział na różne procesory (F405, F411, F722, F765 itd), ale poza tym różnice są niewielkie.

Różnią się tylko tym gdzie hardware jest podpięty do procesora (czyli definicją pinów), podpięciem timerów do różnych pinów (to taki element procesora który taktuje wyjścia, np, decyduje o częstotliwościach PWM) i sterownikami do różnych sprzętów na płytce (żyroskop, barometr itp.).

Betaflight ten FC wspiera perfekcyjnie, więc miałem punkt wyjścia do przepisania opisu płytki, nie musiałem się bawić w reverse engineering płytki.

Problem polega na tym, że jak się przejrzy targety BFa:
https://github.com/betaflight/betaflight/tree/master/src/main/target

To nie ma na nim Forwarda F722.

Wynika to z tego, że to stosunkowo świeży FC. Na tyle świeży, że wyszedł już po tym jak BF przeszedł na system zwany Unified Targets. Znaczy to tyle, ze tak naprawdę kompilacji BF jest tylko kilka, po jednym na każdy typ procka, a konfiguracje pod konkretny FC robi się już po flashowaniu (funkcja Apply Custom Defaults). iNav oczywiście jest z tyłu, wciąż stosuje osobny wsad na każdy FC.

Problem polega na tym, że powoduje to, że z BFa dysponowałem tylko tym:
https://github.com/betaflight/unified-targets/blob/master/configs/default/HGLR-HGLRCF722.config

Nie mogłem więc poradzić sobie za pomocą kopiuj-wklej, musiałem konfigurację przepisać ręcznie. W tym celu użyłem iNavowej definicji z Mateka F722SE:
https://github.com/iNavFlight/inav/tree/master/src/main/target/MATEKF722SE

Zmian zasadniczo niewiele. Parę pinów przepisać, zmienić sterowniki do barometru i można było kompilować.

Oczywiście kompilacja to była inna kwestia, bo na co dzień to nie jestem specjalnie Linuxowy i walka z dockerem była trudna. Bardzo trudna...

Niemniej - sukces osiągnąłem. Jakby ktoś chciał działający wsad iNava na ten FC to znajdzie HEXa dołączonego do tego postu.

I kiedy już byłem happy, że wszystko działa, to okazało się, że telemetria ESC nie działa, co pozbawiło mnie odczytu poboru prądu przez silnik.

I spędziłem solidne kilka dni próbując znaleźć co zrobiłem źle i dlaczego to nie chce działać., i czy przypadkiem nie zepsułem czegoś jeszcze.

No i poszukiwania zakończyło to:
https://github.com/iNavFlight/inav/releases/tag/2.5.1

I cytując:
 

Cytat

Due to a regression bug in 2.5.0 DSHOT ESC telemetry was not working. This is now fixed.

Czyli to nie ja zepsułem...

Na dniach sobie skompiluje poprawioną wersję.

No i to było solidne kilka dni mojego życia, wykorzystane w sposób którego nie planowałem.

1,6. Ech...

Mały update - z jakiegoś powodu 2.5.1 po kompilacji przedstawia się jako 2.6.0, co powoduje, że iNav Configurator uznaje, że jest za stary i odmawia współpracy z iNavem. Dzieje się tak niezależnie od tego, czy kompiluje swój target, czy cokolwiek fabrycznego.

Położyłem, więc krzyżyk na iNavie 2.5 i używam 2.4.0. Do moich potrzeb wystarczy, bo różnicę między 2.4.0 i 2.5.0 sprowadzają się do kwestii związanych z filtrowaniem w quadach (ważne, ale nie tutaj) i kwestią funkcji logicznych (nieistotne dla mnie).

2.  Montaż w Jantarze

I w końcu całość została zamocowana w Jantarze:

Jak widzicie - filozofii nie ma tu wielkiej. Tzn. Jantar ma całkiem przestronny kadłub, więc nie było wielkiej tragedii z montażem całości.

FC jest zamontowany na sklejkowej płytce przyklejonej do kadłuba. W razie potrzeby spokojnie można odkręcić nakrętki i FC zdemontować..

Jedyne ciekawe rozwiązanie jakie tutaj było zastosowane to ta śmieszna płytka do której zamocowane są przewody idące do serw w ogonie i w skrzydle.

Normalnie serwa lutuje na krótko do FC, bo większość swoich modeli z taką elektroniką bardzo, bardzo rzadko rozmontowuje. Tzn. Do 1,5m rozpiętości ładuje modele bez rozmontowywania, więc kablami się nie majta.

Tutaj demontaż centropłata jest konieczny, więc wtyk MPX spinający skrzydło z kadłubem będzie rozpinany bardzo, bardzo często.

Stąd zamiast polegać na stosunkowo delikatnych polach lutowniczych na FC, to zrobiłem sobie płytkę rozdzielczą.

Kable z FC dolutowane są do płytki, ,a dopiero do niej kable zasilające serwa i doprowadzające do nich sygnał. Dodatkowo kable od serw są przewleczone na przelot przez płytkę na przelot i z powrotem, w taki sposób, że majtając kablami, to samo lutowanie nie jest w ogóle obciążane. W efekcie - nie spodziewam się tej płytki serwisować nigdy

Na drugiej fotce zaś widzicie GPSa. W przypadku Jantara GPS absolutnie nie jest podsystemem typu mission critical, bo nie zamierzam na nim polegać w kwestii pilotażowej. Stąd GPS jest po prostu przyklejony w kadłubie.

Mój Jantar jest specjalnie po to wyjątkowy - jako jedyny ma szklaną kabinę

Taki układ jest z reguły ok i nie ma problemów z łapaniem fixa. I z reguły tutaj wystarczy W modelach FPV tak nie róbcie.

3.  Program w iNavie.

Jeśli ktoś bawi się iNavie to prawdopodobnie wie, że iNav nie powstał z myślą o takich szybowcach. Tzn. w iNavie fabryczna obsługa klap jest wybitnie prosta. Tzn. można sobie ustawić klapy w dwóch pozycjach i tyle, handluj z tym

Opcje są w takim wypadku dwie:

1. Zrobić wszystkie mixy ręcznie w iNavie. Robi się to tak, że przyjmuje się dodatkowy kabał na każdą funkcję z osobna - na klapy, BFa itp. a następnie pomiksowanie tego w iNavie.

2. Użyć dodatkowego kanału do każdego serwa w skrzydle, domiksowanie go 1:1 do funkcji stabilizowanej w iNavie, a następnie pomiksowanie wszystkiego w nadajniku.

Z racji tego, że 1sze podejście zakłada, że do każdej poprawki w nastawach klap trzeba podpinać model pod USB, to zdecydowałem się na opcję drugą:

I tu widzicie jak to wygląda - tzn. serwa 2, 3, 4, 5 są serwami które obsługują skrzydło. Są one klasycznie podpięte pod funkcje stabilizowane, czyli w trybie automatycznym FC nimi steruje, a w trybie manualnym drązek lotek steruje nimi bezpośrednio, co załatwia nam podstawową funkcję lotek.

Później z kolei macie (na samym końcu) wylistowane 4 serwa które jako input mają kolejne kanały RC bezpośrednio.

Kiedy podmiksowany kanał jest w połowie zakresu, to w żaden sposób nie wpływa na położenie serwa, więc dla autopilota ten miks jest całkowicie przeźroczysty.

Z kolei żeby można tego było użyć do sterowania to potrzebne są miksy w nadajniku.

Tutaj macie przykład takich miksów dla kanałów dodatkowych dla lotek. Kolejno jest miks dodający klapy (sterowanym lewym suwakiem), snapflap (ten co ma na wejściu) ster wysokości i butterfly'a (ten sterowany inoutem 05, który jest sterowany drązkiem gazu), a każdy z tych miksów ma swoją własną krzywą. Aby zmodyfikować wychylenia wystarczy zmienić nastawy krzywych.

No i mixy są włączone tylko kiedy włączony jest tryb manualny (to jest ten SD do dołu)

I to cała filozofia - tak można spokojnie robić szybowce z pełną mechanizacją do FPV i tak Jantar ma zapewnionego autopilota i możliwości pomiarowe

Część C - Porównanie wyliczeń z pomiarami

<będzie za pewny czas>

inav_2.5.0_HGLRCF722.hex

Posiadam plany tego oto modelu:

Vážka (207) - RC Revue

Chciałbym zbudować ten model jednak z pewnymi modyfikacjami , tzn.

1. Płat będzie w mojej wersji z worka ( technika vb)

2. Lotki 

3. Z pewnością będzie nieco cięższy niż przewidział konstruktor.

 I teraz moje pytanie jaki profil warto zastosować aby model nie był gazetą i można było nim latać przy przeciętnym wietrze i w miarę przyzwoicie łapać termikę?

Nie znam się na projektowaniu, więc wolę spytać kogoś bardziej doświadczonego.

Dodam jeszcze ,że w opisie nigdzie nie ma informacji o zastosowanym profilu jedynie na planach są rozrysowane żebra .

Proszę doświadczonych kolegów o propozycje : mnie zależy aby model był praktyczny i co ważne nie bał się byle podmuchu wiatru . Nie zależy mi na wyśrubowanych osiągach bo nie jestem wyczynowcem .

Zastanawiałem się nad MH 32 lub RG 15 ale jak już pisałem zupełnie nie znam się na projektowaniu aerodynamiki więc czekam na propozycje.

Pozdrawiam.

Jak w tytule jaki profil skrzydła możecie polecić do modelu z okresu I WW najlepiej profil wklęsły dobry do płynnego latania , plan jest taki model to górnopłat  Morane-Saulnier AI  o rozpiętości 2.8 m statecznik poziomy z rurek czyli płaski

pozdrawiam Krzysiek 

Ponadto, jak sie wychodzi z programu? Jestem Logged-in a program caly czas pokazuje Login. 

Jeden jest rozpoznawalny przez Fusion 360 jako plik DAT ( clarky.dat) a przy drugim – Clark Y wer 9 -  wyskakuje informacje ze nieznany format pliku dat.

Drugi plik zrobiłem z danych jakie są zamieszczone na stronie:  http://airfoiltools.com

Strona ta zawiera dane wielu profili , ale nie potrafię skutecznie zrobić z nich pliku  .DAT.

Próbowałem różnych kombinacji. Popełniam jakiś trywialny błąd.

Za informację z góry dziękuję.

clarky.dat Clark Y wer 9.dat

. Skrzydło planuję drewniane pokryte folią. 

Pewnie profil nie będzie miał jakiegoś ogromnego znaczenia szczególnie, że model będzie z kontrolerem lotu, ale mimo wszystko jeśli można zrobić lepiej niż dobrany trochę "na chama" profil to czemu nie .

Ciekawe czy poradzili sobie z drganiami phugoid, ktore uziemily SB13. 

A moze bedzie to perpetum mobile?😁 

Jest to profil który mam na rysunku balastu jachtu Jeanneau .

Niestety łódka wiekowa i w fabryce nie nają dokumentacji ,znaleźli jedynie rys .warszratowy bez przekroju a profil wpisany jest w opisie

Pytałem też na różnych forach żeglarskich i nic . NIE CHCIAŁBYM poprawiać konstruktora chyba że całkiem świadomie.

Balast jest podnoszony i jego profil zmienia się jak w skrzydłach o zmiennej geometrii

Pozdrawiam Marian

nie mam pewności, czy post trafił do odpowiedniego działu, ale w warsztacie szybowcowym też nie do końca mi pasował. Chciałbym podpytać czy w praktyce większa rozpiętość skrzydeł w szybowcu poprawia jego własności termiczne? Mam na myśli to, czy lepiej pokazuje noszenia, łatwiej się w nie zabrać na mniejszej wysokości, czy jest to raczej kwestia lepszej widoczności przy dalszym odlocie z kominem? Pytanie odnosi się do porównania modeli Agile i Vela od Arthobby. Czy mniejsza/większa rozpiętość lepiej radzi sobie w wietrznych warunkach, czy to jedynie zalezne od profili i obciążenia? Latanie czysto rekreacyjne, bez planu startu w zawodach. Do tej pory latałem modelami do 2m rozpiętości, które były dla mnie optymalnym rozwiązaniem praktyczno-ekonomicznym, ale chciałbym spróbować czegoś zaprojektowanego "po nowemu" i nie wiem czy na moje potrzeby jest sens iść w rozpiętość, czy zysk będzie niewielki i lepiej kupić porządną dwumetrowkę.

będę chciał zbudować model samolotu PZL 37 Łoś w rozpiętości >2m. Ma to być model piankowy (na końcu pokryty tkaniną) który projektowany będzie w SketchUp nie jako makieta tylko model do polatania który będzie 

dobrze prezentował się w powietrzu.

Potrzebuję pomocy przy doborze profilu skrzydła i statecznika, kątów zaklinowania oraz przy wyjaśnieniu kilku kwestii w przejściu kadłub-skrzydło.

Zacznijmy od profilu skrzydła, myślałem o Clark-Y - mam w dwóch modelach piankowych (w A10 o rozpiętości 170cm i w trenerku 130cm rozpiętości), Łoś ma być trochę większy więc nie wiem czy jest to odpowiedni profil.

Ogólnie w profilach mam bardzo mało doświadczenia na razie w swoich modelach używam Clark-Y i KFm czyli tych ze stopniami. Chyba żaden z nich się do tak dużego Łosia nie nadaje.

Myślę żeby skopiować profil skrzydła i statecznika oraz ich zaklinowanie z mniejszego modelu. Jest kilka planów na internecie. Może wy macie jakieś doświadczenia z podobnych modeli?

Kolejną rzeczą której nie rozumiem to przejście z tego "rozciągniętego" profilu przy kadłubie w węższy im dalej od kadłuba, wysokość profilu pozostaje taka sama więc piszę że jest on rozciągnięty. Gdyby profil się proporcjonalnie powiększał to grubość płata przy kadłubie powinna być większa (chyba). Potrzebuję żeby mi ktoś to wyjaśnił.🙂

Z góry dziękuję za podpowiedzi.

Praca Magisterska - Obliczenia P.11c - Paweł Stalmach.pdf

Autor skorzystal ze 3D skanow zrobionych dla grupy, ktora zajmuje sie zbudowaniem latajacej kopii PZL P11c.  W swojej pracy, Pawel Stalmach, obalil tez kilka mitow odnosnie uzytych profili (inne niz sie powszechnie uwaza) a takze okazuje sie, ze nie bylo zwichrzenia skrzydla.  Milej lektury.

Chcialbym, przy okazji zachecic jeszcze raz Kolegow o dolozenie sie do budowy latajacej repliki tego historycznego samolotu.  Sam juz dawno to zrobilem i wkrotce zrobie to ponownie.

http://samolotyhistoryczne.org/pl/contact

Zanim przelozycie pieniadze polecam skontaktowac sie firma o aktualne dane.

Otrzymalem oczywiecie od autora zgode na opublikowanie jego pracy.

Ale proponuję obejrzeć ten film:

Ma latać na pływakach jak i z podwoziem lądowym.

Skala 1:4, a zatem rozpiętość 2,5 m.

Przed postawieniem Go na pływaki był to samolot szkolono-akrobacyjny, a więc model powinien trochę "pokręcić" na zawodach w powietrzu.

Oryginalny profil był IAW 170, ale jak będzie się zachowywał w modelu akrobacyjnym?

Kolega lata modelem o podobnej wielkości z profilem TsAGI R3a 12%, pytałem, ale nie próbował kręcić akrobacji.

Myślę o NACA 2412 lub 15, ale są tu Koledzy bardzo biegli w zagadnieniach profili do modeli.

Bardzo proszę o pomoc. 

Uwzględniać jakoś ten kadłub czy pominąć? Chciałbym policzyć dla podobnego modelu ale ze 3 razy większego.

Jakie macie z tym doświadczenia?

poszukuję odpowiedniego profilu do modelu samolotu WWI Junkersa CL.1 o wadze ok. 1.1 kg

Warunek to grubość skrzydla min. 10% (chciałbym aby model spełniał regulamin ACES i mógł brać udział w zawodach w razie potrzeby)

Model ma będzie wykonany w skali 1:8 w technice żeberkowej i oklejony folią, ew. miejscami skorupa z balsy. Statecznik poziomy i pionowy w formie płaskiej płytki grubości ok. 5mm.  Model powinien wykonywać podstawową akrobację.

Wiem, że przeważnie stosuje się do tego typu modeli profil Clark Y ale pytanie, czy nie ma lepszego profilu, który można by było wykorzystać?

Aha, nie mam frezarki CNC, więc żeberka albo będę wycinał sam albo zlecę wycięcie aby zwiększyć dokładność.

Chodzi o poniższy samolot:

https://pl.wikipedia.org/wiki/Junkers_CL.I#/media/Plik:Junkers_J_10.jpg

https://pl.wikipedia.org/wiki/Junkers_CL.I

Rozpiętość samolotu: 12,05m    modelu: 1,50m

Długość samolotu: 7,90m           modelu: 1,00m

Wysokość samolotu: 2,65m       modelu: 0,33m

Wszelkie sugestie mile widziane.

Pozdrawiam

Piotr

https://www.altair.com.pl/news/view?news_id=39154

Jakiś czas temu zabrałem się za projektowanie modelu f3f. Skrzydła mają być na brytach, kryte laminatem i fornirem, z skrzynkowym dźwigarem.  Ogólne założenie jest takie, że ma to być model jak najmniej odbiegający osiągami od rasowych f3fów, ale do zbudowania bez cnc i dużego nakładu kosztów. 

Zacząłem optymalizację projektu w XFLR5. Nie mam żadnego doświadczenia w projektowaniu modeli f3f (a nie jest to proste zagadnienie), stąd pomysł na założenie tego tematu. Opiszę krok po kroku do czego narazie doszedłem i proszę osoby bardziej doświadczone, o uwagi, na co warto jeszcze zwrócić uwagę, co warto poprawić, zmodyfikować

Znając mniej więcej zakresy prędkości z jakimi latają modele f3f na zawodach i cięciwy skrzydeł wyznaczyłem orientacyjny przedział liczb Re do wstępnej analizy dostępnych profili.

Dla max cięciwy 240mm:

max (na profilu z reflexem) - 50m/s --> ok 850 000 Re

normal 20m/s - 35m/s --> ok 350 000 Re - 600 000 Re

min (raczej profil z camberem) - 10m/s --> ok 160 000 Re

I dla końcówki (ok 100mm):

max --> 350 000 Re

normal --> 140 000 Re - 280 000 Re

min --> 70 000 Re

Wybrane profile:

MG06 odpada na początku ze względu na małą grubość w okolicy klapy, co w przypadku skrzydeł nie z formy bedzie problematyczne jeśli chodzi o odwzorowanie profilu i sztywność lotki.  Ale jest to dość renomowany profil więc analizuje go dla porównania z pozostałymi. 

MH 30 dla małych cl ma minimalnie mniejszy opór od pozostałych ale dla wysokich cl wypada znacznie słabiej. 

Byłby szybki w lini prostej, ale traciłby w zakrętach. 

Charakterystyka przeciągnięcia:

MG06 wygląda świetnie, praktycznie tak samo się przeciąga dla całego przedziału liczb Re, aż nie chce się wierzyć. Za to dla całego użytecznego przedziału kątów ma cl niżej od pozostałych, co oznacza latanie na większych kątach i większy opór. 

Najlepsze wrażenie sprawia HN163

Wzrost współczynnika oporu od kąta, czyli zdolność do pokonywania zakrętów:

W przedziale od ok 6 do 10 stopni gdy większość profili ma znaczący wzrost oporu, MG06 utrzymuje się bardzo płasko, co zgadzało by się z krążącymi po internecie opiniami o świetnych własnościach skrętnych modeli na tym profilu . 

Od 9 stopni HN163 zaczyna mieć mniejszy opór od MH30 i RG15 i dla 12 stopni tak mały jak MG06. Znaczyłoby to że będzie miał dobre własności skrętne w ciasnych zakrętach. (pytanie tylko jakim dokładnie kątom natarcia tak naprawde odpowiada ciasny zakręt... nie mam pojęcia jak do tego dojść)

I doskonałość od kąta: 

Nie wiem jakie znaczenie dla modelu f3f ma doskonałość..  wydaje mi się że w warunkach słabowiatrowych gdy lata sie po 40-50s może latać się po największej doskonałości. Proszę o wasze opinie

Z wszystkich profili najbardziej przypadł mi do gustu HN163 i jego poddałem dalszym analizom. 

Poprzez zmniejszenie ugięcia szkieletowej, przesunięcie punktu max ugięcia do przodu i przesunięcie punktu max grubości do przodu uzyskałem profile na końcówkę, które mają łagodniejszą charakterystykę przeciągnięcia dla mniejszych liczb Re:

i tak to wygląda na wykresach:

Jak widać, powyżej 10 stopni wyjściowy profil zaczyna gwałtownie tracić siłę nośną, a profil z końcówki łagodnie się przeciąga. Dla 12 stopni ma już cl wyżej dla 300 000 Re niż główny profil dla 800 000 Re. 

Dodaję jeszcze zrzuty polarek dla profilu z camberem i reflexem:

Następnie zabrałem się za zdefiniowanie kształtu płata. Obrys troche odgapiony od Pike Precision, ale zwiększyłem nieco max cięciwę do 240mm, zmniejszyłem rozpiętość z 290coś na 280cm i zmieniłem położenie zawiasu lotki z 23% lokalnej cięciwy na 25%. Na początku planowałem zrobić oś obrotu lotki prostopadłą do osi kadłuba uzyskując w ten sposób skrzydło zbiegające się mocno do tyłu (jak np.  Respect) ale taki obrys powodowałby spore utrudnienie konstrukcyjne związane z położeniem dźwigara, który musiałby być gięty do tyłu, żeby wypadał w rozsądnym miejscu na końcówce.

Ostatecznie oś zawiasu jest obrócona o 1 stopień do przodu jak w Pike'u, dzięki czemu będe mógł poprowadzić prosty dźwigar prawie do samej końcówki  płata. Takie rozwiązanie spowoduje też przesunięcie środka ciężkości modelu do przodu, dzięki czemu będzie można skrócić belkę kadłubową o kilka cm, a to zawsze troche zwiększa sztywnoć i wytrzymałość. 

Puściłem analizę fixed lift i pojawił się problem. Z jakiegoś powodu program nie wyrysował mi polarek dla całego skrzydła. Nie chciał też zasymulować linii opływu powietrza. Proszę o pomoc. 

Tutaj jeszcze rozkład siły nośnej:

Jak narazie stanąłem w tym miejscu i nie wiem jak ruszyć dalej. Proszę o wasze opinie, co jeszcze można popoprawiać, na czym można ugrać żeby zaprojektować naprawdę szybki model. Wydaje mi się że zagadnienie projektowania f3f'ów jest niezwykle interesujące, a w internecie ciężko jest znaleźć precyzyjne informacje na ten temat, bo większość projektów renomowanych owiana jest tajemnicą. Zapraszam do dyskusji

Pozdrawiam, Maciek