Profil do latawca pociągowego.

[asesino]

Witam. Mam problem z odczytaniem wykresu momentu przechylającego w funkcji kąta

 

natarcia. Chodzi o dobór optymalnego profilu do latawca pociągowego. Żeby przybliżyć

 

zagadnienie, podaję obrazki:

 

 

 

 

 

 

Konstrukcja latawca jest miękka, nie ma żadnych elementów sztywnych. Czasza utrzymuje

swój kształt dzięki ciśnieniu wewnątrz komór, i uździe (linki przy czaszy).

 

W zagadnieniu chodzi o latawiec do skoków, a więc:

 

- mały kąt natarcia ( latawiec zazwyczaj pracuje w kątach -1 do +7),

- grubość profilu ok 19%,

-wymiary skrzydła (mniej-więcej) 4.0m x 1.5m

-zwichrzenie skrzydła +1 stopień (w stronę tipu)

 

Sytuacja wygląda tak, że największą siłę nośną mają latawce, o dużej strzałce ugięcia. Jednak

mają one tę przypadłość, że podczas skoku, gdy wchodzą "w małe kąty", przepadają. W

żargonie latawcowym "klapią"- czyli nosek ciągnie w dół.

 

Z drugiej strony, latawce z profilami o małej strzałce ugięcia, generują mniej mocy od opisanych powyrzej, ale w czasie skoku i zaraz po skoku, są bardzo stabilne- nie przepadają.

 

Czy dobrze rozumiem, że w znalezieniu optymalnej strzałki ugięcia, pomoże wykres Cm? Tylko jak go czytać... :/ Wszystkie inne wykresy dostępne w programie profili2.0 są dla mnie jasne, tylko ten jeden... zalazł mi za skórę.

 

 

Co oznacza ujemne Cm, a co dodatnie... jakie zachowanie profilu określają miejsca które zaznaczyłem strzałkami... itd.

 

Reasumując, jak znaleźć profil z maksymalnie dużą strzałką ugięcia, jednak taki by nie przepadał, przy zerowym kącie.

 

Rozpisałem się... to na razie tyle. Z niecierpliwością czekam na odpowiedzi. Pozdrawiam, Marek.

[asesino]

Z góry przepraszam, ale czy moje pytanie jest tak trudne, czy tak głupie, że nie może się doczekaćodpowiedzi ? Proszę chociaż o jakieś wskazówki. Grzebałem w googlu sporo czasu i nic konkretnego nie wyszperałem :/

[kojani]

....

Co oznacza ujemne Cm, a co dodatnie.

....

 

Moment pochylający może być ujemny lub dodatni - innymi słowy pochylający lub zadzierający (jakby to nie brzmiało )

Jeżeli zmianie kąta natarcia towarzyszy ujemny moment pochylający to profil ma tendencję do powrotu do lotu ustabilizowanego, w przeciwnym razie tendencja będzie się pogłębiała, nurkowanie lub zadarcie, aż do przeciągnięcia.

 

Kojani

[Patryk Sokol]

Guzik prawda to nie tak działa.

Polecam:

http://www.xflr5.com/docs/XFLR5_and_Stability_analysis.pdf

 

 

A w dużym skrócie dla tych co nie chce się kopać z pdfem.

Współczynnik momentu pochylającego służy nam do policzenia jaki moment pochylający nos modelu generuje skrzydło dla danego kąta natarcia (a więc w domyśle dla danej siły nośnej) i danej prędkości. (Dokładny wzór: , gdzie M - to moment, Cm - wspolczynnik momentu, S - powierzchnia płata, c - cięciwa i q - ciśnienie dynamiczne (dla naszych celów można to zredukować do prędkości))

Przede wszystkim dodatni moment pochylający to moment skręcający nos w górę!

Druga sprawa:

To nie jest tak, że profil będzie dążył wprost do przeciągnięcia, jakby tak było to wszelkie planki by teraz zrobiły pętelkę z wrażenia i liściem na ziemię opadły ;-)

Cała rzecz, polega na tym, że oprócz momentu pochylającego od profilu (rozpatrujmy tu sytuację dla latającego skrzydła) mamy jeszcze jeden istotny parametr, czyli środek ciężkości! Środek ciężkości generuje własny moment wynikający z przemnożenia ciężaru przez ramie powstałe przez odległość od środka parcia skrzydła do środka ciężkości.

Popatrzmy teraz co się dzieje, mamy dwa momenty, jeden stały, niezależny od prędkości (ten od ciężaru), oraz moment aerodynamiczny zależny od prędkości.

Gdy model przyśpiesza, to chętniej chce zarwać nos do góry, co powoduje wzrost kąta natarcia, a więc siły nośnej i znowu model zwalnia. I prawdopodobnie po paru wahnięciach ustali się równowaga.

Z kolei rozpatrywanie samego profilu jako czegoś co zadziera nie ma sensu...

 

Jak się to ma do latawca?

Cóż nie mam praktyki, mogę tylko jedynie przewidywać, że punkt w którym wypada wypadkowa siła wszystkich linek robi za nas środek ciężkości, reszta zaś podobnie jak w skrzydle.

Niemniej proponuje szukać profilu który na całym zakresie kątów natarcia będzie miał dodatni moment pochylający, tak naprawdę z tych co podałeś nic samostateczne nie jest.

Możesz też poeksperymentować z modyfikowaniem profili przesz robienie klapy do góry w części spływowej, to wybitnie zwiększa moment pochylający.

 

 

 

ps. A jak się ma to do samolotów ogoniastych?

Cóż zasadniczo to bardzo prosto, tylko za moment pochylający robi nam ogonek.

[kojani]

Guzik prawda to nie tak działa.

...

 

To znaczy co nie tak działa?

 

...

Przede wszystkim dodatni moment pochylający to moment skręcający nos w górę!

..

 

A to już zależy od przyjętej konwencji bywa i tak i tak - polecam Stafieja.

 

...

Druga sprawa:

To nie jest tak, że profil będzie dążył wprost do przeciągnięcia, jakby tak było to wszelkie planki by teraz zrobiły pętelkę z wrażenia i liściem na ziemię opadły ;-)

...

 

Masz rację - napisałem nieprecyzyjnie, miałem na myśli tendencję, a nie efekt końcowy.

Dalej skupiłeś się nad wpływem prędkości lotu na moment podczas gdy wklejone wykresy pokazują zależność Cm od kąta natarcia.

 

...

Z kolei rozpatrywanie samego profilu jako czegoś co zadziera nie ma sensu...

 

Masz rację chodzi o skrzydło a nie profil

 

Kojani

[Patryk Sokol]

To znaczy co nie tak działa?

 

 

Ciągnięcie profilu do przeciągnięcia, to stwierdzenia gwarantuje pewny chaos w zrozumieniu i jest zwyczajnie błędne.

 

A to już zależy od przyjętej konwencji bywa i tak i tak - polecam Stafieja.

 

Czy możesz dla mnie to sprawdzić?

Czytałem Stafieja już dawno, teraz czytuję zachodnie prace i tam zawsze, dodatni Cm oznacza moment pochylający do góry.

Niemniej, gdy używamy programu do symulacji z USA (XFoil) to wypada radzić pytającemu zgodnie z oznaczeniami XFoila, prawda?

Inaczej zgoła na odwrót wyjdzie.

 

 

Masz rację - napisałem nieprecyzyjnie, miałem na myśli tendencję, a nie efekt końcowy.

Dalej skupiłeś się nad wpływem prędkości lotu na moment podczas gdy wklejone wykresy pokazują zależność Cm od kąta natarcia.

 

Te wykresy pokazują więcej niż Ci się wydaje ;-)

Przede wszystkim kątem natarcia ściśle regulujemy prędkość, gdyż podstawowym warunkiem lotu ustalonego, jest równowaga siły nośnej i ciężaru, a że siła nośna zależy bardzo dokładnie od kąta natarcia, to zakładając, że wpływ liczb Reynolds nie będzie duży (a na sam moment pochylający duży być nie powinien) to można śmiało tak się odnosić.

Zresztą wcześniej zaznaczyłem, że taki skrót zastosuje.

Inna sprawa, że przy tych profilach jest to wybitnie wygodne, gdyż mają Cm praktycznie niezmienne w funkcji kąta natarcia

[kojani]

Patryk

 

W tym przypadku chodzi o bardzo specyficzną sytuację tzn. w praktyce skrzydło ma ustaloną prędkość - i tą prędkością - przynajmniej do momentu - wykonania skoku jest tylko prędkość wiatru.

Zauważ - widać to na zdjęciach - że skrzydło jest ustawiane w pozycji zenitalnej po to aby "podnoszenie" trzymającego skrzydło było w miarę pionowe.

Nie znam tego typu latawców, ale wydaje mi się, że jedyną możliwością jego sterowania jest właśnie sterowanie kątem natarcia oraz zmianą symetrii płata w celu zakrętu.

Dlatego dla Marka bardzo ważna jest zależność Cm od zmiany kąta natarcia. W pierwszej fazie skoku skrzydło jeszcze nie leci - podnosi trzymającego do góry - ale już mogą ulec zmianie kąty natarcia.

 

Patryk nic mi się nie wydaję - tylko w tym konkretnym przypadku naistotniejsza jest właśnie zależność Cm w funkcji kąta natarcia.

Dla Marka naistotniejsza jest stateczność skrzydła i jego "odpowiedź" na zmianę kąta natarcia.

Poniżej wklejony fragment "Mechaniki lotu szybowców" dr inż. Wiesława Łaniecka - Makaruk dość dobrze ilustrujący sutuację przedstawioną przez Marka.

 

Pozdrawiam

 

Kojani

Mech lotu szybowców ROZDZI-XIII-XVII.pdf

[Patryk Sokol]

To co podałeś w linku jest dokładnie tym co opisywałem wcześniej, tylko rozróżnia momenty od ustrzeżenia i od skrzydła i ma dokładnie takie same znaczenie dla Marka jak napisałem (i swoją drogą dodatni moment tutaj też oznacza pochylanie nosa do góry).

Kiedy latawiec zmniejsza kat natarcia robi dokładnie to samo co skrzydło, czyli przyśpiesza, wyprzedzając użytkownika.

Jeśli szukasz profilu który na zmniejszenie kąta natarcia będzie reagował momentalnym wzrostem momentu to prawdopodobnie znajdziesz dokładnie żaden.

 

Jestem zdania, że siłe od linek można (a nawet trzeba) rozpatrywać właśnie jak środek ciężkości.

 

A jako, że mam troszkę więcej czasu (chwalmy piątek), to pokaże czego szukać i dlaczego.

Przede wszystkim większość profili modelarskich określana jako samostateczna to tak naprawdę profile z Cm ~= 0, nie zaś typowe profile z dodatnim Cm na całym zakresie kątów natarcia. Stosując te profile do Planków równoważy się to za pomocą lekkiego uniesienia lotek do góry (w sumie jeszcze nie spotkałem planka latającego bez minimalnie uniesionych lotek).

Tak naprawdę na czym nam zależy to dodatnie Cm w całym zakresie, jak np tutaj:

Czerwony wykres jest to standardowy Mh-104, który w modelarstwie byłby uznany za profil samostateczny.

W rzeczywistości jednak jest to profil do turbin wiatrowych, a jego dążący w większości przypadków do zera moment pochylający ma za zadanie zminimalizować obciążenia skrętne na łopacie.

Niemniej jest to fajny profil, bo wchodzi na bardzo wysokie Cz, i jest grubiutki, więc pasuje da założenia.

Z samym momentem też można sobie prosto poradzić, ot jak ja na czarnym wykresie. Na 35% cięciwy licząc od spływu dodałem klapę wychylona na 4st w górę (ciekawostka - odwrotnie jak z momentem to jest wychylenie na -4st).

Oczywiście takie zabawy nie pozostają bez wpływu na maksymalny współczynnik siły nośnej, ale spadek jej jest minimalny, więc można to pominąć

 

I właśnie tego typu wykresów polecam Ci szukać, jeśli Cm jest na całym zakresie dodatni, to będzie dobrze.

Podejrzewam, że trochę można by tu ugrać stosując nie ugięcie w punkcie, a płynne ugięcie profilu, jeśli nie znajdziesz nic o tak zadanych własnościach to mogę nad tym MH-104 popracować nieco

[asesino]

Ogromnie dziękuję wszystkim za odpowiedzi i podpowiedzi! Rozwialiście moje wątpliwości. Nowe skrzydło będzie gotowe po sylwestrze- dam znać czy, i jak teoria przełożyła się na praktykę.

 

Mały offttop:

ja (dłuższe włosy), i reszta ekipy na zawodach w powerkitingu:

 

 

 

W kilku momentach widać jaki ruch wykonuje skrzydło.

 

Pozdrawiam!

 

PS Nie chciałem żeby to okienko z YT było tak widoczne, ale samo mi link zamieniało na takie okno. Miał to być tylko dodatek, a wygląda jak wygląda.

 

M.