obciążenie powierzchni - szybowce

[TommyTom]

Witam,

 

zastanawiałem się ostatnio, jak podchodzić do parametrów obciążania powierzchni w szybowcach. Poniżej przykłady z mojego hangaru.

 

Czy jest optymalny rozkład obciążenia w relacji do rozpiętości lub rodzaju modelu? Jak ten parametr wpływa na wartości lotne modelu (oczywiście poza oczywistym stwierdzeniem, że im mniej tym lepiej). Gdzie tu są granice i czy zawsze warto walczyć o każdy gram. Pewnie dla F5J i F3F będzie inaczej. No właśnie. Jak to jest skoro i tak w obu tak różnych dyscyplinach dokłada się balastu.

W którym momencie można już powiedzieć, że model to już cegła

 

                                      razem waga do lotu [g]      powierzchnia skrzydła [dm2]      obciążenie g/dm2       rozpiętość [m]

 

DLG (kadłub węglowy,                   301                                      22,80                                      13,20                       1,5

skrzydło całolaminatowe

z elementami węgla)  

 

motoszybowiec konstrukcyjny    1 256                                       37,47                                      33,52                       2,5

(kadłub laminat/skrzydło

sandwich z pokryciem fornir

i lakier)  

 

motoszybowiec konstrukcyjny    1 432                                      36,30                                       39,45                       2,0

(kadłub laminat/skrzydło

sandwich z poryciem balsa

i folia)  

 

motoszybowiec (całowęglowy)   2 095                                      50,20                                       41,73                       3,0

[cZyNo]

na początek cos z tego co zostało juz wcześniej napisane: http://www.piotrp.de/MIX/profile.htm

Na dodatek bardzo przystepnie.

[Gość Jerzy Markiton]

Zacznę od tyłu:

Cegła (pojęcie bardzo względne) to model przebalastowany lub źle wykonany (za ciężko), w którym przyrost siły nośnej od zwiększonej prędkości powoduje nadmierne opadanie.

Nie ma optymalnego obciążenia powierzchni nośnej w zależności od kryteriów które założyłeś. Nie jest również  prawdą, że im mniej tym lepiej. Każdy profil generuje siłę nośną w zależności od prędkości. Profile do DLG projektowane są by z nich wycisnąć maximum przy minimalnym obciążeniu i jeszcze miały jaką taką prędkość. Oczekuje się od nich b. małego oporu przy niskich Re ze względu chociażby na wyrzut.

Można wykonać model z obciążeniem np: 12g/qdcm i zastosować profil, który do jako takiego lotu lotu potrzebuje 25g a najlepiej spisuje się przy 40g/qdcm. Próba dobalastowania takiego modelu do tych wartości z reguły skończy się destrukcją przy oblocie...

Często okazuje się, że modele F3F (prędkość) mimo małego obciążenia jednostkowego wręcz muszą być dobalastowane do lotu, bo w przeciwnym razie zachowują się w powietrzu źle, latając na granicy przeciągnięcia i słabo reagując na stery z uwagi na małą prędkość. Dobrym, wlatanym w model pilotom  to się udaje, mniej doświadczonym  - nie bardzo...

Jest dobrze, jak model od producenta wyjdzie bardzo lekko (ale mocny) bo elementy bardziej oddalone od S.C zachowują mniejszą bezwładność. Im ta bezwładność mniejsza - tym lepsze sterowanie. Dobalastowanie w S.C. zwiększy prędkość przy praktycznie nie zmienionej, małej bezwładności. Model ciężki "z produkcji" - ma dużą bezwładność w reakcji na stery. Lata szybko ale reaguje na stery z opóźnieniem. Przydanie  balastu zwiększy prędkość ale opóźnienia w reakcji na stery pozostaną. Takim modelem lata się znacznie gorzej lub wręcz źle.

Model DLG znajdzie sobie czasem warunki do lotu na zboczu, w jakimś określonym zakresie prędkości. Lekkie dobalastowanie może ten zakres poszerzyć. Ale teoretycznie - gdyby go dobalastować z 500g to i tak nie osiągnie prędkości rasowego F3F. Oczywiście konstrukcja DLG nie jest przygotowana do takich mas.

Gdyby do Jantara, rasowego F3J o masie do lotu 1600-1700g przy 3,8m rozpiętości zapakować 3 kg balastu to i tak nie osiągnie tych prędkości co rasowy F3F o takim samym obciążeniu jednostkowym. Dla odmiany: maks.odchudzony model F3F do poziomu obciążenia jednostkowego Jantara nie osiągnie nigdy jego siły nośnej. Z uwagi na zastosowany profil ! Gdzieś pośrodku są modele F3B - muszą się w trakcie zawodów wykazać największa uniwersalnością.

Reasumując - obciążenie pow. nośnej dobieramy do zastosowanego profilu a nie do modelu. A profil dobieramy do oczekiwań wobec modelu czy zastosowania zawodniczego. Nieporozumieniem jest stosowanie profilu o ugięciu środkowej 2 i więcej % do akrobacji, 2-3 % do modelu F3F a 1-1,5 % do modelu F3J.

Model staramy się zrobić jak najlżej (ale nie kosztem wytrzymałości) bo dobalastować zawsze można a "użebrać" czy zeskrobać na lotnisku czy zboczu - niewykonalne ?

To wszystko powyżej jest w ogromnym uproszczeniu.

Pozdrawiam - Jurek

[cZyNo]

Pięknie pięknie, Ty to lubisz pisac wypracowania

Moja mała uwaga do F3F (no i po części F3B przez analogie). Jak pisze Jurek lekki model to zaleta ale i dość istotna wada-model staje sie delikatny i podatny na uszkodzenia. No i bardzo drogi. Więc tutaj dobrze znaleźć pewien kompromis. Ja jeszcze nie znalazłem i wole modele bardziej wytrzymałe (i tańsze). No i nie doszedłem jeszcze do tego poziomu umiejętności, że wyczuwam czy model lekki a dobalastowany lata lepiej niż model ciężki z mniejszą ilością balastu. Mój jeden z Toxików waży na pusto prawie 2500g a jest jednym z lepiej latających modeli (szybki i bardzo zwrotny), mimo ze profil nie jest z tych co lubi być dociążony. Przypuszczam, że lekki model pomoże czołowym pilotom F3F (świata) w walce o ułamki sekund, ale do codziennego latania można sobie tym nie zawracać głowy. Oczywiście model wykonany za ciężko (w stosunku do zastosowanego profilu i swej rozpiętości) jest bardzo złym rozwiązaniem. Rozsądna waga pustego modelu laminatowego 3m do fajnego latania na zboczu powinna być w granicach 2200-2500g.

Jurek przedstawił podstawy (i jak zaznaczył że w ogromnym uproszczeniu), a ja jeszcze chciałem dorzucić mały klocuszek (żeby nie napisać kamyczek)  - krótka uwaga odnośnie termiki i wysokości na jakiej się lata (a właściwie z jakiej sie startuje). Przy lataniu na zboczu na wysokościach ponad 2000m dobrzy zawodnicy latają modelami ważącymi 2100-2200g i osiągają czasy w okolicach 40 sek przy wietrze 5-6m/s, gdzie na nizinach do uzyskania takiego czasu potrzeba silnego wiatru i wagi modelu często zdrowo ponad 2500-3000g. I analogicznie jest przy innych klasach modeli. Więc latając wysoko w górach watro mieć modele lżejsze - mój ciężki Toxic już na starcie jest za ciężki przy słabych i średnich warunkach

A latanie na zboczu w termice to istne szaleństwo. Można wiele zyskać i wiele stracić. Można uzyskać bardzo dobry czas lecąc lekkim modelem, albo rewelacyjny lecąc dobalastowanym modelem. Ale gdy termika sie nie pojawi lub minie w czasie lotu, to lekki model jeszcze poleci a z ciężkim jest walka, lub tragedia. Przy modelach F3B jest jeszcze większe zamieszanie, w zależności od dyscypliny którą aktualnie się leci. I to jest temat rzeka.

Tak więc jest tak jak Jurek napisał - waga modelu i wynikające z tego obciążenie powierzchni jest wartością względną. Zależy od przeznaczenia modelu a co z tego wynika jego profilu, ale również od miejsca i warunków w jakich latamy.

I to wszystko możecie sami poznać obserwując wnikliwie własne modele. I latając nie tylko na własnym dobrze znanym lotnisku Szybownikom zalecam podróżowanie ogólnorozwojowe i eksperymenty. Szybko szybujący cięższy model nie musi mieć większego opadania niż ten sam model który jest lżejszy i leci bardzo wolno. A może się okazać że cięższy model ma mniejsze Testujcie, sprawdzajcie i kombinujcie.

[Gość Jerzy Markiton]

Nie lubię, ale napisałem...

Cięższy model może mieć mniejsze opadanie, ale przy większej prędkości. Ta większa prędkość będzie zaletą na na zboczu, gdzie mamy cały czas włączony silnik w postaci wydmuchu. Lecąc z tą większą prędkością i szukając termiki na płaskim terenie możemy tej termiki nie zauważyć. I tak się najczęściej dzieje. Wolny, lekki model z profilem do termiki (o większym ugięciu środkowej) zdecydowanie swoim zachowaniem nam tę termikę pokaże, natomiast na zboczu będzie miał problemy narastające wraz z siłą wiatru.

Jedynym wyznacznikiem, parametrem do porównań będzie więc obciążenie jednostkowe powierzchni a nie rozpiętości czy technologii wykonania. Obciążenie jednostkowe dobieramy do zastosowanego profilu starając się wybrać taką technologię wykonania, która zapewni nam masę powodującą lot w dolnych zakresach szybkości lubianych przez ten konkretny profil. Większe prędkości staramy się uzyskać przez dobalastowanie. Jeszcze lepiej jeśli technologia umożliwi nam wykonanie modelu poniżej tego obciążenia. Ze świadomością, że do najspokojniejszego lotu potrzebujemy model dobalastować do minimalnego obciążenia. Można podejrzewać, że modelem będzie się kapitalnie latało z uwagi na optymalny rozkład mas.

Nadmierne balastowanie często nie przynosi oczekiwanego efektu a stwarza następne problemy, a chociażby z wytrzymałością czy skutkami trochę tylko twardszego lądowania.

- Jurek

 

[cZyNo]

To racja - nadmiar balastu sprawdza sie tylko czasami (nawet na zboczu przy silnym wietrze), ale nie chodzi o samo lądowanie, tylko o zachowanie modelu w powietrzu wynikającą z jego dużej bezwładności i właśnie obciążenia powierzchni. I wcale nie jest szybciej. Większość lataczy ma  tabelki z różnym balastowaniem w zależności od wiatru czy kształtu zbocza. Niektórzy maja rożne ustawienia modeli dla rożnych zboczy. Zboczenie jak Formuła 1

Co do termiki - to co piszesz tyczy się spokojnych warunków wiatrowych, ale zauważ, że jeśli latasz w termice lub jej szukasz gdy trochę lepiej wieje, to jednak warto coś niecoś stosownego wrzucić do bardzo lekkiego modelu. Albo wsiąść inny model I tu jest pole do zabawy - ile włożyć żeby nie przeszkadzał wiatr a dało się łapać termiki.