Projekt i budowa motoszybowca 2m

[Bruno]

Witam po dłuższej nieobecności. 

Do tej pory budowałem modele z planów z Internetu, tym razem chciałbym sprawdzić się w roli konstruktora i zaprojektować coś swojego. Właśnie skończyłem pierwszy etap który polegał na nadaniu wymiarów, kątów zaklinowania, środka ciężkości itp. Następnym krokiem ma być projekt wykonawczy polegający na opracowaniu technologii wykonania. Wstępnie mogę powiedzieć tylko, że po raz pierwszy zamierzam wykorzystać laminat.

Zanim przystąpię do kolejnego etapu chciałbym prosić Was o uwagi i sugestie dotyczące tego co już zrobiłem.

Wszystko co już zrobiłem mam w załączonym PDF jak ktoś jest zainteresowany obliczeniami to zapraszam do lektury

http://www38.zippyshare.com/v/aCEzl3Cv/file.html

Trochę tego jest dlatego najważniejsze rzeczy wypisuję poniżej.

I.                   Wstęp i założenia

- szybki motoszybowiec, podstawowa akrobacja

- rozpiętość 2 m

- prosta obsługa (przewóz, przechowywanie, montaż skrzydeł itp.)

- możliwość rozszerzenia elektroniki o dodatkowe bajery (trochę miejsca w kadłubie)

- możliwość mocowania kamery

II.               Wstępne wymiarowanie

1.      Skrzydło

Profil: RG-15 8,9%

Rozpiętość: 2000 m

Średnia cięciwa aerodynamiczna: 190 mm

Wydłużenie: 10,81

Zbieżność: 0,454

Konstrukcja: rdzeń styrodurowy pokryty laminatem, przy pomocy worka próżniowego. Konstrukcją dokładniej zajmę się w projekcie wykonawczym.

2.      Kadłub

Za długość kadłuba przyjmuję 60% rozpiętości, uśredniając proporcję podobnych konstrukcji. W związku z tym całkowita długość kadłuba będzie wynosić ok. 1200 mm. Konstrukcja kadłuba będzie laminatowa w połączeniu z rurką węglową.

3.      Stateczniki

Usterzenie typu T. Ten typ usterzenia umożliwia łatwiejsze wyprowadzenie samolotu z korkociągu, gdyż statecznik pionowy podczas korkociągu nie znajduje się w cieniu aerodynamicznym statecznika poziomego. Ponadto w porównaniu do usterzenia w klasycznym układzie, trudniej jest uszkodzić statecznik poziomy podczas lądowania w wysokiej trawie. Oczywiście T-tail wymaga solidniejszej konstrukcji statecznika poziomego co zwiększa całkowitą masę modelu.

Wymiary stateczników obliczam na podstawie książki D. Raymer’a ,,Aircraft Design : A Conceptual Approach”. Autor podaje w niej współczynnik ,,tail volume” wiążący odległość między środkami aerodynamicznymi skrzydła i statecznika, powierzchnię statecznika i powierzchnię skrzydła.

Po wstępnym wymiarowaniu całość wygląda w ten sposób

III.                   Silnik

Jako, że chciałbym polatać szybko i dynamicznie planuję wybrać któryś z poniższych silników o wysokim kV.

 

1.      E-MAX  BL2215/20

kV: 1200

śmigło: 10x5

ciąg 1200g

waga: 59g

 

2.      Emax  BL 2220/07

kV: 1200

śmigło: 10x47

ciąg: 1300g

waga: 85g

 

IV.               Podsumowanie

 

 

 kąt zaklinowania skrzydła: -2 stopnie

kąt zaklinowania statecznika: - 4 stopnie

środek ciężkości:  123 mm (od krawędzi spływu w przód) 

przewidywana masa: 1250g

[Shock]

Zmień profil skrzydła. RG-15 to archaiczny profil, ze skłonnością do korka.

Ciekawe i to bardzo....

Mam RG-15 w Virusie, latam prawie 3 -ci sezon i jeszcze do korka nawet się nie zbliżyłem .

Do zwykłego ,uniwersalnego latania jest całkiem dobry,zarówno do terminki jak i lotów na zboczu czy w wietrznych warunkach.

[Shock]

Na pewno są i to widać gołym okiem jak niektóre modele latają  .

Jednak powietrze w 2000 roku jak i teraz chyba było takie same więc jak coś było dobre kiedyś to teraz też się sprawdzi ,tym bardziej w założeniu projektu kolegi powyżej .Nie robi modelu na zawody.... .

[young]

Jak skrzydło -2 statecznik -4 to względem czego to liczone ? Czego nie wiem pozatym strasznie pękaty kadlub w stosunku do rurki. No i te wymiary nie życiowe np 457,9 jak to w realu podzielić na dwa

Życzę udanego modelu dobrze latającego.

[Bruno]

Liczone względem osi kadłuba. Stosując oznaczenia z tej strony:  http://www.piotrp.de/MIX/ewd.htm kąt zaklinowania byłby równy po prostu -2 stopnie. Moje oznaczenie ułatwiało analizę w programie XFLR5 

[Eryk Milocha]

Bruno wydaje się że te 103.6 spokojnie podziel na 2 albo 1.59

Chyba, że na pokładzie będzie jakaś niestandardowa elektronika.

[Gość Jerzy Markiton]

Dobrze to czytam: -  "-2 stopnie" ?

- Jurek

[Bruno]

O faktycznie, teraz patrzę na stronie http://www.piotrp.de/MIX/ewd.htm że jeżeli statecznik jest pochylony krawędzią natarcia w dół kąt zaklinowania jest dodatni.

Powinno być 2 stopnie.

[Andrzej Klos]

Czesc Bruno,

Nareszcie ktos bedzie robil jakies obliczenia J!  XFLR5 jest bardzo przyjemny w uzyciu i mozna zoptmalizowac szybowiec pod wzgledem osiagow i statecznosci.

 

A teraz moje 3 grosze:

 

- RG15 jest ciagle calkiem OK i wcale nie "wpada w korkociag" jak widac na zalaczonych wykrysach z Soartech. Przeciagniecie jest bardzo lagodne.  Jest wiele rzeczy, ktore moga powodowac wpadanie w korkociag jak np: bledny obrys skrzydla, polozenie usterzenia poziomego etc a takze bledu pilotazu np uzywanie za duzo steru kierunku.  Oczywiscie, sa nowoczesniejsze profile ale na poczatek ten tez bedzie OK.  Mialem modele z RG15 i lataly OK.

 

 

 

 

- Tez proponuje zmniejszenie srednicy kadluba.  Oprocz tego proponuje lagodne przejscie skrzydla w kadlub, nawet po lini prostej (patrzac z przodu) tak jak to jest na wielu wspolczesnych samolotach pasazerskich.  Ciasne szczeliny jak na Twoim planie powoduja duze opory.  Dodatkowo, w widoku z gory, kadlub powienien sie zaczac zwezac dopiero za krawedzia splywu skrzydla.

 

 

 

 

- Proponuje dodac wznios skrzydla.  Modele bez wzniosu lataja nerwowo.

 

- Czy skrzydlo i statecznik maja zaklinowanie ujemne?  Skrzydlo powinno miec dodatnie a statecznik poziomy ujemne (XFLR5 wszystko wyjasni).  Przypomne, ze kat zaklinowania liczy sie od cieciwy a nie od spodniej czesci profilu jak to niektorzy probuja...

 

- Model wymagaja troche wiekszych powierzchni statecznikow niz samoloty.  Tutaj sa zaskanowane artykulu na ten temat (z zaleznosci od strzalki ugiecia profilu tnz momentu profilu).

 

http://pfmrc.eu/index.php?/topic/37183-j-1-prz%C4%85%C5%9Bniczka-m-ep-20m/page-8

 

- Piszesz, ze T-tail potrzebuje "solidnieszej konstrukcji statecznika poziomego".  Zapewne chodzilo Ci o statecznik pionowy.  Trudno jest zamocowac solidny statecznik pionowy do gotowej rurki weglowej.  Chyba lepiej zrobic statecznik pionowy jako calosc z kadlubem (albo V-tail).

 

- Na konocowke skrzydla (a moze i na cale skrzydlo tak jak w moich PSS)!) polecam profil Mu-85, ktory znalazlem na tej Francuskiej stronie:

 

http://obor.free.fr/navigator.php?url=/Technique/mu85.html&type=3&dir=Technique

 

Uzywalem go kilka razy w moich szybowcach PSS i lata bardzo dobrze, ma troche mniejszy opor od RG15 i wiekszy CL przy mniejszych liczbach Re, jak pokombinujesz z XFLR5 to pewnie wszystko sie wyjasni.  Jest troche trudnieszy do wykonania od RG15 bo ma bardzo cienka krawedz splywu ale ja robilem skrzydla z bialego styropianu pokryte fornirem i tez bylo OK (dodalem paski 25mm szerokosci, tkaniny weglowej na krawedzi splywu, pod fornirem).

 

Zycze powodzenia.

Andrzej

[Bruno]

Dziękuję wszystkim za porady, a w szczególności Panu Andrzejowi za obszerny post.

 

Co do profilu skrzydła zostanę przy RG-15. Choć muszę przyznać, że nie wiedziałem o nowszych profilach do tego typu modeli. Będę musiał trochę poczytać.

 

Rzeczywiście będę musiał zmienić średnicę kadłuba. Przy okazji złagodzę przejścia między kadłubem i skrzydłem. Zupełnie o tym zapomniałem, a zawsze pozwoli to zredukować opór interferencyjny jak również mocowanie skrzydła będzie stabilniejsze.

 

Powierzchnie stateczników są zbliżone do podobnych konstrukcji. Przeprowadziłem obliczenia stateczności statycznej i wszystko się zgadzało. Symulacja w XFLR5 również wykazała stateczność zarówno statyczną jak i dynamiczną.

 

Jeżeli chodzi o kąty zaklinowania - tak, są one ujemne, i oczywiście mierzone od cięciwy. (Swoją drogą podziwiam ludzi mierzących od ,,dołu" profilu .) Kąty dobierałem tak jak w przypadku stateczności wzdłużnej, wykonując obliczenia na podstawie wzorów i analizując w XFLR5. Wymaganiem było uzyskanie równowagi dla kąta natarcia przy którym:

- stosunek współczynnika siły nośnej do współczynnika oporu jest możliwie jak największy.

- prędkość lotu na stałej wysokości (siła nośna = ciężarowi) na tym kącie natarcia nie będzie zbyt bardzo zbliżona do prędkości przeciągnięcia.

Zauważyłem, że nawet niewielka zmiana w którymś z kątów zaklinowania ma znaczący wpływ na osiągi, dlatego muszę w konstrukcji przewidzieć łatwy sposób ich regulacji, aby w razie czego móc je zmienić.

 

Przy okazji chciałbym załączyć rysunki definiujące kąty zaklinowania, bo w pewnym momencie sam się w tym pogubiłem.

 

1. Kąty mierzone od osi kadłuba. W tym wypadku istnieją dwa niezależne kąty zaklinowania, dla skrzydła i dla statecznika.

Na rysunku kąt zaklinowania jest dodatni.

 

2.

Na rysunku kąt zaklinowania jest również dodatni.

 

 

 

 

 

 

 

[Gość Jerzy Markiton]

Andrzeju - jeśli mogę się wtrącić ?

1-szy  wykres pokazuje, że RG-15 będzie miał tendencję do korka - wskazuje na to załamanie charakterystyki  dla Re 60 000 i 100 000....... W czasach, kiedy królował RG-15 panowała zasada: z cięciwą nie schodzić poniżej 150mm (dla profili laminarnych). Jeśli weźmie się pod uwagę ówczesne technologie - z uwagi na masę - latało się na wyższych Re niż dziś, a mimo to - pow. 150mm ? Bezpieczne Re przyjmowało się na 300 000....

Mu - 85, nie wiem, ale wydaje mi się, że powinien nosić oznaczenie SB85Mu - chyba, że wcześniej - Serge Barth, twórca tego profilu, stosował inne oznaczenia. Oznaczenie wskazuje na rok 1985. Całkiem fajnie spisuje się nowsza wersja (modyfikacja) tego profilu - SB96Mu. Niby identyczny profil, ale posiada maksymalną grubość bardziej z przodu - sugeruje mniejsza wędrówkę Ś.P. czyli w konsekwencji można zastosować mniejszy współczynnik stateczności....

Profil (teoretycznie) wykazuje wyższość nad RG-15 w zakresie Re 100-200 000. W wyższych Re - praktycznie różnic nie widać lub są tak minimalne, że latacz taki jak ja ich nie zauważy. Biorąc pod uwagę gwałtowne zmniejszenie cięciwy na końcówce skrzydła dyskutowanego projektu przejście na Mu-85 (SB96Mu ?) może okazać się wręcz konieczne. Ta końcówka będzie pracować na krańcowo różnym Re. Zwichrzenie może okazać się niewystarczające. Ale jak zwykle: wszystko wyjdzie w praniu... !

Pozdrawiam - Jurek

[Andrzej Klos]

Czesc Jurek,

 

Sorry, dopiero teraz zauwazylem Twoj post.

 

Po pierwsze, nie nalezy mylic przesiagniecia z korkociagiem.  Przesiagniecie jest charakterystyka profilu skrzydla a korkociag calego modelu czy tez samolotu. Jest mozliwe zrobienie skrzydla w samolocie z profilem o ostrej charakterystyce przeciagniecia, ktory nie bedzie wchodzil w korkociag.  I odwrotnie, jest tez mozliwe zrobienie skrzydla w samolocie od bardzo lagodnej charakterystyce przeciagniecia, ktory bedzie w niego latwo wchodzil a nawet nie bedzie chcial z niego wyjsc.

 

 

 

 

 

Wracajac do RG15:

 

1-szy wykres wcale nie pokazuje, ze profil bedzie mial tendencje do korkociagu!

 

 

Pokazuje natomiast powstawanie pecherza laminarnego przy malych liczbach Reynolds'a. i w konsekwencji wzorst oporu.

 

 

 

Zasada, o ktorej wspominasz aby nie "schodzic ponizej 150mm koncowki" wyraznie to potwierdza.  Niektorzy modelarze twierdzili, ze modele lataly lepiej po kilku kraksach i naprawach.  W sumie chodzilo o wzrost masy modelu i w konswekwencji szybszy model o wiekszym obciazeniu powierzchni.  Poniewaz liczba Reynolds'a jest wprost proporcjonalna do predkosci lotu i cieciwy, na to samo wychodzi tzn albo zwiekszyc cieciwe albo predkosc lotu, liczba Re bedzie ta sama.

 

Oczywiscie im wieksza liczba Reynolds'a tym na ogol mniejszy wspoczynnik oporu ale Re~300000 to dla cieciwy 150mm predkosc ponad 100km/godz.  Wydaje sie byc to troche konserwatywne podejscie.

 

Jesli Twoje modele wpadaly w korkociag to byc moze obrys skrzydla (widok z gory) byl nie tak.  A tak poza tym, co zlego z korkociagiem?  Jest to figura akrobacji, nie ma sie czego bac; przeciwna lotka, male oddanie a potem sciagniecie drazka i po strachu!

 

 

Znalazlem profil SB96Mu i roznica pomiedzy nim i Mu85 jest znikoma, mniejsza niz grubosc linii, czyli praktycznie nie do wykonania i zauwazenia w przypadku modelu.  Zrobilem tez szybka analize z Profilii i jest on raczej gorszy od MU85, wyraznie widac pecherz laminarny ale w zwiazku z tym, ze obrysu obu profili sa prawie identyczne, trudno dyskutowac, ktory bedzie lepszy.

 

 

 

 

 

 

Oznaczenie MU85 nie oznacza roku 1985 ale 8.5% profil, ale nie wiem czy ma to jakies znaczenie.

 

 

Tak, sugerowalem koledze Mu85 na koncowke skrzydla ale byc moze trzeba zmienic nawet na inny profil, analiza wszystko pokaze.

 

Czolem

Andrzej

[Gość Jerzy Markiton]

Dzięki Andrzeju !

Świetnie to zrobiłeś !!!

Może trochę uprościłem, ale korek zaczyna się właśnie ostrym przeciągnięciem ? To już nawet nie jest 1 krok. Oderwanie strug zaczyna się pojawieniem pęcherzy laminarnych ?  Nie podejmuję się zaprojektować modelu z ostrą charakterystyką przeciągnięcia i odpornego na korki...  Jestem na etapie unikania profili z taką charakterystyką bo z reguły prowadzi to do nieprzyjemnych sytuacji, w których braknie mi albo refleksu albo wysokości do wybrnięcia.

Natomiast to, co pokazujesz na przykładzie Aquili dla Re 60 000 - to (tak ja interpretuję tę część charakterystyki, czy prawidłowo - to inna para kaloszy) typowe zachowanie profilu z opływem krytycznym, czyli opływ dość niespokojny ulegający częstym zmianom, zależny od wielu, bardzo małych czynników. Z takim opływem model leci ale nawet małe wytracenie prędkości (np.: w zakręcie) powoduje dalsze zmniejszenie Re i budzimy się z opływem podkrytycznym, w którym model staje się nieprzewidywalny. Czasami zachowanie modelu jest takie, że tego opływu krytycznego, stojąc na ziemi nie zauważamy.

Oznaczenie Mu 85, Mu 86 - to były moje domysły. Faktem jest, że SB 86 Mu został opublikowany później, więc sądziłem, że jest jego wersją rozwojową powstałą na bazie obserwacji (oczekiwań modelarzy ?) modeli z profilem SB 85 Mu.  86 - ma większe trochę ugięcie środkowej i przesunięte bardziej do tyłu. Przy tej samej grubości - 8,5 %.  O ile procent poprawia to charakterystyki  całego modelu - nie jestem w stanie ocenić. W każdym razie wskazuje kierunek oczekiwań ? Zmian w zachowaniu ?

------------------------

To, co napisałeś o Re (cięciwa, prędkość) -  daje identyczny wynik. Należałoby  oczekiwać identycznego zachowania modeli, tzn: model o małej prędkości i dużej cięciwie w porównaniu do modelu o małej cięciwie i dużej prędkości. Kiedyś też tak próbowałem manipulować w pogoni za oczekiwanym zachowaniem modelu. Ale dość szybko przekonałem się, że liczba Re to tylko jeden z kamyków (dość istotny) w fundamencie prawidłowo latającego modelu. Ale tego kamyka nie należy ignorować !

Masz rację - aksjomat o 150mm zrodził się dość dawno. Od tamtego czasu trochę już tych profili powstało ? Może czas to zweryfikować ?

Jeszcze raz dziękuję i pozdrawiam - Jurek

 

 

 

 

[Bruno]

Witam,
Przekonałem się w końcu do zmiany profilu na Mu-85. Ponadto dodałem wznios 2 stopnie na skrzydło i przesunąć lotkę bliżej osi kadłuba. (Gorsza charakterystyka nośna związana z mniejszymi liczbami Reynoldsa na końcówce skrzydła, bałem się że początkowy punkt oderwania będzie miał miejsce w rejonie lotki, co mogłoby spowodować niezamierzony korkociąg)

Skrzydła zamierzam wykonać ze styroduru i laminatu z wykorzystaniem pompki próżniowej. Jak w tym wideo:

Przygotowałem szablony do wycinania termicznego w styrodurze. Muszę jeszcze je przygotować do cięcia laserem.

Tak prezentuje się skrzydło:

Tak jego wnętrzności:

A tutaj szablony do cięcia:

 

 

[Andrzej Klos]

Bruno,

Czy rurki do bagnetow sa tylko klejone w styropian czy maja polaczenie z pokryciem?

A

[Bruno]

Połączenie z poszyciem jest, choć tylko w części rurki, gdyż z uwagi na wznios i długość bagnetu rurki wychodzą ze rdzenia (jak na zdjęciu). Ponadto pomiędzy górnym a dolnym rdzeniem przewidziałem miejsce na sklejkę przez którą będą przechodzić śruby mocujące skrzydło do kadłuba. Zamierzam połączyć rurkę z tą sklejką za pomocą tkaniny szklanej i żywicy.

[Andrzej Klos]

Bruno,

Strasznie skomplikowana jest Twoja odpowiedz i w sunie nie rozumie o co Ci chodzi.

Ja chcialem tylko powiedziec, ze sily przechodza od poszycia do dzwigara i trzeba je jakos przeniesc.

Czolem

A 

[Bruno]

Witam,

 

Po nieudanej próbie budowy skrzydła w sposób przedstawiony powyżej, postanowiłem, że zrobię je z balsy. Poniżej przedstawiam zdjęcia modelu CAD i proszę o ocenę konstrukcji.

 

1. Pasy dźwigara z listw sosnowych 8x4. Ścianki między żebrami z balsy 1 mm. Krawędź natarcia - oszlifowana z listwy balsowej 10x10. Żebra - sklejka 2 mm i balsa 2mm.

 

 

 

2. Pokrycie ze sklejki 1 mm, balsowa listwa spływu

 

 

 

3. Konstrukcja ucha wygląda podobnie, jak części centralnej z wyjątkiem braku listwy spływowej:
 

 

Ponadto zrezygnowałem ze wzniosu w celu uproszczenia konstrukcji.