Środek ciężkości w latającym skrzydle - liczenie

[Y/F-22]

Witam.

 

Ostatnio próbuję zgłębić tajniki liczenia środka ciężkości modeli latających i o ile w miarę ogarnąłem, dzięki paru pdf'om po Polsku, jak to policzyć w samolocie o "konwencjonalnym" układzie tak nie mam pojęcia, ani nie mogę namierzyć nic w naszym języku (pewnie po ang. jest tego sporo ale ciężko mi będzie zrozumieć w języku naukowym) jak wykonać takie obliczenia w latającym skrzydle.

 

Bawiłem się wieloma programami, które uwzględniały parę danych i na ich podstawie były w stanie policzyć mi SC w miarę poprawnie choć bez szału więc liczę, że z odrobiną teorii i przy zastosowaniu dokładniejszych danych modelu a nie tylko paru wymiarów będę w stanie zaspokoić swoją ambicję na policzenie SC pewnego latającego skrzydła do którego Ryżowi Bracia nie dorzucili instrukcji 

 

Ale akurat ten model (Darkwing) wymusił na mnie chęć zgłębienia wiedzy odnośnie liczenia SC. Użyłem chyba już 5-ciu programów lecz chciałbym przejść na manualne liczenie a i przy okazji nauczyć się czegoś. 

 

Ktoś mógłby przybliżyć mi ten temat lub podesłać jakieś namiary na choćby książki, pdf'y, obrazki odnośnie mojego problemu? 

[japim]

A tego probowales:

 

Teoria:

http://www.mh-aerotools.de/airfoils/flywing1.htm

 

I kalkulatory:

http://rcwingcog.a0001.net/?ckattempt=1

http://fwcg.3dzone.dk/

[Bartek Piękoś]

Wzór na SC dla bezogonowców:

 

SC=SCA/6

 

gdzie SCA - średnia cięciwa aerodynamiczna

[Patryk Sokol]

Wzór na SC dla bezogonowców:

 

SC=SCA/6

 

gdzie SCA - średnia cięciwa aerodynamiczna

No trochę bzdura...

 

W typowym planku to się może sprawdzi (tam masz akurat kolo 15-18% ŚC), ale w jakimkolwiek skrzydle z układem delta nie będzie to działać, a tak wyważone latające skrzydło ze skręceniem i skosem będzie od razu nurkować (tam z reguły ŚC będzie znajdować się tuż poza cięciwą skrzydła przy nasadzie).

 

 

Z doświadczenia za to mogę powiedzieć, że klasyczne latające skrzydła są stosunkowo mało czułe na zmianę środka ciężkości i po prostu robią się nieco nerwowe przy zbyt tylnym, za to planki ze zbyt tylnym to zabójcy pilotów.

 

Ogólnie kalkulatory podlinkowane przez kolegę wcześniej są w porządku, dają dobrą bazę na początek.

[Bartek Piękoś]

Mikołaju,

Ja przytaczam wzór z książki Whiteheada "Budowa makiet...". Wyraźnie zaznacza on również, że powyższy wzór stosuje się z równym powodzeniem do delt, wyważając na ok. 1/16 SCA.

Do tej pory raczej się w tej książce na bzdurę nie natknąłem.

 

Napisz proszę, dlaczego Twoim zdaniem to trochę bzdura, tylko konkretnie.

Może faktycznie w książce jest błąd.

[Patryk Sokol]

Jeszcze w sumie mogłeś dopisać gdzie ta odległość jest mierzona, bo moją pierwszą myślą było, że z definicji przy nasadzie.

 

Ogólnie, żeby reguła miała jakiś sens to jeszcze trzeba ŚC odznaczać względem położenia ŚCA.
Żeby nie było bez przykładów:

Rysunek wyżej pokazuje dwa obrysy skrzydeł o identycznych ŚCA, niebieska linia odznacza gdzie ŚCA znajduje się na skrzydle, zielona wyznacza linię 6% ŚCA mierzoną od krawędzi spływu w miejscu gdzie ŚCA się znajduje, a czerwony krzyżyk zaznacza nam gdzie wypada neutralny środek ciężkości (czyli gdy tam ustawimy środek ciężkości to model nie będzie miał tendencji ani do pogłębienia pochylenia, ani do wyrównywania)..

 

Ogólnie moja pierwsza myśl była,że ŚC mierzymy od natarcia przy nasadzie, wtedy ta reguła skończyłaby się tragedią dla klasycznego latającego skrzydła i całość byłaby totalną bzdurą.

Kiedy odznaczyć 6% na ŚCA wychodzi to całkiem sensownie, dla klasycznego latającego skrzydła (z tym, że jednak mocno za blisko punktu neutralnego - nerwowe by to było)

Problem polega na tym, że dla Planka ta reguła prawie na pewno skończyłaby się nurkowaniem bez możliwości wyprowadzenia, a minimum lataniem na przeciągnieciu, więc też rewelacji nie ma.

Niestety przy bezogonowcach zagadnienie środka ciężkości jest nieco bardziej złożone niż przy klasycznych modelach (gdzie podstawowe wzory i tak opierają się o założenie, że stosujmy profile o uczciwym współczynniku  momentu pochylającego, a nie jakieś dziwactwa jak np. S1223), bierze się to stąd, że położenie środka parcia modelu jest mocno zależne od geometrii całego skrzydła.

Stąd mimo wszystko polecam stosować kalkulatory podlinkowane przez Przemka, a jeszcze bardziej polecam ten PDFik:
http://www.xflr5.com/docs/XFLR5_and_Stability_analysis.pdf

Jeśli użyjemy XFLR5 to mamy pewność, że skręcenia i zwichrzenia profilowe są odwzorowane w modelu matematycznym.

[Bartek Piękoś]

 

Jeszcze w sumie mogłeś dopisać gdzie ta odległość jest mierzona, bo moją pierwszą myślą było, że z definicji przy nasadzie.

Z definicji (patrz Whitehead, W. Shier) powinna być mierzona na wysokości SCA i wszystko w tym wzorze odnosi się - zgodnie z definicją - do SCA.

 

Ogólnie, żeby reguła miała jakiś sens to jeszcze trzeba ŚC odznaczać względem położenia ŚCA

No, ale to Ty założyłeś, że jest inaczej.

 

Krótko mówiąc, wzór, który podałem, jest o.k.

 

P.S.

Programy programami, fajne są, ale warto umieć wykreślać SCA i stosować wzory i od czasu do czasu to robić. Jak coraz więcej robi komputer, to się zapomina podstawy.

P.P.S.

Przepraszam Patryk, nie wiem czemu w poprzednim poście zrobiłem z Ciebie Mikołaja

[japim]

Tylko Bartku czy SCA/6 nie jest tzw rule of thumb czyli swego rodzaju wzorem empirycznym? Zgadzam się ze trzeba umieć wyznaczać SCA to taki elementarz aerodynamiki. Ale stosowanie wzorów empirycznych powinno być pogłębione jakąś wiedzą skąd one się biorą.

[Patryk Sokol]

Akurat ja tam kilka (no może z kilkanaście ) wzorów mogę postawić.

 

I akurat posługiwanie się tym wzorem, bez znajomości skąd on się bierze (jak to Przemek zauważył)  niczym nie różni się od korzystania z programu komputerowego. Różnica jest taka, że program jest jednak sporo dokładniejszy, bo jednak konfrontując to z wyznaczonymi środkami parcia dopiero widać skąd on się wziął.

 

Ogólnie programy komputerowe nie robią niczego ponad wzięcie istniejących wzorów, zdyskretyzowanie ich i obliczanie bo dziedzinie nieopisywalnej jakąkolwiek funkcją analityczną. W efekcie otrzymamy jakieś tam przybliżenie wartości + błędy całkowania + artefakty numeryczne. I to się tyczy XFLR5, Fluenta, czy analizy mechanicznej metodą MES.

Z tym, że wciąż dokładniej niż ten wzór analityczny.

 

Poza tym nie mów jednoznacznie, że jest ok, jak w jednym modelu mam środek ciężkości prowadzący do nurkowania, a w drugim na granicy stateczności i nerwowy model. Jest blisko, ale do stwierdzenia,że sprawdza się zawsze jest daleko.

 

 

ps. Nie mów o tym, że założyłem, bo rzuciłeś samym wzorem bez słowa komentarza, a gwarantuje Ci, że jeśli ja nie spamiętałem, że ŚCA wyznacza się w miejscu ŚCA to większość modelarzy na to nie wpadnie w ogóle

[Bartek Piękoś]

Naprawdę myślałem, że jak we wzorze jest 1/6 SCA, to nie da się pomyśleć o SC inaczej, jak tylko odnosząc go do SCA.

Ale zostawmy.

Oby tylko Kuba z tej naszej wymiany cokolwiek skorzystał.

 

Kuba, daj znać, czy interesuje Ci sposób na wyznaczanie SCA (miałem go wcześniej wkleić, ale może znasz).

[Y/F-22]

Nie jest problemem użycie kalkulatora ... przerobiłem chyba wszystkie ... jednak właśnie chciałem nauczyć się liczyć to ręcznie, samemu, z użyciem wzorów i rysunków. Bo np. w Darkwingu nie miałem pojęcia czy do rozpiętości przy liczeniu SC zaliczać winglety odchylone od pionu około powiedzmy 45* ... nie wiedziałem też czy brać pod uwagę kadłub i jak go liczyć ale teraz po prostu liczyłem względem przecięcia się linii krawędzi natarcia i spływu.

 

 

 

SC podawane przez instrukcję, którą udało się namierzyć, to 121 mm. Ktoś na forum rcgroups podawał 3 razy dalej ... program policzył te 188 mm i to wydaje się najbardziej sensowne (szczególnie teraz gdy rozjaśniliście sprawę). Użyłem tego, wymiary są zaokrąglone ze względów wymienionych wyżej (właśnie gdybym znał teorię i zasady liczenia to umiałbym zrobić to poprawniej - stąd ten temat).

 

http://rcwingcog.a0001.net/V3_testing/?ckattempt=1

http://www.speedyshare.com/Hmp8A/darkwing-cg.csv

 

Oczywiście, że skorzystałem! I jak najbardziej proszę Cię Bartku o przedstawienie tego sposobu - mało jest na polskich forach podobnych tematów (no nie bez powodu został założony ten) i być może wielu osobom się to rozjaśni w tym mi.

 

Tak przy okazji - czy w skrzydle z profilem samostatecznym (chyba o to chodzi, mocno uniesiona krawędź spływu ku górze) wymagane jest trymowanie w górę tak jak w większości zwykłych latających skrzydeł choćby piankowych? Na logikę sądzę, że nie ale żadną teorią tego poprzeć nie mogę a latających skrzydeł miałem może z 6 więc praktyka też znikoma.

[Patryk Sokol]

To ogólnie złożone zagadnienie...

 

Daj mi ze trzy godzinki to napiszę jakiś większy elaboracik o stateczności bez ogona w osobnym temacie

 

 

 

EDIT: No może jednak więcej, nie wyrobię się dzisiaj z większym pisaniem na forum

[Bartek Piękoś]

Wykreślanie SCA jest przydatne dla skrzydła zbieżnego lub skośnego. Dla prostokątnego w obrysie nie ma co w zasadzie wykreślać.

 

Metoda polega na przedłużeniu cięciwy końcowej B skrzydła o 2 cięciwy nasadowe A skrzydła oraz przedłużenie cięciwy nasadowej o 2 cięciwy końcowe.

Przedłużenie robimy dokładając jedną cięciwę od strony natarcia, drugą od strony spływu.

W ten sposób na końcówce skrzydła i u nasady powstają dwa odcinki (na końcówce "ABA" i "BAB" u nasady), których końce łączymy na krzyż otrzymując zgrabny kształt cukierka;)

Punkt przecięcia się tych 2 linii to punkt, przez który prowadzimy (kreślimy) SCA.

Jak coś niejasne, to pytaj.

[Patryk Sokol]

A jak tą metodą wyznaczysz dla skrzydło o obrysie złożonym z więcej niż jednego trapezu?

[kojani]

Wydaje się, że można zrobić to równie prosto metodą graficzną.

Tylko trochę więcej zabawy. Wystarczy dla każdego obrysu trapezowego wyznaczyć SCA, a następnie je (SCA) potraktować jako kolejny obrys trapezowy, i tak do skutku.

Myślę, że prawidłowo podchodzę do tematu.

Oczywiście można to zrobić analitycznie.

[Bartek Piękoś]

Patryk,

możesz z odpowiednią starannością poprowadzić "uśrednioną" linię natarcia/spływu. Ja tak robiłem w moim pierwszym samodzielnie budowanym modelu i się pięknie sprawdziło.

Chociaż podejrzewam, że jest również precyzyjna metoda wykreślna dla przypadku, o którym mówisz, ale to już pytanie do jakiegoś kreślarza.

[Y/F-22]

No i super! Wielkie dzięki Bartku, właśnie o to mi chodziło tzn. aby poznać zasadę, umieć to wykreślić a potem za pomocą wzoru policzyć. Teraz śmiało, dla własnej satysfakcji i sprawdzenia wyniku programu, mogę to ogarnąć na papierze. Dziękuję! 

[japim]

Chłopaki. Ale wyliczenie SCA to dopiero początek i do wzoru SCA/6 to jeszcze bardzo daleko.

 

A nawiązując do pytania powyżej o trymowaniu piankowych skrzydel. Trymujac je do gory podnosisz im krawedz splywu i tworzysz wlasnie profil samostateczny.