Pierwszy model - Wicherek 25

[skippi66]

Zatem i ja dorzucę swoje trzy grosze. Opowieść nie będzie o Wicherku ale o profilach i różnicach między nimi, postrzeganych okiem praktyka. Bo aerodynamik ze mnie żaden i zawsze chwilę muszę się zastanowić nad znaczeniem symboli Cm, Cx i Cz.

Otóż korzystając z 3 miesięcy wolnego ( połowica raczyła wyjechać za granicę na dłuższy czas i dzięki temu mam naprawdę święty spokój, hehe ), zbudowałem dwa latające skrzydła. Nigdy wcześniej podobnych dziwolągów nie robiłem, stąd chęć do eksperymentów. Oba skrzydełka to konstrukcyjne balsiaki, zelektryfikowane. 

Skrzydełko pierwsze: 1,6 metra rozpiętości, profil MH 45 i 32 gr obciążenia powierzchni.

Skrzydło drugie: 2,05 m rozpiętości, profil S 5010. 27 gr na dm2 i większe wydłużenie od pierwszego.

Oba modele zbudowane w miarę prosto, ze skręceniami geometrycznymi, zaś profile odwzorowane o tyle o ile, czyli CRD Ale się starałem.

Po pierwszych lotach totalne zaskoczenie: maluch lata znacznie lepiej od swojego większego brata, choć na zdrowy rozum powinno być dokładnie odwrotnie. Powietrza trzyma się jak głupi i za nic nie można go przyziemić. Jako że jeszcze nie umiem nim lądować, spacery po 150 metrów po model to u mnie norma.

Za to drugie, to większe, cóż... lata poprawnie, wręcz dostojnie, ląduje do nogi i tyle. Bez rewelacji. Ciekawym jeszcze co będzie w termice, bo na razie nie miałem przyjemności.

Moje wnioski: profil ze stajni prof. Happerle jest bardzo dobry jeśli nie znakomity, zaś ten od dr. Seliga, co najwyżej taki sobie. Oba stworzone gdzieś na początku lat '90. z użyciem metod komputerowych, oba w sumie niestare i dość nowoczesne. Choć z tym ostatnim stwierdzeniem, zapewne wielu Kolegów mocno by polemizowało .

Zaś w przypadku Wicherka, różnica pomiędzy oryginałem a każdym innym, nowocześniejszym profilem, będzie jeszcze większa. Jak dzień do nocy. Mogę się założyć i głowę w hazard postawię.  Myślę że nie ma innego wyjścia, tylko po pierwszych lotach zbudować nowe skrzydło do Wicherka.

[Marcin K.]

Model ma już 40 lat a ile emocji budzi! Pan Wiesław byłby dumny!

Buduj. Wicherek lata, jak taczka ale lata. Z mojej strony dodam że jeżeli nie masz utwardzonego pasa to buty na kołach mogą ci bardzo przeszkadzać

[merlin71]

Oj, sporo więcej chyba niż 40... 

W.Schier w swoich książkach wspominał o zmianie profilu modelu jeśli miał by byc RC "wieloczynnościowy". Teraz to oczywista oczywistość ze mamy mnogość kanałów w apkach.

Proponował NACA 2415, chociaż nie wydaje mi sie to najlepszym wyborem.

Rozmawiałem kiedys ze strszym panem ktory mial dwa komplety płatów do wicherka. Jedne na orginalnym profilu a drugie na NACA 2415 właśnie. Pytalem jak to sie zachowuje i mówił ze lata ale jak wół, i że lepiej już na tym orginalnym.

[Patryk Sokol]

Ok, brniemy w off top, ale rzadko mam okazję do takiego ładnego połączenia teorii z praktyką, więc YOLO

 

Moje wnioski: profil ze stajni prof. Happerle jest bardzo dobry jeśli nie znakomity, zaś ten od dr. Seliga, co najwyżej taki sobie. Oba stworzone gdzieś na początku lat '90. z użyciem metod komputerowych, oba w sumie niestare i dość nowoczesne. Choć z tym ostatnim stwierdzeniem, zapewne wielu Kolegów mocno by polemizowało .

 

Niestety, ja Cię rozczaruję, zero polemiki z mojej strony

 

Tutaj mamy wykres porównujący MH45 i S5010 ze sobą dla 100k Re (uznajmy,ze Twoje skrzydełka jakoś tak się wpasowują).

To co widać od razu, to że MH45 jest lepszy dla praktycznie całego zakresu Cz, jedynie w samej górze S5010 prezentuje się lepiej. To co jednak istotne jest dla latających skrzydeł - nie są one w stanie osiągać tak dużych współczynników siły nośnej, gdyż wychylenie steru wysokości do góry wiąże się tak naprawdę ze zrobieniem klapy w kierunku przeciwnym niż by się chciało (czyli do góry, co pogarsza pracę profilu dla wysokich Cz).

Stąd na wykresie znajdują się też dane z obu profili z klapa wychyloną o 5st do góry (czyli de facto na solidnie zaciągniętym drągu). Widać, że w takich warunkach MH45 jeszcze tylko zwiększa przewagę nad S5010.

Czy to nie jest piękne jak to się zgadza z obserwacjami?

[skippi66]

To żeś mnie zmartwił, panie Patryku.

Wychodzi że narobiłem się niepotrzebnie, czas straciłem i pieniądze... A było na priv napisać, z mądrzejszym kolegą skonsultować a nie od razu balsę rżnąć jak kto głupi...

Ale żeby z offa zrobić in top, przeanalizuj na potrzeby Kolegi Założyciela tego wątku profil Wicherka i jakiś inny, nowszy " flat bottomed airfoil ", np S 7055. Z chęcią bym taką analizę obejrzał.

[Milo Majlo]

Ja też

[Patryk Sokol]

Jak macie koordynaty profilu Wicherkowego to nie ma problemu

[skippi66]

Ten profil to podobno R 310. Ale skąd koordynaty, to nie wiem.

[Milo Majlo]

W międzyczasie takie buty.

[Andrzej Klos]

Ok, brniemy w off top, ale rzadko mam okazję do takiego ładnego połączenia teorii z praktyką, więc YOLO

 

 

Niestety, ja Cię rozczaruję, zero polemiki z mojej strony

 

 

Tutaj mamy wykres porównujący MH45 i S5010 ze sobą dla 100k Re (uznajmy,ze Twoje skrzydełka jakoś tak się wpasowują).

To co widać od razu, to że MH45 jest lepszy dla praktycznie całego zakresu Cz, jedynie w samej górze S5010 prezentuje się lepiej. To co jednak istotne jest dla latających skrzydeł - nie są one w stanie osiągać tak dużych współczynników siły nośnej, gdyż wychylenie steru wysokości do góry wiąże się tak naprawdę ze zrobieniem klapy w kierunku przeciwnym niż by się chciało (czyli do góry, co pogarsza pracę profilu dla wysokich Cz).

Stąd na wykresie znajdują się też dane z obu profili z klapa wychyloną o 5st do góry (czyli de facto na solidnie zaciągniętym drągu). Widać, że w takich warunkach MH45 jeszcze tylko zwiększa przewagę nad S5010.

Czy to nie jest piękne jak to się zgadza z obserwacjami?

 

 

To żeś mnie zmartwił, panie Patryku.

Wychodzi że narobiłem się niepotrzebnie, czas straciłem i pieniądze... A było na priv napisać, z mądrzejszym kolegą skonsultować a nie od razu balsę rżnąć jak kto głupi...

Ale żeby z offa zrobić in top, przeanalizuj na potrzeby Kolegi Założyciela tego wątku profil Wicherka i jakiś inny, nowszy " flat bottomed airfoil ", np S 7055. Z chęcią bym taką analizę obejrzał.

 

Ludzie cuda!!     Przy temacie Mosquito zapewniano mnie, ze ani profile ani analiza komputerowa nie maja zadnego znaczenia!     

[Milo Majlo]

Teraz może już mają, takie czasy:) Raz mają raz nie mają, idzie sie pogubić

[Gość]

Z tego co pamiętam z jakiejś starej książki Shiera to profil Wicherka był wykreślany cyrklem. Osobiście nie budowałem i nie będę budował Wicherka ale czytałem o jego konstrukcji sporo z papierowych książek.

 

No i dobrze pamiętam  http://www.alehar.aplus.pl/images/artykuly/modernizacja_wich/12-2.jpg

[Milo Majlo]

Z tego co pamiętam z jakiejś starej książki Shiera to profil Wicherka był wykreślany cyrklem. Osobiście nie budowałem i nie będę budował Wicherka [/url]

Dobrze, że cyrkiel miał pod ręką I polecam jednak zbudować Wicherka od podstaw, świetna zabawa i można się wiele nauczyć jak chyba przy żadnym innym modelu. Jakbym budował Piperka to nikt by się nie odezwał a tu patrz, jaka dyskusja.

[Gość]

Dobrze, że cyrkiel miał pod ręką I polecam jednak zbudować Wicherka od podstaw, świetna zabawa i można się wiele nauczyć jak chyba przy żadnym innym modelu. Jakbym budował Piperka to nikt by się nie odezwał a tu patrz, jaka dyskusja.

Generalnie nigdy nie miałem parcia na ten model bo mi się po prostu nie podoba. Budowałem w życiu inne patyczaki i wystarczy.

[jędrek]

 

Co do Wicherka i innych profili niż oryginalny.

Wiele pochlebnych i mniej pochlebnych opinii na temat tego modelu. Ja skupię się może trochę na tym na co należy zwrócić uwagę zmieniając profil skrzydła w Wicherku.

Oryginał ponoć jest taki:

Zrzut ekranu 2017-11-11 o 15.22.12.png

 

Jestem w hotelu i nie mam możliwości zmierzyć kąta zaklinowania skrzydła - ale myślę, że jest to około 3 stopni.

 

Proszę popatrzeć na 3 profile "płaskodenne"

Zrzut ekranu 2017-11-12 o 09.29.01.png

 

Kąt pomiędzy dolną płaszczyzną profilu jest widoczny.

Jeżeli zrobimy skrzydło do Wicherka na profilu Clark Y i położymy jego dolną powierzchnię na kadłubie (to skrót myślowy, aby zapobiec sprostowaniom, że skrzydło Wicherka jest inaczej mocowane - nie o sposób mocowania tu chodzi) - to będziemy mieć kąt zaklinowania skrzydła 5 stopni!

 

Jeśli zrobimy na profilu S7055 o będziemy mieć kąt zaklinowania skrzydła 4,5 stopnia.

 

Jeśli zrobimy na profilu Rhode St. Genese 30 to będziemy mieć kąt zaklinowania skrzydła 3 stopnie.

 

Popatrzmy na charakterystyki tych profili dla Re 150 000 Ncrit=5

profile.png

 

Nie mam wymiarów Wicherka w XFLR5 (wykasowałem), ale mam innego trenerka, o takiego:

trener.png

 

Przeanalizowałem go dla tych 3 profili z odpowiednimi dla nich kątami zaklinowania - gdybyśmy położyli ich dolną powierzchnię na kadłubie.

Popatrzmy na wykresy:

trener_prof.png

Wykres Cm od alfa pokazuje nam na jakich kątach natarcia model się stabilizuje podłużnie (czyli na jakich kątach natarcia będzie leciał lotem ślizgowym bez silnika)

Kąty bliskie +6 stopni dla Clark Y i S7055 - trochę dziwnie latać z tak zadartym nosem, oddawanie drążka będzie powodowało naturalne zadzieranie modelu (Cm dodatni) - i będziecie kombinować ze skłonem silnika, a to nie wiele da.

Model poprawnie stabilizuje się z profilem Rhode St. Genese 30 zaklinowanym na 3 stopni i statecznikiem z profilem symetrycznym NACA 0009 zaklinowanym na 0 stopni.

To tyle gwoli analiz - jaki z tego wniosek, ano taki:

- robimy model wg sprawdzonych planów i nic nie zmieniamy,

- jeśli zmieniamy, to bądźmy świadomi konsekwencji tych zmian, jeśli nie potrafimy ich przewidzieć (przeanalizować - bo tzw. chłopski rozum, jest często zawodny) to lepiej nic nie zmieniać.

 

Uwaga - może się zdarzyć, że w planach kąt zaklinowania mierzony lub podawany jest właśnie od dolnej powierzchni profilu - pisał o tym chyba Pan Gordon Whitehead.

Normalnie kąt zaklinowania jest zawarty pomiędzy osią podłużną modelu a cięciwą.

 

Wg tego rysunku masz zaklinowanie 3,4⁰.

[Agapit]

W załączeniu archiwum zip zawierające ; pliki w formacie .dwg i .dxf  zgodne z Autocad R2007 , profili R308 i R310 dla cięciw 150mm i 200 mm.

Profile narysowane zgodnie z instrukcją str. 152 "ABC Miniaturowego Lotnictwa" wydanie z 1977.

Na ten moment nie potrafię "wypluć" z programu listy punktów , aby następnie przeliczyć je w arkuszy kalkulacyjnym na wartości bezwymiarowe  .

R310-308-150i200mm.zip

[Patryk Sokol]

Ech, no dobra, mogłem lutować serwa do Avro, ale zająłem się jednak męczeniem aerodynamiki Wicherka, doceńcie to

 

Sam profil, wg prac Suzuki, to faktycznie jedynie dwa łuki i faktycznie płaska krawędź natarcia. Oczywiście kto pracuje z XFoilem ten wie, że za wykonanie obliczeń na kanciastych profilach powinni dawać medal, bo to skutkuje niestabilnym zachowaniem się równań opisujących zachowanie warstwy przyściennej. No, ale nie takie rzeczy się przeliczało

 

No więc zacząłem od wykonania współrzędnych do profilu R310 w formacie dat, jak ktoś chce to są w załączniku.

Kolejnym krokiem było zestawienie R310, Clarka Y i S7055 dla trzech różnych liczb Reynoldsa (gdzie 50 000 to chyba Wicherek 10 by był, a 100 000 i 150 000 to już wartości bardziej odpowiadające modelom RC). Analiza była wykonana dla nCrit=9, co odpowiada typowym warunkom zastanym i oklejeniu folią (no z grubsza, jeszcze keson by być musiał, żeby to się zgadzało. Bez kesonu to bliżej nCrit=5)

 

Wykres tego typu pokazuje nam jaki współczynnik siły nośnej (Cl) odpowiada jakiemu współczynnikowi oporu.

Te współczynniki są o tyle istotne, że służą nam do wyznaczenia jaki opór będzie stawiać skrzydło wyposażony w dany profil, dla konkretnego stanu lotu.

Rozpatrywanie tego zawsze rozpoczynamy od ustalenia współczynnika siły nośnej.

Zgodnie ze wzorkiem:
Pz=0,5*Cz*S*ro*V^2

gdzie:

Cz- współczynnik siły nośnej

S - powierzchnia skrzydła

ro - gęstość powietrza

v - prędkość przepływu (lotu)

Pz musi równać się ciężarowi, a wszystko inne poza prędkością i współczynnikiem siły nośnej jest stałe. Z tego więc wynika, że im mamy wyższy współczynnik siły nośnej tym model leci wolniej, a im jest on niższy tym model leci szybciej (a współczynnikiem steruje się za pomocą kąta natarcia).

Niestety skrzydło oprócz siły nośnej produkuje też opór. Dla skrzydła liczą się zasadniczo dwa opory - opór profilowy (wynikający z lepkości powietrza) i opór indukowany.

Opór indukowany jest zależny od wydłużenia skrzydła i współczynnika siły nośnej, więc możemy go nie rozpatrywać przy doborze profilu.

Opór profilowy zaś zależy nam od wzorku:
Pd=0,5*Cd*S*ro*V^2

gdzie:

Cd- współczynnik oporu profilowego

S - powierzchnia skrzydła

ro - gęstość powietrza

v - prędkość przepływu (lotu)

 

I teraz im wykres przesunięty jest bardziej w lewo tym dla danego współczynnika siły nośnej mamy niższy opór.

Podsumowując - jak interesuje nas latanie szybko to musimy patrzeć aby opór był niski dla małych Cz, a jak powoli to aby bł niski dla dużych Cz.

 

No i wyniki mnie zupełnie nie dziwią. 100 000 i 150 000 są dominowane przez klasyczne profile, a 50 000 jest popisem R310.

Zastanówmy się teraz dlaczego tak się dzieje. W tym celu rzućmy okiem na rozkłady ciśnienia dla wszystkich trzech profili przy 50k Re:

 

I jak widzicie - te profile zachowują się wręcz bliźniaczo (bo i są mocno podobne, cudów tu nie ma). To co widać od razu to to, że punkt przejścia warstwy laminarnej wypada już daleko za punktem separacji laminarnej. Nie jest to dziwne - te profile są jednak grube (bo 10% dla 50k Re to naprawdę BARDZO dużo). W efekcie siła odśrodkowa działająca na strugę jest tak duża, że zwyczajnie odrywa się od skrzydła i mamy widoczny gwałtowny spadek podciśnienia na górnej powierzchni (okolice 20% cięciwy) To powoduje, ze dla tak niskiego zakresu liczby Re, te profile mają tak wysoki opór.

 

Tymczasem nasz dziwaczny R310 zachowuje się tak:

Wygląda to bardzo dziko, ale tak naprawdę idea jest bardzo prosta - kant na krawędzi natarcia momentalnie zaburza opływ powodując jego przejście w warstwę turbulentną, która znacznie lepiej dokleja się do powierzchni płata i w efekcie produkuje więcej siły nośnej.

 

Jeśli moja teoria jest prawdziwa, to w warunkach które powodują szybsze turbulizowanie się opływu różnica między profilami powinna się wyrównać. I żeby to potwierdzić, zrobiłem kolejną analizę, tym razem dla nCrit=5 (czyli np dla płata oklejonego japonką).

Zwróćcie uwagę, że charakterystyka R310 się praktycznie nie zmienia. To dlatego, że przepływ i tak przechodził w warstwę turbulentną momentalnie, więc zaburzenie go niewiele już zmienia.  Tymczasem Clark i Ska zachowują się już zupełnie inaczej. nagle R310 traci przewagę.

Schodząc jeszcze niżej z liczbą Reynoldsa te profile będą wymagały jeszcze silniejszej turbulizacji, aby zachowywać dobrej osiągi, R310 nie. Stąd te fantastyczne wyniki, opisywane przez pana Wiesława, przy zastosowaniu tego profilu w wyczynowej silnikówce.

 

Teraz ugryźmy temat krawędzi natarcia:

 

W dużym skrócie - tak jak mówił Andrzej, temu profilowi nic już nie zaszkodzi, każdy wariant wypada podobnie.

Pytanie jest inne. Bo osiągi osiągami, ale w trenerku najważniejsze jest bezpieczeństwo lotu, tj charakterystyka przeciągnięcia. Jak pokazuje nam ten wykres (przedstawiający zależność współczynnika siły nośnej od kąta natarcia):

W każdej  konfiguracji zachowuje się to podobnie, tj. jest bezpiecznie (i wysokooporowo).

 

No, ale dobra, czy to znaczy, że ten profil ma ciągle gdzieś swoje miejsce?

A w życiu - zakopać dziada.

Do pracy w tym zakresie liczb Reynoldsa (czyli około 50k) stosuje się profile typu NLF (Natural Laminar Flow). Są to profile przystosowane do radzenia sobie z niskoenergetyczną, laminarną warstwą przyścienną, nie poprzez chamskie turbulizowanie jej, a zapobieganiu oderwaniu jej na górnej powierzchni płata. Profile te produkują siłę nośną głównie za pomocą mocno wklęsłego spodu (na co można sobie pozwolić, bo na dole nie dochodzi do separacji laminarnej. Wynika to z tego, że opływ jest tam dociskany przez siłę odśrodkową, a nie odrywany).

Jak to wygląda w porównaniu z tą Rką?

 

No - Rka wypada żałośnie.

Niestety w dawnych latach nie szło tego zrobić, to wymaga jednak już współczesnych metod projektowania.

 

Popatrzmy jeszcze na rozkład ciśnienia (i wybaczcie cenzurę profilu, ja to bym Wam pokazał, ale umowa z odbiorcą projektu mi na to nie pozwala):

 

Jak widzicie wszystko przebiega łagodniej na górnej powierzchni, a nadciśnienie na dolnej powierzchni znacząco wyższe.

 

Niemniej - zwolenników teorii o wspaniałości profilu R310 zapraszam do polemiki, podyskutujcie ze mną

R310.zip

[skippi66]

No i pięknie. Bardzo dziękuję. Przeczytałem z przyjemnością. Kolejny powód żeby nigdy żadnych Wicherków nie budować , bo są skomplikowane i kiepsko latają. Chyba że ze zmianami, tyle że wtedy to już nie będzie TEN Wicherek. Zaś Miłosz już powinien myśleć nad nowym skrzydłem.

[Andrzej Klos]

Czyli wg pierwszego wykresu (CLvs CX) potwierdzaja sie relacje kolegow, ktorzy mowia, ze Wicherek szybuje jak cegla. Czego mozna bylo sie spodziewac po prostu patrzac na ten profil.

Kolejne cuda na tym komputerze Panie Patryk! 

 

Michal,

Nie wiem czy bylbym az taki radykalny, aby nie budowac ale dobrze byc swiadomym osiagow.  Zarowno model jak i profil to troche skansen..

 

PS

Patryk,

Byc moze powinienes troche wyjasnic dlaczego R310 to tragedia tzn ten pierwszy (i przedostatni) wykres; bo pewnie nie kazdy rozumie wykresy.   

Edytowane 13 Listopada 2017 przez Andrzej Klos

[Milo Majlo]

Na szczęście dla modelarstwa niektórzy kochają "skanseny"