Dekalaż, czyli kąt wzajemnego "sklinowania" skrzydła i statecznika poziomego

[jarek_aviatik]

Temat może być pomocny dla osób, które same projektują modele, ale również dla osób, które mają problem z regulacją modelu.

 

Co to takiego dekalaż, czy też kąt wzajemnego sklinowania (jak to napisał Schier)?

 

Możemy wyróżnić dwa rodzaje dekalażu:

- aerodynamiczny jako "sumę" kątów zerowej siły nośnej profilu skrzydła i statecznika poziomego.

- geometryczny jako sumę kątów linii cięciw.

 

Przy obliczeniach aerodynamicznych używamy dekalażu aerodynamicznego, natomiast przy regulacjach i sprawdzaniu gotowego modelu, używamy geometrycznego.

Należy pamiętać, że obliczenia wykonujemy dla średnich cięciw aerodynamicznych (SCA), dlatego jeśli robimy zwichrzenie skrzydła, to musimy znaleźć właściwe kąty do pomiaru)

 

Dekalaż aerodynamiczny wg Schier'a

 

i wzór na wyliczenie tego kąta:

 

Proszę zwrócić uwagę na gwiazdkę - czyli wzór ten jest słuszny jeśli SC modelu jest na wysokości środka aerodynamicznego SCA skrzydła, jeśli nie trzeba go odpowiednio zmodyfikować.

Aby nie wyjaśniać symboli we wzorach Schiera załączam część książki

miniaturowe lotnictwo czIII.pdf

 

Teraz kilka rysunków obrazujących problem

 

Dekalaż geometryczny

 

Tu jest jest skrzydło zaklinowane na 0, a statecznik na -2 stopnie.

Dekalaż geometryczny = 2 stopnie

 

 

Skrzydło na powyższym rysunku ma profil Clark Y

 

 

Zerowy współczynnik siły nośnej dla Clark Y = -3,5 stopnia kąta natarcia.

 

 

 

 

 

Czyli dekalaż aerodynamiczny wynosi 5,5 stopnia.

 

Podobny dekalaż aerodynamiczny można uzyskać przy zaklinowaniu obu powierzchni na zerowy kąt, zmieniając np profil statecznika poziomego.

 

Oba profile zaklinowane są na zero, ale dekalaż aerodynamiczny wynosi 5,8 stopnia.

 

Taki układ jest np w L-410 lub współczesnych samolotach pasażerskich i transportowych, ktoś mi kiedyś podesłał fotkę małego samolotu z takim układem profili

 

Czasem czytam na Forum: "... ten program coś nie za dobrze liczy SC"

Wszystkie programy z sieci liczące położenie SC podają je na podstawie wymiarów geometrycznych modelu, bez uwzględnienia rodzaju profili.

Jeśli nie popełniliśmy pomyłki wpisując wymiary do programu wyznaczającego SC, to wyliczył go poprawnie.

Problem z trymowaniem wynikać może ze źle dobranego dekalażu.

 

Gordon Whitehead moim zdaniem podaje zbyt daleko idące uproszczenie dla kątów zaklinowania, ono jest słuszne, dla pewnej grupy profili oraz zastosowanego zwichrzenia skrzydła, oraz dla normalnego współczynnika wielkości statecznika poziomego.

 

W tym wątku pokazano programik do sprawdzania dekalażu geometrycznego. http://pfmrc.eu/index.php/topic/77207-k%C4%85ty-natarcia-w-modelu/?do=findComment&comment=726176

 

C.d.n. o ile będzie taka potrzeba

[young]

Z ciekawością czytałem . Zawsze warto sobie to odświeżyć. Zachęcam do dalszego popularyzowania teorii

[jarek_aviatik]

Z ciekawością czytałem . Zawsze warto sobie to odświeżyć. Zachęcam do dalszego popularyzowania teorii

Ta teoria powinna być powiązana z praktyką - jak myślisz w jaki sposób pomogłem Robertusowi ulotnić jego Ił-28?

O ile modelarze kultywują "Papę" Schiera, ale tylko jeśli chodzi o Wicherka, to pozostałe części jego książki, trochę pomijają.

Jak czas pozwoli pokaże kilka przykładów

[Konrad_P]

C.d.n. o ile będzie taka potrzeba

 

 

Jarek jest taka potrzeba i to ogromna. Ze swojej strony jestem mocno zainteresowany dekalażem w szybowcach o ile jest to jakaś różnica.

Moja prośba wynika z ogólnie panującej opinii (zwłaszcza wśród pilotów niemieckich) że pod statecznik poziomy w modelu Pike Perfection należy podłożyć podkładkę. Ja jako kompletny "idiota" w tych sprawach podłożyłem pod natarcie. Tu widzę, że w Twoich przykładach stateczniki mają ujemne kąty.

Tak więc jeśli znajdziesz czas i samozaparcie to pisz i edukuj takich "idiotów" jak ja.

 

PS

Teraz mam inny statecznik który wyeliminował ponoć ten problem co ewidentnie odczuwam. Ale jak to pojęcia nie mam. 

[jarek_aviatik]

Jarek jest taka potrzeba i to ogromna. Ze swojej strony jestem mocno zainteresowany dekalażem w szybowcach o ile jest to jakaś różnica.

Moja prośba wynika z ogólnie panującej opinii (zwłaszcza wśród pilotów niemieckich) że pod statecznik poziomy w modelu Pike Perfection należy podłożyć podkładkę. Ja jako kompletny "idiota" w tych sprawach podłożyłem pod natarcie. Tu widzę, że w Twoich przykładach stateczniki mają ujemne kąty.

Tak więc jeśli znajdziesz czas i samozaparcie to pisz i edukuj takich "idiotów" jak ja.

 

PS

Teraz mam inny statecznik który wyeliminował ponoć ten problem co ewidentnie odczuwam. Ale jak to pojęcia nie mam. 

 

Konrad

To, czy podkładkę trzeba podłożyć pod natarcie (zwiększyć kąt zaklinowania), czy bliżej spływu (zmniejszyć kąt zaklinowania), to trzeba wyliczyć lub wyznaczyć podczas testów przy oblocie modelu.

Jeśli nic nie możesz pomóc trymując model zmianą położenia SC, to pozostaje zmiana dekalażu, o ile można podłożyć podkładki, jeśli nie, to musisz wychylić ster głębokości.

 

Nie można robić "urowniłowki" do wszystkiego.

Nie znam modelu Pike Perfection jeśli model za bardzo zadzierał to podkładkę trzeba było podłożyć pod natarcie statecznika poziomego (zwiększyć kąt zaklinowania).

Projektowałem modele, gdzie kąty zaklinowania statecznika poziomego wychodziły na plus nie na minus, czy na zero wbrew powszechnej opinii.

 

EDIT

Jeśli po wymianie statecznika, bez zmiany jego kąta zaklinowania na inny problem ustąpił, to pewnie zmienili jego profil.

[jarek_aviatik]

C.d.

zastanówmy się nad wzorem Schier'a na wielkość kąta dekalażu.

 

 

Potrzebny jest jeszcze ten wzór:

 

Tak naprawdę wielkość tą możemy odczytać z wyznaczania SC przy pomocy cg ecalc

 

Jak widać zaznaczone w ramce czerwonej = 0,31 - ja przyjąłem 0,32, bo faktycznie wyszło po poprawkach 0,319

Jak widać zależy od:

powierzchni skrzydła: S;

powierzchni statecznika poziomego; S_H;

odległości pomiędzy SC a środkiem aerodynamicznym SCA statecznika poziomego: L_H;

SCA (średniej cięciwy aerodynamicznej) l_śr;

 

Omówię przydatność tego wzoru na przykładzie modelu Lublina, który robi Kesto

 

Zakładamy zapas stateczności podłużnej na poziomie 15%, czyli wartość m z daszkiem = 0,15

Lublin to górnopłat, czyli sprawność usterzenia = 0,8

 

Aby skorzystać z tego wzoru potrzebne są charakterystyki profilu - biorę dwa 

GOE387, który był brany pod uwagę na początku, oraz 

IAW 127 - oryginał jaki był w Lublinie

Obie charakterystyki dla Re 500 000 - odpowiednie dla SCA oraz prędkości modelu

 

kąty zerowej siły nośnej dla:

GOE387 ok. -5,5 stopnia;

IAW 127 ok. -3 stopnia.

 

Cm profili:

przyjmijmy wartości średnie:

GOE387 ok. 0,09 jako wartość bezwględna;

IAW 127 ok. 0,05 jako wartość bezwględna.

 

 

Potrzebujemy też wyznaczyć wykres, który Schier przedstawia na rysunku 14-16

Ja do tego użyję XFLR5, można to liczyć wg wzorów, które podaje Schier, ale to czasochłonne (nie mam na to czasu)

 

Cm=0 dla Cl=0,45

 

 

 

No to liczymy dla IAW 127 (liczymy ze wzoru 21 dla wartości z - pionowe położenie SC = 0)

 

kąt dekalażu = (0,45*0,15+0,05)/0,065*0,32*0,8 = 7,06 stopnia,

Dla GOE397 po podstawieniu 0,09 zamiast 0,05 wychodzi 9,5 stopnia.

 

To dekalaż aerodynamiczny, a jaki będzie geometryczny? Ten, który będziemy sprawdzać i ustawiać w modelu?

 

Załóżmy, że skrzydło w obu modelach zaklinowaliśmy na +2 stopnie, kąt zerowej siły nośnej dla:

GOE387 = 5,5 + 2 = 7,5

IAW 127 = 3+2 = 5

Wartości 5,5 oraz 3 to kąt zerowej siły nośnej dla profilu w wartości bezwzględnej z wykresu Cl vs alfa zamieszczonego powyżej.

 

Na ile zaklinować statecznik poziomy z profilem symetrycznym (jego kąt zerowej siły nośnej = 0)?

IAW 7,06 - 5 = 2,06, czyli na - 2 stopnie.

GOE 9,5 - 7,5 = 2, czyli też na - 2 stopnie

 

Czyli geometryczny dekalaż w obu przypadkach to 4 stopnie: +2 stopnie  skrzydło, - 2 stopnie statecznik poziomy.

 

A gdybyśmy A_H powiększyli z 0,32 na 0,43? (można to uzyskać poprzez: zwiększenie powierzchni statecznika poziomego, odległości statecznika poziomego od SC, lub obie naraz)

Policzyłem tylko dla profilu IAW 127 - dekalaż aerodynamiczny wynosi 5,5 stopnia

Czyli geometryczny: 2,5 stopnia: skrzydło zaklinowane na +2 stopnie, statecznik na -0,5.

 

To wg Schier'a - ktoś może sprawdzić, czy nie pomyliłem się w rachunkach,

 

A co na to XFLR5

tylko dla profilu IAW 127

dla A_H = 0,43, geometrycznie, skrzydło zaklinowane na +2 stopnie, statecznik na -1,8 stopnia, czyli geometryczny dekalaż = 3,8 stopnia (wg Schier'a 2,5 stopnia)

dla A_H = 0,32, geometrycznie, skrzydło zaklinowane na +2 stopnie, statecznik na -2,9 stopnia, czyli geometryczny dekalaż = 4,9 stopnia (wg Schier'a 4 stopnie)

 

Są różnice, ale moim zdaniem lepiej iść wg tego co napisał Schier, niż wg tego co w dużym uproszczeniu podaje Gordon "Białogłowy"

Ja osobiście ufam XFLR5 - jeszcze się nie przejechałem na wyliczeniach.

 

Jaki z tego wniosek, ano jeden podstawowy, że dekalaż zależy od:

- A_H - ja to nazywam krótko, współczynnik wielkości statecznika poziomego ("norma" to >0,4, jeśli mniejsze trzeba uważać i zastanowić się nad profilem skrzydła, np. o mniejszym Cm)

- Rodzaju profilu, jego wartości Cm (im ma większą strzałkę ugięcia tym gorzej)

- układu modelu, sprawność usterzenia dla górnopłata =0,8, a dla dolnopłata 0,6

Warto mieć to na uwadze, a nie tylko położenie SC.

 

Edit - to co na niebiesko, to po edycji.

jak się pomyliłem w obliczeniach, to przepraszam

[jarek_aviatik]

Nawiązując do konstrukcji samolotu Lublin RXIII

Powyżej pokazałem użyteczność wzoru z książki Schier'a na obliczanie kąta wzajemnego sklinowania skrzydła i statecznika poziomego, ale tylko jego wersji uproszczonej.

Należy pamiętać, że w górnopłatach położenie SC jest znacznie poniżej SCA.

W przypadku Lublina RXIII wersji hydro trzeba jeszcze uwzględnić poprawkę na moment pochylający model od oporu pływaków, ale o tym już było.

 

Podobny problem jest z modelem samolotu RWD 8 - też już było o tym, że oryginał ma profil IAW 140 o niskim współczynniku momentu, podobnie jak IAW 127 w samolocie Lublin RXIII.

I również mały współczynnik wielkości statecznika poziomego.

Poniżej wyznaczony SC dla RWD 8 w skali 1:5

 

 

Jak widać "Stabilizer Volume" =0,32

 

Układ samolotu RWD 8 powoduje złudzenie jakoby ramię statecznika poziomego było długie, ale to złudzenie. Do obliczeń równowagi bierze się pod uwagę średnie cięciwy aerodynamiczne (SCA - edit:  tu na rysunku oznaczone jako MAC), a ze względu na skos skrzydła RWD 8, SCA skrzydła jest przesunięta ku tyłowi.

 

Ktoś powie (napisze), że mój RWD 8 lata z profilami Clark Y, OK - może latać, tylko jak? Co trzeba zrobić aby go wytrymować do lotu poziomego? No i pytanie, jak by wyglądał jego lot ślizgowy gdyby silnik uległ awarii.

Latają modele latających skrzydeł z profilem Clark Y. Nikt nikomu tego nie zabroni.

 

Ostatni aspekt kąta sklinowania (dekalażu), a zmniejszenie ilości balastu do wyważenia modelu.

C.d.n.

[jarek_aviatik]

Kąt sklinowania (dekalażu), a zmniejszenie ilości balastu do wyważenia modelu

 

Kolega z Forum poprosił mnie o sprawdzenie modelu. 

SC został wyznaczony dla 10% i 15% zapasu stateczności.

 

 

Jak widać "Stabilizer Volume" jest bardzo duży, aż 0,61, czyli statecznik poziomy ma  dużą zdolność do kompensacji momentu pochylającego skrzydła.

 

Położenie SC:

• SM 15% = 112 mm od krawędzi natarcia skrzydła;
• SM 10% = 130,5 mm od krawędzi natarcia skrzydła;

 

Sprawdzenie modelu dla ustawień:

• kąt zaklinowania skrzydła: +1,5 stopnia - nie ma możliwości zmiany;
• statecznik poziomy zaklinowany na 0 stopni - jest możliwość zmiany;
• masa modelu z paliwem (400g) = 11,155kg;
• położenie SC = 112.1 mm od krawędzi natarcia skrzydła

Wyniki analiz:

 

Model trymeruje się na kącie natarcia (modelu) ok. +1 stopień i leci (przy locie ślizgowym bez silnika) z prędkością ok. 26,5 m/s ( 95,4 km/h)

 

 

Ustawienia dobre, ale można spróbować zmniejszyć ilość balastu z przodu ustawiając SC bliżej SM 10% i zmieniając kąt zaklinowania statecznika poziomego.

 

 

Czyli SC zmieniamy nie poprzez przesuwanie np. akumulatora, tylko poprzez usuwanie balasty np. spod owiewki silnika.

 

Ustawmy SC na zapas stateczności 11% (ze względu na zmianę położenia SC przy spalaniu paliwa)

Ustawmy SC na 127 mm, co daje 10,9% zapasu stateczności podłużnej.

Wyniki analiz:

 

Gdybyśmy zmienili tylko położenie SC, to model trymerowałby się się na kącie natarcia +2 stopnie (ogon w dół) - linia czerwona na wykresie Cm.

Aby latał (trymerował się) na tym samym kącie natarcia co poprzednio zmienimy kąt zaklinowania statecznika poziomego na +0,4 stopnia. Obrazuje to linia niebieska (trymeruje się na kącie natarcia ok. +0,83 stopnia.

 

Ile zyskaliśmy masy balastu?

• masa wyjściowa dla SM 15% = 11,155 kg;
• masa poz zmianach SM na 11% i kąta zaklinowania statecznika poziomego = 10,715 kg
• różnica = 440g (prawie 0,5kg balastu mniej w nosie pod osłoną silnika)

Chyba warto.

 

Jak to wygląda na wykresach?

 

 

Ze względu na takie a nie inne zastosowane profile skrzydła i kąty zaklinowania, model będzie latał dość szybko, ale masa też zacna.

 

Lewy górny wykres obrazuje to co Schier pokazał na rysunku 14-16

Linia czarna - to wykres dla zapasu stateczności 15%,

Linia niebieska - dla zapasu stateczności 11%

 

Jak widać model trymerujemy na kąt natarcia ok +1 stopień.

Tu trzeba uważać i wziąć pod uwagę jeszcze wiele aspektów, które mogą mieć wpływ na wędrówkę SC:

- spalenie paliwa, jeśli zbiornik nie jest w SC, a tu nie jest;

- chowanie, wypuszczanie podwozia;

- zrzut ładunku, jeśli przewidywany.

 

Wykres prawy dolny pokazuje wymaganą moc minimalną jaka jest potrzebna aby kontynuować lot poziomy z daną prędkością.

 

Ale tego na "piechotę" wg wzorów z książki Schier'a to już bym nie liczył. Zrobiłem to jeden raz dla sprawdzenia XFLR i wystarczy.

 

Podsumowując:

• Jeśli projektujemy model od zera, nie wystarczy go zaprojektować w CAD, wypadałoby coś policzyć np. wg książki Schier' a lub innej, lub skorzystać z XFLR5. Nie znam programu Profili, raz, że jest tylko pod windę, dwa jest płatny, ale może też się do tego nadaje;
• Jeśli robimy model ze sprawdzonych planów, ale coś zmieniamy istotnego (profil skrzydła, kąt zaklinowania, zwichrzenie, itp.) - jak wyżej.
• Jeśli robimy model ze sprawdzonych planów i nic nie zmieniamy - zapomnijmy o tym temacie.

 

 

 

 

 

 

[jarek_aviatik]

Kilka fotek, które zobrazują, to co opisałem

Stateczniki poziome z profilem niesymetrycznym "odwróconym"

 

 

 

Statecznik przestawialny jako trymer

 

 

To współczesny samolot pasażerski - widać zakres kątów przestawiania, ale związane jest to dużą wędrówką SC.

 

Było to już w II WŚ

 

FW190 - przestawiany elektrycznie

 

[cZyNo]

Jarek jest taka potrzeba i to ogromna. Ze swojej strony jestem mocno zainteresowany dekalażem w szybowcach o ile jest to jakaś różnica.

Moja prośba wynika z ogólnie panującej opinii (zwłaszcza wśród pilotów niemieckich) że pod statecznik poziomy w modelu Pike Perfection należy podłożyć podkładkę. Ja jako kompletny "idiota" w tych sprawach podłożyłem pod natarcie. Tu widzę, że w Twoich przykładach stateczniki mają ujemne kąty.

Tak więc jeśli znajdziesz czas i samozaparcie to pisz i edukuj takich "idiotów" jak ja.

 

PS

Teraz mam inny statecznik który wyeliminował ponoć ten problem co ewidentnie odczuwam. Ale jak to pojęcia nie mam. 

Konrad, Pike jest modelem (modelami) który był dobrze policzony przed "produkcją". Jednak doświadczeni modelarze w ramach eksperymentów doszli do wniosku że ŚĆ trzeba radykalnie zmienić względem zaprojektowanego (co sie wiąże ze zmianami kątów), bo model wtedy dobrze lata. I stad wynikały kombinacje z podkładkami. Chwała producentowi że uwzględnił uwagi doświadczonych pilotów i wypuścił zmieniony statecznik. W tym wypadku obliczenia na nic sie zdały - tu pojawił się efekt doświadczenia pilotów. O czym Jarek pisał. I to jest normalne w modelach zawodniczych, ponieważ często takie modele ustawia sie na granicy ich stateczności. Ale żeby było zabawnie, teraz może sie okazać że modelarze będą dalej kombinować z przesuwaniem ŚĆ i tak wkoło Macieju

[Konrad_P]

 Ale żeby było zabawnie, teraz może sie okazać że modelarze będą dalej kombinować z przesuwaniem ŚĆ i tak wkoło Macieju

To w cale nie jest zabawne ponieważ tak się nadal dzieje. Chęć bycia lepszym od konkurenta jest bardzo silną przesłanką, do właśnie kombinowania, co tu jeszcze spieprzyć żeby było lepiej.  

Konrad, Pike jest modelem (modelami) który był dobrze policzony przed "produkcją". Jednak doświadczeni modelarze w ramach eksperymentów doszli do wniosku że ŚĆ trzeba radykalnie zmienić względem zaprojektowanego (co sie wiąże ze zmianami kątów), bo model wtedy dobrze lata. I stad wynikały kombinacje z podkładkami. Chwała producentowi że uwzględnił uwagi doświadczonych pilotów i wypuścił zmieniony statecznik. 

Tu małe sprostowanie, które potwierdza Twoją teorię. To nie producent wypuścił nowy statecznik a właśnie modelarze, którzy od nowa policzyli i sami go zaprojektowali bo uznali że stary nie sprawdza się w tych warunkach (zmiany SG i kątów). Tu chwała naszemu podwórkowemu  producentowi bo to on ma te formy do nowych stateczników.

Z tego co wiem głównie idą do USA

[jarek_aviatik]

Dekalaż a położenie S.C. oraz zapas stateczności podłużnej

 

Postanowiłem uzupełnić ten wątek o powiązanie dekalażu wraz z położeniem S.C. dla danego zapasu stateczności podłużnej. Trochę zmotywowany pytaniem Andrzeja (AMC).

Dobrze aby wszystko było w jednym miejscu.

 

Rozważmy budowę makiety samolotu RWD-8, który przy zachowaniu skali może sprawić problemy ze względu na mały A_H (na rysunkach z wyznaczania SC, opisany jako Stabilizer Volume)

 

„Wrzuciłem” do kalkulatora S.C. dwie opcje:

Jedna z wyciętym skrzydłem i statecznikiem poziomym

 

Druga uproszczona

 

Model w podziałce 1:5 (rozpiętość 2,2 m)
 

Wyznaczyłem położenie S.C. dla zapasu stateczności podłużnej pomiędzy 10% a 15%

Przyjmę dane z opcji uproszczonej

S.C. leży w odległości 175mm od krawędzi natarcia centropłata, jest to prawie z 15% zapasem stateczności podłużnej dla wersji uproszczonej.

Do pierwszego lotu dobrze jest mieć S.C. bardziej z przodu.

 

Wykorzystam najpierw XFLR5 aby coś pokazać.

Ale najpierw jeszcze założenia.

Robimy model ze skrzydłem zaklinowanym na +2 stopnie, i statecznikiem zaklinowanym na 0.

Najczęściej spotykane.

 

Załóżmy też, że zastosowaliśmy „modelarski” profil Clark Y w skrzydle, oraz NACA 0008  w statecznikach.

 

Sprawdźmy jak wyglądają wykresy współczynnika momentu całkowitego dla modelu w funkcji kąta natarcia i w funkcji współczynnika siły nośnej

 

Zrobiłem wykresy dla dwóch położeń S.C.

175 mm dla zapasu stateczności podłużnej  (SM – Static Margin) 15%

213 mm dla zapasu stateczności podłużnej  (SM – Static Margin) 5% - jest to skrajne tylne położenie S.C., ja do oblotu nie odważyłbym się ustawić tak położenia S.C.

 

 

Co te wykresy pokazują?

Ano jedno, że nasz model jest nielotem. Ma tendencję do nadmiernego nurkowania.

Co robi większość modelarzy z tego Forum i nie tylko, ano przesuwa S.C. do tyłu, ale graniczną wartością jest 5% SM.

Tutaj nawet przesunięcie do tej wartości 5% SM nic nie pomogło.

Jeszcze raz powtarzam, kalkulatory do wyliczania położenia S.C. liczą dobrze, pod warunkiem, że wpiszemy właściwe wymiary.

 

Wniosek:

Model z profilem skrzydła Clark Y zaklinowanym na +2 stopnie i profilem statecznika symetrycznym NACA 0008 i prawidłowo wyznaczonym S.C. nie będzie latał dobrze bez dodatkowych regulacji. Musimy doprowadzić do sytuacji gdzie wykres Cm do alfa przetnie oś kąta natarcia w jego dodatnim zakresie.

Co trzeba zrobić?

Zmienić kąt wzajemnego sklinowania skrzydła i statecznika poziomego (dekalażu).  

 

Zmiana położenia S.C. powoduje obrót krzywej wykresu, natomiast zmiana dekalażu powoduje przesunięcie równoległe tej krzywej. Ale to za chwilę

 

A co gdybyśmy zamiast profilu skrzydła Clark Y, zastosowali profil oryginalny IAW 140 przy tych samych kątach zaklinowania +2/0?

 

Jak widać model przynajmniej teoretycznie lata, wykres Cm przecina oś alfa w dodatnich wartościach.

Krzywa ciągła dla S.C. z zapasem stateczności 15%, krzywa kropkowana dla S.C. z zapasem stateczności 10%. Jak widać w tym przypadku przesuwanie S.C. ma sens i może pomóc.

Dlaczego tak jest?

Odpowiedź jest w charakterystykach profili a w szczególności wykres Cm od alfa.

 

Widać, że profil IAW 140 ma o wiele mniejszy współczynnik momentu pochylającego Cm.

 

 

Dobrze, zostawmy XFLR5 i zastanówmy się co zrobić z modelem RWD-8 z profilem skrzydła Clark Y zaklinowanym na +2 stopnie i statecznikiem na 0.

Nie mamy możliwości regulacji – wszystko wklejone na sztywno.

Z tego wątku: http://pfmrc.eu/index.php/topic/77207-k%C4%85ty-natarcia-w-modelu/

wiemy, że można zmienić dekalaż wychylając ster głębokości.

Ale jaki powinien być dekalaż?

 

Weźmy wzór z książki Wiesława Schier’a

 

I zaprzęgnijmy do pracy Excel.

Potrzebujemy kilka danych.

Wg http://www.samolotypolskie.pl/samoloty/2571/126/RWD-8

Prędkość przelotową można przyjąć = 140 km/h czyli 39 m/s.

 

Gdzieś w regulaminie makiet widziałem wzór na prędkość przelotową makiety: prędkość przelotowa makiety = prędkość przelotowa samolotu podzielona przez podziałkę.

Nie wiem kto wymyślił ten idiotyzm.

Wg tego model w skali 1:5 powinien mieć prędkość przelotową = 7,8 m/s

Jaka masa takiej makiety min. 6 kg, im więcej szczegółów tym większa.

 

Policzmy współczynnik siły nośnej (Cl) dla modelu o masie 6kg. 

Liczymy z równania: siła nośna równoważy ciężar modelu.

 

 

1,97 – nawet z klapami i skrzelami ciężko osiągnąć taki.

To potwierdza, że wzór FAI jest idiotyzmem.

 

Realnie taki model może latać z prędkością przelotową 14 m/s i to trzeba się postarać.

Wyliczmy Cl całkowite modelu z podstawowego wzoru, że ciężar = siła nośna.

 

0,61 – to już realne.

 

Wykorzystajmy zatem wzór 21 z książki Schier’a i dokonajmy obliczeń

 

Wow – dekalaż aerodynamiczny mamy 10,6 stopnia.

Kąt zerowej siły nośnej dla Clark Y =-3,5 stopnia.

 

Dekalaż geometryczny ustaliliśmy na 2 stopnie, tutaj musimy mieć 10,6 – 3,5 = 7,1, przyjmijmy 7 stopni.

Czyli jeśli mamy skrzydło na +2, to statecznik powinniśmy zaklinować na -5 stopni.

Tyle nam brakuje. Nie mamy możliwości zmienić kąta zaklinowania statecznika.

Wykorzystajmy narzędzie z wątku: http://pfmrc.eu/index.php/topic/77207-k%C4%85ty-natarcia-w-modelu/ aby sprawdzić o ile wychylić ster głębokości aby wytrymować właściwie model

 

Dane do wyliczenia mamy z arkusza wyznaczenia S.C.

Powierzchnia statecznika poziomego całego = 105860.00 mm²

Dla ułatwienia zrobiłem 50%/50% powierzchni części nieruchomej i steru.

 

 

Widać, że trzeba wychylić ster w górę o 11,45 mm, to ponad 6 stopni.

Nie wiem ile to „kliknięć trymka”

 

OK, sprawdźmy teraz w XFLR5

Najpierw skrzydło na +2, to statecznik  na -5 stopni.

 

 

Widać, że jest OK.

Cl(Cz) ok. 0,57 – a wyliczyliśmy 0,61, i model chce lecieć na kącie natarcia modelu (oś podłużna) ok. 2,5 stopnia.

 

Ale przyznacie, że układ kątów zaklinowania +2/-5 jest trochę dziwny, zróbmy +3,5/-3,5

 

 

Wg mnie o wiele lepiej (krzywa przerywana)

Cl(Cz) ok. 0,61 – a wyliczyliśmy 0,61, i model trymetuje się na kącie natarcia modelu (oś podłużna) ok. 1,5 stopnia.

 

Jak widać wzór z książki Schiera jest całkiem użyteczny, nawet uproszczony (bez uwzględnienia pionowego położenia S.C.

Naprawdę zachęcam do wyznaczania dekalażu, zwłaszcza jeśli mamy A_H<0,4

I widać, że właściwy dekalaż pozwala na zachowanie założonego zapasu stateczności podłużnej.

 

Potrzebujemy charakterystyki profili – skąd jeśli nie mamy XFLR5 – ano stąd: http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=clarky-il

 

 

Musimy wybrać  charakterystyki (wykresy) opisane jako Polars

Interesuje nas Cl vs alpha, oraz Cm vs alpha

 

Tu wyznaczamy kąt zerowej siły nośnej

 

 

Tu wyliczamy średnią dla największych wartości dla dodatnich kątów natarcia

 

Ale wybierajcie charakterystyki dla liczby Re dla waszego modelu – jest kalkulator.

Średnią Cięciwę Aerodynamiczną (MAC) znajdziecie na arkuszu z wyznaczenia S.C., prędkość zakładamy i potwierdzamy wyliczając Cl – jak wyżej

 

 

Niestety wykresy są w zakresach Re, takich jakich są, wybrać poniżej i powyżej wartości, którą wyliczyliśmy, dla Ncrit 5 a nie 9 dla makiet samolotów.

 

 

Wnioski:

Metoda wyznaczania kąta dekalażu przy użyciu wzoru z książki Miniaturowe lotnictwo (część III) jest dobra mimo uproszczonej postaci tego wzoru. Można go używać do projektowania makiet samolotów. Obliczony w ten sposób model na pewno będzie łatwiej oblatać.

Jak pokazałem na wykresach przy właściwym dekalażu można łatwiej wytrymować model bez konieczności przesuwania SC i zmiany zapasu stateczności podłużnej.

 

Do projektowania szybowców zawodniczych (wyczynowych) - raczej nie nadaje się.

 

 

KONIEC