Q2 Quickie Burt'a Rutan'a

[jarek_aviatik]

Nadmiar czasu wolnego spowodowany pandemią zaowocował nowym projektem. Miał być zrobiony szybko, ale pojawił się nowy projekt w pracy i trzeba na jakiś czas przerwać,

 

Postanowiłem zaprojektować i zbudować model samolotu Quickie Burt'a Rutan'a 

 

Quickie, to jednomiejscowy samolot w układzie tandem, zaprojektowany przez Burt'a Rutan'a.
Cechą tego układu miało być wykorzystanie zespołu napędowego o stosunkowo małej mocy, oraz  uzyskanie przy tym jak najlepszych osiągów.
Na uwagę zasługuje niska prędkość przeciągnięcia dla wersji jednomiejscowej - 76 km/h. (źródło: https://en.wikipedia.org/wiki/Rutan_Quickie)

Program testów w locie rozpoczął się pod koniec 1977 roku.
W roku 1978 zaczęto sprzedawać pierwsze "kity"

Wersja Q2, jest to opcja dwumiejscowa z miejscami obok siebie.

Samolot nosił też nazwę "Dragonfly" czyli Ważka.
 

Zdjęcie zaczerpnięte z https://en.wikipedia.org/wiki/QAC_Quickie_Q2#/media/File:Rutan_quickie_q2.jpg

 

 

Omówienie układu samolotu.

 

Źrdło: The Complete Guide to Rutan Aircraft - Chapter 6

 

1.  Układ tandem.
2. Sterownie:
   • ster głębokości na płacie przednim;
   • lotki na płacie tylnym - w sekcji przykadłubowej;
   • ster kierunku.
3. Profile oryginału:
   • skrzydło przednie - dragonlfy canard, profil projektowany dla układów kaczka i tandem Burt'a Rutan'a
   • 
   • skrzydło tylne - Eppler E1212MOD.
   • 

 

Dlaczego lotki w sekcji  przykadłubowej?

Przecież mądre książki zalecają lotki jak najbliżej końcówki dla małych prędkości.

Odpowiedź tkwi układzie samolotu.

 

Popatrzmy na rozkład współczynnika siły nośnej wzdłuż rozpiętości skrzydła:

 

Gdyby nie było przedniego skrzydła, wykres wyglądałby tak:

 

 

Dość sporo czasu zajęło mi dobranie profilu do przedniego skrzydła.

Profil oryginalny "dragonfly canard" nie nadaje się wybitnie dla małych liczb Reynoldsa

 

 

Biegunowe profilu dla:

• czerwona - końcówka;
• niebieska - średnia cięciwa aerodynamiczna (MAC)
• czarna - profil przy kadłubie.

Profil zaczyna mieć w miarę "ludzkie" charakterystyki dopiero Re > 180 000.

 

O doborze profili będzie później.

 

A teraz kilka fotek z budowy.

Budowa kadłuba - konstrukcja głownie depronowa, ale wzmacniana profilami węglowymi 3x1 mm, sklejka 3mm, balsa.

Pokrycie w części przedniej będzie wzmocnione tkaniną szklaną, w części tylnej prawdopodobnie folia.

 

 

 

"Półki" pod skrzydła:

 

 

Powstają plany tego modelu. 

 

 

Przekroje kadłuba powstały z kadłuba modelowanego we Flow5

 

 

C.D.N.

 

[robertus]

Wszystkie samoloty Burt'a Rutan'a wyglądają kosmicznie!

[kesto]

Ciekawy projekt. Bedę śledził i czekał na oblot.

[japim]

Niedrogo można kupić sobie drukowankę:

https://www.rc3dprint.com/product-page/quickie chociażby aby popatrzeć na cudze rozwiązania i geometrię 

 

 

[jarek_aviatik]

Godzinę temu, kesto napisał:

Ciekawy projekt. Bedę śledził i czekał na oblot.

 

Sądziłem, że skończę go do świąt, ale w niedzielę wyjeżdżam do pracy.

 

36 minut temu, japim napisał:

Niedrogo można kupić sobie drukowankę:

https://www.rc3dprint.com/product-page/quickie chociażby aby popatrzeć na cudze rozwiązania i geometrię 

 

Geometrię kadłuba musiałem trochę uprościć pod pokrycie depronowe, i tak mam wiele części pokrycia z gięciem w dwóch płaszczyznach. ?

[jarek_aviatik]

Dziś ostatni dzień pracy przed przerwą.

Przykleiłem najgorszy fragment pokrycia z gięciem w dwóch płaszczyznach - kabina.

 

 

Nie wyszło najgorzej, trzeba przeszlifować miejsca rozcięć i nawet nie będzie trzeba dużo szpachlować.

Wklejona wręga silnikowa.

 

Dobór profili.
O ile profil skrzydła tylnego Eppler E1212MOD można by było zastosować do modelu, gdyż nie ma złych charakterystyk, to  jednak nie za dobrze "współpracuje" w układzie z profilem, który wybrałem dla skrzydła przedniego - problem z ustaleniem dekalażu, czyli kąta sklinowania skrzydła przedniego i tylnego.

W ostateczności dla skrzydła przedniego zastosowałem profil, który został przeze mnie przerobiony z profilu Dragonfly Camard w XFLR5 przy pomocy Direct Foil Design oraz XFoil Inverse Design.
Początkowo myślałem o profilu N24, ale nie miał za dobrych charakterystyk.

 

Zależało mi na płaskim spodzie, aby łatwiej było go zaklinować w modelu. Oba skrzydła muszą być demontowane. Nie mam tak dużego samochodu do przewożenia.

 

Charakterystyki profilu dla Re w fazie lądowania 
Dla przedniego płata to duże kąty natarcia ze względu na jego kąt zaklinowania oraz lądowanie na 3 punkty.

Podobnie jak poprzednio:

• krzywe czerwone dla profilu na końcówce skrzydła
• niebieskie dla MAC;
• czarne dla profilu przy kadłubie.

 

 

 

Krzywe ciągle - analiza profilu czystego;
Krzywe przerywane - analiza z separacją wymuszoną.

Podczas lądowania, profil przykadłubowy będzie pracował na największych kątach natarcia, natomiast profil końcówki maks do +4 stopni.

 

Teraz trochę o warstwie przyściennej i jednym sposobie sterowania nią.
Dużo na ten temat napisał @Patryk Sokol, tutaj: https://pfmrc.eu/topic/59972-tajemnica-liczby-reynoldsa-przepływ-laminarny-przepływ-turbulentny/
 

Ja ograniczę się do turbulatorów.

Przypomnę podstawowe informacje o warstwie przyściennej

 

Rysunek pozyskany z: https://aviation.stackexchange.com/questions/45630/does-a-helicopters-boundary-layer-have-different-properties-that-are-caused-by

 

Laminar boundary layer - laminarna warstwa przyścienna

Bubble - bąbel

Transition regime - strefa przejścia ( z laminarnej w turbulentną)

Turbulent reattachment point - punkt odzyskania ciśnienia (turbulentna warstwa przyścienna "przykleja" się do powierzchni opływanej)

Turbulent boundary layer - turbulentna warstwa przyścienna

Na rysunku nie przedstawiono oderwania warstwy przyściennej

 

W miejscach gdzie kierunek prędkości w części warstwy przyściennej jest ujemny, powstaje bąbel separacyjny.
Nie zawsze w przypadku przejścia z opływu laminarnego w turbulentny powstaje ten bąbel.
Zależy to od rodzaju profilu i jego kąta natarcia.

Przykład - profil przeznaczony dla skrzydła przedniego Re ok. 100 000, kąt natarcia: 0 stopni.

 

 

Wykres warstwy przyściennej uzyskany w XFLR5 bez wymuszonej separacji.
Strzałką grubą zaznaczyłem punkt separacji, który występuje w 59% cięciwy (Upper Trans. = 0.590)
Krzywa zielona to wydatek (grubość), krzywa niebieska to pęd (prędkość).

Poniżej wykres dla tego samego profilu, Re, i kąta natarcia, ale z wymuszoną separacją na górnej powierzchni w 35% cięciwy.

Widać, że wymuszona separacja przykleja warstwę turbulentną.

 

Program Flow5 pozwala na analizę różniczkową warstwy przyściennej.
Poniżej pokazane wykresy dla profilu czystego

 

Program nie przedstawia tego w takiej formie - to jest obrobione przeze mnie.
Wg metody różniczkowej punkt przejścia z opływu laminarnego w turbulentny następuje w ok. 56% cięciwy (wg analizy w XFLR5 (XFoil) było w 59%.)

Potwierdza się występowanie bąbla - mamy fragment warstwy przyściennej z przeciwnym kierunkiem prędkości do opływającego powietrza.

wykres w 0,9 cięciwy pokazuje, że turbulentna warstwa przyścienne jest "przyklejona"

 

A teraz wykresy dla profilu z separacją wymuszoną w 35% cięciwy.

W punkcie 35% następuje niejako "płynne" przejście z opływu laminarnego w turbulentny.
Czerwoną strzałką zaznaczyłem miejsce separacji dla czystego profilu i zamieściłem wykres jak  wygląda warstwa przyścienna - dalej turbulentna ale mocno przyklejona.

 

 

Wykresy warstwy przyściennej we Flow5 wyglądają jak poniżej.

To tak jakby strumień powietrza opływał z dołu ku górze.

Górny wykres to górna powierzchnia profilu, dolny - dolna

Krzywe niebieskie - przepływ laminarny w danym punkcie (procent cięciwy)

Brązowe - przepływ turbulentny;

Czerwone - oderwanie warstwy.

Klikają strzałki obok okna "View station" można popatrzeć jak wygląda warstwa przyścienna w danym punkcie na profilu. 

 

Niestety nie pokazuje tej samej współrzędnej dla góry i dołu, ale to nie problem.

 

Dlaczego o tym piszę w tym wątku?
Jeśli ktoś uważnie oglądał pierwsze zdjęcie samolotu Quickie, to zauważył nieregularności na górnej powierzchni przedniego skrzydła.

 

To turbulatory.
 

Już nie pamiętam gdzie (nie mogę odszukać) czytałem, iż profil Dragonfly Canard był bardzo czuły na zabrudzenia (przyklejone owady, czy duże krople wody) szczególnie w zakresie prędkości lądowania (wiadomo mniejsze Re)

Dlatego zastosowano te turbulatory na całej rozpiętości.

 

Ja na moim skrzydle nie będę stosował turbulatorów na całej rozpiętości.

Okazuje się, że profil ten przy Re >=100 000 na kątach natarcia powyżej +4st. ma lepsze charakterystyki bez wymuszonej separacji - widać to na wykresie biegunowej, 

Widać to też na wykresie warstwy przyściennej.

Bez wymuszonej separacji

 

 

 

Z wymuszoną separacją

 

 

Natomiast od MAC (średnia cięciwa aerodynamiczna) do końcówki. zastosuję turbulatory na górnej powierzchni w 35% cięciwy.

Nie wiem jeszcze jakie:

• czy pójść na łatwiznę i przykleić kuleczki hotgluta, czy
• wycinać jakieś trójkąciki i kleić

 

Profil skrzydła tylnego:  NACA4415

 

C.D.N. ale nie wiem kiedy.

 

 

[japim]

Jarku. Jak narysujesz geometrie tych turbilizatorów to druknę Ci takie 10-15cm paski  które wystarczy że przykleisz po rozpiętości. Sztuk ile potrzebujesz. 

[jarek_aviatik]

2 minuty temu, japim napisał:

Jarku. Jak narysujesz geometrie tych turbilizatorów to druknę Ci takie 10-15cm paski  które wystarczy że przykleisz po rozpiętości. Sztuk ile potrzebujesz. 

Dzięki z góry, pewnie skorzystam - zobaczymy, może wówczas można zrobić "makietowe"?

Jeszcze raz dzięki za ofertę.

 

[jarek_aviatik]

KONIEC - dalszej relacji nie będzie

[JacekCichy]

Noo Panie... nie zniechęcaj się. Mi się podoba Twoje techniczne podejście do tematu

[japim]

Wielka szkoda. A co poszło nie tak?

[d9Jacek]

30 minut temu, japim napisał:

Wielka szkoda. A co poszło nie tak?

chyba to ?.....

 

[robertus]

1 godzinę temu, jarek_aviatik napisał:

KONIEC - dalszej relacji nie będzie

Szkoda, daj znać w inny sposób jak będzie wyglądał gotowy i jak poszedł oblot. To piękny samolot a z twoim obliczeniowym podejściem do tematu na pewno będzie pięknie latać.

Trzymam kciuki.

[jarek_aviatik]

1 godzinę temu, japim napisał:

Wielka szkoda. A co poszło nie tak?

Z modelem wszystko w porządku - powoli do przodu.

 

25 minut temu, robertus napisał:

Szkoda, daj znać w inny sposób jak będzie wyglądał gotowy i jak poszedł oblot. To piękny samolot a z twoim obliczeniowym podejściem do tematu na pewno będzie pięknie latać.

Trzymam kciuki.

Dzięki, na pewno Cię powiadomię 

[Konrad_P]

2 godziny temu, d9Jacek napisał:

chyba to ?.....

 

Jestem tego pewien.

 

Jarek jeśli myślisz, że w ten sposób ukarzesz lub zrobisz na złość mnie albo Rafała to wiedz, że jesteś w strasznym błędzie. Ani mnie ani z tego co wiem Rafała nie kręcą tego typu konstrukcje czy budowa takich modeli. Ja tu praktycznie nie zaglądam. Zaglądam jedynie wtedy jak widzę osobę której posty lubię czytać inaczej bym pewnie nie wszedł bo to nie moja, jak pisałem, bajka.

 

Zaprzestając pisać i pokazywać swoją pracę ukarzesz wszystkich tych którym podobają się takie konstrukcję oraz tych którzy budują podobne modele. Wielu ludzi śledzi z uwagą ten wątek i to im robisz właśnie na złość. 

 

[Shock]

49 minut temu, Konrad_P napisał:

Ja tu praktycznie nie zaglądam

A ja tutaj zajrzałem chyba pierwszy raz. I mimo podziwu dla konstrukcji, autora i chęci na zerkanie co dalej przeżyłem rozczarowanie...

Jak relację na forum można wiązać z "konfliktem" z moderatorem który nawet nie śledzi poczynań i obecności autora tematu na forum ...dziwne.

Zachęcam do dalszej relacji, nie widzę powodów by ją zaprzestać...

[jarek_aviatik]

Godzinę temu, Konrad_P napisał:

 

 

Jarek jeśli myślisz, że w ten sposób ukarzesz lub zrobisz na złość mnie albo Rafała to wiedz, że jesteś w strasznym błędzie. Ani mnie ani z tego co wiem Rafała nie kręcą tego typu konstrukcje czy budowa takich modeli. Ja tu praktycznie nie zaglądam. Zaglądam jedynie wtedy jak widzę osobę której posty lubię czytać inaczej bym pewnie nie wszedł bo to nie moja, jak pisałem, bajka.

 

Zaprzestając pisać i pokazywać swoją pracę ukarzesz wszystkich tych którym podobają się takie konstrukcję oraz tych którzy budują podobne modele. Wielu ludzi śledzi z uwagą ten wątek i to im robisz właśnie na złość. 

 

Konrad - proszę, abyś i Ty nie bawił się w psychologa - jeden na Forum wystarczy.

Nie chcę nikogo karać, po prostu trochę mi to obrzydło.

 

Nie odmówiłem pomocy nikomu z Forum, kto mnie o nią poprosił i nie odmówię.

 

12 minut temu, Shock napisał:

A ja tutaj zajrzałem chyba pierwszy raz. I mimo podziwu dla konstrukcji, autora i chęci na zerkanie co dalej przeżyłem rozczarowanie...

Jak relację na forum można wiązać z "konfliktem" z moderatorem który nawet nie śledzi poczynań i obecności autora tematu na forum ...dziwne.

Zachęcam do dalszej relacji, nie widzę powodów by ją zaprzestać...

 

I co Panie Rafale, znów zabawa w psychologa?

"Zachęcasz" zawsze na swój sposób.

 

 

[Shock]

Rób co chcesz analityku, szkoda z Tobą dyskutować.

[JacekCichy]

To się okazuje że zupełnie nie byłem świadomy tego że forum modelarskie stało się areną regularnych potyczek frontowych. Przykre to Panowie

[Marek_Spy]

Model ciekawy i szkoda że nie zobaczę budowy a reszta się nie przejmuj.

Wysłane z mojego CPH2021 przy użyciu Tapatalka