skłon i wykłon silnika elektrycznego

[stan_m]

Niektórzy  modelarze określając kąt pochylenia osi śmigła korzystają z zasady przechodzenia tej osi przez środek ciężkości, który wyznaczają na cięciwie skrzydła. Jest to zasada błędna bowiem położenie środka ciężkości na skrzydle nie istnieje wg współrzędnych kartezjańskich (xy) a istnieje wyłącznie umownie bo najłatwiej podeprzeć w tym punkcie model by uzyskać kontrolę wyważenia. Istnieje za to środek masy, którego położenie określają już współrzędne xy czyli: położenie na prostej prostopadłej do osi kadłuba (przechodzącej przez środek ciężkości - przyjmuje się dla modeli samolotów) oraz położenie względem osi kadłuba. Środek ciężkości i środek masy to są dwa różne pojęcia. Środek ciężkości jest punktem działania wypadkowej siły ciężkości zaś środek masy jest punktem skupienia masy (tak jakby cała masa czyli ilość materii była skupiona w tym punkcie). Dlatego też wszystkie momenty działające na model samolotu należy rozpatrywać względem środka masy a nie środka ciężkości. Oznacza to, że aby zminimalizować pochylenie samolotu od działania ciągu śmigła jego oś powinna przechodzić jak najbliżej środka masy lub najlepiej przez ten środek. Określenie położenia środka masy nie jest łatwe bo zależy ono od masy skrzydeł, kadłuba, zastrzałów, podwozia, stateczników i rozmieszczenia elementów wyposażenia w kadłubie i skrzydłach. W dużym uproszczeniu dla modeli samolotów przyjmuje się, że środek masy leży na prostej prostopadłej do osi kadłuba, która przechodzi przez środek ciężkości. Tu istotne jest położenie środka masy względem osi kadłuba (czy nad osią, czy pod osią). Dlatego przy robieniu makiety samolotu RC istotne jest zachowanie odpowiednich proporcji masy skrzydła i masy kadłuba (mówiąc najogólniej). Ta sama zasada dotyczy dużych samolotów. Gdy powstał samolot RWD-17W na pływakach to środek masy powędrował do dołu a oś silnika trzeba było wychylić do góry, aby zniwelować moment pochylający ciągu śmigła względem środka masy. Podobnie było w przypadku samolotu RWD-14 Czapla. Prototyp przybrał na masie 230 kg względem założeń projektowych, w tym masa skrzydła była o 30 procent wyższa. Środek masy powędrował zatem wyżej a z nieznanych powodów oś śmigła wychylona w górę powodowała , że ciąg śmigła dawał olbrzymi moment zadzierający i samolot był bardzo trudny w pilotażu. W seryjnych płatowcach zdjęto nieco masy z konstrukcji w tym szczególnie ze skrzydła i opuszczono oś śmigła do dołu co poprawiło natychmiast cechy pilotażowe. Dlatego bardzo trudno jest wybrać samolot na dobrze czyli realistycznie latającą makietę, gdyż każdy samolot ma ukryte niedoskonałości, które można w wersji modelarskiej poprawić ale to już nie będzie wiernym odzwierciedleniem cech pilotażowych oryginału. Ja przed laty wykonałem model Prząśniczki o rozpiętości 980mm (był to wymóg zamawiającego). Całą konstrukcję odwzorowałem wg skali i model okazał się nielotem: latał dziwnie i nieprzewidywalnie reagował na stery. Po namyśle w czasie dwóch dni powstał drugi egzemplarz, w którym szerokość kadłuba została zmniejszona o 1/3 czyli o tyle samo zmniejszyła się jego masa. W rezultacie środek masy powędrował do góry a ja dałem 1,5 stopnia wychylenia osi śmigła w górę tak aby nie psuć obrysu bocznego samolotu (bo to miała być Prząsniczka a nie coś podobnego). Model poleciał wspaniale (chociaż dane wychylenie osi śmigła nie niwelowało całkowicie momentu pochylającego) i był produkowany w kilkudziesięciu egzemplarzach. Kąt zaklinowania płata +3 stopnie, profil płasko-wypukły, wychylenie osi silnika do góry+1,5; wznios 7 stopni, sterowanie: kierunek, wysokość. Pokazuję szkic roboczy tego modelu z widokiem na oś śmigła.

[Market]

Muszę skorygować niektóre nieścisłości:

1. W jednorodnym polu grawitacyjnym (a tak właśnie jest na Ziemi) środek ciężkości pokrywa się ze środkiem masy. Zatem w warunkach ziemskich to jeden i ten sam punkt. A z Twojego opisu wynikało jakoby ich położenie w przestrzeni 3D było różne.

2. Bierzesz pod uwagę tylko ciąg i położenie jego osi względem środka masy/ciężkości. Ale w atmosferze działają jeszcze siły aeorodynamiczne, które dodatkowo przyłożone są w tzw. środku parcia. A ten jest zależny nie od rozłożenia mas tylko od rozłożenia powierzchni nośnych i oporów i nie pokrywa się ze środkiem ciężkości. Jeżeli środek ciężkości i środek parcia będą leżały mniej więcej wzdłuż osi silnika, to Twoje przybliżenie jest OK. I tak pewnie będzie w większości typowych konstrukcji. Ale jeżeli samolot będzie miał pod kadłubem np. puste lekkie zbiorniki dodatkowe albo np. właśnie pływaki puste w środku, to przesunięcie środka ciężkości jest niewielkie w stosunku do znacznego przesunięcia środka parcia. W wodnosamolotach dodatkowo trzeba brać pod uwagę opory hydrodynamiczne na pływakach przy starcie, które to opory są przyłożone dużo poniżej środka ciężkości.

Więc w typowych zastosowaniach Twoje przybliżenie da w miarę poprawne efekty, choć Twoje wytłumaczenie zasad doboru skłonu jest co najmniej niepełne.