Aerodynamika pro vznikající simulátor

[semo]

Budou to zkoušet zlepšovat, snad se ta vývrtka někdy povede :-).

[semo]

Trochu jsem poladil velikost křídla, klapek a dal jsem tam profil podle opravdového letadla. Taky jsem do vzduchu vnesl nějaký šum, aby nebyl tak ideální. Celkem se to zlepšilo, nějaká vývrtka se mi občas povede. Bohužel někdy vznikne dost velká síla na SOP a to už vypadá divně. Možná mám v datech nějakou chybu. JavaFoil občas vyplivne pro nějaký úhel náběhu nereálná čísla (drag coeficient 70..a podobně). Zatím to filtruju ručně.

Kdo chcete, můžete zkusit na stejné adrese.
Teď se tomu zas nebudu nějaký čas věnovat kvůli práci, ale občas třeba něco přibyde :-)

[semo]

Po nějaké době jsem se vrátil k projektu modelářského simulátoru, který chci naprogramovat. Možná že někteří vzpomínáte, je to asi půl roku zpátky, co jsme tady o tom diskutovali. Tenkrát jsem skončil u malého letového dema s jednoduchým modelem křídla ("nekonečného rozpětí"). Předem chci upozornit, že vím co všechno obnáší vývoj SW tohoto rozsahu a jeho distribuce. Živím se vývojem 3D her a teď dokonce i jedním simulátorem pro dopravu. Takže i vím, že bez investora to může být je malý jednoduchý prográmek (nebo taky vůbec nic), ale třeba to někdo zainvestuje, až bude co ukázat :-).

V tomto vlákně mi jde hlavně o to, získat novou inspiraci pro fyzikální model, protože nemám moc lidí okolo sebe, se kterými to můžu diskutovat a sám jsem orientovaný spíše na grafiku.

Takže, o co jde:
Od minule jsem si uvědomil, že bez kvalitních dat, nelze žádné pořádné virtuální letadlo sestavit. Dokonce vím, že armádní simulátor, který vzniká v Brně, létá převážně podle tabulkových hodnot dodaných výrobcem letadla. Tak jsem začal psát nejprve editor, kde budu moci letadla vyladit. Mám namysli robustní 3D editor, kde nastavím (nebo nasimuluju) fyzikální parametry a připojím grafické objekty. Základ editoru je hotov a některé funkce také: definice křídla, nástroje pro rozložení hmotnosti a s tím související výpočet těžiště a tenzoru setrvačnosti.

Nyní musím začít s aerodynamikou. Rád bych získal koeficient odporu pro různé části letadla. Napadlo mě tohle:

1) Mohl bych nasimulovat proudící vzduch (solver navier-stokes rovnic) a z toho odovodit nějaké hodnoty škodlivého odprou (Cx).
Je to těžké, ale ne nemožné. Ten solver bych udělal v jednoduché formě, podle tohoto dokumentu, který je sice určen převážně pro grafické efekty, ale věřím, že nějaké výsledky to hodí.

2) Znám výkon motoru a předpokládám, že vrtule je vhodně zvolená. Pro pohonnou jednotku stanovím nějakou účinnost. Tím pádem mohu alespoň odhadnout sílu - tah. Pokud znám dále maximální rychlost letadla (pro reálné stroje se udává), tak z Newtonova zákona odporu můžu vypočítat koeficient odporu Cx*S pro přímý vodorovný let.

Porovnáním 1 a 2 bych mohl získat představu o odporu, která by alespoň nějak souvisela s realitou.

A konečně i pár otázek:
- Sice operuju s pojmy solver a simulace, ale zatím přesně nevím, jak správně přepočítat pole rychlostí a hustoty proudícího vzduchu (což jsou výsledky simulace proudění) na koeficient odporu. Napadá vás něco? Bude fungovat poměr hustoty "před" a "za" tělesem?
- Myslíte, že výpočet z bodu 2), může mít za vhodně zvolených podmínek nějakou vypovídající hodnotu?
- Napadá vás něco lepšího?
- Jsem blázen? :-)

Děkuji těm, kteří dočetli až sem. Jak jsem psal, byl bych rád za nějakou inspiraci, nápady, diskuzi či jen zpětnou vazbu.

[Ticcino]

Nejsi blazen. Jsi nadsenec. Ja zkousel pouze jednoduchou vec. Vypocitat tah pohonu v zavislosti na rychlosti letu, otackach motoru a parametrech vrtule. Podle zakonu jednoduche fyziky. Vysledky nebyly pouzitelne. Vstupuje tam prilis nelinearit a na to se ja muzu co?
Drzim ti palce.

[semo]

Děkuju :-)

[semo]

I když to tady nikoho moc asi nezajímá, trochu jsem s tim simulátorem pokročil. I díky radám lidí tady z fóra.

Zatím to lze chápat jako knihovnu na simulaci podzvukových letadel s křídlem bez šípovitosti (respektive - šípovitost může mít, ale neni to reálné). Konečně mám i efekt konečného rozpětí (Lifting Line Theory) a změnu úhlu náběhu na VOP (downwash). Ale hlavně je k tomu editor! Na tom jsem dělal snad půl roku a vzniklo něco, co myslím v ostatních simulátorech chybí.

Momentálně to není bohužel modelářský simulátor, ale máme tam větroně LF-107 a chystáme k tomu i vlečnou. Snad z toho vznikne někdy aspoň nějaké demo.


Na videu je grafika zatím bez detailů (větroň bez textur, terén bez stromů). Vše běží na grafickém engine Nexus, který programuje kolega. Pokud by někdo měl nějaký velký balík peněz, kterého by se chtěl zbavit, nebo nějaký plán, rád z toho ten modelářský simulátor udělám :-).

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=PLwwEpfU6Qo[/youtube]

[igorb]

pekne :- ))

pozeram ze je urobena zmena uhlu nabehu kridla pri toceni okolo pozdlznej osi a vidno to na vektoroch ... ale tiez predpokladam ze side slip sa zatial nekona :- ))) ... presne ako pises je to o baliku :- )))))))))))

[semo]

Díky za reakci!

Ano, úhel náběhu se počítá pro každý ten zelený vektor zvlášť podle lokální rychlosti vzduchu a dalších věcí. Takže to okolo té podélné osy by fungovat mělo :-).

Ale jak to myslíš s tím side slipem? Pokud myslíš tady tohle (obrázek 2): http://www.slavetind.cz/stavba/Mechanika/Vliv_geom_kr_na_pric_stab.aspx, tak to tam mám (přičemž profil zůstává stejný, i když z pohledu nabíhajícího vzduchu by měl být v takovém režimu letu jaksi protažený). K tomu trup taky generuje nějaký boční odpor při skluzu. Ale např. příčné proudění po křídle, nebo šípovitost, to bohužel zatím neumím. Nicméně, co jsem tak viděl, tak to většinou nesimuluje nikdo. Ale pokud by byl nějaký tip, docela rád bych to tam zapracoval :-).

[igorb]

vplyv vzopetia pri stanovom obtekani je jedna vec, ale okrem toho sa ti posunu vsteky "taziska" a "stredy" ... presne je to o tej zmene profilu na pretiahnutejsi (samozrejme sa ti zmeni viac jeho parametrov, hlavne prehnutie, ale to sa da dopocitat ak nie rovno ignorovat), ale ak integrujes po rozpeti zistis ze aj MAC sa ti posunie (pootoci) a teda tazisko vztlaku budes mat niekde inde ako pri priamom obtekani, rovnako stihlast sa ti znizi atd

ak budes riesit sipovitost, a dobre to urobis, tak jednym vrzom urobis aj toto

pokial to nemas vyriesene, tak napriklad kridlo so sipovitostou ti vyjde ze nema stabilizijuci ucinok okolo pozdlznej osi, ale on ma :- ))

[semo]

Dobře, že to říkáš, musím tuhle část znovu prověřit. Vpodstatě jsem to měl nějak takhle: http://i.stack.imgur.com/Ly96H.jpg. Takže i ten stabilizační účinek tam byl - otázkou je, nakolik to bylo správně. Nevím totiž, jak naložit s tou "boční" složkou. Udělat z ní třecí odpor? A tvoje poznámka o štíhlosti křídla je dobrá - je fakt, že rozložení vztlaku (indukovaný úhly náběhu) by se měly taky změnit.

[igorb]

to co hovorim si predstav takto ... integrujes po rozpeti, zoberies kratku sekciu kridla rezanu pozdlz trupu (cize v smere prudenia), zoberies 25% JEJ MAC a k nemu spocitas co treba ano?

a teraz si predstav ze mas nejaky bocny sklz, cize robis rezy s nejakym uhlom, tym sa ti zmeni profil uhly nabehu atd, to je asi jasne, ale okrem toho vztazny bod 25% mac danej sekcie sa ti pootocenim posunie do smeru odkial prichadza prud (pretoze je v 25% a nie v strede) a to ma za nasledok polohu celkoveho taziska vztlaku kridla ... to je to co mam na mysli

v extreme si predstav obdlzniove kridlo s nulovou doprednou rychlostou ale s nejakym bocnym sklzom ... tazisko vztlaku bude niekde v polovici kridla ktore je v smere pohybu, takze ti vznikne moment okolo pozdlznej osi modelu posobiaci v smere "proti" pohybu ... neviem ci je to jasne ale obrazok sa mi kreslit nechce :- ))

[semo]

Ahá! Už rozumím. Zkusím si s timhle rozhodně pohrát. To by u větroně mohlo udělat hodně.

[semo]

Vypadá to nadějně, ale už sem z toho trochu zmatený. Chtělo by to na testování pilota, kterej má víc zkušeností, než já.