Geometrie křídla elektrovětroně

[kope]

Nějak se nemůžu dostat k aspoň nějaké odpovědi. Zkusím tedy položit dotaz jen na jednu věc:
poměr hloubky profilu u kořene a u konce křídla
- jak toto ovlivňuje letové/aerodynamické vlastnosti?

Příklad: uvažujme třeba konfiguraci "malý větroň, F3K nebo tak něco", rozpětí 1500 mm, třeba profil AG-38, křídlo s nevelkým vzepětím a nulovou nebo velmi malou šípovitostí.
Varianta 1: hloubka u kořene 210 mm, hloubka u konce křídel 126 mm (60 % hloubky u kořene)
Varianta 2: hloubka po celém rozpětí stejná 168 mm

Obě varianty mají jestli dobře počítám stejnou plochu křídla (kdyžtak si to upravte tak, aby měly). U Varianty 1 je u konce křídel malá hloubka, tedy menší Re při stejné rychlosti, tedy se budou trhat proudnice nejdřív tam (pokud tomu nějak nepomůžu, například negativem nebo turbulátorem nebo prouděním v trochu jiném směru než je směr letu - třeba šípovitostí). Přesto většina letadel má křídla která se zužují od kořene ke konci. Dovedu si představit, že k tomu je pevnostní/konstrukční důvod. Ale je i aerodynamický důvod?

Jestli budu mít večer čas, zkusím dohledat poznámky ze semináře, který před časem pořádal p. Lněnička a kde se určitě problematika štíhlosti křídla prbírala. Ale fakt nevím, jak mi to vyjde a jestli se k tomu dostanu.

[YenyaKas]

- určím předpokládanou rychlost letu modelu a to i předpokládanou pádovou rychlost (na to jsou i takové kalkulační prográmky)

Prosím odkaz nebo aspoň název prográmku. Nebo aspoň nějaký hrubý odhad, v jakých číslech se u rozpětí 1.2-1.5 m a hmotnosti řekněmě 350 gramů pohybuju. Jak rychle letí Sky Surfer vytrimovaný do rovného klouzavého letu, a jakou má tak pádovou rychlost? Nemám na letadlech GPSku ani pitotku, takže tohle vůbec nevím ani přibližně. 5 m/s? 10 m/s?

Nebo teda jak se tohle pozná v XFLR5 - třeba když si pro nějaký úhel náběhu a nějakou rychlost
zobrazím letadlo a křivku označenou "Trans" (asi přechod mezi laminárním a turbulentním prouděním),
tak bych měl mít u špičky tuhle křivku víc vzadu než u kořene?

- podle půdorysu zužujícího se křídla vypočítám hodnoty Re pro hloubku u kořenu, středu a konce křídla.

OK. Re závisí na délce přímo úměrně, taže 60% hloubka znamená 60% Re oproti kořeni.

- Pak prostuduji poláry jednotlivých profilů a zvolím takové, aby u nich s rezervou nedocházelo k vzniku podkritického proudění a to v celém rozsahu rychlostí (tedy hodnot Re). Pro kořen může být rezerva menší (případně na pádovce i žádná), pro konce křídel bych volil aspoň 20% i na pádovce, aby bylo zachováno vyvinuté proudění u konce vnitřního křídla v obloucích, kdy je to obtékáno menší rychlostí než křídlo vnější.

Na tomto místě chci moc poděkovat za rady, vážím si jich. Ale budu se asi muset dopustit "negramotných dotazů", omlouvám se. V čem měříš těch 20 % rezervy? V Re (čili délce nebo rychlosti)? A daleko negramotnější věc - jak se pozná z poláry při jakém Re je to nad-/pod-/kritické proudění? Třeba tady:

http://airspace.cz/akademie/rocnik/2009/12/airfoils.php

The airfoil LHK 512 can be used successfully on wide range of sailplanes. The chord on wing tips should not be smaller than 115 mm.

http://www.airspace.cz/akademie/rocnik/2009/12/airfoils_04.jpg

Z čeho je na tom obrázku vidět, že kritické proudění je červená polára (Re=60k) a ne třeba modrá (Re=100k)? A dále - není ta citovaná věta nesmysl? Neměl by autor namísto velikosti uvádět Re? Nebo jak se tady dostaneme k takto přesně určené délce? To je nějaká předem známá rychlost, se kterou se má v tomto počítat na těch "wide range of sailplanes"?

[LV]

Jednu vec nechápem. Načo tu riešiš profily, poláry... keď technológiou ktorou to budeš stavať profil nedodržíš ani približne?

[YenyaKas]

Jednu vec nechápem. Načo tu riešiš profily, poláry... keď technológiou ktorou to budeš stavať profil nedodržíš ani približne?

Výše píšu něco jako pokud vám vadí zvolený způsob stavby, představte si místo toho výřez z plného XPS odporovým drátem. Jsme na fóru o aerodynamice, chtěl bych odpověď na dotazy k aerodynamice, a ne debatu nad způsobem stavby. Pochybnost nad způsobem stavby už tady byla vyjádřena, další opakování téhož nepřináší další informační hodnotu. Děkuji za pochopení.

[LV]

Ale ani s tym odporovym dratom neurobis profil taky ako boli vyratane parametre.

[YenyaKas]

OK. A něco k aerodynamice máš?

[YenyaKas]

Aby řeč nestála, zkusil jsem si spočítat některé zde diskutované varianty v XFLR5. Aby to bylo zhruba srovnatelné, zachoval jsem profil AG38, plochu křídla 25 dm2 a nulovou šípovitost. Na obrázku jsou grafy pro tři konfigurace:

AG38: rozpětí 1.5 m, hloubka u kořene 21 cm, u špičky 12.6 cm (60 %), zobrazeno červeně
AG38-notaper: rozpětí 1.5 m, konstantní hloubka 16.8 cm přes celé rozpětí, zobrazeno žlutě
AG38-1.2m: rozpětí 1.2 m, hloubka u kořene 26.2 cm, u špičky 15.7 (60 %), zobrazeno fialově

A nad tím jsem udělal tři analýzy přes úhly náběhu -3° až 15°:
konstantní vztlak (taková rychlost, aby se letadlo uneslo, počítal jsem 320 g), plná čára
konstantní rychlost 5 m/s, čárkovaná čára
konstantní rychlost 10 m/s, čárkovaná čára s kroužky

Neměnil jsem úhel seřízení ani konfiguraci VOP.

Co z toho vyčíst?

Já tam vidím třeba to, že pro rozpětí 1500 je o kus lepší CL/CD při nulovém alpha (15 proti 12), ale zase rozpětí 1200 mm při stejné ploše funguje (roste CL) až do alpha cca 7°, zatímco rozpětí 1500 mm s menší hloubkou má vrchol CL/CD někde u dvou, tří stupňů. Zužující se křídlo se chová dost podobně křídlu s konstantní hloubkou, má trochu jiný průběh momentu a o malý kousek lepší maximum CL/CD. Polára CL versus CD vypadá pro 1200 mm úplně jinak než pro 1500 mm. Proč?

Pokud by si s tím někdo chtěl hrát, nechám pár týdnů XFL soubor zde:
https://www.fi.muni.cz/~kas/tmp/kluzak.xfl
a protože rcmania ten obrázek zmenšila až k hranici čitelnosti, původní je zde:
https://www.fi.muni.cz/~kas/tmp/polary.jpg

[DAF]

Ale ani s tym odporovym dratom neurobis profil taky ako boli vyratane parametre.

OK. A něco k aerodynamice máš?

Ale to je také k aerodynamice. Pokud nejsi schopen výrobně zajistit dostatečně přesný tvar profilu, pak jsou veškeré aerodynamické výpočty na nic.

[Atto]

... Pokud nejsi schopen výrobně zajistit dostatečně přesný tvar profilu, pak jsou veškeré aerodynamické výpočty na nic.

Platí tento striktný pohľad aj v prípade krídiel, ktoré nemajú tuhý (balzový, kompozitový a pod.) poťah, teda konštrukčné (rebrované) krídla sú potiahnuté papierom, fóliou, textíliou ...

Vtedy má presný tvar profilu len si 1% profilu, teda tam, kde sú rebrá. Medzi nimi je poťah viac či menej previsnutý a o presnom (alebo akomkoľvek) tvare profilu by som radšej veľmi nemeditoval.

Nenapravia to ani nosníky medzi nábežnou (prípadne odtokovou) hranou a hlavným nosníkom. Výsledkom je potom: dvojito-, trojito- štvorito- lomený (kostrbatý) profil, ktorého vlastnosti si v porovnaní s vlastnosťami pôvodného (rebrového) profilu nechám vysvetliť.

[YenyaKas]

Vyzkoušel jsem odhadnout, jak velký je vliv nepřesně udělaného profilu křídla. Vzal jsem z výše uvedeného konfiguraci "AG38" (pro připomenutí: rozpětí 1500, hloubka 210 až 126) a nahradil profilem Clark-Y zmenšeným na 7 % tloušťky jako příklad nepřesně udělaného profilu AG38. A nechal opět spočítat tři režimy:

konstantní vztlak (aby se letadlo uneslo, plná čára)
konstantní rychlost 5 m/s (čárkovaná čára)
konstantní rychlost 10 m/s (čárkovaná čára s tečkami)

Je vidět, že třeba maximum CL/CD v tom prvním režimu má AG-38 okolo 18, zatímco zmenšený Clark-Y okolo 15, čili 83 % původní hodnoty. To bych bral jako rozumný odhad toho, co tak nejvíc lze pokazit nepřesným profilem.

[alka]

Prosím odkaz nebo aspoň název prográmku. Nebo aspoň nějaký hrubý odhad, v jakých číslech se u rozpětí 1.2-1.5 m a hmotnosti řekněmě 350 gramů pohybuju. Jak rychle letí Sky Surfer vytrimovaný do rovného klouzavého letu, a jakou má tak pádovou rychlost? Nemám na letadlech GPSku ani pitotku, takže tohle vůbec nevím ani přibližně. 5 m/s? 10 m/s?

Přepni si zobrazení grafů s rychlostmi na osách Vx a Vz a dostaneš rychlostní poláru. To samé bych doporučil pro zobrazení klouzavosti - graf Cd / Vx.

[YenyaKas]

Díky. Teď se jdu ztrapnit - co z toho vyčtu? Přikládám analýzu typu 2 (fixed lift, čili rychlost kdy se letadlo unese samo pro různá alpha). Co vlastně je Vx a Vz? Já jsem měl představu, že Vx je vodorovná rychlost (bez ohledu na alpha, pořád kolmá na směr gravitace) a Vz je rychlost ve směru gravitace (kladné Vz je stoupání?). A když je analýza "fixed lift", tak proč je Vz nenulové? Nebo lift se myslí kolmý na směr letu ne ve směru gravitace?

Prosím o krátký popis, co z tohoto vyčtu. Díky moc.

[LV]

Ak ťa baví teória prosím... Ale ak si myslíš, že to bude mať dajaký prínos pre tebou ručne zhotovený model tak to určite nie.
Presný profil po celej ploche krídla ručne neurobím ani ja, ani Igor Burger, ani Mpl Lodigin a asi ani nikto iný. Jediný spôsob ako tak sa priblížiť vypočítaným hodnotám, je kompozitové krídlo urobené vo forme ktorú frézovala CNC fréza.
Príjemnú zábavu s polárami

[LV]

Platí tento striktný pohľad aj v prípade krídiel, ktoré nemajú tuhý (balzový, kompozitový a pod.) poťah, teda konštrukčné (rebrované) krídla sú potiahnuté papierom, fóliou, textíliou ...

Vtedy má presný tvar profilu len si 1% profilu, teda tam, kde sú rebrá. Medzi nimi je poťah viac či menej previsnutý a o presnom (alebo akomkoľvek) tvare profilu by som radšej veľmi nemeditoval.

Nenapravia to ani nosníky medzi nábežnou (prípadne odtokovou) hranou a hlavným nosníkom. Výsledkom je potom: dvojito-, trojito- štvorito- lomený (kostrbatý) profil, ktorého vlastnosti si v porovnaní s vlastnosťami pôvodného (rebrového) profilu nechám vysvetliť.

Ručne sa to proste presné vyrobiť nedá, teda vlastnosti takéhoto krídla nebudú také, ako boli vypočítané. Budú skrátka iné. Či lepšie , alebo horšie pre tvoje konkrétne použitie je dané tou odchylkou. Vlastnosti daného profilu zmení už len malý zásah brúsnym papierom do nábežky...
Nehroťte to, stavajte a lietajte.

[YenyaKas]

Ak ťa baví teória prosím...

Ano, baví. Klidně ať u každého vysvětlení je dovětek "ale rukama to všechno pokazíš", ale chtěl bych se aspoň trochu o té teorii dovědět i bez ohledu na toto riziko. Ostatně v nadpisu tohoto fóra je mimo jiné i "teorie, výpočty", tak se tady snad o tom lze bavit i přesto, že mnozí z nás nebudou model přesně podle toho návrhu schopni vyrobit. Ale tak vědět jak se to chová teoreticky a co je čím ovlivňováno se (aspoň co se týče mé osoby) taky počítá.

Nehroťte to, stavajte a lietajte.

Tak než stavět úplně na slepo je lepší vědět aspoň zhruba, co je ovlivňováno čím (viz výše moje výpočty křídla s různým rozpětím a stejnou plochou - to vychází tak diametrálně odlišně, že to snad ani rukama změnit na opačný výsledek nejde). Takže možná nemá cenu (pro praktické použití) diskutovat o desetinkách Cl změnou profilu, ale třeba ta štíhlost a další prvky geometrie křídla zdá se nějaký vliv mít můžou.

Samozřejmě jde vzít "model který vypadá podobně a aspoň trochu lítá" a prostě to naslepo postavit podle něho, ale to beru jako nulovou variantu, jako že to můžu udělat vždycky. Ale třeba taky můžu aspoň o trochu víc chtít vědět, co dělám a co má jaký vliv.