Design Supersonic RC modelu

[macko]

Zaujimave vlakno na https://www.wattflyer.com/forums/showth ... 547&page=1
pojednava o navrhu RC modelu lietadla prekonavajuce rychlost zvuku 1Mach.
Pri diskusii sa vynorili určité problemy ,ktore by mohli objasnit modelari ktori sa pohybuju aj v profesionalnom letectve.(prevadzka,konstrukcia)
Moje otazky by boli:
-je mozne postavit RCmodel lietadla do 25kg ktory prekona 1Mach?
-aka dostupna technologia? (materialy, spracovanie,...)
- v diskusii padli aj problemy s riadenim RC a Dopplerovom efekte(posun frekvencie)??
-nenasiel som ani Speed Limit pre RC modely,aj ked AMA uvadza poistenie do 200MpH,
(ako je uvedene v diskusii)
-je tam tzv. 100+MpH Club , a v CZ a SK by sa našli určite tiez modelari
-problem G force , pilotaze atd.
-Este nebol rekord- RC modelom prekonany 1Mach (zatial asi len 700km/h)
-na pobavenie v tej diskusii :ako sa bude zohrievat BALZOVY povrch modelu, ked Concord sa zohrial asi o 220st

[RC_FB]

Určitým zásadním problémem je to, že model se bude pohybovat na nebo pod dolní hranicí Re, pro které v plném a dobře počítatelném rozsahu platí aerodynamika nadzvukových rychlostí tak, jak ji známe a používáme-zvlášť v momentě, kdy se začnou řešit přechodové jevy. Je to podobné mat-fyz peklo, jako řešit balistiku 6" projektilu a .30" projektilu. To první jde (a tam moderní balistika vznikla), u druhého počítáš a počítáš a končíš se dvěma tatarskými konstantami, které trochu měníš podle podmínek na základě předchozí zkušenosti...
Co se křídla týče, v tomhle oboru má těžko někdo víc zkušeností (minimálně v oboru podzvukových rychlostí s projevem stlačitelnosti vzduchu) než Spencer Lisenby a lidé okolo něho:
http://www.dskinetic.com/default.aspx
Ten rekord není "něco přes 700" což padlo v r. 2010, ale něco přes 870 km/h. Nikdo s ničím modelářským (nevojenským) RC neletěl rychleji než on, aspoň co je známo.
Stavba v přesnosti a pevnosti na zvládání stabilních asi 80+ G v zatáčkách se řešila a vyřešila tady v ČR (pokud se nepletu, tak už u předcházejících modelů).
Ta delta ve videu v odkazovaném vláknu o moc rychleji nepoletí-tvar sání jedna věc, druhou je výstup plynů z turbíny. Kolem 700 se dostaneš hrubou silou, nízkou váhou a minimalizací odporu a jde to i výš i s vrtulí (tedy-v nemodelářských rozměrech).

S modelem do 25 kg to bude asi obrovský (neřešitelný?) problém, protože bude tak malý, že se poblíž M1 začne citelně projevovat viskozita vzduchu a v době, kdy mi na to s utrženýma ušima stačil (už zapomenutý) matematický aparát, jsem získla dojem, že se nemusí dařit dostat dost vzduchu k turbíně-průřez, délka a vnitřní plocha přívodního kanálu. O potřebné pevnosti sacího kanálu kvůli stabilitě tvaru a z toho plynoucí váze nemluvě. Konstrukce s turbínou hodně vpředu by leccos řešila, ale má jiné nevýhody.
Strčit našláplý motor pro A-S malorážní raketu do "něčeho" se servy asi není cíl, že...
Dej limit 10x tolik a půjde to...

[TomasC]

Nevidím problém s dosažením rychlosti. Dostatečný raketový motor.

Vidím jako zásadní problém s řízením. M1 = 320metrů za sekundu. Nebude tedy možné model udržet v dohledu. Řekněme, že bych létal kolem sebe 320metrů daleko. Rychlostí 320m/s.
Dostředivé zrychlení = rychlost ^ 2 / poloměr. Tedy 320G. Opravuji !!!! 320m/s2 tedy jen 32G.

Běžně řídím model co uletí 4km pod 60 sec. K tomu 20 zatáček a s pevným startem. Cca 80m/s. Dráhu je potřeba přesně naplánovat a držet.

Video zde:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=4RWtOnkVe9I[/youtube]

[zelkar]

Řekněme, že bych létal kolem sebe 320metrů daleko. Rychlostí 320m/s.
Dostředivé zrychlení = rychlost ^ 2 / poloměr. Tedy 320G.

Není to zrychlení spíš 320 m/s2?
Neboli cca 32G?

[TomasC]

Díky, opraveno.

[RC_FB]

Jj, to druhé. Něco přes 32G (32,42...). Což odpovídá těm 80+G na strženém akcelerometru při Lisenbyho pokusech. Z videa se dá odhadnout, že poloměry jsou někde kolem 100-120 m při cca. 240 m/s.

S pořádným raketovým motorem poletí cokoliv. Ale to není letecké modelářství

[Kuba78]

no pokud je povoleny raketovy motor, tak koupit nekde nacerno Sidewinder, vyndat bojovou hlavici, usetrenych 10kg pouzit na FPV vybaveni ktere tam misto ni strcit a ridit to takto.. nekde nad Mohawskou pousti. pravda, sice to ma 80 kilo a neni uplne vyreseno pristavani modelu, ale a hnedle mame model co hrave prekona mach 2,5

podle me bude skoro neresitelny problem rizeni, pokud se to ma ridit clovekem, vysilackou ze zeme. Tomase jsem videl ty jeho brusy vodit nazivo a popravde jsem pri plne rychlosti videl skoro prd, jen slysel kolem sebe letet jekot v te diskusi je odkaz na video kde turbinovy model dava 440mph a je videt jaky je to kalup. a prekonat rychlost zvuku znamena 800mph tedy skoro dvakrat tolik co na tom videu a skoro o pulku vic, nez je stavajici rekord. to bude chtit ocelove nervy Otto von Stierlitze, bystre oko Simo Häyhä, jemne ruce neurochirurga a odhodit pud sebezachovy.

Nicmene, to neznamena ze by to nekdo nemel zkusit, smele do toho.

[RC_FB]

Koukám že jsem trochu za Mlhu, měl jsem to rozepsané a neodeslané...

Tomášova připomínka je z provozního hlediska vůbec nejdůležitější. Lítat jsem ho viděl a chápu, že může tvrdit, že model vidí-protože zkušenost a ví, kam se koukat. Pro necvičené oko je pyloňák fakt peklo, leda letět po sluchu a po paměti. A to lítá hluboko podzvukově, kdejaké dospělé vrtulové letadlo si ho namaže na chleba. Pro ilustraci:
takhle vypadá pitomých 460 km/h v něčem, co je ve všech osách širší (a tedy snáz viditelné/postřehnutelné) než pyloňák, nebo Lisenbyho Dynamic:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=vljy3lKIN-0[/youtube]

A takhle nějak vypadá Lisenbyho 240+ m/s (trojnásobek pyloňáku) v reálu. Pokud mne odhad neklame, je ta elipsa dlouhá něco přes 400 m:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=4eFD_Wj6dhk[/youtube]

Pro M=1 zrychlete o třetinu a fous, pro aerodynamicky stabilizovanou nadzvukovou rychlost bez přechodových jevů zhruba 1,5x, což akorát umí Youtube.

[RC_FB]

Pro představu, co v takové rychlosti snáší drak:

Nějak jsem si odhadl rozměry Kinetica (kolem 40 dm2 plochy) a nepochybuju o tom, že použité profily mají minimální klopný moment. I kdyby byl součinitel klopného momentu křídla 0,01 nebo menší, pro ustálený let to znamená, že jen na tohle "visí na ocase" kýbl vody. Ve chvíli kdy se model cpe do zatáčky, visí na tom ocase možná dva dospělí chlapi.
Plus těch 80-100 G v zatáčce-což při váze kolem 8,5 kg znamená, že je na něj naloženo kolem 750 kg-a nesmí se moc ohýbat (natož kroutit), aby si udrželo potřebné tvary a vlastnosti. A ne proto, že se řekne "dej tam všechen kompozit co se vejde, stejně je to svahák"-při těch silách musí být materiál a rozložení momentů a pevnosti v jednotlivých částech velmi slušně odladěné na průběh, ne jen "to vydrží"-jinak by se taky mohl model zkřížit do neřiditelnosti.

Holý drak Koneticu váží kolem 7 kg-takže pro 25 kg model s obdobným obestavěným objemem to znamená, že na zpevnění konstrukce pro cca. 1,5 násobnou rychlost, rádio, zdroje a pohon, který ho na tu rychlost dostane, zbývá 18 kg. Aku, serva (schopná zkousat ty síly), přijímače, zálohy-asi 3,5 kg? Materiál pro zajištění pevnosti a tuhosti-3-4 kg, spíš víc-v nadzvuku jdou aerodynamické síly ne s druhou, ale se třetí mocninou rychlosti. A zbývá pod 10 kg na pohon s tahem okolo 30+ kg a palivo.
Jenom rámcová úvaha ukazuje, že do 25 kg to prostě nepůjde.

Když jsem si s takovou úvahou před lety čistě akademicky hrál, vycházela mi minimální vzletovka s turbínou kolem 140 kg a z prstu vycucaná "raketa" (protože o těch vlastně nic nevím) ve stylu Me 163 kolem 50-60 kg...

[dudaj]

Jenom bych doplnil. že ten větroň co udělal těch 650 mph neměl vlastní pohon, takže jediná hmotnost vlastně byla konstrukce modelu a serva.
Takže se mnohem lépe vyrovnal s přetížením, než model s vlastním pohonem.

Delta na turbínu je na tom s rychlostí mnohem hůř. A ani to bych řídit nechtěl.

Ano větší modely lze řídit lépe - jsou dál vidět a rychlost tak nepůsobí. Nicméně síly a nároky na serva a použité konstrukce jsou taky někde jinde.
Tyhle diskuze otvírají lidé, co zpravidla nic většího a rychlého nikdy nestavěli, ani neřídili .

[youtu_be]http://youtu.be/sa-TSNeTK-A[/youtu_be]

[leone]

Tyhle diskuze otvírají lidé, co zpravidla nic většího a rychlého nikdy nestavěli, ani neřídili .

Súhlasím, ale ja sa postavím na ich obranu.
Nemyslia to zle, zrejme len fantazírujú, pretože často im robí problémy pochopiť, ako fungujú aj oveľa bežnejšie veci okolo nás.

[macko]

Pravda je ,ze zrejme zatial nikto nelietal s RC modelom pohananym turbinou prekonavajici rychlost zvuku v malych vyskach , takze skusenosti nejsu. Dalo by sa zhrnut ze:
-pri sučasnom stave technologii je stavba RC modelu do 25kg, leticim 1Mach vo vyske do 300m-vodorovny let (aby to vyhovovalo predpisom o prevadzke UAV) je nemozna
-Riadenie takeho modelu mozne je ale asi 2 piloti ,2 zalohovane RC supravy,
jeden pilot FPV druhy podla viditelnosti , predtym je urcite naročny trening a vyber
najlepsich pilotov
-G pretazenie je velky problem a musel by sa letovy plan stanovit tak aby nedoslo k viac ako +20G a -18G ?
-problem paliva , motoru -skratka pohonu (hmotnost a nadrz )
-serva ,motory, prijimač, zrejme stabilizačni system a ostatne prvky s vysokou spolahlivosti
-a mnoho dalsiho , ale mozno raz to niekto dosiahne- obrovska vyzva

Dakujem za vsetky fundovane odpovede a odborne nazory.

[RC_FB]

-V naší fyzikálně-chemické realitě je neraketový a rozumně řiditelný model do 25 kg á M1 nemožný (a raketový, který by ten M=1 vytáhl v horizontu minimálně absolutně na hranici možností, rozhodně s komerčními elektrokomponenty). Dostat něco do luftu, namířit nějakým směrem, odpálit raketový motor a až to zpomalí, začít řídit a přistát-snad, ale to asi není to, co nás zajímá (?)
-Takovou věc nemůžou řídit dva s tím, že si to předávají
Přetížení problém není, protože v tom nesedí chlap, který kolabuje kolem 10G. Stačí technicky ošetřit, že pitomý přijímač najednou váží dvě kila a kablík od serva se z něj vytahuje silou, jako když na něm visí taška s nákupem. Plus vibrace. Není to sranda, jde to a něco to váží. Může se ukázat, že kombinaci přetížení a vibrací (které v Kineticu skoro chybí-vibrace od pohonu, vibrace od přechodových aerodynamických jevů v cca. M0,9-M1,1) nevydrží materiály na PCB, které se v modelářské elektronice běžně používají
-Držet přetížení při M1 pod 20G znamená poloměr zatáčky v kilometrech
-Pohon paradoxně asi problém není, v současnosti je na trhu "dost" turbín s tahem 40-60 kg, které s vhodně provedenou výfukovou trubkou, tryskou a přídavným spalováním určitě stačí, pokud bude na rozhon dost prostoru

Ještě btw nápověda, získatelná ohlédnutím na 70 let vývoje-neexistuje žádný nadzvukový stroj v rozměru Delfín/Alca. Proč-protože při potřebné aerodynamice a pevnosti se na tu váhu nevejde pohon a dost paliva. To, že až cca. 20% váhy nadzvukových strojů tvoří konstrukce a systémy, které tam jsou proto, že musí respektovat a podporovat toho chlapa vpředu se neměnilo a nemění.

[macko]

Super odpoved, ešte raz Dakujem za priblizenie problemu.Nemam vedomosti ani schopnosti a rozpocet ,postavit a lietat s takymto strojom, len ma zaujalo hore uvedene vlakno(v angl. originale a nenašiel som ine)

Milan

[Kuba78]

Ještě btw nápověda, získatelná ohlédnutím na 70 let vývoje-neexistuje žádný nadzvukový stroj v rozměru Delfín/Alca. Proč-protože při potřebné aerodynamice a pevnosti se na tu váhu nevejde pohon a dost paliva. To, že až cca. 20% váhy nadzvukových strojů tvoří konstrukce a systémy, které tam jsou proto, že musí respektovat a podporovat toho chlapa vpředu se neměnilo a nemění.

no, vim ze to asi neni uplne presne odpoved na tohle, nicmene neda mi to pokud jde jen o ty rozmery..
Alca 13 x 10m, 8 tun, mach 0,8
x-15 15 x 7m, 15 tun, mach 6,7
ba-349, 6 x 4m, 2,2 tuny, mach 1

ale v zasade mas pravdu, alca ma 4 tuny uzitecne hmotnosti vcetne paliva, x-15 ma jen toho paliva skoro 7 tun.. a to nestartuje ze zeme, palivo vydrzi jen neco pres minutu. O natteru nemluve..