Acestea sunt determinate de forma profilului, forma planului și vederea frontală a aripii.
Profilul aripii se numește forma (conturul) secțiunii aripii, obținută din intersecția aripii cu un plan paralel cu planul de simetrie al aeronavei. Figura 3.2 prezintă formele profilului aripilor.
Orez. 3.2 Forme ale profilelor aripilor
1 - simetric; 2 - nesimetric; 3 - plat-convex; 4 - biconvex; 5 - în formă de S; 6 - laminat; 7 - lenticular; 8 - în formă de diamant; 9 - D proeminent
Aripile primei aeronave erau plăci subțiri, curbate.
În 1910-1912. NU. Jukovski a fost dezvoltat teoretic concav profil de aripă 4 cu capacitate portantă mare.
Mai târziu am trecut la plano-convexși biconvex profile 2,3.
În formă de S profilele 5 au cele mai bune caracteristici de stabilitate. Laminarizat profilele 6 au rezistenta redusa la zborul cu viteza maxima.
Pentru avioane supersonice au fost dezvoltate lenticular profilele aripilor 7 formate prin intersectia unor arce de cerc.
Pentru zboruri hipersonice se folosesc în formă de diamantși în formă de pană profile 8.9 propuse de K.E. Ciolkovski.
Principalele caracteristici ale profilului aripii sunt (Figura 3.3):
Grosimea relativă;
Curbură relativă;
Coordonata grosimii maxime.
Orez. 3.3 Caracteristicile geometrice ale profilului
Coarda b este segmentul care leagă punctul muchiei de atac și punctul muchiei de fluidizare de punctele de capăt ale profilului.
Grosimea relativă Este raportul dintre grosimea maximă a profilului și coarda acestuia, măsurată ca procent din lungimea coardei:
.
Aici: c max - grosime maxima. Aceasta este distanța dintre pantele superioare și inferioare ale profilului.
Grosimea relativă a profilurilor aripilor aeronavelor subsonice moderne se află în interior 10 – 15%, și supersonică – în interior 2,5 – 5%. Cu cât profilul este mai subțire, cu atât rezistența aripilor este mai mică. Dar cu un astfel de profil, proprietățile rulmentului și caracteristicile de rezistență ale aripii se deteriorează.
Coordonata grosimii maxime profil ... Măsurat ca procent din coardă, numărând de la vârful coardei:
,
Pentru profilurile subsonice este 25 – 30%, pentru supersonic este 50%. Această coordonată arată unde se află punctul de tranziție al fluxului laminar al stratului limită la cel turbulent.
Curbură relativă(concavitatea) profilului este raportul săgeți deformarea liniei mediane a profilului la coarda acestuia, măsurată ca procent:
.
Aici: f max - curbură maximă (săgeată de deviere).
Deviere săgeată numită abatere maximă linia mediană profilul din coarda acestuia.
linia de mijloc profilul este o linie care trece prin punctele medii ale segmentelor de linie care leagă puncte cu aceeași coordonată pe contururile superioare și inferioare ale profilului.
Curbura relativă a profilurilor aripilor aeronavelor moderne variază în interior de la 0% inainte de 2%.
Grosimea relativă și curbura relativă a profilelor aripilor sunt caracteristici importante care afectează portanța aripii.
Pe baza cerințelor aerodinamice și a considerațiilor structurale, aripa este recrutată din profile cu grosimi relative diferite. Din motive de rezistență, se folosesc profile mai groase în secțiunile rădăcinii aripii și altele mai subțiri la capetele aripii.
Pentru obtinerea caracteristicile dorite stabilitate, curbura profilelor crește de la rădăcină până la capetele aripii. Se numesc astfel de aripi răsucite aerodinamic.
Coardele profilelor care alcătuiesc aripa pot avea unghiuri diferite față de axa fuselajului, care sunt mai mari la rădăcina aripii și mai mici la capăt. Se numesc astfel de aripi învolburându-se geometric... Unghiul format de așa-numita coardă aerodinamică medie a aripii ( MAR ) cu axa fuselajului se numește unghiul aripii(Fig. 3.3-1).
Fig. 3.3-1 Unghiul aripii
Unghiul de instalare este selectat din condițiile de cea mai mică rezistență a aeronavei atunci când zboară cu viteza maxima si este de aproximativ 0 - 3 °.
Forma aripii în plan
Planul aripii Este proiecția aripii pe planul orizontal.
Aripile aeronavelor moderne în formă de plan pot fi:
eliptică (a),
dreptunghiular (b),
Din păcate, nu am găsit un singur articol despre aerodinamică „pentru modelator”. Nici pe forumuri, nici în agende, nici în bloguri, nici unde este „strângerea” necesară pe această temă. Și apar o mulțime de întrebări, mai ales pentru începători, iar cei care se consideră „nu mai începători” de multe ori nu se deranjează să studieze teoria. Dar o vom repara!)))
Trebuie să spun imediat că nu voi intra în profunzime în acest subiect, altfel, măcar se va rezolva tratat, cu o grămadă de formule de neînțeles! Și cu atât mai mult nu te voi speria cu termeni precum „numărul Reynolds” – pe cine este interesat, poți citi în voie.
Deci, am fost de acord - doar cel mai necesar pentru noi - modelatori.)))
Forțele care acționează asupra unui avion în zbor.
În zbor, o aeronavă este influențată de multe forțe din cauza prezenței aerului, dar toate pot fi reprezentate sub forma a patru forțe principale: gravitație, portanță, împingerea elicei și rezistența aerului (glisare). Forța gravitației rămâne întotdeauna constantă, cu excepția scăderii acesteia odată cu consumul de combustibil. Portabilitatea se opune greutății aeronavei și poate fi mai mult sau mai puțin greutate, în funcție de cantitatea de energie necesară pentru a avansa. Forța de împingere a elicei este contracarată de forța de rezistență a aerului (alias de tracțiune).
În zborul drept și orizontal, aceste forțe sunt echilibrate reciproc: forța elicei este egală cu rezistența aerului, portanța este egală cu greutatea aeronavei. Sub nici un alt raport dintre aceste patru forțe principale, zborul drept și orizontal este imposibil.
Orice modificare a oricăreia dintre aceste forțe va afecta modelul de zbor al aeronavei. Dacă portanța generată de aripi ar crește în raport cu gravitația, rezultatul ar fi o sustentație a avionului. Dimpotrivă, o scădere a portanței împotriva gravitației ar determina o scădere a aeronavei, adică o pierdere de altitudine.
Dacă echilibrul de forțe nu este respectat, aeronava își va îndoi traiectoria de zbor spre forța dominantă.
Despre aripă.
Anvergura aripilor- distanta dintre planele paralele cu planul de simetrie al aripii, si atingerea punctelor sale extreme. Aeronava spațială este o caracteristică geometrică importantă a unei aeronave, influențând caracteristicile aerodinamice și de performanță a zborului și este, de asemenea, una dintre principalele dimensiuni generale ale unei aeronave.
Prelungirea aripii este raportul dintre anvergura aripilor și coarda aerodinamică medie. Pentru o aripă care nu este dreptunghiulară, raportul de aspect = (span pătrat) / zonă. Acest lucru poate fi înțeles dacă luăm ca bază o aripă dreptunghiulară, formula va fi mai simplă: raport de aspect = span / coardă. Acestea. dacă aripa are o deschidere de 10 metri și coarda = 1 metru, atunci raportul de aspect va fi = 10.
Cu cât alungirea este mai mare, cu atât este mai mică rezistența inductivă a aripii asociată cu fluxul de aer de la suprafața aripii inferioare către aripa superioară prin vârf cu formarea de vortexuri de capăt. Ca o primă aproximare, se poate presupune că mărimea caracteristică a unui astfel de vârtej este egală cu coarda, iar odată cu creșterea deschiderii, vârtejul devine din ce în ce mai mic în comparație cu anvergura aripii. Desigur, cu cât rezistența inductivă este mai mică, cu atât rezistența totală a sistemului este mai mică, cu atât calitatea aerodinamică este mai mare. Desigur, designerii sunt tentați să facă alungirea cât mai mare posibil. Și aici încep problemele: odată cu utilizarea unor raporturi mari de aspect, designerii trebuie să crească rezistența și rigiditatea aripii, ceea ce implică o creștere disproporționată a masei aripii.
Din punct de vedere al aerodinamicii, cea mai avantajoasă aripă va fi o astfel de aripă care are capacitatea de a crea cea mai mare portanță posibilă cu cea mai mică rezistență frontală posibilă. Pentru a evalua perfecțiunea aerodinamică a aripii, este introdus conceptul de calitate aerodinamică a aripii.
Calitate aerodinamică a aripilor numit raportul dintre portanța și forța de tracțiune a aripii.
Cel mai bun aspect aerodinamic este forma eliptică, dar o astfel de aripă este dificil de fabricat, de aceea este rar folosită. O aripă dreptunghiulară este mai puțin avantajoasă din punct de vedere aerodinamic, dar mult mai ușor de fabricat. Caracteristicile aerodinamice ale unei aripi trapezoidale sunt mai bune decât ale unei aripi dreptunghiulare, dar oarecum mai dificil de fabricat.
Aripile măturate aerodinamic și triunghiulare la viteze subsonice sunt inferioare celor trapezoidale și dreptunghiulare, dar la cele transonice și supersonice au avantaje semnificative. Prin urmare, astfel de aripi sunt folosite pe aeronavele care zboară la viteze transonice și supersonice.
Aripă eliptică din punct de vedere al acesteia, are cea mai înaltă calitate aerodinamică - cea mai mică rezistență posibilă la portanța maximă. Din păcate, o aripă de această formă nu este adesea folosită din cauza complexității designului, a capacității de fabricație scăzute și a caracteristicilor slabe de spargere. Cu toate acestea, rezistența la unghiuri mari de atac a aripilor cu o formă diferită în plan este întotdeauna evaluată în raport cu o aripă eliptică. Cel mai bun exemplu al acestui tip de aplicație de aripă este vânătorul britanic Spitfire.
Aripă dreptunghiulară în plan are cea mai mare rezistență la unghiuri mari de atac. Cu toate acestea, o astfel de aripă, de regulă, are un design simplu, este avansată tehnologic și are caracteristici de stand foarte bune.
Aripă trapezoidală în plan in ceea ce priveste rezistenta aerului se apropie de eliptica. A fost utilizat pe scară largă în proiectarea aeronavelor de producție. Fabricabilitatea este mai mică decât cea a unei aripi dreptunghiulare. Obținerea unei performanțe acceptabile de defecțiune necesită, de asemenea, unele ajustări de design. Cu toate acestea, o aripă trapezoidală cu un design corect asigură masa minimă a aripii, toate celelalte lucruri fiind egale. Avioanele de vânătoare din seria Bf-109 aveau o aripă trapezoidală cu vârfuri drepte:
Aripa are o formă combinată în plan. De regulă, forma unei astfel de aripi în plan este formată din mai multe trapeze. Proiectarea eficientă a unei astfel de aripi implică mai multe explozii, câștigul de performanță este de câteva procente în comparație cu o aripă trapezoidală.
Maturarea aripilor- unghiul de deviere al aripii de la normala la axa de simetrie a aeronavei, in proiectie pe planul de baza al aeronavei. În acest caz, direcția spre coadă este considerată pozitivă. Există o măturare de-a lungul marginii de conducere a aripii, de-a lungul marginii de fugă și de-a lungul liniei sfertului de coardă.
Aripă înclinată înapoi (KOS)- o aripă cu o mișcare negativă.
Avantaje:
Manevrare îmbunătățită la viteze reduse de zbor.
-Crește eficiența aerodinamică în toate zonele modurilor de zbor.
- Aranjamentul aripii inversate optimizează distribuția presiunii pe aripă și pe coada orizontală înainte
Defecte:
-KOS este deosebit de susceptibil la divergențele aerodinamice (pierderea stabilității statice) atunci când sunt atinse anumite valori ale vitezei și unghiurilor de atac.
-Necesită materiale de construcție și tehnologii care asigură o rigiditate structurală suficientă.
Su-47 "Berkut" cu baleiaj înainte:
Planor cehoslovac LET L-13 cu aripa înclinată înainte:
Într-un mod simplu, cu cât sarcina este mai mică, cu atât este necesară mai puțină viteză pentru zbor, prin urmare, cu atât este necesară mai puțină putere a motorului.
Coardă aerodinamică medie a aripii (MAR) se numește coarda unei astfel de aripi dreptunghiulare, care are aceeași suprafață cu aripa dată, mărimea forței aerodinamice totale și poziția centrului de presiune (CP) la unghiuri egale de atac. Sau, mai simplu, o coardă este un segment de linie dreaptă care leagă două puncte ale unui profil care sunt cele mai îndepărtate unul de celălalt.
Mărimea și coordonatele MAR pentru fiecare aeronavă sunt determinate în timpul procesului de proiectare și sunt indicate în descrierea tehnică.
Dacă mărimea și poziția MAR a unei aeronave date sunt necunoscute, atunci acestea pot fi determinate.
Pentru o aripă, în plan dreptunghiular, MAR este egal cu coarda aripii.
Pentru o aripă trapezoidală, MAR este determinată de construcția geometrică. Pentru aceasta, aripa aeronavei este desenată în plan (și la o anumită scară). Pe prelungirea coardei rădăcinii se așează un segment egal ca dimensiune cu coarda finală, iar pe prelungirea coardei rădăcinii (în față) se așează un segment egal cu coarda rădăcină. Capetele segmentelor sunt legate printr-o linie dreaptă. Apoi este trasată linia mediană a aripii, conectând mijlocul drept al rădăcinii și a coardelor terminale. Coarda aerodinamică medie (MAP) va trece prin punctul de intersecție al acestor două linii.
Forma aripii în secțiune transversală numit profil de aripă... Profilul aripii are cel mai puternic efect asupra tuturor caracteristicilor aerodinamice ale aripii în toate modurile de zbor. În consecință, selectarea profilului aripii este o sarcină importantă și responsabilă. Cu toate acestea, în vremea noastră, doar oamenii auto-făcuți sunt implicați în selectarea profilului aripii dintre cele existente.
Profilul aripii este una dintre componentele principale care formează aeronava și în special aeronava, deoarece aripa este încă o parte integrantă a acesteia. Un set de un număr de profiluri aerodinamice alcătuiesc o aripă întreagă și pot fi diferite pe întreaga anvergură a aripii. Și ceea ce vor fi depinde de scopul aeronavei și de modul în care va zbura. Există o mulțime de tipuri de profile, dar forma lor, în principiu, este întotdeauna în formă de lacrimă. Un fel de picătură orizontală foarte alungită. Cu toate acestea, această picătură este de obicei departe de a fi perfectă, deoarece curbura suprafețelor superioare și inferioare este diferită pentru diferite tipuri, precum și grosimea profilului în sine. Clasic - atunci partea inferioară este aproape de plan, iar partea superioară este convexă conform unei anumite legi. Acesta este așa-numitul profil asimetric, dar există și simetrice, când partea de sus și de jos au aceeași curbură.
Elaborarea profilurilor aerodinamice s-a realizat aproape de la începutul istoriei aviației și se desfășoară încă în instituții specializate. Cel mai strălucit reprezentant al acestui gen de instituții din Rusia este TsAGI - Institutul Central Aerohidrodinamic numit după profesorul N.E. Jukovski. Și în SUA - astfel de funcții sunt îndeplinite de Centrul de Cercetare din Langley (o divizie a NASA).
SFARSIT?
Va urma.....
Obiectiv
Investigați debitul din jurul profilului aripii fără a lua în considerare deschiderea acestuia, adică. aripi de anvergură infinită. Aflați cum se modifică tiparul curgerii profilului aerodinamic atunci când se schimbă unghiul de atac. Studiul ar trebui efectuat pentru trei moduri - decolare și aterizare subsonică, croazieră subsonică și zboruri supersonice. Determinați forța de susținere și de tracțiune care acționează asupra aripii. Construiește o aripă polară.
SCURT TEORIE
Profilul aripii- secţiunea aripii cu un plan paralel cu planul de simetrie al aeronavei (secţiunea A-A). Uneori, un profil este înțeles ca o secțiune perpendiculară pe marginea anterioară sau posterior a aripii (secțiunea BB).
Coarda de profil b - un segment care leagă punctele cele mai îndepărtate ale profilului.
Anvergura aripilor l - distanta dintre planele paralele cu planul de simetrie si care ating capetele aripii.
Coarda centrală (rădăcină).b 0 - coarda în planul de simetrie.
Sfârșitul acorduluib K - acord la secțiunea finală.
Unghiul de măturare pe marginea anterioarăχ PC - unghiul dintre tangenta la linia muchiei anterioare si planul perpendicular pe coarda centrala.
După cum sa indicat în lucrările anterioare, forța aerodinamică totală este R se descompune în forță de ridicare Yși forța de rezistență X:
Forța de ridicare și forța de tracțiune sunt determinate folosind formule similare:
Unde C Yși CU X- coeficienții de portanță și respectiv de rezistență;
ρ - densitatea aerului;
V- viteza corpului fata de aer;
S- zona eficienta a corpului.
Cercetarea nu este de obicei tratată de forțele înseși. Yși X, și cu coeficienții lor C Yși C X .
Luați în considerare fluxul de aer în jurul unei plăci subțiri: 
Dacă placa este instalată de-a lungul fluxului (unghiul de atac este zero), atunci fluxul va fi simetric. În acest caz, fluxul de aer nu este deviat de placă și de forța de ridicare Y este egal cu zero. Rezistenţă X minim, dar nu zero. Acesta va fi creat de forțele de frecare ale moleculelor de aer de pe suprafața plăcii. Forță aerodinamică completă R este minimă și coincide cu forța de rezistență X.
Să începem să deviăm placa puțin câte una. Datorită cosirii fluxului, forța de ridicare apare imediat. Y... Rezistenţă X crește ușor datorită creșterii secțiunii transversale a plăcii în raport cu debitul. 
Pe măsură ce unghiul de atac crește treptat și panta curgerii crește, portanța crește. Evident, și rezistența este în creștere. Trebuie remarcat aici că la unghiuri mici de atac, portanța crește semnificativ mai repede decât rezistența la rezistență.
Pe măsură ce unghiul de atac crește, devine mai dificil ca fluxul de aer să curgă în jurul plăcii. Forța de ridicare, deși continuă să crească, este mai lentă decât înainte. Dar rezistența crește din ce în ce mai rapid, depășind treptat creșterea liftului. Ca rezultat, forța aerodinamică totală Rîncepe să se aplece pe spate.
Și apoi dintr-o dată imaginea se schimbă dramatic. Jeturile de aer nu pot curge lin în jurul suprafeței superioare a plăcii. Un vârtej puternic se formează în spatele plăcii. Ridicarea scade brusc și glisarea crește. Acest fenomen se numește STOP în aerodinamică. Aripa „smulsă” încetează să mai fie o aripă. Se oprește din zbor și începe să cadă
Să arătăm dependența coeficienților de ridicare CU Y și forțele de rezistență CU X din unghiul de atac α pe grafice.
Să combinăm cele două grafice rezultate într-unul singur. De-a lungul abscisei, vom amâna valorile coeficientului de rezistență CU X, iar ordonata este coeficientul de portanță CU Y .
Curba rezultată se numește WING POLARA - graficul principal care caracterizează caracteristicile de zbor ale aripii. Trasarea pe axele de coordonate a valorilor coeficienților de portanță C Y si rezistenta C X, acest grafic arată magnitudinea și direcția de acțiune a forței aerodinamice totale R.
Dacă presupunem că fluxul de aer se deplasează de-a lungul axei C X de la stânga la dreapta, iar centrul de presiune (punctul de aplicare al forței aerodinamice totale) se află în centrul coordonatelor, apoi pentru fiecare dintre unghiurile de atac analizate anterior, vectorul forței aerodinamice totale va merge de la originea la punctul polar corespunzător unghiului de atac dat. Trei puncte caracteristice și unghiurile corespunzătoare de atac pot fi marcate cu ușurință pe polar: critic, economic și cel mai avantajos.
Unghiul critic de atac- acesta este unghiul de atac, atunci când este depășit, are loc blocarea fluxului. în care CU Y maxim si aeronava poate fi tinuta in aer la cea mai mica viteza posibila. Acest lucru este util atunci când faceți o abordare. A se vedea punctul (3) din figuri.
Unghiul economic de atac Este unghiul de atac la care rezistența aerodinamică a aripii este minimă. Dacă setați aripa la un unghi economic de atac, atunci se va putea mișca cu viteză maximă.
Cel mai bun unghi de atac Este unghiul de atac la care raportul coeficienților de portanță și rezistență la rezistență C Y /C X maxim. În acest caz, unghiul de deviere al forței aerodinamice față de direcția de mișcare a fluxului de aer este maxim. Când aripa este setată la cel mai avantajos unghi de atac, va zbura cel mai departe.
Calitate aerodinamică a aripilor Este raportul dintre coeficienți C Y /C X la setarea aripii la cel mai avantajos unghi de atac.
Comandă de lucru
Selectarea profilului aripii:
O bibliotecă extinsă de profiluri de aviație poate fi găsită pe site-ul web al Universității din Illinois: http://aerospace.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html
Aici este o bază de aproximativ 1600 de profiluri de aripi diferite. Fiecare profil are imaginea sa (în format * .gif) și un tabel de coordonate ale părților superioare și inferioare ale profilului (în format * .dat). Baza de date este disponibilă gratuit și actualizată constant. În plus, acest site conține link-uri către alte biblioteci de profil.
Alegeți orice profil și descărcați fișierul * .dat pe computer.
Editare * fișier .dat cu coordonatele profilului:
Înainte de a importa un fișier cu coordonatele profilului în SW, acesta trebuie corectat în Microsoft Excel. Dar dacă deschideți direct acest fișier în Excel, atunci toate coordonatele vor fi într-o singură coloană.
Avem nevoie de coordonatele Xși Y profilele erau în coloane diferite.
Prin urmare, începem mai întâi Excel și apoi deschidem fișierul nostru * .dat din acesta. În lista derulantă, indicați „Toate fișierele”. În vrăjitorul de text, specificăm formatul datelor - cu caracterul separator „Spațiu”.
Acum Xși Y coordonatele fiecăruia în propria sa coloană:
Acum ștergem linia 1 cu text, linia 2 cu date străine și linia goală 3. În continuare, ne uităm prin toate coordonatele și, de asemenea, ștergem liniile goale, dacă există.
Adăugăm și o a treia coloană pentru coordonată Z... În această coloană, umpleți toate celulele cu zerouri.
Și mutam întreaga masă la stânga.
Fișierul editat * .dat ar trebui să arate cam așa:
Salvați acest fișier ca fișier text (delimitat de file).
Crearea unui profil în SW:
Creați o piesă nouă în SW.
Rulați comanda „Curba prin puncte XYZ” din fila „Elemente”.
Se va deschide o fereastră:
Faceți clic pe OK și introduceți curba profilului aripii în document.
Dacă primiți un avertisment că curba se auto-intersectează (acest lucru este posibil pentru unele profiluri), atunci trebuie să editați manual fișierul în Excel pentru a elimina auto-intersecția.
Acum această curbă trebuie convertită într-o schiță. Pentru a face acest lucru, creați o schiță pe planul frontal:
Rulați comanda „Transform Objects” din fila „Sketch” și specificați curba profilului nostru ca element pentru transformare.
Deoarece curba inițială este foarte mică (coarda profilului este de numai 1 mm!), Folosind comanda „Scale Objects” creștem profilul de o mie de ori, astfel încât valorile forțelor aerodinamice să corespundă mai mult sau mai puțin cu cele reale. cele.
Închideți schița și utilizați comanda Extruded Boss / Base pentru a extruda schița într-un solid de 1000 mm lungime. De fapt, puteți extruda la orice lungime, oricum vom rezolva problema fluxului bidimensional.
Suflarea profilului în modulul Flow Simulation:
Este necesar să aruncați profilul rezultat în trei moduri de viteză: decolare și aterizare subsonică (50 m / s), croazieră subsonică (250 m / s) și supersonică (500 m / s) la diferite unghiuri de atac: -5 °, 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °.
În acest caz, este necesar să se construiască imagini în secțiune transversală pentru fiecare caz și să se determine forța de ridicare și forța de rezistență care acționează asupra profilului.
Astfel, este necesar să efectuați calculul de 18 ori în Flow Simulation și să completați următorul tabel:
|
Modul viteză |
Unghiuri de atac, grade |
||||||
|
Subsonic decolare si aterizare, | |||||||
|
Subsonic de croazieră, | |||||||
|
Supersonic, | |||||||
Rotirea aripii în SW se realizează cu ajutorul comenzii Mutare/Copiere corpuri.
Parametri comuni ale proiectului sunt: tipul problemei (externă fără a ține cont de cavitățile închise), tipul de mediu fluid (aer, flux laminar și turbulent, numere Mach mari pentru modul supersonic), viteza în direcția axei X V X= 50, 250 și 500 m/s. Lăsați restul parametrilor în mod implicit.
În proprietățile domeniului de calcul, specificați tipul problemei - Modelare 2D.
Indicăm scopul calculului- superficial, punem note pentru viteze medii Xși Y, precum și pentru forțele pe Xși Y.
În concluzie, sunt construite 6 grafice - dependența liftului Yși forțele de rezistență X din unghiul de atac α precum și 3 polari aripi.
Întrebări de control
Ce este un profil de aripă?
Care este unghiul de atac?
Ce este Wingspan?
Cum este un flux în jurul unei aripi cu o deschidere finită diferit de un flux în jurul unei aripi cu o deschidere infinită?
Ce este un acord de aripă?
Care sunt acordurile aripilor?
Cum se determină forța de ridicare și de tracțiune (formule)?
Cum arată graficele de dependență C Yși C X din unghiul de atac α ?
Ce este aripa polară?
Care sunt punctele caracteristice de pe polar?
Care este calitatea aerodinamică a unei aripi?
Vă aduc în atenție un articol din ciclul materialelor pentru a ajuta designerii amatori ai ALS. Consultant științific - Profesor al Departamentului de Inginerie Aeronautică a Institutului de Aviație din Moscova, Doctor stiinte tehnice, laureat al Premiului de Stat A.A. Badyagin. Articolul a fost publicat în revista „Wings of the Motherland” # 2 pentru 1987.
De ce, vă întrebați, avem nevoie de un articol despre un profil pentru aeronave ultrauşoare? Răspund - gândurile exprimate în acest articol sunt direct aplicabile în modelarea aeronavelor - vitezele sunt comparabile și, în consecință, abordarea proiectării.
Cel mai bun profil.
Designul avionului începe de obicei cu selectarea profilului aripii. După ce a stat o săptămână sau două peste directoare și atlase, fără să le înțeleagă pe deplin, la sfatul unui prieten, îl alege pe cel mai potrivit și construiește un avion care zboară bine. Profilul selectat este declarat cel mai bun. Un alt amator alege un cu totul alt profil în același mod și aeronava lui zboară bine. La a treia, avionul abia decola de la sol, iar la început profilul aripii aparent cel mai avantajos este considerat ca nu mai este potrivit.
Evident, nu totul depinde de configurația profilului. Să încercăm să ne dăm seama. Să comparăm două aripi cu profiluri complet diferite, de exemplu, cu Yak-55 simetric și Clark YH - Yak-50 asimetric. Să definim câteva condiții pentru comparație. În primul rând: aripile cu profile diferite trebuie să aibă un raport de aspect (l).
L = I2 / S,
unde I este intervalul, S este aria.
În al doilea rând: deoarece unghiul de sustentație zero al profilului aerodinamic simetric este egal cu 00, îi vom deplasa polarul (vezi Fig. 1) la stânga, ceea ce va corespunde fizic instalării aripii pe un avion cu un unghi de vrajă pozitiv. .
Acum, privind graficul, puteți trage cu ușurință o concluzie importantă: în gama de unghiuri de zbor de atac, caracteristicile aripii sunt practic independente de forma profilului. Desigur este vorba despre profiluri aerodinamice aerodinamice care nu au zone de separare intensă a fluxului în intervalul unghiurilor de atac de zbor. Caracteristicile aripii pot fi însă influențate semnificativ prin creșterea raportului de aspect. Pentru comparație, graficul 1 prezintă polari ale aripilor cu aceleași profiluri, dar cu un raport de aspect de 10. După cum puteți vedea, au devenit mult mai abrupte sau, după cum se spune, derivata CU față de a a devenit mai mare (CU este coeficientul de ridicare a aripii, a este unghiul de atac). Aceasta înseamnă că, cu o creștere a alungirii la aceleași unghiuri de atac cu practic aceiași coeficienți de rezistență Cx, se pot obține proprietăți mai mari ale lagărului.
Acum să vorbim despre ce depinde de forma profilului..
in primul rand, profilele au coeficient de ridicare maxim diferit CU max. Deci, pentru aripile simetrice, coeficientul de portanță al aripii este de 1,2 - 1,4, cele obișnuite asimetrice cu suprafața inferioară convexă pot avea - până la 1,8, cu o concavitate puternică a suprafeței inferioare ajunge uneori la 2. Cu toate acestea, trebuie să fie ne-am amintit că profilele cu un CU max foarte mare au de obicei Cx și mz - coeficient de moment longitudinal ridicat. Pentru a echilibra o aeronavă cu un astfel de profil, unitatea de coadă trebuie să dezvolte multă forță. Ca urmare, rezistența sa aerodinamică crește, iar câștigul general obținut datorită profilului de rulment ridicat este redus semnificativ.
CU max afectează în mod semnificativ doar viteza minimă a aeronavei - calare. Determină în mare măsură simplitatea tehnicii de pilotare a mașinii. Cu toate acestea, influența CU max asupra vitezei de blocare se manifestă vizibil la sarcini specifice mari pe aripa G/S (G este greutatea aeronavei). În același timp, la sarcini tipice pentru aeronavele amatoare, adică 30 - 40 kg / m2, un CU max mare nu este semnificativ. Deci, creșterea sa de la 1,2 la 1,6 pe o aeronavă amatoare poate reduce viteza de blocare cu cel mult 10 km/h.
În al doilea rând, forma profilului afectează semnificativ comportamentul aeronavei la unghiuri mari de atac, adică la viteze mici în timpul apropierii de aterizare, în cazul „tragerii accidentale a mânerului spre sine”. În același timp, pentru profilele subțiri cu un deget relativ ascuțit, este caracteristică o blocare ascuțită a fluxului, care este însoțită de o pierdere rapidă a portanței și o blocare ascuțită a aeronavei într-o rotire sau pe nas. Cele mai groase cu un deget tocit se caracterizează printr-o „rupere moale” cu o scădere lentă a ridicării. În același timp, pilotul reușește întotdeauna să înțeleagă că se află într-un mod periculos și să aducă mașina la unghiuri de atac mai mici, dând mânerul departe de el. O stație ascuțită este deosebit de periculoasă dacă aripa are un plan conic și un profil mai subțire la capătul aripii. În acest caz, blocarea fluxului are loc asimetric, aeronava cade brusc pe aripă și se învârte. Este acest caracter care apare în aeronavele Yak-50 și Yak-52, care au un profil foarte subțire la capătul unei aripi puternic conice (9% la capăt și 14,5% la rădăcină) cu un deget foarte ascuțit - Clark YH. Aici se dezvăluie o proprietate importantă a profilelor: cele mai subțiri au un Cy max mai mic și unghiuri critice de atac mai mici, adică unghiurile la care are loc stagnarea curgerii.
Aripile cu o grosime relativă constantă a profilului de-a lungul travei au caracteristici de calare mult mai bune. De exemplu, Yak-55, cu o aripă moderat îngustată, cu un profil constant de 18% de-a lungul deschiderii, cu un vârf tocit, atunci când atinge unghiuri mari de atac, coboară lin nasul și intră într-o scufundare, deoarece blocarea fluxului are loc la rădăcina aripii, care nu creează momente de călcâială. Pentru a obține o rădăcină, este mai bine dacă aripa nu are deloc conicitate. Aceste aripi sunt instalate pe majoritatea aeronavelor de pregătire inițială. O blocare timpurie a rădăcinii poate fi cauzată și de instalarea unui preaplin pe aripă, prezentată în Fig. 2. în acest caz, profilul rădăcinii primește o grosime relativă mai mică și „formă mai puțin portantă”. Instalarea unui astfel de aflux pe Yak-50 experimental a schimbat odată în mod semnificativ natura standului avionului: când a ajuns la unghiuri mari de atac, acesta nu a mai căzut pe aripă, ci și-a coborât nasul și a intrat într-o scufundare.
Al treilea parametru, care depinde semnificativ de forma profilului, este coeficientul de rezistență Cx. Totuși, așa cum arată practica construcției aeronavelor amatoare, reducerea acesteia la o aeronavă amatoare cu o sarcină specifică de 30-40 kg/m2, având o viteză maximă de 200-250 km/h, practic nu afectează caracteristicile zborului. În acest interval de viteză, performanța zborului este practic neafectată de trenul de aterizare neretractabil, barele, bretele etc. Chiar și calitatea aerodinamică a unui planor depinde în primul rând de prelungirea aripilor. Și numai la nivelul calității aerodinamice de 20-25 și l mai mult de 15 datorită selecției profilului, calitatea poate fi crescută cu 30-40%. În timp ce pe un avion de amatori cu o calitate de 10-12, datorită celui mai reușit profil, calitatea poate fi crescută cu cel mult 5-10%. Este mult mai ușor de realizat o astfel de creștere, dacă este necesar, prin selectarea geometriei aripii în plan. Rețineți încă o caracteristică: în gama de viteze a aeronavelor amatoare, o creștere a grosimii relative a profilului aerodinamic până la 18-20% nu are practic niciun efect asupra rezistenței aerodinamice a aripii, în același timp, coeficientul de portanță. a aripii crește semnificativ.
Pentru viteze mici
După ce ne-am familiarizat cu conceptele de bază, să luăm în considerare caracteristicile aerodinamicii profilului aripii la diferite valori calculate ale lui Re.
Cele mai lente modele de zbor sunt modelele de interior clasa F1D. Vitezele lor de zbor sunt atât de mici încât aerodinamica lor nu a fost studiată deloc. În afară de această clasă, astfel de numere nu sunt folosite nicăieri altundeva. Profilul aripii de fapt nu este acolo. Mai exact, degenerează în cel mai subțire film curbat gros de câțiva microni. În plus, nu vom vorbi despre astfel de modele - sunt prea specifice.
Următoarele modele cu mișcare lentă sunt modelele de clasă F1 care zboară liber. După cum știți, pentru aceste modele sarcina principală este de a maximiza timpul de zbor în aer. Deoarece regulile sunt limitate la minim (raportul dintre greutatea modelului și aria aripii sale), apoi se realizează o creștere a duratei de zbor datorită valorii maxime posibile a lui Su. În același timp, calitatea aerodinamică nu este în niciun caz cea mai mare, dar nu este importantă. Chiar și în cadrul clasei F1 sunt folosite profiluri diferite, să încercăm să ne dăm seama de ce?
Pe planoarele cu zbor liber - clasa F1A se folosesc profile cu curbură foarte mare. Ele vă permit să zburați la cea mai mică viteză posibilă cu o valoare Su foarte mare. Deseori sunt folosite profile Benedek, ușor modificate. Acum, profilul lui Makarov-Kochkarev este popular printre sportivii naționali - sportivi eminenți din Moscova:
Astfel de profiluri au o caracteristică specială - funcționează la valori scăzute Re. În acest caz, capul de viteză este mic, iar căderea de presiune admisibilă de-a lungul arcului superior al profilului este, de asemenea, mică. Lucrul la unghiuri de atac apropiate de critic reprezintă o amenințare pentru întreruperea fluxului și eșecul modelului. Sunt utilizate măsuri speciale pentru optimizarea debitului. În special, pentru a crește grosimea stratului limită (un strat limită gros este mai stabil), se folosește un material cu rugozitate crescută pentru a acoperi aripa. O suprafață mai aspră are mai multe forțe de frecare împotriva aerului decât una netedă. Acest lucru, desigur, scade calitatea aerodinamică, dar permite utilizarea unor unghiuri mari de atac și a unui Su mai mare, ceea ce este important pentru creșterea duratei zborului. Acum se folosește o peliculă specială în două straturi, cu o suprafață aspră. În trecut, micile tipuri de hârtie cu fibre lungi.
Mai sus, am menționat deja două regimuri de curgere - laminar și turbulent. Avantajul fluxului laminar în jurul profilului aerodinamic este frecarea scăzută a aripii față de aer și, ca urmare, rezistența sa mai mică a profilului aerodin. Dar fluxul laminar din stratul limită își reduce rezistența la separarea de suprafața aerodinamică cu o creștere a unghiului de atac. Stratul limită turbulent se rupe mai târziu decât cel laminar, la unghiuri mari de atac și Su ridicat. Pentru a crește proprietățile de rulment ale profilului pe aripile planoarelor F1A, o specială turbulator, care creează vârtejuri în stratul limită și îi crește rezistența la separare. Cel mai adesea, turbulatorul este un fir subțire lipit la câțiva milimetri de nasul profilului pe suprafața superioară a aripii. Pentru a nu provoca o blocare prematură a fluxului, uneori este lipit în zig-zag. Profilul planoarelor F1A a fost optimizat doar pentru un singur mod de zbor - planarea, deoarece proprietățile sale aerodinamice joacă un rol secundar în timpul strângerii șinei.
În plus față de plutire, modelele cu cauciuc din clasa F1B au și un mod de zbor cu motor. Deoarece vitezele de zbor cu motor sunt scăzute, aceste modele folosesc adesea aceleași profiluri ca și F1A. Unii modelatori folosesc profile cu mai puțină curbură. Faptul este că valoarea mare a curburii profilului determină și rezistența semnificativă a profilului aripii. În modul motor, nu este nevoie de o valoare Cy mare, iar rezistența crescută a profilului la unghiuri mici de atac reduce rata de urcare.
Unii sportivi din această clasă folosesc cu succescontrolul stratului limită ... Pentru aceasta, în pielea superioară a aripii sunt făcute două rânduri de găuri - în zona de vid maxim și nu departe de marginea de fugă a aripii, unde vidul este scăzut:
Datorită diferenței de presiune, o parte din aer prin al doilea rând de găuri este aspirată și alimentată în interiorul cavității aripii către rândul din față, în zona de vid maxim. Furnizarea de aer suplimentar în această zonă întârzie blocarea fluxului la unghiuri mari de atac, datorită cărora se obține o valoare mai mare a Su. Pe parcurs, observăm că suflarea și aspirarea stratului limită sunt utilizate pe scară largă pe avioanele mari (avioane de luptă) în timpul modurilor de decolare și aterizare. Totuși, există numere Re complet diferite.
Deosebit de semnificativă este funcționarea în mod dublu a aripii pe modelele cu cronometru din clasa F1C. Aici, timpul de zbor al motorului este strict limitat la cinci secunde, iar cu putere egală a motorului, înălțimea de decolare este determinată de aripa Cx. Dacă setați profilul cu F1A pe cronometru, atunci altitudinea de decolare va scădea, ceea ce nu este compensat de Su mai mare în etapa de hover. Prin urmare, profilul pentru modelele de cronometru este ales ca un compromis între o valoare Cx scăzută la ridicare zero (temporizatoarele decolează vertical) și o valoare Cx ridicată.
De interes solutie tehnica, care poate fi numit fără compromisuri. Campionul Rusiei și Europei la clasa F1C Leonid Fuzeev de la Saratov a făcut ca aripa cronometrului să fie pliabilă de trei ori. În stadiul decolării motorului, consolele aripilor sunt pliate, formând un profil simetric al aripii de 2,5 ori mai mic:
După urcarea și oprirea motorului, aripa se desfășoară în plină desfășurare. Conform observațiilor autorului la finala ultimului Campionat al Rusiei, modelul lui Fuzeev decolează nu mai sus decât alți premianți. Afectat de grosimea mare a profilului aripii pliate. Cu toate acestea, în stadiul de hover, nu lasă nicio speranță pentru alte modele, deoarece Leonid a folosit un profil de planor pur Makarov-Kochkarev cu o curbură mare.
Așa sunt considerate în detaliu profilurile modelelor de zbor liber, deoarece istoria dezvoltării pe termen lung și-a format perfecțiunea tehnică foarte înaltă. Modelatorii sunt uneori tentați să împrumute soluții gata făcute din clasa F1 pentru modelele controlate radio. Autorul a făcut cunoștință cu una dintre astfel de soluții - un planor clasic de campionat F1A, transformat într-unul radiocontrolat pentru performanță în clasa planarelor încrucișate, la competiția internațională de anul trecut a întreprinderilor producătoare de avioane din Oryol MAP-2003. Acest design a fost adus de un tânăr sportiv din Zaporojie. Din punct de vedere al divertismentului, aceasta este o soluție interesantă. Cu toate acestea, în ceea ce privește calitățile de zbor în scopuri sportive, nu prezintă interes. Un profil de curbură ridicat este bun numai pentru a zbura modelul cu flux de aer la viteze relative minime. O încercare de a direcționa un astfel de planor chiar și împotriva unui vânt slab a arătat inadecvarea acestuia pentru zborul controlat - planorul fie a fost suflat de vânt, fie pur și simplu a căzut de la înălțime.
Pentru viteze mari
Avioanele din acest grup sunt optimizate pentru zbor monomod cu viteză maximă. Din clasele de sport, acestea includ motoarele de viteză de linie F2A și grupul de curse D, mașinile de viteză de linie F2C, ICE radio F3D și trenuri radio F5D. Precum și numeroase avioane experimentale și de record. Deoarece viteza de zbor a acestor aeronave este foarte mare, foarte puțini oameni le pasă de caracterul comportamentului lui Su. Capul de viteză este foarte mare, iar zborul are loc la unghiuri mici de atac și valori scăzute ale lui Su. Principalul lucru pentru profilul acestor modele este valoarea minimă posibilă a Cx la viteza de zbor de croazieră. Valoarea sa determină adesea rezistența întregii aeronave. Această optimizare se realizează prin reducerea grosimii profilului aerodinamic la valori în care factorul determinant nu mai este aerodinamica fluxului, ci rezistența structurală și rigiditatea la torsiune a aripii. Utilizarea materialelor compozite moderne de înaltă rezistență și modul înalt a făcut posibilă reducerea grosimii profilului modelelor de curse la 5 - 7%. Curbura profilului este utilizată cu aproximativ 1 - 2% pentru posibilitatea zborului de croazieră cu un unghi de atac zero, iar Cx este minimă. Împreună cu un nas ascuțit, un profil tipic de curse arată astfel:
Astfel de profiluri nu funcționează bine în modurile de decolare și aterizare când viteza de zbor este scăzută. O aeronavă cu un astfel de profil are caracteristici slabe de rotire și un unghi critic mic de atac. Un nas ascuțit și o suprafață superioară aproape netedă a profilului provoacă cu ușurință o defalcare a curbei. Prin urmare, astfel de avioane trebuie să fie aterizate viteze mari, care necesită un nivel ridicat de abilități de pilot. Numerele Re tipice pentru acest grup de profil pot depăși cu ușurință 1.000.000.
Avion acrobatic
Pentru o aeronavă acrobatică, printre alte cerințe, simetria caracteristicilor de zbor pentru zborul vertical și inversat este importantă. Prin urmare, în aripile lor sunt folosite numai profile simetrice. Grosimea relativă a profilului este determinată pe baza numerelor Re presupuse la efectuarea figurilor. Pentru acrobația clasică, grosimea tipică a profilului este de 12-15%. Pentru a asigura o performanță de înaltă calitate a figurilor care se desprind, cum ar fi „tibușonul” și „tuboiul tirbușonului”, nasul profilului are o rază de rotunjire suficient de mică.
Evantaiurile sunt proiectate și pentru manevre acrobatice, dar la viteze mult mai mici. Pentru ei, un mod de oprire neted și nu ascuțit este important. Grosimea profilului aici este de până la 20% și raza maximă de rotunjire a nasului profilului. De ce raza de rotunjire afectează atât de mult caracteristicile de defalcare? Să ne întoarcem la imaginea fluxului în jurul unei folii aerodinamice groase cu un nas tocit la unghiuri de atac joase și înalte
Se vede clar că punctul de separare al straturilor limită superioare și inferioare, cu o schimbare a unghiului de atac, se deplasează de-a lungul generatricei nasului. Prin urmare, trecerea la stagnare cu o creștere a unghiului de atac are loc aici mai târziu și mai ușor.
Pentru un nas ascuțit, o astfel de mișcare duce la o creștere locală bruscă a vitezei curgerii în locul unei abrupte mari a nasului. O astfel de creștere provoacă o separare mai timpurie a stratului limită imediat de nasul profilului. Pe graficele Cy = f (a), aceasta se exprimă după cum urmează:
Un caz special de acrobație este un avion de antrenament. În general, combinația acestor nume într-un singur plan nu este în întregime corectă. Profilul ClarkY plat-convex, cu o grosime relativă de 15-18%, este potrivit pentru un avion de antrenament. Oferă, ceteris paribus, mai mult viteza mica standuri pe aripă, ceea ce este foarte important pentru antrenament. Cu toate acestea, este incomod să antrenezi abilitățile de a efectua acrobații pe el, deoarece are o asimetrie pronunțată a caracteristicilor. Modelul de antrenament trebuie să aibă același profil și aceeași încărcare aripică ca și acrobația pe care o va folosi pilotul în competiție.
Fără coadă
Pe lângă aeronavele convenționale cu penaj, există avioane fără penaj. Cel mai adesea, chila este încă păstrată într-o formă sau alta, dar nu există deloc stabilizator. Nu vom vorbi aici despre avantajele și dezavantajele unei astfel de scheme aerodinamice. Echilibrarea și stabilitatea longitudinală a unor astfel de aeronave se realizează prin diferite modificări de design. Dar, dacă aripa fără coadă nu are formă de săgeată, ci dreaptă, atunci singura cale asigurați echilibrul și stabilitatea longitudinală a aeronavei - aplicați un profil de autoechilibrare pe aripă:
După cum puteți vedea, pentru astfel de profile curbura își schimbă semnul de-a lungul coardei. În partea din față a profilului este convex în sus, în spate - în jos. Astfel de profile se mai numesc și în formă de S, deoarece linia de mijloc a profilului seamănă cu litera latină S. Pentru ce sunt remarcabile aceste profile? Într-un profil aerodinamic asimetric convențional, cu o creștere a unghiului de atac, punctul de aplicare a forței aerodinamice R se deplasează înainte de-a lungul coardei profilului aerodinamic. În acest caz, momentul aripii, contribuind la ridicarea nasului aeronavei, crește odată cu creșterea unghiului de atac. O aripă cu un astfel de profil în sine, fără penaj, nu poate fi stabilă. Opusul este valabil pentru profilele S. În intervalul unghiurilor de atac de zbor, o creștere a acestui unghi duce la o deplasare spre spate a punctului de aplicare a forței aerodinamice de-a lungul coardei profilului aerodinamic. Ca urmare, există un moment pentru a vă scufunda, căutând să readuceți unghiul de atac la valoarea inițială.
Din păcate, nu se întâmplă niciodată în viață ca o muscă în unguent să nu fie adăugată la un butoi de miere. Deci este aici. Muscă grea în unguent: profilele S au limite Cy semnificativ mai mici. Acest lucru face ca proiectantul aeronavei, la o viteză de zbor egală cu cea a designului aerodinamic convențional, să facă o sarcină aripică mult mai mică pe cea fără coadă, adică să mărească semnificativ suprafața aripii cu greutate egală cu aeronava convențională.
Copie
În virtutea scopului lor, modelele de copiere trebuie să copieze toate formele geometrice ale originalului. Inclusiv profilul aripii, altfel ce fel de copie este. Cu toate acestea, numărul Re al copiilor este mult mai mic decât cel al originalului. Cum va zbura un astfel de model?
Cu o scădere și o scădere pe scară largă a numerelor Re, calitatea aerodinamică scade. Copiile nemotorizate zboară mai rău decât originalele lor. Pentru modele, vâscozitatea aerului joacă un rol mult mai mare. Cu toate acestea, scăderea performanței zborului nu este deloc catastrofală. Copiile, de regulă, nu necesită performanțe aerodinamice remarcabile. În plus, modelele de motoare tind să aibă un raport putere/greutate mai mare decât originalele copiate. Drept urmare, proprietățile lor de zbor cu copierea exactă a profilului aripii sunt destul de satisfăcătoare. Există chiar și exemple de relație inversă. Pe biplanuri în timpul Primului Război Mondial, profilele aripilor subțiri, foarte curbate, au fost utilizate pe scară largă. Deloc pentru că sunt optime pentru numerele de zbor Re, ci din motive structurale și tehnologice - a fost mai ușor să le faci pentru întărirea aripilor unei structuri din pânză din lemn. Când treceți la copii reduse, un astfel de profil se dovedește a fi mai optim decât cel al originalului.
Pentru modelele de aeronave supersonice moderne, este necesar să se abată de la copierea profilului aripii, deoarece profilele foarte subțiri ale originalelor cu un nas ascuțit determină proprietățile de rupere extrem de nesatisfăcătoare ale copiilor. Trebuie să suportăm copii incomplete.
Planor radio
După cum am menționat mai sus, acest sau acel profil de aripă este optim numai pentru numere Re destul de precise. Cu cât intervalul de viteză de zbor al modelului este mai mare, cu atât este mai dificilă optimizarea profilului aripii acestuia. Dintre toate modelele cu aripi, F3B are una dintre cele mai mari game de viteze de zbor. Într-un exercițiu de durată, este benefic ca acest planor să zboare cât mai încet, mai ales pe vreme atermică. Viteza de zbor nu depășește 7 - 8 m/s. În exercițiul pentru viteza planorului, aceștia accelerează la viteze de 40 - 45 m / s. Pentru a extinde gama de numere Re, mecanizarea aripilor este utilizată pe scară largă. Pe planoarele transversale, mecanizarea este plasată de-a lungul întregii margini de fugă a aripii, - pe jumătatea rădăcină a consolelor - clapete, pe jumătatea de capăt - elerone, amestecate, de regulă, cu clapete. Ca urmare, pilotul are capacitatea în zbor de a modifica curbura efectivă a profilului aripii folosind mecanizarea, optimizând-o pentru modul de zbor necesar. De regulă, sunt utilizate trei, mai rar patru moduri, prestabilite în timpul procesului de reglare și comutate în zbor de către pilot. În modul de pornire, curbura este maximă. Acest lucru se face pentru a crește valoarea maximă posibilă a lui Cy, care determină viteza de strângere pe linia corpului aeronavei în raport cu linia de remorcare a liniei. În cele din urmă, aceasta determină înălțimea startului, având în vedere lungimea liniei limitată de reguli. În același timp, Cx este semnificativ, iar calitatea aerodinamică este scăzută. Dar acest lucru nu este important, deoarece energia vine din exterior - din vehiculul tractor. Piloții cool folosesc două moduri prestabilite la început - la început și la sfârșit cu curburi de profil diferite. În modul hover, mecanizarea readuce curbura profilului aerodinamic la cea inițială, unde calitatea sa aerodinamică este maximă. Pentru modurile de mare viteză, mecanizarea ridică ușor marginea de fugă a aripii, creând o curbură de profil minim echivalentă. Cx capătă cea mai mică valoare.
Acum, cele mai comune profile pentru planarele transversale sunt profilele din seriile MH, RG și HQ. Dezvoltatorii lor, atunci când optimizează geometria profilului aerodinamic, iau în considerare comportamentul caracteristicilor aerodinamice în timpul funcționării mecanizării aripii. Pentru referință, pot fi citate profilurile celor 16 tipuri de modele ale finaliștilor Campionatului Mondial F3B din 2001. Șase modele aveau profilul MH-32, câte două modele foloseau profilele HQW-3.0, RG-15 și SD7037. La restul modelelor care nu au luat premii s-au folosit profilele originale. Dar la Campionatele Europene din 2004, doar unul dintre primii zece sportivi avea MH-32. Premiile sunt la SD7032 și RG-15.
Profiluri simplificate
În unele cazuri, cel mai adesea din motive de proiectare, contururile profilului sunt simplificate la o primitivă, atunci când generatorii săi sunt linii drepte. Uneori sunt justificate, în alte cazuri nu. Pentru claritate, vom da un exemplu de astfel de cazuri.
În ultimii doi ani, noua clasa modele de aeronave - F3AI (eu aici de la Indoor - indoor) acrobație indoor. Aeronavele din această clasă au încărcare aripică foarte mică și zboară cu un număr Reynolds extrem de scăzut. Multe dintre ele au o aripă sub forma unei plăci depron drepte subțiri, cu margini de față și de fugă din carbon. Un astfel de profil are o valoare mică a Su maxim. Cu toate acestea, pentru sarcini extrem de mici, acest lucru nu este important. Caracteristicile de profil perturbator sunt, de asemenea, teribile. Zborul unui avion seamănă mai mult cu fluturatul unei libelule decât cu zborul unei barze. Cu toate acestea, astfel de aeronave arată mai degrabă un zbor 3D nivel inalt... Acesta este un exemplu de simplificare excesivă justificată.
Unii începători, într-un efort de a simplifica fabricarea unui model de aripă de antrenament, își reduc profilul la un triunghi primitiv, unde cele două vârfuri sunt margini ascuțite de conducere și de fugă, iar a treia este flanșa superioară a spatelui. Raftul de jos se sprijină pe partea inferioară plată a aripii. Ce ar putea fi mai ușor? Cu toate acestea, zborul pe o astfel de aripă nu este interesant. Vara trecută, urmărind chinul unui astfel de proiectant, mi-a părut rău nu pentru el, ci pentru avion - pentru cinci decolări - două aterizări. Restul aterizărilor sunt „cărămidă”. Până la sfârșitul zilei de zbor, din model a rămas doar lemn de foc mizerabil și, apropo, motorul. Un astfel de profil are o valoare scăzută a lui Cy la unghiurile limită de atac și, în plus, provoacă o stagnare a curgerii ca o avalanșă. Modelul zboară cu capul peste călcâi la pământ. Acesta este un exemplu de simplificare excesivă inutilă.
rezumat
Deoarece varietatea de tipuri de modele cu aripi este foarte mare, nu vom lua în considerare în detaliu caracteristicile profilurilor de aripi utilizate în acestea. Să rezumăm sub forma unei descrieri a naturii influenței parametrilor geometrici ai profilului aerodinamic asupra proprietăților sale aerodinamice. Asa de:
1. Grosimea profilului - afectează valoarea de tragere. Creșterea grosimii crește rezistența, inclusiv la ridicarea zero. Indirect, o creștere a grosimii duce la o defalcare a liniei de curgere la unghiuri de atac mai mari decât pentru profilurile aerodinamice subțiri. Creșterea grosimii de la valori mici la 12-15% crește valoarea maximă a Cy. O creștere suplimentară a grosimii o reduce. După 20%, Cx crește brusc.
2. Raza rotunjirii nasului profilului este legată de grosimea profilului. Afectează în primul rând comportamentul profilului la unghiurile critice de atac. Afectează indirect tragerea profilului. Valori mari razele sunt acceptabile numai la numere Re mici.
3. Curbura profilului - afectează asimetria proprietăților. O creștere a curburii duce la o creștere a Cy la numere Re relativ mici. Odată cu o creștere a Re, curbura profilului ar trebui să scadă pentru a menține valori acceptabile ale rezistenței.
4. A furniza Eficiență ridicată profil aerodinamic într-o gamă largă de viteze pe aripă, este necesar să se folosească mecanizarea, care modifică curbura efectivă a profilului aerodinamic în zbor pentru diferite viteze.
5. Proprietățile profilului aripii afectează eficiența cozii orizontale necesară pentru echilibrarea și stabilitatea longitudinală a aeronavei, care trebuie luată în considerare la proiectarea modelului în ansamblu.
Caracteristicile aripii principale depind nu numai de profilul utilizat, ci și de o serie de alți parametri geometrici ai săi. Definiția lor și natura influenței lor asupra aerodinamicii aripilor vor fi luate în considerare în a doua parte a articolului.
