Проектирую-моделирую ан-140. Часть первая. Аэродинамика для чайников

Решил заморочиться на еще один проектик, отмоделировать его в солиде, прикинуть характеристики. Решимости строить пока не имею, однако же пока суть да дело, попытаюсь выкладывать тут наработки и методы. Может кому и пригодится.

Итак главное:
Масштаб 1:8
Размах – 3190 мм
Длина – 2808 мм
Высота – 1004 мм
Вес полетный – 14,0 кг
Вес оборудования – 4 кг.
Вес планера – 10 кг.
Площадь крыла 0,99 кв.м. (оригинал 0,88). САХ 310 мм
Нагрузка на крыло 141 г/кв.дм.
Скорость сваливания (Су=1,2) – 13,7 м/с
Скорость сваливания (Су=2,5) – 9,5 м/с
Скорость крейсерская (Су=0,37) – 25 м/с. Она же предельная эволютивная. (q=39). nэ=3,3; f=1,5;nр=5,0
Потребная мощность двигателей 2х1400 Вт. Энерговооруженность 5 кг/кВт
ВВ 16х10”. Копийные 18"
Бюджет 40-50 тыс.руб.

Итак. После выбора прототипа (нравится) и масштаба (мой размер) перво наперво, как и в большой авиации, необходимо определить полетный вес модели (оттуда будет вытекать практически все). Я поставил двадцатку на то что уложу полетный вес в 14 кг. Вес оборудования (двигатели, сервы, батарейки, колеса, ретракты - в общем все, что будет закупаться не считая строительных материалов) можно прикинуть, пошарившись на китайских (и не только) сайтах, вес планера можно определить несколькими путями, которые в сумме привели к примерному весу 10 кг на планер. Здесь методы раскрывать не буду, шобы не “заклевали” добрые форумчане.

Целевой полетный вес даст нам следующие нужные цыфры. А именно полетные скорости на разных режимах. Для модели считается достаточно легко. Не вдаваясь в подробности теории можно смело множить нагрузку на крыло (г/кв.дм) на 1,6 и извлекать из этого всего квадратный корень. Все. На выходе имеем скорость сваливания в метрах в секунду. Формула преднамеренно упрощена донельзя для удобства.

Су = 1,2 - скорость сваливания с чистым крылом (профиль типа Clark-Y)
Су = 2,5 - скорость сваливания в посадочной конфигурации (у оригинала 3,0 - в мечтах ,что смогу технологически обеспечить правильные щели в своем закрылке, иначе надо ставить 2,0)
Су = 0,37 - создается заданным профилем крыла при угле атаки 2 градуса (это угол установки крыла относительно фюзеляжа), т.е. означает горизонтальный полет. Эту же скорость принял за предельную эволютивную (это при которой можно дергать стиками как угодно без боязни разложить модельку в воздухе).

Как только мы задались некой условной скоростью, которую торжественно пообещали не превышать на виражах (как ее замерять без FPV так ума и не приложу, тем не менее какие-то реперные точки необходимы) можно прикинуть под какую перегрузку создавать конструкцию.
Делается это следующим образом. Находим скоростной напор (см. Википедию) ну или упрощаем донельзя - возводим эволютивную скорость в квадрат и делим на 16. В моем случае это выразилось в привычной для людей с авиационным образованием букве q и составило 39 кг/кв.м.
Далее эта ку нам еще несколько раз пригодится. Шаг нумер два. Скоростной напор множим на площадь крыла, множим на Су и делим на полетный вес модели. Это означает что крыло некой площади создает подъемную силу при определенной скорости, которая во сколько-то раз больше веса модели. На выходе получаем максимальную эксплуатационную перегрузку.
Существует некий метод определения перегрузки исходя из радиуса поворота модельки вокруг осей и многие моделисты им вполне успешно пользуются, хотя он имеет определенное ограничение - это установившийся поворот. Если на снижании рвануть РВ резво на себя, то радиус выхода из пике измерить на глаз сложно, посему сей метод мне лично недонравливается.

Еще один момент. В большой авиации существует еще один предохранитель от внезапного “ой” и называется он коэффициент безопасности “f”. В большинстве случаев он равен 1,5 и учитывает несовершенство конструкции, возможные просчеты, разницу между пределом разрушения и текучести металов, наличия жертвенных элементов и много чего еще. В данном случае примем первый пункт, все помножим на полтора и будем спать спокойно. Итого перегрузка при которой должен гарантировано развалиться лонжерон крыла 5g, т.е. 5-кратная перегрузка.

Этих расчетов мне вполне хватает чтобы определить основные “случаи нагружения” для проектов с габаритами 2-4 метра (хотя признаться, считаю еще кой-что мелкое). Меньшие модели можно вообще не считать, большие уже стоит проектировать более тщательно. Других аэродинамических расчетов особо тоже не требуется для моделей. Особые случаи нагружения можно будет рассмотреть особо.

Дальше начинаем тридемоделить наш самолетик.