вопрос по авиамодельным профилям
Полазил я по форуму, по интернету, спрашивал в ЧАТе и не сумел найти ответ на простой (на первый взгляд вопрос) : как выбрать профиль. В интернете предлагаются программы, на ЧАТе и в форуме ответ выглядит (после того, как основные будущие параметры модели изложишь) так: поставь профиль Х723 или У59. И то и другое не очень интересно. Программы - непонятно на сколько они модельные (то есть реально пригодны для малых размеров и скоростей), а ответы - тем, что каждый раз мучить народ нехорошо. В принципе, можно найти сотни профилей для авиамоделей, например, на www.rcdesign.ru/rus/rcdirectory/?count=http%3A%2F%… из каталога ресурсов сайта. Но там далеко не на все профили есть поляры, кроме того, не понятно для чего конкретно они сделаны.
Мой опыт показывает, что часто профиль, сделанный “на глазок”, по интуиции, работает лучше тщательно выбранного из готовых (не говоря уже о том, что точно (а кто знает с какой степень точности его надо изготовить) изготовить профиль нельзя.
К сожалению, мне нигде не удалось найти более менее приличные сведения о влиянии геометрических характеристик профиля (модельного) на его поляры. Есть только общие слова о влиянии кривизны и толщины (причем довольно противоречивые по толщине).
Вопрос следующий. Существуют ли общие закономерности по влиянию всяческих геометрических характеристик профиля на его поляры (интересует область Re от 10000 до 100000 и влияние Re), неважно, теоретически полученные (и ПОДТВЕРЖДЕННЫЕ) или чисто практические.
Вот примерный список геометрии. Кривизна, толщина, координаты их максимумов, радиус носика, плавность перехода от носика (то есть или сразу переход на большие радиусы верхней и нижней поверхности или плавный, типа параболы, например) и так далее… По моим понятиям, этот список должен быть длиной в 20-50 параметров. Если кто-нибудь знает хотя бы часть этого или ссылки на что-то, где будут не общие слова, а нечто практически применимое, буду очень благодарен.
Мой опыт показывает, что часто профиль, сделанный “на глазок”, по интуиции, работает лучше тщательно выбранного из готовых (не говоря уже о том, что точно (а кто знает с какой степень точности его надо изготовить) изготовить профиль нельзя.
По интуиции, а скорее по экспериментам, профили модифицируют моделисты высокого порядка - Вербицкий, Макаров, ну и забугорные чемпионы. При этом на оптимизацию геометрии уходят сотни полетов и годы трудов. В остальных случаях модификация вылизанного профиля, либо его неточное изготовление только ухудшают его параметры.
Вопрос следующий. Существуют ли общие закономерности по влиянию всяческих геометрических характеристик профиля на его поляры (интересует область Re от 10000 до 100000 и влияние Re), неважно, теоретически полученные (и ПОДТВЕРЖДЕННЫЕ) или чисто практические.
Да, существуют.
Для низких значений Re много продувочных графиков и теории в книге А.А.Болонкина “Теория полета летающих моделей”. При малых значениях Re в диапазоне критического обтекания - эти закономерности очень нелинейны и сложны. Промышленных же продувок на эти числа почти нет - они никому кроме моделистов не нужны.
Все параметры профиля напрямую связаны с Вами перечисленными геометрическими характеристиками. К сожалению, не располагаю списком литературы, но есть такая весчь, как библиотека. И МАИ…Там, насколько я помню, готовят специалистов-аэродинамиков. Может стоит обратиться к ним за советом ? :rolleys: Врядли удастся описать Вами желаемое в 1-2 статьях, либо постах на форуме…
А по поводу модификации…Как сказал один товарисчь - “…если не ловишь десятку на профиле - забей…Cтавь что угодно, ничего не изменится…” 😆
Доброго времени суток, уважаемый flysnake!
…Программы - непонятно на сколько они модельные…
Это обычно указывается в руководстве: область применимости программы и лежащей в ее основе математической модели. XFOIL используется достаточно часто и с хорошими результатами.
…Мой опыт показывает, что часто профиль, сделанный “на глазок”, по интуиции, работает лучше тщательно выбранного из готовых…
Возможно, выбранный профиль использовался за границами применимости. И вообще тема “летный эксперимент” - отдельная тема.
…(не говоря уже о том, что точно (а кто знает с какой степень точности его надо изготовить) изготовить профиль нельзя. …
Требуемая точность изготовления профиля при незначительном ухудшении параметров и возможные технологические упрощения встречаются в литературе. Иногда даже с продувками.
Деградация характеристик профиля при большем отклонении от идеальной формы за счет ошибок изготовления или за счет провисания гибкой обшивки приводилась в архивах NACA (imho, 30е годы) - найду точную ссылку - выложу. Рыть отсюда: naca.larc.nasa.gov
Там очень много полезной информации, особенно в период “Золотого Века”
…Существуют ли общие закономерности по влиянию всяческих геометрических характеристик профиля на его поляры…
Ну, например, для типовых двояковыпуклых профилей угол атаки с нулевой подъемной силой в градусах примерно равен минус кривизне профиля в процентах.
И не спрашивайте почему смешаны градусы и проценты 😃 90 процентов населения России на вопрос сколько будет 10 раз по 100 грамм гордо отвечают: ЛИТР.
С уважением, joleg
Большое спасибо всем за ответы. Особенно за ссылки. По книге у меня вопрос к Vovic: когда она вышла?
С МАИ пытаюсь связаться, вроде уже кое-что получается. С Библиотеками хреново, перешерстил все доступное, ничего дополнительно, к тому, что уже знаю, нет.
Может, кто-нибудь знает ссылки на каталоги профилей (в идеале с полярами), в которых было бы указано, для чего они (не только профиль для моделей, но и для каких, больших и быстрых, маленьких, паритетелей). То есть чтобы хотя бы косвенно можно было определить рабочий диапазон по Су и Re. По поводу программ. По одной из них у меня есть сведения (правда, через вторые руки), что ниже Re 30000 в программу не заложено, так как там не работают методики, по которым проводится расчет…
Почему я завел разговор о модификациях и взаимосвязи геометрии и аэродинамики?
Попробую коротко, в стиле статьи Lazy. (Которая мне очень понравилась).
Мне нравится летать в динамиках. В окрестностях есть микросклоны (высота 5-15м, длина 20-50м). Модель для ветра 4-12м/с у меня есть и могу еще сделать. К сожалению чаще бывает ветер 1-3м/с. Хочу сделать маневренную модель под этот ветер и склоны.
ТЗ на модель.
Диапазон скоростей 3-9м/с. Широкий диапазон нужен для возможности вертикального маневра.
Размер (размах крыла) 60-80см, иначе просто не развернусь в пределах потока.
Следствия: удельная нагрузка на крыло 2-5г/дм**2 (еще не определил, что сумею реализовать и что нужно).
Кучу всяческих соображений я просто опустил.
Из всего этого вытекает, что нужно искать профиль для работы в диапазоне Re 10000-100000 с рабочим диапазоном Су от 0.05 до 0.5 (то есть в этом диапазоне Сх должно быть небольшим, в идеале - минимум на 0.05).
Если забыть о Re - идеальные - профили планеров F3B, но они работают на диапазоне Re по крайней мере в десять раз большем (минимум - 100000).
Ближайшие по Re сверху, пригодные для планера - профили спортивных резиномоторок, но они хорошо работают только в узком диапазоне больших Су.
Единственные мне известные профили по Re снизу - комнатные резиномоторки. но они практически не планируют, а парашютируют.
Большая часть профилей в атласах сделана для спортивных моделей 😢 .
Поэтому надо пытаться сделать нечто свое. Иногда у меня получается (до профессиональных им далеко), а иногда - нет.
Маленькое отступление (по поводу градусов и процентов 😁 ) У меня есть два учебника по аэродинамике для ВУЗов пятидесятых годов, так что градусы и проценты - я видел. Практически все из этих учебников я выжал, но там другие Re, и единственное, что про малые есть - сопротивление “удобообтекаемых тел” (антенны, стойки) и несколько слов о том, что на Re 1-100 получается очень большой Су и Сх.
Еще раз - Большое спасибо!
To flysnake:
Мне кажется, что Вы повторяете мои заблуждения, с которыми я разбирался прошлым летом, а именно - занижаете оценку требуемых Re.
Я чуть не построил себе планер, на базе чемпионатного F1A, конвертированного в радиоуправляемый. Уже почти договорился насчет комплектующих готовых угольных лобиков, лонжеронов и т.п. Замысел был аналогичен Вашему, и рассуждения такие же. В конце лета съездил на финал Чемпионата по F3J в Иваново и на МАП в Орел.
Заблуждения насчет ожидаемых Re начали рассасываться. В Орел один из запорожцев привез F1A, переделанный под радио, - точно то, что я собирался делать. После двух дней тренировок и соревнований при почти безветренной погоде, я окончательно понял свою ошибку в оценке ожидаемых чисел Re для моей затеи.
Дело в том, что на очень низких значениях Re не удается получить приличного аэродинамического качества, - на любых профилях. А без него управляемый полет утрачивает изящество, и удовольствие от полета падает.
В западных журналах, (я читаю немецкий FMT) планер для полета на склонах уже отработан до тонкостей.Там числа Re намного больше.
Попробуйте переоценить свои ТТТ, до практического воплощения, чтобы избежать разочарования.
P.S. Болонкин издан лет 35 назад. Там edwards нашел ссылку - в обсуждении статьи Lazy, где Болонкин есть в файлах на диске.
Уважаемый vovik! Вы невнимательно прочли, то, что я написал выше.
Я не ожидаю получить высокого аэродинамического качества от этой модели. Достаточно иметь около 10 максимум, и не менее 7 в указанном диапазоне скоростей. Это довольно реально. Переделывать планер F1 в F3 совершенно неверно. F1 - хороший паритель (собственно говоря, это от него и требуется), но только в очень узком диапазоне скоростей, что делает его допустимым только в одном упражнении F3B, а именно, на время. Я прекрасно знаю, что чем больше модель и чем выше ее скорость, тем более хорошие профили можно применить и тем лучше они работают. Но я не могу представить себе полет на модели с размахом 2 метра и скоростью 10-15м/с на пространстве 10*30м (и 10м по вертикали). Применение F1 (резиномоторных или планерных) я допустить не могу, так как они не обеспечивают диапазона скоростей, хотя по диапазону Re они вроде подходят. Условно говоря я хочу сделать ворону или бабочку, которые в этих условиях прекрасно парят, хотя у них качество (на парении) ниже того, которое реально сделать. Спасибо за ссылку!
Попробую найти. Кстати, у меня есть книга, в которой неплохо описано, как построить F3B (правда старая).
Уважаемый vovik! Вы невнимательно прочли, то, что я написал выше.
Применение F1 (резиномоторных или планерных) я допустить не могу, так как они не обеспечивают диапазона скоростей, хотя по диапазону Re они вроде подходят.
Я прочел внимательно.
Диапазон скоростей с точностью до множителя равен диапазону Re, поскольку хорда не меняется.
На это заблуждение я и пытался обратить внимание.
Но дело хозяйское. Как говорят - свои грабли роднее. 😃
Ещё две ссылки в тему :
www.rcgroups.com/forums/showthread.php?s=&threadid…
Спасибо за ответы. Ссылки запомнил, посмотрю попозже. Спасибо за них!
Vovik ! Похоже мы друг друга не понимаем. Под диапазоном скоростей я понимаю диапазон, в котором профиль работает эффективно на конкретной модели, то есть с заданной нагрузкой. С одной стороны (снизу) он ограничен максимальным Су профиля и нагрузкой. С другой стороны (максимум скорости) он ограничен (граница условная) уменьшением отношения Су/Сх (приближенно, яэродинамическое качество) до величины, заданной разработчиком модели. Профили F1 делаютс так, чтобы получить высокое отношение Су/Сх в небольшом диапазоне Су, (хорошо работают на Су относительно недалеко от максимума), что обеспечивает хорошие парительные свойства. При попытке разогнать модель (малые Су) у них резко растет сопротивление.Что касается диапазона Re, то по этому параметру они наиболее близки тому, что мне нужно. Если бы теория профилей моделей была хорошо разработана, я бы не мучил никого вопросами, но как известно, теория на моделях здорово врет. 😦
Еше раз спасибо!
Кажется мне, происходит некоторое недопонимание… :rolleys:
Работа профиля зависит от Re, которое никоим образом не зависит от удельной нагрузки. Скорость и удельная нагрузка - тоже не явно связаны. Конечно сложно разогнать планер с нагрузкой 20 г/дм2 до 150 км/ч, но это скорее зависит от толщины профиля и общего сопротивления модели.
Число Re точно равно скорости модели, умноженной на хорду крыла и деленной на кинематическую вязкость воздуха.
Как Вам удается порознь рассматривать диапазон скоростей от диапазона Re - моему уму не постижимо.
Причем здесь заданная нагрузка конкретной модели?
Я так понял, что Вас не удовлетворяет именно диапазон Re, где профиль эффективно работает. То есть Вам хотелось бы, чтобы профиль работал хорошо и на малых значениях - 30000-40000 и на значениях за 120000. Таких профилей не бывает.
Чтобы расширить диапазон эффективных Re надо применять механизацию крыла - закрылки большой относительной хорды. Они позволяют менять в полете эквивалентную кривизну профиля. :rolleys:
Lazi ! Vovik ! Похоже, мы действительно не понимаем друг друга!
Попробую конкретный пример.
Нагрузка на крыло 6г/дм**2
Хорда 10см
использую две формулы F=Cy*S*V*V*K/2 (F - подъемная сила, S - площадь, V - скорость, К - плотность воздуха)
и Re=60000*X*V (Х -хорда в метрах, V - скорость в метрах в секунду)
После всяческих преобразований и приближений можно получить
N=0.6*Cy*V*V (N - нагрузка на крыло в Граммах на Дециметр квадратный, V - скорость в метрах в секунду).
Если грубо считать, что Су максимум =1 (не очень далеко от реальных), получим Vминимум = 3.2м/с. Допустим, мне надо чтобы модель прилично летала в диапазоне скоростей от 3.5м/с до 7м/с и не пикируя, при10м/с.
Сответственно получим
Су (3.5)=0.8, Су(7)=0.2, Су(10)=0.1
Соответственно подсчитаем Re
Re(3.2)=60000*0.1*3.2=20000, Re(3.5)=21000, Re(7)=42000, Re(10)=60000.
Перейдем к профилю. Нужно Cy максимум=1, Перейдем к Сх профиля.
Самой критической точкой является Су=0.2 . При таком значении Су индуктивным сопротивлением можно пренебречь по сравнеию с профильным. Допустим, меня устроит аэролинамическое качество равное 7 на этой скорости. Отсюда вытекает, что Сх (Re=42000)= Су/7=0.28. На первый взгляд, ничего безумного не требуется. НО !
Для таких диапазонов Re можно найти готовые профили только для класса F1 (по крайней мере, мне другие не попадались). А у них очень большое сопротивление на Су=0.2. Применить же другие известные профили просто так нельзя - они сделаны для других, существенно больших Re. (Например, Кларк, летающий всегда, ОЧЕНЬ плохо летает при этих Re).
Вот отсюда и возник вопрос об общих каких-то закономерностях геометрии профилей на малых Re (радиус носика, кривизна, толщина…). Только зная эти закономерности, можно грамотно (относительно грамотно) модифицировать готовый профиль.
Кстати Vovic, по той ссылке этой книги нет 😦 продолжу поиски…
ЛетучемуЗмию (извини, если обидно обозвал):
имея модель для динамиков (проектировал сам, в итоге получилась штуковина, очень похожая на Zagi (что совершенно неудивительно), черетежи и картинки которого нашел позже) и достаточно приличный опыт полетов в динамиках могу выразить свое сугубо личное мнение:
- при столь малых скоростях ветра влияние турбулентности будет чудовищным, соответсвенно, полет скорее будет инурительным трудом, чем удовольствием
- как уже было сказано выше, сильное изменение скоростей полета - сильное изменение чисел Re (1…5 м/с - получается в пять (!) раз 😃) - универсально хорошего профиля для столь широкого диапазона чисел Re скорее всего не придумали и не придумают 😦
- Как опять же верно было замечено ранее, при малых скоростях очень мала будет и величина скоростного напора, соответственно, ход рулей и их площадь должны будут неимоверно вырасти (вплоть до того, что поворачивать в потоке нужно будет крыло целиком), а любое отклонение рулевых поверхностей - резкое повышение Сх! Уменьшение же отклонений (в борьбе за снижение Сх) однозначно приведет в выходу радиусов виражей за потребные (да и разумные) пределы…
Короче говоря, если Дед Мороз жив, то скорее всего, он уже мертв…
По моей практике, лучше искать хорошие склоны и ждать приличный ветер…
У меня летающее крыло, нагрузка порядка 17 г/дм2, нравится летать при скорости ветра от 5м/с. Хорошо летается где-то до 20 (с соответствующей догрузкой по ЦТ каким-нибудь подручным кирпичом), наиболее оптимально - 10…15 м/с. Хотя на вкус и цвет…
После всяческих преобразований и приближений можно получить
Ну а смысл преобразований ? Удельная нагрузка связана с Су, а Сх не зависит от профиля ? Крутить - вертеть формулы можно долго, только интерпретировать результаты сложно 😉
Кстати…Динамики возникают не только на буграх. Ветер , дующий перпендикулярно лесополосе вызывает вполне пристойную волну 😆
Спасибо за ответы! Попробую ответить последовательно
digital. У меня уже есть модель для ветра 3-12 метров в секунду (налетал в сумме около 5 часов). Наиболее приятно на ней летать при ветре 5-7 м/с. Пока она меня устраивет, хотя могу под эти ветры сделать и получше (все-таки - это была первая RC и делалась как учебная и впервые делал по этой технологии). К сожалению, даже ветер 3-5 м/с для Москвы достаточно редок. Поэтому, хочется сделать модель для более слабого ветра.
Об удовольствиях, которые можно получать в динамиках. Для одиночных полетов (а в компании я почти не летал), я для себя вижу три варианта. 1 слабый ветер, маленький склон - просто выпарить. (наверное, близко к удовольствию от рыбной ловли 😃 ). 2 - идеальный ветер и склон. Просто болтаться мне неинтересно, пытаюсь “покувыркаться”. 3 Порывистый ветер. Удовольствие получаю от того, что не даю ветру “кувыркать” модель.
Небольшая ошибка, связанная с диапазонам Re и диапазоном скоростей. Меня интересуют закономерности работы профилей в этом диапазоне Re. Это не значит, что ОДНА модель будет летать во всем этом диапазоне. Выше я уже дал пример одного из вариантов. Основной диапазон скоростей всего двойка (от 3.5 до 7).
По поводу управляемости. У меня есть моделька (экспериментальная размах 32, площадь 4.5, вес 14г, проверял возможность управления электромагнитами от микросайза). Она вполне нормально управляется, хотя сделанная специально под это модель действительно плохо управлялась.
По поводу ожидания погоды. Хочется иметь модели на разный ветер, чтобы не так долго ждать 😃 .
Lazy. Спасибо за совет по динамикам. При случае попробую.
По поводу “игры” с формулами и числами. Я проделал просто самый первый этап, того, что описано в Вашей статье. То есть сформулировал требования к профилю, имея требования к модели. Дальше, при реальном конструировании модели, пойдет куча прикидок и расчетов. А не имея профиля, пригодного для выполнения исходных требований, все остальное теряет смысл. Там получено (очень приближенно) два числа (Су макс =1 при Re=20000 , и Сх=0.028 при Re=42000, Су=0.2). Вот они и есть самые первые требования к профилю. Если удастся найти несколько, удовлетворяющих этим условиям, выберу лучший из них (опять же куча прикидок) и так далее… Через три-четыре итерации может родиться уже нечто имеющее некоторые шансы полететь так, как мне хочется. Вот это я и буду строить.
Да, действительно, по ссылке Болонкина нет, виноват, показалось. 😊
По существу согласен с коллегой из под Одессы (чудный город!). На малых Re хороший результат получается только с огромной кривизной профиля, превышающей его толщину в %. Это исключает малое лобовое сопротивление при низких Су.
Особенно яркий пример - Купфер.
Насчет многорежимности. Даже спортсмены (крутые) на F1A имеют по три разных крыла для разных погодных условий. Компромисс всегда ведет к ухудшению качества на отдельно взятом режиме.
Поэтому, как правило, на радиопланерах отказываются от слишком низких значений Re. Ставте больше механизации. Закрылки большой хорды с микшированными элеронами позволяют в широких пределах изменять эквивалентную кривизну профиля.