Вопрос к знатокам
Почему меняется сопротивление стабилизатора?
Сопротивление стабилизатора (цельноповоротного) имеет три составляющих.
1 Профильное сопротивление. Любой профиль имеет минимум сопротивления; а в других местах оно больше. Посмотрите любую поляру. И оно может изменяться приблизительно на 0.002-0.003 при рабочих нагрузках (Су) стабилизатора.
2 Индуктивное сопротивление. Удлинение стабилизатора невелико по сравнению с удлинением крыла (например, равно 5). Даже при сильно задних или сильно передних центровках Су стаб вряд ли превышает 0.3. Тогда по известной формуле получится Cx i =0.3*0.3/3/5=0.006 (если стабилизатор не нагружен, то Cx i = 0 )
3 Сопротивление сопряжения стабилизатора с килем (цельноповоротный стабилизатор обычно стоит на киле (или Т или +) И это сопряжение вносит дополнительное сопротивление (которое увеличивается при увеличении нагрузки на стабилизатор (Су стаб)). И есть еще щели, позволяющие стабилизатору поворачиваться. Сопротивление, вносимое щелями тоже растет с ростом Су стаб.
Вот в сумме и получается, что сопротивление Сх стаб при изменении нагрузки на него может изменяться на 0.01. Правда, это число действительно завышено (предельное для вообще всех центровок, при которых модель будет летать).
Ну вот, я был прав!
Про дельтаплан правильно пишут, а читают неправильно.
Надо объяснять?
Ну вот и замечательно, сделайте одолжение, прочтите правильно!😁 Специально для некотороых, которые полагают, что все же есть некоторая зависимость между Сх и скоростью полета…))
А что, у немеханизированного крыла сопротивление не меняется?
Законы общие.
Естественно. Разгибаем профиль - сопротивление меньше. Хотя с ростом скорости профиль также придется разогнуть. Чем тоже уменьшим сопротивление.
Однако разговор был об увеличении сопротивления стабилизатора при неизменной кривизне профиля. В данном случае(Супра) оно остается неизменным, либо меньшим, ибо скорость растет и несущие свойства стабилизатора надо компенсировать выставлением его на меньший угол атаки.
(цельноповоротный стабилизатор обычно стоит на киле (или Т или +) И это сопряжение вносит дополнительное сопротивление (которое увеличивается при увеличении нагрузки на стабилизатор (Су стаб)).
В случае с Супрой стабилизатор не имеет сопряжений с килем.
Давайте рассмотрим именно такую частность. И частность состоит в том, что хвост не догружают, либо догружают в крайне редких случаях. Для получения задней центровки груз прибирают с носа.
Однако разговор был об увеличении сопротивления стабилизатора при неизменной кривизне профиля. В данном случае(Супра) оно остается неизменным, либо меньшим, ибо скорость растет и несущие свойства стабилизатора надо компенсировать выставлением его на меньший угол атаки.
Можно, чуть-чуть подробнее…
Не знаю как там с деградацией, но у меня бластер с передней центровкой летит медленно и печально, а с задней летит быстро. Причем этот эффект проявляется тем сильнее, чем сильнее изогнут профиль. Таже фигня с кулярисом.
Объясяется просто. При передней центровке и нейтральном стабилизаторе планер наровит лететель вниз, и это компенсируется рулем высоты вверх. По этому меделнно он летит ровно. А как разгоняется, начинает стаб работать и он морду задирает. И наоборот соотвесвенно.
При задней он разгоняясь начинает лететь вниз, и еще больше ускоряется, тем самым, крыло лучше рабоатет.
В случае с Супрой стабилизатор не имеет сопряжений с килем.
Давайте рассмотрим именно такую частность. И частность состоит в том, что хвост не догружают, либо догружают в крайне редких случаях. Для получения задней центровки груз прибирают с носа.
Разберемся с конкретным случаем.
О “несопряжении с килем (и о щелях)”. Вы видели, что ту часть я написал без чисел? Причина простая - известно, что это сопротивление есть, но толком о нем ничего не известно. В учебниках эта часть называется сопротивлением интерференции и много чего написано, но всерьез просто прелдагают добавлять некоторые проценты в сопротивление стаба в зависимости от компоновки ЛА (от 3% до 7%, если не ошибаюсь)
Нагрузка на стабилизатор. Она не зависит от того, куда положил (или откуда убрал) груз. Определяется положением ЦТ, положением Центра Подъемной Силы Крыла (ЦПСК), отношение площадей крыла и стабилизатора, отношения Плеча Стабилизатора к Хорде Крыла.
Если полет установившийся (модель находится в равновесии), то легко нарисовать соответствующие плечи (ЦПСК - ЦТ и Плечо Стабилизатора - ЦТ). Для равновесия необходимо равенство произведений сил на длину плечей (закон рычага). При реальных модельных центровках (спортивные планеры) стабилизатор получается слегка нагруженным.
О ЦПСК подробнее. В него пересчитываются Фокус Профиля или Момент Профиля Крыла, о которых Вы знаете. Причем эта точка гуляет в зависимости от Су крыла (то есть, скорости на которую настроен планер в данном режиме) и кривизны профиля крыла. Соответственно, гуляет и нагрузка на стабилизатор.
Именно отсюда взята известная формула К стабилизации (В которую входит хорда крыла, площадь крыла, площадь стабилизатора и его плечо; это очень упрощенный критерий достаточности размера стабилизатора)
В принципе, я знаю относительно точные формулы (вернее системы уравнений) которые описывают нагрузки, утойчивость…, но там много всего и писать лень.
Можно, чуть-чуть подробнее…
Про стабилизатор:
Имеем симметричный профиль. Для создания подъемной силы должен быть угол атаки. Так? С ростом скорости подъемная сила растет. Так? Соответственно для компенсации подъема хвоста требуется меньший угол атаки стабилизатора. Сопротивление падает?
Ну вот и замечательно, сделайте одолжение, прочтите правильно!😁 Специально для некотороых, которые полагают, что все же есть некоторая зависимость между Сх и скоростью полета…))
Есть прямые и косвенные зависимости.
Напрямую Сх влияет на скорость падающего кирпича.
Триммирование, деградация планера напрямую определяет угол атаки крыла. Он, в свою очередь - Сх и Су. Су напрямую определяет скорость планирования, а отношение Сх/Су - наклон траектории.
Если увеличить Сх планера на 2%, то на 2% изменится качество, то есть угол наклона траектории, он же - тангенс, он же - синус.
Изменение скорости будет на полтора порядка меньше.
Если Вы хотите поговорить о таких тонкостях, то пишите совсем другим языком.
Про дельтаплан правильно читаю:
С меньшим углом атаки - читай, с меньшим Су! По - моему, разница есть.
Про стабилизатор:
Имеем симметричный профиль. Для создания подъемной силы должен быть угол атаки. Так? С ростом скорости подъемная сила растет. Так? Соответственно для компенсации подъема хвоста требуется меньший угол атаки стабилизатора. Сопротивление падает?
С ростом скорости у нормального планера почему-то растет и подъемная сила крыла! И устойчивый планер поднимает нос, а не хвост.
Читаю обсуждение и обнаруживаю много сообщений, которыя можно толковать неоднозначно. Возможно, много замечаний друг другу происходит именно по этой причине. Предлагаю писать приблизительно в следующей форме.
Я хочу увеличить скорость планера рулем (триммером) высоты. Отдаю ручку от себя. Происходит следующее:
1 Увеличился угол атаки стабилизатора (и уменьшилась деградация).
2 В результате планер поднял хвост начал разгоняться.
3 Из-за увеличения скорости уменьшился угол атаки крыла и Су (так как Су*К*V*V = весу планера; в К “закопаны” площадь крыла, плотность воздуха…)
4 Так как угол атаки крыла уменьшился, а новая деградация сохранилась ( я ручку больше не трогаю), то уменьшится и угол атаки стабилизатора.
5 Если модель устойчива, то хвост по мере разгона начнет опускаться (Су стаб уменьшился).
6 В конце концов установится новая скорость, соответствующая новой деградации.
7 Свойства на новой скорости:
- меньше угол атаки крыла (Су кр уменьшился);
- С углом утаки стабилизатора сложнее. При сильно передних центровках и слабо изогнутом профиле крыла он может измениться в сторону плюса (при этом стабилизатор по прежнему тянет вниз); при задних центровках и изогнутом профиле крыла (несущий стабилизатор), его угол атаки изменится в сторону минуса.
**** Очень грубо “на пальцах”
Передняя центровка (ЦТ перед центром подъемной силы крыла. Стабилизатор тянет в минус. На бОльшей скорости для создании той же силы ему нужен мЕньший угол утаки (по модулю; а он был в минус)
Аналогично для несущего стабилизатора.
Если к этому добавить изогнутость профиля крыла, то все становится существенно хуже. Чем меньше Су (чем больше скорость), тем дальше назад смещается центр подъемной силы крыла (крыло стремится затянуть планер в пикирование). Вот тут и начинается довольно серьезная математика… И к ней надо еще добавить: - скос потока в котором работает стабилизатор;
- затенение стабилизатора фюзеляжем;
- возможное попадание стабилизатора в вихревую пелену крыла;
- Нелинейность Су крыла и Су стабилизатора от угла атаки.
Если бы профиль был симметричным, ЦТ было бы на 25% (центр подъемной силы симметричного профиля всегда на 25%), то на стабилизаторе всегда бы в установившемся режиме был нулевой угол атаки.
**** В итоге ОПЫТ настройки работает намного эффективнее, чем ТЕОРИЯ (по крайней мере, в моделизме).
А о влиянии изменения сопротивления стабилизатора можно просто “забыть”. Это такие мелочи по сравнению с остальными наприятностями!😈
…Триммирование, деградация планера напрямую определяет угол атаки крыла. Он, в свою очередь - Сх и Су. Су напрямую определяет скорость планирования, а отношение Сх/Су - наклон траектории.
Если увеличить Сх планера на 2%, то на 2% изменится качество, то есть угол наклона траектории, он же - тангенс, он же - синус.
Изменение скорости будет на полтора порядка меньше.
С этим спором все понятно. Здесь «собака порылась» в тримировании. И режимах на которых надо лететь. Если мы летим в режиме минимального снижения, при изменении Сх угол атаки не поменяется и прав MihaD. Но на таком режиме никто не летает. Поэтому после уменьшения Сх, угол атаки для режима, скажем, максимального качества будет меньше, а значит скорость больше. И прав soar.
вы бы на поляре это показали, понятней бы было.
Кто знает, что такое поляра и так поймет.
Другой вопрос, откуда в этой ветке взялось уменьшение сопротивления? Если из-за уменьшения сопротивления стабилизатора, при переносе центровки, то выше было показано, что изменение настолько незначительно, что им можно пренебречь. И соответственно, причина, по которой меняется скорость, если она меняется, раскрыта не полностью.
…Но на таком режиме никто не летает. Поэтому после уменьшения Сх, угол атаки для режима, скажем, максимального качества будет меньше, а значит скорость больше. И прав soar.
Вот еще раз объясните, что Вы имеете в виду??
1 Увеличился угол атаки стабилизатора (и уменьшилась деградация).
2 В результате планер поднял хвост начал разгоняться.
3 Из-за увеличения скорости уменьшился угол атаки крыла и Су (так как Су*К*V*V = весу планера; в К “закопаны” площадь крыла, плотность воздуха…)
Сергей.
Уже ошибки.
2. Планер поднял хвост и перебалансировался на меньший угол атаки. Это короткопериодическое движение, быстро.
3. Упала подъемная сила крыла и планер стал менять траекторию, продолжая опускать нос.
4. Начала расти скорость, и вырастет в конце концов до такой, когда подъемная сила при новом, меньшем Су сравняется с весом планера.
“3 Из-за увеличения скорости уменьшился угол атаки крыла и Су”
может быть правильнее - уменьшился угол атаки крыла, возросла скорость V гор. и V верт.
… Предлагаю писать приблизительно в следующей форме.
Я хочу увеличить скорость планера рулем (триммером) высоты. Отдаю ручку от себя. Происходит следующее:…
**** В итоге ОПЫТ настройки работает намного эффективнее, чем ТЕОРИЯ (по крайней мере, в моделизме).
Наиболее трезвый подход.)) Спорить о теории можно до хрипоты и никто никому ничего не докажет. Гораздо разумнее заимствовать правильный метод топикстартера (уже и забыли в пылу споров, как обычно!), а именно:
- У меня не получается то-то и то-то, как бороться?
- Я лично эту проблему решил вот так, все получилось…или наоборот, стало хуже…и т.п.
Если будем оперировать исключительно личными наблюдениями из собственной практики, тогда будет здравое зерно.
Я попытался рассказать о четырех своих моделях с одинаковым симптомом и как все решилось…Если не наваливать сюда кучу теории, а разбираться попроще, давать дельные советы из практики - уверен, разговор будет продуктивнее.
Уже ошибки.
2. Планер поднял хвост и перебалансировался на меньший угол атаки. Это короткопериодическое движение, быстро.
3. Упала подъемная сила крыла и планер стал менять траекторию, продолжая опускать нос.
4. Начала расти скорость, и вырастет в конце концов до такой, когда подъемная сила при новом, меньшем Су сравняется с весом планера.
Ошибка у тебя, Миша (если не брать энергичный пилотаж и не учитывать цетробежные силы).
Планер не может выйти на мЕньший Су, пока не наберет скорость.
Если все происходит медленно (а я именно этот вариант имею ввиду, так как не хватало еще без серьезных дифференциальных уравнений рассматривать быструю динамику с учетом всех сил инерций и моментов инерции).
А в этом случае ВСЕГДА (в ЛЮБОЙ МОМЕНТ ВРЕМЕНИ) выполняется равенство
F=Cy*P*S*V*V/2 = M*G (пренебрегаю в этом случае подъемной силой стабилизатора и всяческими синусами)
Так что, последовательность получается следующая:
1 Подъем хвоста (из-за триммирования)
2 Разгон. Так как есть изботок Fx = Sin(Alfa)*M*G > Cх*P*S*V*V/2. По мере разгона идет изменение Cу крыла (уменьшение) и стаба.
3 Постепенно модель балансируется на новую скорость и угол снижения, определяемыми новыми значениями Су, Сх
Если движение сделано относительно энергично (но не мгновенно), то будет плавный переход сначала на относительно крутую траекторию, разгон на ней и плавное выполаживание.
***
И мой вариант (без учета сил инерции) не очень далек от жизни. Допустим, модель имела вертикальную скорость 0.5м/с. Су в конце концов уменьшился в два раза (с Су=1 до Су=0.5) (скорость модели увеличили в 1.4 раза; с 7м/с до 10м/с) Допустим максимальная вертикальная скорость в процессе разгона была 1.5м/с. И в конце модель вышла на скорость снижения 0.7м/с.
Допустим для простоты, что траектория была ломанная 0.5м/с - 1.5м/с -0.7м/с
По разнице кинетических энергий можно найти потерю высоты “на разгон”
G*H=(V2*V2-V1*V1)/2=2.5м. Если учесть, что и на крутом участке траектории было лобовое сопротивление (1/3 от общей “тяги”), то полная потеря высоты получится около 3.5м. То есть, весь “маневр” займет больше 2с. При плавном переходе получим еще бОльшее время. Так что, вертикальные ускорения 0.5м/с -> 1.5м/с составят десятки сантиметров в секунду за секунду (то есть, меньше 10% от G; и именно эти ускорения будут вызваны тем, что угол атаки уменьшился, Су тоже, и подъемная сила стала меньше M*G, как написал ты)
А ведь Су изменилась в 2 раза !!! (то есть, если бы модель не набрала скорость, то подъемная сила составляла бы всего половину веса; и ускорение было бы 0.5G)
Твой вариант (вернее, вариант ВСЕГДА “гибридный”, так как всегда есть ускорения) получится если РУЧКОЙ энергично вводим на очень крутую траекторию (чтобы разогнать), а потом РУЧКОЙ выводим на новую траекторию.
P.S. Вот если рассматривать устойчивость и управляемость модели (например, склонность к колебаниям), то тогда надо учитывать все временные неравентства сил, даже небольшие ускорения. Но тогда надо учитывать и угловые ускорения, угловые скорости, моменты инерции… В общем, решать непростые диф уравнения.
Для разрядки ☕😁. Вот народ обращает внимание на эффекты в подъемной силе, “весящие” единицы процентов. А модели планеров летают в “нижних слоях атмосферы”. Характерная высота - 100м. А на этой высоте (и ниже, естественно), по сведениям из книг, атмосфера турбулентная. То есть, в ней полно вихрей разных размеров (от миллиметров до десятков метров). И они есть практически всегда (даже в тихую погоду). Из учебника аэродинамики " Су изменяется приблизительно на 0.1 на каждый градус угла атаки". Планер летит в слабеньких вихрях (та самая турбулентность). Допустим вихри небольшие (1м размера) и слабые - 15см/сек. Попробуйте найти более спокойную атмосферу на улице; не думаю, что это получится😈. Если скорость планера 7м/с, а вихрь вертикальный, то углы атаки разных частей крыла (крыло больше размера вихря) окажутся на разных углах атаки. И угол будет отличаться на 1 градус. То есть Су разных частей крыла будет отличаться на 0.1.
И это была тихая погода… Каких “блох” можно ловить? Только настраивать и перенастраивать, пока планер не полетит!!!
Ошибка у тебя, Миша (если не брать энергичный пилотаж и не учитывать цетробежные силы).
Планер не может выйти на мЕньший Су, пока не наберет скорость.
Не соглашусь.
Ты просто не изучал динамику полета.
Я не зря упомянул термин “короткопериодическое движение”.
Это переходный процесс по тангажу (угловому положению) в ответ на ступенчатое изменение положения РВ.
И есть длиннопериодическое движение, это изменение параметров траектории - скорости и угла наклона траектории.
Тангаж меняется на порядок быстрее, чем траектория и скорость.
Именно разделение переходного процесса на короткий и длинный позволяет разъяснить все на пальцах, без сложных уравнений.
Планер не может набрать скорость, пока не “съедет с горки”. На его разгон уходит потенциальная энергия.
А угол атаки меняется, как только планер “поднимает хвост” по твоей терминологии. Вообще-то это называется уменьшением угла тангажа. Траектория и скорость пока остаются прежними.
Про перегрузки.
Ну и что? Дал ты руль от сябя так, что Су стал равен нулю. А профиль был гнут так, что сопротивление его не изменилось.
Планер полетит по баллистической траектории с ускорением 1g.
2 soar.
Алексей. Я бы с Вами согласился, если бы в качестве практических результатов люди бы предъявляли результаты объективных измерений. Если личные ощущения - то уже гораздо хуже. Ибо с терминологией и языком у нас проблемы.
А уж если медали предъявлять - совсем никуда не годится. 😃
И, возвращаясь к самому началу.
Для чего мы стремимся уменьшить вес планера? По-моему, базовая идея в том, что при неизменном качестве, Су и Сх - облегченный планер полетит медленнее и будет иметь меньшую скорость снижения. И так оно бы и было, если бы не противный дядька Рейнольдс. 😃
Не соглашусь.
Ты просто не изучал динамику полета…
Вот я и нашел основную причину взаимного непонимания на этом топике!😁
Ты пишешь о ДИНАМИКЕ, а в книгах (даже специальных, но не посвященных непосредственно динамике) о ней практически ничего нет. Даже поведение ЛА вроде бы в динамических режимах (разворот, горка…) рассматривается статически (то есть - установившийся режим).
И я рассматривал таким же способом.
моя последовательность:
Триммер от себя - задирание хвоста - переход на более крутое снижение.
“динамическая”:
Триммер от себя - увеличение Су стаб - угловое ускорение (хвост начинает подниматься) - хвост поднимается (за счет угловой скорости и наклона модели вниз Су стаб уменьшается) - подъемная сила крыла < силы тяжести - ускорение вниз - переход на более крутое снижение…
А реально все еще хуже (есть и одновременность и взаимное влияние). Так что, кучу процессов я упустил.
С динамикой пробовал разбираться (все же пишу программы, решающие в реальном времени динамику реактора на основе измеренных данных).
Миша! тебе нужно было везде добавлять “в первый, короткий… момент времени”, чтобы было понятно то, что описанное тобой происходит не во время всего процесса (он условно-установившийся). До меня, например, только поздно ночью дошло, что же ты имел ввиду…
P.S. Миша, написал бы ты о динамике управления (естественно, простыми словами). Имею ввиду демфирование (и откуда оно берется), моменты инерции (как их оценить и как влияют на поведение модели). А то я обратил внимание, что народ с легкостью может повесить на конец хвостовой балки груз; или укоротить балку, увеличив пропорционально площадь стаба, чтобы сохранить К стабилизации. Кое что из этого я видел в симуляторах, но в литературе (даже серьезной) этого практически нет.
Таки дошло, что я имел ввиду, или дошло, что я прав? 😃
Дошло, что ты говорил о динамике. И написал, естественно, правильно. Хотя ускорения ты сильно преувеличиваешь. Ведь разговор здесь идет о перебалансировке планера (работа триммерами). Когда я в реальных условиях перебалансирую планер (триммерами; чтобы разогнать при усилении ветра или замедлить при ослаблении; что делаю довольно часто), то эффект явно вообще не вижу (имею ввиду сам этап перебалансировки) - он скрыт динамой. И только через некоторое время вижу, что планер полетел быстрее (медленнее)