Аэродинамика летающих крыльев

AsMan
Lazy:

Слышь, деятель…

Гм, а я думал ты знаешь что это.

nosow

Куда делать выкос толкающего мотора на ЛК?

Воронов

Если ось вращения ВВ совпадает с ЦТ крыла, то никакого выкоса вверх (вниз) делать не нужно

Андрей_В

Обычно всегда не совпадает 😃 Все равно ведь “на глазок” прикидываешь…
Нужно смотреть в каждом и конкретном случае.
Попробуйте свое ЛК и в “ноль” и с “выкосом”. Решите сами, чего и сколько. По полету.
Кстати, интересная штука - микс на “газ-элероны”. Но тут надо аккуратно.

11 months later
Xenon_L

Уважаемые коллеги, всех приветствую!
Я прочитал много информации и материалов по крыльям, как русскоязычных, так и нет, в том числе эту прекрасную тему, с отличными переводами от тов. GreenGo (за что ему огромное человеческое спасибо!)

Но у меня остались вопросы, на которые я, увы, не смог найти однозначного ответа. Прошу отнестись с пониманием, если они вам покажутся несущественными.

Итак, вопросы о стреловидных ЛК:

  1. При проектировании любого ЛА нужно знать площадь его крыла. Как я понимаю, для горизонтального полета с заданной скоростью, справедлива формула Жуковского:
    Y=0,5*Cy*pv^2*Sкрыла

Здесь меня интересует логика выбора коэффициента Cy.
В англоязычной литературе он значится как Trimmed Сl или Designed Cl, т.е. как проектировочный Cy для всего ЛА. Рекомендации по его выбору такие: от 0,4 для моторных ЛА до 0,6 для планеров. Подскажите, чем обоснован именно такой диапазон, его физическая суть? Ведь у профилей Cy может быть от 0,1 до более чем 1,5
Каким образом выбирать Cy, если крыло имеет разные профили у корня и у законцовки и различный угол атаки?

  1. Есть ли методика расчета или рекомендации по постройки ЛК для заданной скорости, чтобы на этой скорости у него получилось максимальное аэродинамическое качество?
    Т.е. я хочу, к примеру, чтобы крейсерская скорость у меня была 20 м/с, как мне получить макс качество именно для нее?

  2. Посоветуйте материал об анализе ЛК на спиральную, продольную и поперечную устойчивость, желательно, чтобы это все провести в XFLR5

  3. Про профили крыла и крутку: правильно ли я понимаю, что стреловидным крыльям S-образность не столько необходима, сколько минимально возможный Cm0 (пикирующий момент) профиля, т.е. можно использовать не S-образные профили, просто выставляя элевоны немного вверх?
    Почему многие рекомендуют использовать у корня обычный профиль, а у законцовок симметричный?
    Какая будет разница, если использовать у корня и у законцовки один профиль с разной круткой?
    Правильно ли я понимаю, что профили MH обладают хорошим качеством, но весьма чувствительны к углу атаки и подвержены срыву?
    Что для умеренного пилотажа и ФПВ лучше их не использовать?

  4. Вот весьма хорошо летающее крыло E-Flite Opterra
    На этом фото не видно крутки,отклонения элевонов минимальны.

    Кроме того, здесь используются турбулизаторы возле управляющих поверхностей сверху и снизу. Весьма толстый профиль крыла, более 10%, у законцовки несимметричный профиль.
    С чем связаны подобные решения?

  5. Центровка. Кто какие запасы центровки использует? У многих профилей нейтральная точка на 25-30% САХ, значит Ц.Т. должен быть впереди нее, хотя бы немного. Я слышал, что запас центровки у стреловидных ЛК лежит в пределах 5% САХ. Соответственно, отсчет вести тоже нужно на средней хорде, прямо на самом крыле?

Заранее спасибо за помощь и советы!

HS125

Ну Вы и накидали вопросов. Все аж притихли и накупили пива с чипсами. 😃😃😃

Xenon_L:
  1. Как я понимаю, для горизонтального полета с заданной скоростью, справедлива формула Жуковского:

Вообще справедливо уравнение описыающее горизонтальный полет на условии постоянства высоты. Смею предположить что берется какое-то серединное занчение (предварительно) лежащее примерно посередине диапазона летных углов атаки.
А если вы напсисали формулу подъемной силы, то она какая-то странная у Вас.

Xenon_L:

Каким образом выбирать Cy,

Xenon_L:

и различный угол атаки?

Неоднозначный вопрос. В КБ существует сотня методик для каждого конкретного случая. Плюс еще предварительные расчеты - продувки моделей прототиповдл понимания успешности выбора.
Если нет геометрической крутки, то угол атаки будет един для всего крыла.

Xenon_L:
  1. Есть ли методика расчета или рекомендации по постройки ЛК для заданной скорости, чтобы на этой скорости у него получилось максимальное аэродинамическое качество?

Максимальное качество можно достичь только на определенной специфической скорости. Для каждой конкретной скорости кроме упомянутой оно будет только свое и всегда меньше поскольку качество это фунция угла атаки в полярной системе координат.

Xenon_L:
  1. Про профили крыла и крутку:
    Почему многие рекомендуют использовать у корня обычный профиль, а у законцовок симметричный?
    Какая будет разница, если использовать у корня и у законцовки один профиль с разной круткой?

А/д и геометрическую крутку применяют в основоном для того чтобы срыв потока наступал одновременно по всему размаху. Таким образом частично обеспечивая безопасность поведения ЛА во всем диапазоне летных углов атаки. Про волновые явления не говорим.

Xenon_L:
  1. Вот весьма хорошо летающее крыло E-Flite Opterra и плюс дополнения на остальные вопосы в теме.

Конкретные характеристики ЛА получаются в итоге в зависимости от технического задания на проектировку ЛА, поскольку нужно на выходе иметь ЛА удовлетворяющий ему.

Схема: “идея, замысел, прорисовка внешнего облика, аэродинамическая схема, компоновка аэродинамическая и обычная, интерференция , расчеты, изготовление моделей , предварительные продувки, корректировка, опытный образец, летные испытания, доводка до кондиции”

Кажды этап это достаточно творческий и порой сложный процесс. Ну есть конечно готовые схемы и тренды. Есть еще статистика и практические наработки, результаты эмпирических исследований.

Xenon_L:
  1. Центровка.

Можете делать любую. Тут важно чтобы система управления ЛА или атоматика системы управления обеспечивала устойчивый полет во всем диапазоне летных углов атаки, в том числе и выход из состояния непроизвольного возмущения.

При распложении ЦТ за фокусом полет тоже реален, но алгоритмы системы управления будут совершенно другими и их надо создать не выходя за рамки тех. задеания (цели для чего создается ЛА), поскольку это может привести к невозможности его создания.

Xenon_L

Спасибо за ответ,

HS125:

А если вы написали формулу подъемной силы, то она какая-то странная у Вас.

Прошу прощения, я действительно забыл в качестве множителя добавить плотность воздуха, надеюсь, это не поменяет суть восприятия вопроса.

HS125:

Неоднозначный вопрос. В КБ существует сотня методик для каждого конкретного случая. Плюс еще предварительные расчеты - продувки моделей прототиповдл понимания успешности выбора.
Если нет геометрической крутки, то угол атаки будет един для всего крыла.

Это все мне понятно, но я спрашиваю, чем руководствуются люди, которые в своих статьях, причем неважно о крыльях или самолетах выбирают Cy от 0,4 до 0,6 при расчете геометрических характеристик крыла. Увы, лично спросить я не могу у них, я думаю, что есть какое-то научное обоснование такого подхода.

HS125:

Максимальное качество можно достичь только на определенной специфической скорости. Для каждой конкретной скорости кроме упомянутой оно будет только свое и всегда меньше поскольку качество это фунция угла атаки в полярной системе координат.

Что такое качество и как оно соотносится со скоростью я тоже знаю, потому и спрашиваю советов, как мне считать крыло с макс К под конкретную заданную скорость

HS125:

А/д и геометрическую крутку применяют в основоном для того чтобы срыв потока наступал одновременно по всему размаху. Таким образом частично обеспечивая безопасность поведения ЛА во всем диапазоне летных углов атаки. Про волновые явления не говорим.

Что такое крутка, какая она бывает и для чего она нужна мне известно.
Мне нужны практические рекомендации, в каком случае используется только геометрическая, аэродинамическая или их комбинация.

HS125:

Конкретные характеристики ЛА получаются в итоге в зависимости от технического задания на проектировку ЛА, поскольку нужно на выходе иметь ЛА удовлетворяющий ему.

Схема: “идея, замысел, прорисовка внешнего облика, аэродинамическая схема, компоновка аэродинамическая и обычная, интерференция , расчеты, изготовление моделей , предварительные продувки, корректировка, опытный образец, летные испытания, доводка до кондиции”

Кажды этап это достаточно творческий и порой сложный процесс. Ну есть конечно готовые схемы и тренды. Есть еще статистика и практические наработки, результаты эмпирических исследований.

Конечно, без внятного ТЗ- результат ХЗ, вид алгоритма проектирования я знаю, уже вывел его для себя😒

HS125:

Можете делать любую. Тут важно чтобы система управления ЛА или атоматика системы управления обеспечивала устойчивый полет во всем диапазоне летных углов атаки, в том числе и выход из состояния непроизвольного возмущения.

При распложении ЦТ за фокусом полет тоже реален, но алгоритмы системы управления будут совершенно другими и их надо создать не выходя за рамки тех. задеания (цели для чего создается ЛА), поскольку это может привести к невозможности его создания.

Ну любую, это слишком громко сказано, в нашем случае центровка обеспечивает продольную устойчивость, поэтому, согласно Я. Капковскому она должна быть достаточной для обеспечения возврата крыла в начальное положение(быть впереди фокуса), но при этом не должна быть слишком передней, иначе вызовет перекомпенсацию по тангажу и крыло начнет колебаться все время. От этого страдало мое первое крыло, от слишком передней центровки, но понял я это слишком поздно…

HS125
Xenon_L:

чем руководствуются люди,

Xenon_L:

что есть какое-то научное обоснование такого подхода.

Вопрос не к форумчанам. Не в обиду. Для того чтобы на него ответить нужен человек который работает в КБ в группе а/д расетов. Опять же без ТЗ как вы сами поняли гадание на кофейной гуще. Может на форуме и найдется такой.

Xenon_L:

как мне считать крыло с макс К под конкретную заданную скорость

Наверно не имея техзадания и замысла какой должен быть ЛА, можно хотя бы оттолкнуться от характеристик профиля который планируете испоьзовать. Основные характеристики задает именно он. А дальше мы их ухудшаем приторачивая всякие прибамбасы на крыло.

Xenon_L:

Мне нужны практические рекомендации, в каком случае используется только геометрическая, аэродинамическая или их комбинация.

Это опять из области техзадания. Применять закрылки или нет, применять стреловидность или нет, применять крутку и турбулизаторы и прочие вортильоны это вопрос уже цели получения нужной картины обтекания. Иногда это уже в догонку на летных испытаниях выясняется.

Xenon_L:

Ну любую, это слишком громко сказано, в нашем случае центровка обеспечивает продольную устойчивость,

То что ЦТ может быт за фокусом доказанный факт. И примеры живых самолетов есть. Но управлятьь таким самолетом человек почти не в состоянии. За него это делает автоматика. Но это дает очень выгодные характеристики по управляемости и маневренности. При отказе системы управления (компа ЭДСУ) самолет покидают.
Конечно на моделях этого никто пока не делал. Не было необходиости пока. Но миниатюризация электроники может и приведет к этому. Всякие автопилоты и стабилизаторы на радиомоделях уже давно факт.

А запас продольной устойчивости рекомендуемый для разных ЛА выработан прктическими испытаниями, хотя конечно предварительные расчеты делают хватит ли рулей. Тут опятьь сложный комплекс компромиссов.

Как-то так. Думаю глубже вы здесь ответов не найдете. Даже мне сложновато вам отвечать.

ДедЮз
HS125:

То что ЦТ может быт за фокусом доказанный факт. И примеры живых самолетов есть. Но управлятьь таким самолетом человек почти не в состоянии. За него это делает автоматика. Но это дает очень выгодные характеристики по управляемости и маневренности. При отказе системы управления (компа ЭДСУ) самолет покидают.
Конечно на моделях этого никто пока не делал. Не было необходиости пока.

Как же модели класса F-1 (все типы), летают с центровками за фокусом крыла, приуспевают и без всякой автоматики.

Рациональный подход к проектированию ЛК нужно начинать с исходных параметров веса и нагрузки, затем с выбора аналога соответствующего вашим задачам.

Xenon_L
ДедЮз:

Как же модели класса F-1 (все типы), летают с центровками за фокусом крыла, приуспевают и без всякой автоматики.

Рациональный подход к проектированию ЛК нужно начинать с исходных параметров веса и нагрузки, затем с выбора аналога соответствующего вашим задачам.

Да,у Я.Капковского я видел такую схему,где у свободнолетающего планера классической схемы ц.т. находится позади фокуса:)
Я еще подумал-ошибка,может…
Для меня этот момент непонятен,но не критичен,хотя буду рад,если просветите,почему у А-1 такие центровки.

Насчет исходных данных и техзадания - у меня цель построить второе свое крыло с обоснованным выбором основных аэродинамических и энергетических параметров. Первая попытка была успешной (Horten S1), но не во всем, остались нерешенные вопросы.
Я не хотел засорять эту тему своей моделью, возможно,стоит открыть отдельную тему для ее строительства. Правда,беда в том,что у меня в голове не решились еще некоторые вопросы,без которых я бы не хотел писать о постройке.

ДедЮз
Xenon_L:

почему у А-1 такие центровки

Положение ЦТ диктует способ генерации и величину стабилизирующей силы для совершения устойчивого полета. При ЦТ впереди фокуса крыла - стабилизирующая сила (стабилизатор) должна создавать кабрирующее противодействие пикирующему от ЦТ, т.е. “подъемная” сила стабилизатора направлена вверх. При ЦТ за фокусом крыла, ЦТ работает на кабрирование, а компенсационная сила от стаб-ра должно работать на пикирование, что в суммарном выражении уменьшает лобовое сопротивление и не содержит "отрицательных подъемных сил. В большой авиации (это, как справка), при передней ЦТ применяют стаб-ры с ассимитричным несущим профилем “вверх ногами”, а при задней центровке симметричные или несущие в нормальном положении - это для уменьшения Сх (лобового сопротивления) при достаточной эффективности зависящей от площади и плеча стабилизирующей поверхности. На всех свободнолет. моделях класса F-1 стабилизаторы несущие.
Зная и варируя этими принципами, можно создать и ЛК с минимальными издержками на Сх, способствуя увеличению величины соотношения Су/Сх.

Xenon_L
ДедЮз:

Положение ЦТ диктует способ генерации и величину стабилизирующей силы для совершения устойчивого полета.

На всех свободнолет. моделях класса F-1 стабилизаторы несущие.
Зная и варируя этими принципами, можно создать и ЛК с минимальными издержками на Сх, способствуя увеличению величины соотношения Су/Сх.

Спасибо за развернутый ответ!
Как по-вашему,с чем связано расположение ЦТ впереди АФ у всех нынешних радиоуправляемых моделей и у большинства больших самолетов?
Ведь,получается,что несущий стабилизатор выгоднее в плане аэродинамики?
Может,дело в стабильности на различных режимах, ведь свободнолетающие модели однорежимны и почти не маневрируют?

ДедЮз
Xenon_L:

чем связано расположение ЦТ впереди АФ у всех нынешних радиоуправляемых моделей и у большинства больших самолетов?

Скорее всего с компановочными вопросами. При передней центровке, до минимума сокращаются величины плеч моментов оперения, снижаются весовые показатели конструкции, с передней центровкой легче добиться симметричного управления при любой ориентации ЛА. Эффект несущего стабилизатора применяется широко в ЛА схемы “утка” или “тандем”.

Carramba
Xenon_L:

Как по-вашему,с чем связано расположение ЦТ впереди АФ у всех нынешних радиоуправляемых моделей и у большинства больших самолетов?

Мужики, вы почему книжки не читаете? Не любите, да? Вот же ж, просто, доступно и ясно-понятно.
Источник: Ландышев Б.К., 1939 - Расчет и конструирование планера.
И никаких фокусов.

P.S. Пионеры, а мучаете птицу. Нехорошо.

SAN

Ваша страничка никак не отвечает на вопрос “почему центровка, как правило, передняя”?
😃

AsMan

А ничего что топик про “Летающие крылья:Аэродинамика летающих крыльев”

Аэродинамическая крутка выгодней по сопротивлению, но подобрать/посчитать сложнее.

Xenon_L:

На этом фото не видно крутки,отклонения элевонов минимальны.

Вид сверху можно? Судя по всему стреловидность маленькая, и нужно думать о S профиле.

ДедЮз
Carramba:

Пионеры, а мучаете птицу. Нехорошо.

Дорогой товарищ комсомолец, ваше замечание и картинка не отвечают на поставленный вопрос :

Carramba:

с чем связано расположение ЦТ впереди АФ у всех нынешних радиоуправляемых моделей и у большинства больших самолетов?

AsMan
Xenon_L:

Для меня этот момент непонятен,но не критичен,хотя буду рад,если просветите,почему у А-1 такие центровки.

Там в правилах стаб несущая поверхность.

ДедЮз
AsMan:

Там в правилах стаб несущая поверхность.

В правилах этого нет. Просто выгоднее свободнолетающие делать с задней центровкой, объяснения выше.
Что касается расчетов ЛК, то они возможны, но достаточно трудоемкие. Нужно проработать геометрию крыла и добиться крутками (геометрическими или аэродинамическими правильного (как правило элиптического) распределения подъемной силы, затем расчитать поляру крыла (крыла, а не профилей!) и вывести величины и точки приложения результирующих сил при расчетных скоростях полета. После этого компануются и просчитываются стабилизирующие поверхности, создающие приемлемые показатели гор. и путевой устойчивости.

Пример парителя ЛК

Xenon_L
AsMan:

А ничего что топик про “Летающие крылья:Аэродинамика летающих крыльев”

Аэродинамическая крутка выгодней по сопротивлению, но подобрать/посчитать сложнее.

Вид сверху можно? Судя по всему стреловидность маленькая, и нужно думать о S профиле.

Стреловидность 30 градусов,удлинение 6,профиль у корня и законцовки нормальный,не s-обоазный, пришлю фото чуть позже