Четвёртого шага псто...

[lazy-flyer.livejournal.com]

Оригинал взят у lazy_flyer в Четвёртого шага псто...

Сделали шаг третий, определились с компоновкой и формой нашего будущего самолётика. Делаем четвёртый шаг, шагаем к аэродинамической компоновке.
Форма крыла в плане - почему такая?
Расположение крыла относительно фюзеляжа - зачем так?
Оперение - иначе никак?
Молодое дарование скажет - так красиво.
Битый жизнью скажет - так летает.
И оба могут оказаться неправы.
Даже если так красиво или так летает, всё равно имеет смысл рассмотреть альтернативные варианты.

Форма крыла. На что она влияет? О, здесь много. Например - распределение несущей силы по размаху. Теоретически наилучшим является эллиптическое распределение, дающее максимальное качество К. Где К=Су/Сх, если выражать через коэффициенты. То есть соотношение подъёмной силы к сопротивлению. Это именно те 10-20-30 о которых я говорил. Сколько километров пролетит вперёд аппарат с километровой высоты?
Да, бесспорно добится эллиптического распределения можно и на прямом как доска крыле, комбинирую различные профили по размаху. Но лучше решать эту проблему комплексно, сочетая форму и профиль.
На что ещё? Например срывные характеристики. Что такое срыв? Это когда крыло ( или участок ) крыла перестаёт "нести". Подъёмная сила резко падает, а вслед за ней падает и аппарат. В зависимости от того, где начался и как развивается срыв, будет определяться поведение аппарата. Или он опустит нос и начнёт разгонятся в меру прямолинейно. Или крутанётся вокруг конца крыла и войдёт в спираль, переходящую в штопор.
Ещё что? Положение фокуса крыла и как следствие фокуса аппарат в целом. Абсолютно необходимым условием является расположение центра тяжести перед фокусом аппарата. Если конечно у нас не Су-27 на рисунке, который статически неустойчив. Если в результате компоновки ЦТ получился здесь, а фокус - вон там, то изменением формы крыла, приданием ему некой стреловидности можно этот самый фокус перемещать, до желаемого положения, в пределах разумного. Естественно это немедленно отразиться на К и на срыве, но компромиссы неизбежны. Можно вернуться к компоновке и подвигать начинку вперёд назад - компромиссы неизбежны и собственно работа конструктора сводится к разрешению компромиссов с максимальной пользой.

Нагрузка на крыло. Что от неё зависит? Прежде всего скорость и взлётно-посадочные характеристики. Нагрузка считается очень просто. Берём вес аппарата ( расчётный ) и делим на площадь крыла. Откуда берём вес? Считаем, банально считаем. Знаем сколько весить оборудование самолёта и топливо. Знаем сколько весит полезная нагрузка. Знаем, сколько весят детали конструкции, статистически. То есть квадратный метр или дециметр крыла весит столько столько. Откуда знаем? Из предыдущих многочисленных проектов, из литературы, из анализа других проектов. Или рисуем кусок в Solid Works к примеру и вычисляем. Посчитали, прослезились...
Почему скорость? Крыло создаёт подъёмную силу. Условие горизонтального полёта - равенство веса и подъёмной силы. Подъёмная сила грубо говоря - функция профиля ( его Су ) и скорости, оставляя за скобками свойства атмосферы. Профиль как ни удивительно это звучит, влияет нелинейно. Не верите? Вот картиночки. :)))

Совершенно абстрактное крыло, 3 метра размах, 350 мм хорда. Совершенно абстрактный аппаратЪ, 10 кило весом. Дуем...Дуем, изменяя только профиль крыла, последовательно: NACA4412-NACA3412-NACA2412. Профили одного семейства, отличаются только кривизной 4-3-2%, и как следствие коэффициентом подъёмной силы.

Что наблюдаем? Для полёта на скорости 20 м\с нужен различный угол атаки. От 0,5 градуса для NACA4412 до 2,5 градуса для NACA2412. Грубо говоря с шагом 1 градус на 1% кривизны. Ух как страшно...Но смотрим дальше. Помните - равенство веса и подъёмной силы, то есть равенство Су, около 0,37 для любого профиля из коллекции.
Ну всё просто и понятно. Хотим лететь медленне - ставим более "кривой" профиль, получаем бОльшую подъёмную силу, ура, ура, победа. Неа. Немного не так. :))) Кроме подъёмной силы профиль создаёт сопротивление. Которое как оказывается растёт вместе с увеличением кривизны профиля. Смотрим на картиночку и впадаем в печаль.

Тадамммммммм... А что такое сопростивление? Это качество, читай - мощность двигателя, читай - вес/дальность/время...

И оказывается, что более криво не значит лучше. Казалось бы, что такое 2 единицы разницы? Да ни о чём разговоры, можно смело забивать с резьбой. Но разница между летит и летит хорошо как раз и кроется вот в таких 2-х единицах.
Остаётся скорость. То есть для горизонтального полёта аппарата с весом 10 нужна скорость 40. А для аппарата весом 20 нужна скорость 80, при равной площади крыла. Но скорость - это мощность двигателя ( вес, радиус действия, продолжительность полёта ) и неудобство ведения измерений или наблюдений. Пролетая над объектом наблюдений со скоростью 40 у нас будет больше времени на его изучение. Можно увеличить высоту при скорости 80, но тогда упадёт качество наблюдения. Можно поставить инструменты лучшего качества, но тогда может возрасти вес и наверняка вырастет цена. Снова компромиссы. А ещё вылазят неприятности со взлётом и посадкой.
Для взлёта с большой удельной нагрузкой нужна бОльшая скорость, более протяжённая ВПП или катапульта большей мощности. При мощной катапульте растут перегрузки на старте, упрочняется и утяжеляется конструкция, что ведёт к росту скорости...Посадка? Опять таки ВПП бОльшей протяжённости, усиленные посадочные приспособления, больший вес, большая скорость. Замкнутый круг, истинное проклятье любого летающего аппарата. Поэтому чем меньше нагрузка на крыло, тем больше возможности манёвра у конструктора. Но растут размеры...

Далее, в следующих шажках четвёртого шага мы можем поговорить о:
- Нагрузка на мощность
- Рабочие Су
- Восходящие и нисходящие потоки а также выход на критические Су.
И ещё о всяком.
Если у меня терпения хватит. :)))

Comments

[livejournal.livejournal.com]

Здравствуйте! Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal северного региона (http://www.livejournal.com/?rating=ru_north). Подробнее о рейтинге читайте в Справке (https://www.dreamwidth.org/support/faqbrowse?faqid=303).

[alex-avr2.livejournal.com]

Похоже всем пофиг :)

[lazy-flyer.livejournal.com]

Трудно спорить.

[theholm.livejournal.com]

Не удивительно, автор приложил много усилии в комментариях к предыдущим постам, чтобы отбить желание комментировать его вновь.

[vlkamov.livejournal.com]

Он вообще такой.

[Виталий (from livejournal.com)]

Какзалось бы и тема интересная. Но манера подачи... А в итоге в потоке сознания на пару страниц по делу одно два предложения, да и то без конкретики.

[lazy-flyer.livejournal.com]

Учебники продаются в книжных магазинах. :)))

[bvn-mai.livejournal.com]

Ну надо отметить, что поток сознания стал все же более светлым по сравнению с предыдущим постом, хотя судя по ответу "...Учебники продаются в книжных магазинах...", автор не пока понимает зачем он все это пишет в инженерное сообщество.

[lazy-flyer.livejournal.com]

Вы ушли?

[Виталий (from livejournal.com)]

То что учебники в магазинах это нормально.
Поток сознания тут - не нормально.

[vkorehovisback.livejournal.com]

подача ниже плинтуса!

[tim-zel.livejournal.com]

Автор, пишите ещё!

[kyodza.livejournal.com]

Не пофиг, но что тут прокомментируешь?!
Закономерности верные говорите, а конкретные цифры у инженеров принято оспаривать с бумажкой и калькулятором в руках.

Лично сам уже много лет нахожусь в размышлениях о влиянии местной аэродинамики на ЛТХ. Полирнули самолет до зеркального блеска - в среднем прибавили время полета. Проверено практикой, всеми - от конструкторов 30-х годов до авиамоделистов, спорить бесполезно.

С другой стороны, у наших американских коллег есть маленький самолет на 1500 кг. Они спроектировали и сделали клее-клепанное алюминиевое крыло - наружные обшивки приклеены. Круто, конечно, но баснословно дорого. Сделали такое же крыло просто клепанное. Сравнили характеристики - разницы нет.

Кто это знает, тот спорит осторожно, потому как область до сих пор темная и трудноизучаемая. Большинство решений - на уровне опыта и интуиции.

П.С.: у нас этот деэффект называется "стеганое (https://img-fotki.yandex.ru/get/6430/30348152.1da/0_89daf_b4f5ddde_orig) одеяло". И это не единичный случай (http://kak-eto-sdelano.livejournal.com/308444.html). И что, никаких отрицательных явлений, все нормально? А что тогда стоят рассуждения об изменениях профиля на величину менее 1% и влиянии на ЛТХ?

[lazy-flyer.livejournal.com]

Видите ли коллега...На модельных Re этот эффект даст о себе знать.

[zelenyj-at-lj.livejournal.com]

Удивительно! Клей не влияет на аэродинамику! Гы...
Он влияет только на распределение напряжений в шве и не более.

[kyodza.livejournal.com]

Глянул в заголовок рубрики. Вроде инжиниринг.ру... Я думал намеки тут понимают, и логические цепочки умеют строить.

Ок, прямым текстом, для тех кто привык иметь дело с танком: клееное крыло отличается от клепанного тем, что у него отсутствуют заклепки, которые дают эффект стеганного одеяла. Даже если клепальщик очень опытный, и молоток у него нужной мощности, бойки с амортизатором-полированные-нужного веса, и заклепки потайные с компенсатором, и закладная головка потом подфрезеровываеся, все равно волнистость обшивки будет. Ни в какое сравнение клепаная обшивка не идет с приклееной обшивкой. Влияние на аэродинамику по любому должно быть.

А если вы уж так разбираетесь в прочности тонкостенных конструкций, то надо бы было упомянуть, что не только распределение напряжений другое. Клееклепанное крыло имеет значительно больший ресурс, чем клепанное.

[woodenfriend.livejournal.com]

я сначала думал в начале стихотворение :)) читал-перечитывал и так и эдак..

[kyodza.livejournal.com]

Вспоминается один препод по матану - в конце лекций показывая театрально обеими руками на полностью исписанную мелом доску, вскрикивал: "Не это ли поэзия?!..."

[kyodza.livejournal.com]

Тема очень специфическая - "Проектирование и изготовление БПЛА", и чтобы оценить - надо быть в этой теме. Цикл статей получился не "науч.-поп.-просвет.", а "только для специалистов". Ну и манера изложения особенная. Только и всего.
Не обижайтесь, лучше вопросы по задавайте. Начните с самых дилетантских.

[roquefort-tln.livejournal.com]

да с дилетансткими вопросами автор в учебники посылает, почему на фотографиях креативов конкунернов "монстрики" и как выглядит "немонстрик" объяснять отказывается. Смысл спрашивать?

[lazy-flyer.livejournal.com]

Лично вы - что спрашивали?

[22sobaki.livejournal.com]

Почему планеры (или тот же Solar Impulse, или тот же U-2) не делают бипланами? Суммарная длина крыла была б такая же, а габариты и прочностные характеристики лучше.

[lazy-flyer.livejournal.com]

Но и сопротивление намного больше. Поэтому в задачах "далеко и долго" биплан проигрывает.

[22sobaki.livejournal.com]

Почему намного больше? У моноплана, грубо говоря, 20 погонных метров крыла, у биплана те же 20 метров, но из двух половинок. Расчалки при современных материалах не нужны.

[vkorehovisback.livejournal.com]

Уже лучше, но лучше бы вы взяли один конкретный самолет и показали расчеты/моделирование конкретно для него, обьясняя мотивацию выбора того-сего.