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

[http://users.livejournal.com/_klesch/]

Цель материала не научить, а напугать :) Несколько остудить горячие головы как заказчиков так и исполнителей.
Учебников куча доступна, а вот реального опыта и понимания проблем на пути в них не найдете.

[bvn-mai.livejournal.com]

Пока автору удалось показать, как "...тяжела и неказиста жизнь простого моделиста...", который не имеет доступа к современным технологиям. Очевидно, что если мне потребуется летающая платформа для размещения мирной кибернетики в домашних целях я не буду обращаться за советом к автору этого поста.

[http://users.livejournal.com/_klesch/]

в домашних целях обычно хватает дивана и интернета в качестве платформы, уж извините :)

[bvn-mai.livejournal.com]

Это зависит от фантазии. Кто-то лежит на диване, кто-то ставит эксперименты и использует БПЛА для предварительного просмотра труднодоступного порогу или отпугивания медведя от облюбованной стоянки.

[http://users.livejournal.com/_klesch/]

Для вас несколько другие буквы в интернете есть: FPV, а не БПЛА. БПЛА в контексте текста автора - устройства не для домашнего пользователя. А для больших дядек с животами, в подчинении у которых куча стройного народу в камуфляже. Или просто для промышленного использования, когда от этого использования зависит, получит или потеряет дядька кучу денег. Там уже отвечать нужно за заявленные характеристики. О чем, собственно, и пишет постоянно автор: гарантированные, подтвержденные расчетами, поставщиками и опытом показатели.

[bvn-mai.livejournal.com]

Я не рискну предполагать, что находится в голове у автора. Единственное, о чем можно говорить, что пока предоставленные им материалы имеют не очень большую пользу. Я допускаю, что автору есть что сказать, но для этого, имхо, ему следует поработать.

Простите, а Вы полагаете что Northrop Grumman X-47 Pegasus плохо подходит для распугивания медведей?

[http://users.livejournal.com/_klesch/]

Длина: 8,50 м
Размах крыла: 8,46 м
Отлично подходит. Можно даже в воздух не поднимать.

Только скажите мне, есть у вас деньги на такую штуковину? Не только на купить, но и на обслуживать.
Если есть, то медведей можно отпугивать сразу деньгами.

Вы, наверное, не читали часть про ТЗ. Тут не про готовые решения, а про ПОДХОД к выработке ТЗ, проектированию, и, наверное, будет дальше, к созданию БПЛА. Заметьте, тут мало технической информации, это описание именно процессов, а не технологий. Конечно, процессы должны заботить больше руководителя проекта, а не инженера, но, зачастую, инженеру и нужно сочетать в себе эти качества. Вы же предлагаете открыть CAD/CAM и всё нарисовать. Однобоко. Заказчику требуется решение, а не современные подходы. Любой здравомыслящий инженер сейчас будет использовать CAD, но это совсем не гарантирует успех. Это ж просто инструмент.

[bvn-mai.livejournal.com]

Если про ТЗ было в этом сообществе, то читал, но видимо не впечатлися, и поэтому этот пост я не помню. Подхода (...описание именно процессов...) к решению проблемы я не вижу.
Повторяю, я допускаю, что за плечами автора стоит некоторый инженерный опыт, но разделить свои знания с заинтересованными сообщниками ему пока не удалось.

Извините, но у меня кончается перерыв на работе, если Вам нужно продолжение, то давайте это сделаем вечером.

[pentajazz.livejournal.com]

и какие именно современные технологии по вашему, жизнь облегчат?

[bvn-mai.livejournal.com]

CAD/CAM

[pentajazz.livejournal.com]

то есть кады решат вам проблемму выбора компоновки, выбора профилей и пр.?
вот так вот волшебным образом?

это очень знакомый мне подход, местные этим часто грешат.
открывает солид и сразу чертить...
что? куда? зачем?
а не надо думать, рисуй, че...

[bvn-mai.livejournal.com]

Они ее существенно облегчают. Естественно без мозгов и знаний человека пока ничего не получиться, но мы над этим работаем.

[pentajazz.livejournal.com]

то есть вы считаете, что использование солида или другого када как-то облегчают вам решение ИНЖЕНЕРНЫХ задачь?

то, о чем говорит автор это ДО начала рисование всякого треша в кадах.

что-бы определиться, где будет стоять двигатель, какое удлиннение выбрать, составить грамотное ТЗ наконец (вернее прежде всего) - кад не поможет.

или мы рисуем красиво, а там переделаем если че?
так это профанский подход.
10 раз переделывать, в результате получить не то, с чего начинали?

да меня бы давно бы выгнали с работы за такое.

вот например


фюзель с хвостиком. обычный самолетик/моделька, метра 1,5 ЕМНИП.
сколько по вашему он переделывался?

[bvn-mai.livejournal.com]

"...то есть вы считаете, что использование солида или другого када как-то облегчают вам решение ИНЖЕНЕРНЫХ задачь?..." - я не просто считаю, я это знаю.

[pentajazz.livejournal.com]

понятно.
главное рисуем, а что - там видно будет.

за картинку есть что сказать?

[bvn-mai.livejournal.com]

Не рисуем, а думаем за компьютером, мгновенно обсчитывая инженерные решения, использую задел, созданный предшествующими поколениями.
Картинку я не рискну обсуждать, потому что с 1975 года я сам "завязал" с конструированием и занялся более сложными и важными для современной авиации вещами - системами управления.

[pentajazz.livejournal.com]

а, вот оно как.
"мгновенно" - это пять.

видел я таких мгновенных.
сидят и дрочат комп, вместо того, что-бы сначала решить, что они вообще рисуют и зачем.
вот пост как раз об этом.

[bvn-mai.livejournal.com]

Вы разницу в словах "думать за компьютером" и рисовать понимаете?
Извините, но у меня закончился перерыв, если есть вопросы - то вечером.

[pentajazz.livejournal.com]

я все понимаю...

и повторюсь в который раз:
для принятия основных компоновочных решений, расчетов удельной нагрузки и прочих БАЗОВЫХ параметров ЛА нужны мозги, а вовсе не кад.
к мозгам можно приложить ручку и лист бумаги, записывать, и калькулятор, опционально.

если кому-то кад на начальном этапе заменяет мозги, то получается вот такие чудо проекты, где как раз никто не думал, как, на чем, как далеко и пр. это полетит.
и крылышки с хордой как у казацкой шашки, и винтики-ромашки.

[bvn-mai.livejournal.com]

Спасибо за картинку, долго не мог прийти в себя, получил огромное удовольствие - наверняка это спроектировала девочка-дипломница.

[bvn-mai.livejournal.com]

Да, еще добавлю, я надеюсь, что у Вас есть понимание, что разговор идет не о картинке, а об "электронной модели ЛА" в компьютере, которая пригодна для прочностных и аэродинамических расчетов, в реальной турбулентной атмосфере и реальных эксплуатационных перегрузках.

Кстати, если у Вас есть CAD/CAM, то фюзеляж, который Вы предлагали проанализировать, будет несложно собрать из двух скорлупок (монокок), полученных либо штамповкой, либо выклейкой по шаблону изготовленному на 5-ти координатном фрезерном станке.

К сожалению, автору поста эти технологии недоступны.

[smoothon-samara.livejournal.com]

а чем управлять то?
Управлять тем, что наваяют дизигнеры думающие за компутером?
Вы как то путаете пресное с мягким.
Вам показывают КАК подходить к проектированию, подбору схемы, компоновки и далее по тексту, а не как "думать".
И позвольте спросить, КАКИМ боком, в выборе платформы (включая компоновку, расчет, подбор аппарата под определенные режимы полета) вам помогут CAD и в особенности CAM?
Особенно САМ. По моему-вы сами не понимаете, о чем вообще идет речь и кто тут с марса...

[bvn-mai.livejournal.com]

"...а чем управлять то?" - да всем "...что наваяют дизигнеры думающие за компутером..." в частности БПЛА вроде X-47, к которому приложил руку Б.Рутан. (Чтобы не было не нужных вопросов о современном состоянии дел в российской авиации - я ушел из отрасли в 1996 году).

"И позвольте спросить, КАКИМ боком, в выборе платформы (включая компоновку, расчет, подбор аппарата под определенные режимы полета) вам помогут CAD и в особенности CAM?" - вы не поняли - САD/CAM - это сквозная комплексная автоматизация всего жизненного цикла ЛА, а поможет она Вам в сокращении времени, в том числе и на изготовлении натурных стендов.

Теперь по сабжу - пока ИМХО у автора плохо получается с подачей материала.

На этом, я прервусь, по моему тема исчерпана.

[smoothon-samara.livejournal.com]

Эм, секунду...
КАКОЙ натурный стенд?
Мы вообще то БПЛА, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ пытаемся проектировать. КАКОЙ стенд?
Модельку я вам и руками сдлелаю, чтобы на стол поставить.
Далее. Рутан. Рута-это ЧЕЛОВЕЧЩЕ. Он-(да как же так то?) КОНСТРУКТОР, в первую очередь, а не дизигнер. Разница думаю понятна.
Он зверь, и уж поверьте, в свое время, создавая свои Лонги-он ну никак не использовал "гениев от рисования". и связку CAD\CAM для сквозной автоматизации.
И да. Ну никакие кад-камы, вам не смогут правильно выбрать компоновку, комплектацию, просчитать АЭРОДИНАМИКУ (представляете, её блин считать нужно).
А каким боком САМ-может повлиять на "весь жизненный цикл" ЛА - я вообще не понял.
У автора-всё зашибись с подачей. Ему бы лекции читать, а не на в ЖЖ писать, для популяризации.
В ВУЗах-было бы больше адекватных слушателей, которым это пойдет впрок

PS Откройте секрет, что Вы курите? Или это грибы? А может синтетика?

[Виталий (from livejournal.com)]

Не напугать а выступить в роли КО.Этим напугать разве что детей в школе можно. Но хрен с ним с автором, кому он нужен. Куда хуже что у нас много учебников написано, и большинство лекций читались(в МАИ раз уж мы про ЛА) манере напугать, а не объянить.
Мне есть что сравнивать по институцкой спецальности учился по нашим учебникам, по той которой сейчас работаю по, прости господи, омериканским.