О профиле крыла...
Jun. 17th, 2018 12:03 pm![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
lazy-flyer.livejournal.com posting in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
engineering_ruНе только лишь все знают, что для крыла летательного аппарата крайне важен так называемый профиль. Который получается если взять и перепилить крыло поперёк, перпендикулярно кромкам.
Что то вот такое, да.
Это я к чему? В очередной раз пришлось схлестнуться с очередным конструктором, который меня убеждал и давил авторитетом, мол более кривой профиль есть хорошо, полезно, ************************* ( здесь были слова, которые я удалил по требованию модератора, но желающие смогут их прочесть у меня в бложике ). И самолёт от этого лучше летит. Я пытался ему что то доказать, но услышан не был. И всё же попытаюсь ещё раз донести несколько простых истин не до конкретного человека, а так, вообще. О профилях и их влиянии на полёт летательного аппарата.
Начнём с самого начала. Почему летит самолёт? Потому что пропеллер крутится, да...
Потому что крыло развивает некоторую подъёмную силу. В соответствии с вот этой формулой.
Обращаем внимание на безразмерный коэффициент Су - коэффициент подъёмной силы. Он не в числителе и не в знаменателе, он просто множитель. Важен ли он? Да, важен, бесспорно. Но насколько? Обратимся к результатам виртуальных продувок. Для удобства берём три профиля одного семейства, отличающиеся только кривизной - 2%, 3%, 4%, как на картинке в заголовке записи.
Как видно на графике, чем выше кривизна, тем выше коэффициент подъёмной силы. Логично? На вот эту поляру пока не смотрим. На неё вообще редко кто то смотрит.
Выше Су, значит крыло получится лучше. Так работает логика моего оппонента. Нууууу...
Попробуем смоделировать крыло, тоже одинаковое для всех рассматриваемых профилей. Примем размах 2000 мм, хорда 300 мм, вес аппарата 2000 г. Затолкаем крыло в виртуальную трубу и получим картинки.
Найдите три отличия...Хотя отличия видны сразу и невооружённым глазом - скорость горизонтального полёта. Вот, ещё один график.
Чем более изогнут профиль, тем ниже горизонтальная скорость. Профит? С одной стороны вроде бы да, но с другой...
Большая кривизна, ниже горизонтальная скорость - но ниже и качество.
При одинаковой вертикальной скорости. То есть аппарат с профилем большей кривизны будет снижаться с такой же скоростью как и его противники, но при этом упадёт ближе к наблюдателю.
Казалось бы, ну что такое единица разницы в качестве? Не о чем говорить, правда?
Но если присмотреться к вот этому графику, то получается уже не так красиво.
Ниже горизонтальная скорость при одинаковой вертикальной и требуется больше усилий для обеспечения одинаковой горизонтальной скорости. График качества ведь не на пустом месте появился. За всё нужно платить. И где профит? А вот ещё одна картиночка.
Берём крыло с профилем меньшей кривизны, ставим его под большим углом атаки и получаем ту-же горизонтальную скорость, как и у крыла с профилем большей кривизны. И при этом по прежнему имеем более высокое качество.
Мораль сей басни такова - не злоупотребляйте кривизной профиля. Су в формуле подъёмной силы только множитель, значение которого крайне редко доходит до единицы в диапазоне лётных углов атаки. Намного большее значение имеет площадь крыла, то есть удельная нагрузка. Чем больше площадь, тем ниже удельная нагрузка, выше подъёмная сила, выше маневренность, выше устойчивость по перегрузке и далее по списку. То есть при прочих равных лучше увеличивать площадь крыла, а не кривизну профиля. Конечно когда это возможно, что далеко не всегда получается.
Если вдруг случилось, что вас загнали требованиями в угол, то есть ограничили геометрические размеры аппарата, ограничили диапазон скоростей, ограничили вообще всё, что можно - то да, нужно ставить профиль бОльшей кривизны.
Но опять таки, при условии отсутствия механизации крыла. А вот если можно применить механизацию, то...
Что то вот такое, да.
Это я к чему? В очередной раз пришлось схлестнуться с очередным конструктором, который меня убеждал и давил авторитетом, мол более кривой профиль есть хорошо, полезно, ************************* ( здесь были слова, которые я удалил по требованию модератора, но желающие смогут их прочесть у меня в бложике ). И самолёт от этого лучше летит. Я пытался ему что то доказать, но услышан не был. И всё же попытаюсь ещё раз донести несколько простых истин не до конкретного человека, а так, вообще. О профилях и их влиянии на полёт летательного аппарата.
Начнём с самого начала. Почему летит самолёт? Потому что пропеллер крутится, да...
Потому что крыло развивает некоторую подъёмную силу. В соответствии с вот этой формулой.
Обращаем внимание на безразмерный коэффициент Су - коэффициент подъёмной силы. Он не в числителе и не в знаменателе, он просто множитель. Важен ли он? Да, важен, бесспорно. Но насколько? Обратимся к результатам виртуальных продувок. Для удобства берём три профиля одного семейства, отличающиеся только кривизной - 2%, 3%, 4%, как на картинке в заголовке записи.
Как видно на графике, чем выше кривизна, тем выше коэффициент подъёмной силы. Логично? На вот эту поляру пока не смотрим. На неё вообще редко кто то смотрит.
Выше Су, значит крыло получится лучше. Так работает логика моего оппонента. Нууууу...
Попробуем смоделировать крыло, тоже одинаковое для всех рассматриваемых профилей. Примем размах 2000 мм, хорда 300 мм, вес аппарата 2000 г. Затолкаем крыло в виртуальную трубу и получим картинки.
Найдите три отличия...Хотя отличия видны сразу и невооружённым глазом - скорость горизонтального полёта. Вот, ещё один график.
Чем более изогнут профиль, тем ниже горизонтальная скорость. Профит? С одной стороны вроде бы да, но с другой...
Большая кривизна, ниже горизонтальная скорость - но ниже и качество.
При одинаковой вертикальной скорости. То есть аппарат с профилем большей кривизны будет снижаться с такой же скоростью как и его противники, но при этом упадёт ближе к наблюдателю.
Казалось бы, ну что такое единица разницы в качестве? Не о чем говорить, правда?
Но если присмотреться к вот этому графику, то получается уже не так красиво.
Ниже горизонтальная скорость при одинаковой вертикальной и требуется больше усилий для обеспечения одинаковой горизонтальной скорости. График качества ведь не на пустом месте появился. За всё нужно платить. И где профит? А вот ещё одна картиночка.
Берём крыло с профилем меньшей кривизны, ставим его под большим углом атаки и получаем ту-же горизонтальную скорость, как и у крыла с профилем большей кривизны. И при этом по прежнему имеем более высокое качество.
Мораль сей басни такова - не злоупотребляйте кривизной профиля. Су в формуле подъёмной силы только множитель, значение которого крайне редко доходит до единицы в диапазоне лётных углов атаки. Намного большее значение имеет площадь крыла, то есть удельная нагрузка. Чем больше площадь, тем ниже удельная нагрузка, выше подъёмная сила, выше маневренность, выше устойчивость по перегрузке и далее по списку. То есть при прочих равных лучше увеличивать площадь крыла, а не кривизну профиля. Конечно когда это возможно, что далеко не всегда получается.
Если вдруг случилось, что вас загнали требованиями в угол, то есть ограничили геометрические размеры аппарата, ограничили диапазон скоростей, ограничили вообще всё, что можно - то да, нужно ставить профиль бОльшей кривизны.
Но опять таки, при условии отсутствия механизации крыла. А вот если можно применить механизацию, то...
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
no subject
Date: 2018-06-17 11:11 am (UTC)no subject
Date: 2018-06-17 11:42 am (UTC)no subject
Date: 2018-06-17 01:53 pm (UTC)no subject
Date: 2018-06-17 02:40 pm (UTC)Вроде, изданы каталоги профилей и NASA, и ЦАГИ. Там описания, графики приведены...
no subject
Date: 2018-06-17 02:44 pm (UTC)no subject
Date: 2018-06-17 04:03 pm (UTC)[1] S. Gudmundsson, General Aviation Aircraft Design: Applied Methods and Procedures, 1 edition. Oxford ; Waltham, MA: Butterworth-Heinemann, 2013.
[2] J. Gundlach, Designing Unmanned Aircraft Systems: A Comprehensive Approach. Reston, VA: AIAA, 2011.
[3] A. Keane and P. Nair, Computational Approaches for Aerospace Design: The Pursuit of Excellence, 1 edition. Chichester, England ; Hoboken, N.J: Wiley, 2005.
[4] L. Nicolai and G. Carichner, Fundamentals of Aircraft and Airship Design. Reston, VA: Amer. Instit. of Aeronautics and Astronautics, 2010.
[5] D. P. Raymer, Aircraft Design: A Conceptual Approach, 5 edition. Reston, VA: AIAA, 2012.
[6] D. J. Roskam, Airplane Design Part VIII. Lawrence, Kan: DARcorporation, 2015.
[7] J. Roskam and C. T. Lan, Airplane Aerodynamics and Performance, Revised edition. Lawrence, Kan.: DARcorporation, 2016.
[8] K. Valavanis, Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. Springer.
no subject
Date: 2018-06-17 04:56 pm (UTC)Вот прям так и написано?
"Возьмите данные продувки NACA для профиля ХХХХ, потрогайте левой рукой, потом правой. Потом возьмите данные продувок профиля YYYY, левой рукой не трогайте. Из двух трогательных выберите тот, что мягче и используйте. Результат гарантирован!".
no subject
Date: 2018-06-17 05:10 pm (UTC)no subject
Date: 2018-06-17 05:19 pm (UTC)Оч. хор. Для конструктора самолёта это важно?
методики выбора профиля для конкретного режима полета
То есть у нас в крыле живёт семейство профилей? Может я вас неправильно понимаю?
Ну и еще много интересного можно из книжек почерпнуть
Вопрос ведь в другом - как потом эти знания применить.
no subject
Date: 2018-06-17 05:43 pm (UTC)2) Разный профиль является оптимальным для каждого режима. Задача конструктора понять это и выбрать компромиссное решение, которое будет давать наилучший результат для всех режимов. И да, в одном крыле может быть несколько профилей.
3) В учебниках очень хорошо описано, как эти знания применить.
Вам все-равно спасибо, что просвящаете.
no subject
Date: 2018-06-17 05:51 pm (UTC)Вы к самолёту при оказии и профиль? :)))
И да, в одном крыле может быть несколько профилей.
Кэп...Я не знаю, как вас благодарить...
В учебниках очень хорошо описано
Я вам привожу ( выше ) вполне конкретный пример, как люди интерпетируют написанное. :)))
спасибо
Пожалуйста. Всегда можете конструктивно дополнить моё крайне субъективное мнение.
no subject
Date: 2018-06-17 04:55 pm (UTC)70 А. Л. Стасенко Физика полета.
http://www.math.ru/lib/ser/bmkvant?n=20&page=4&o=0&o_by=num
no subject
Date: 2018-06-17 04:58 pm (UTC)