О профиле крыла...

[lazy-flyer.livejournal.com]

Не 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...

Comments

[biglebowsky.livejournal.com]

Re: "хорошо, полезно, ватно и скрепно"

Не так давно слово "вата" приобрело дополнительное значение. Этим словом украинские националисты пытаются оскорбить русских. Мне это кажется странным - я не вижу ничего предосудительного ни в вате, ни в ватнике.

Тем не менее, я предлагаю.
1) Модераторам снести этот пост. Данное коммюнити для обсуждения инженерных, а не политических вопросов.
2) Неуважаемому мной lazy_flyer'у обратиться на какой-нибудь форум украинских националистов. Там lazy_flyer'у посочувствуют по поводу конфликта с конструктором. Только следует напирать не на аэродинамику, а на национальность / политические взгляды участников конфликта.

[esche-odin.livejournal.com]

"да не подгорело у меня, не подгорело!"

[biglebowsky.livejournal.com]

Я живу в Австралии, многие русскоязычные мемы мне непонятны.
Что именно означает ваша цитата?

[zavod007.livejournal.com]

считается, что когда кто-то из спорящих начинает излишне нервничать -

это напоминает со стороны сидение на горячей сковороде

[biglebowsky.livejournal.com]

Спасибо за пояснение!

[zavod007.livejournal.com]

Пожалуйста.))

Считается смешной метафора, будто сидящий на горячей сковороде делает вид, что все в порядке вещей.

Я так понимаю, это комментатор намекнул на предисторию постика.

Аналогично - "а у меня не бомбит"

[lx-photos.livejournal.com]

В этой строчке как раз автор, выступающий с... "ватных" позиций, тонко иронизирует над теми, кого считает украинскими националистами, либерастами и прочей госдеповской шлюхтой.
Вроде меня, да :)
Так что не волнуйтесь - он ваш, ему можно :)

[lazy-flyer.livejournal.com]

Вы же побираетесь на госдеповских грантах? :))

[lx-photos.livejournal.com]

Конечно! :)

[lazy-flyer.livejournal.com]

И Порошенко вам платит?

[lx-photos.livejournal.com]

Все! Все на счётчике сидят.
Вы думаете, на что я в Европку езжу? То-то!

[lazy-flyer.livejournal.com]

над теми, кого считает украинскими националистами, либерастами и прочей госдеповской шлюхтой.

Ну так ведь заслуженно считаю! :))

[lx-photos.livejournal.com]

Это зависит от вашей точки зрения.
Вам считать - вы и определяете заслуженность.

[lx-photos.livejournal.com]

А вот и нет! :)

[truzhenik-sela.livejournal.com]

Вообще-то нет, просвещайтесь.
http://lurkmore.to/%D0%92%D0%B0%D1%82%D0%BD%D0%B8%D0%BA

[kikzan.livejournal.com]

Могу попросить вас посмотреть - https://engineering-ru.livejournal.com/528962.html?thread=38592834#t38592834 - как профессионала? :)

[biglebowsky.livejournal.com]

Для оценок, сделаем несколько допущений (которые, в общем-то, не обязаны выполняться).
1) Не изменилась величина скоростей (посадчная, взлетная, крейсерская скорость остались тем же самыми).
2) Двигатели масштабируются так, что
2.1) (вариант 1) мощность ~ массе двигателя
2.2) (вариант 2) мощность ~ площади сечения двигателя, вес двигателя ~ объему двигателя.

Коэффициент масштабирования n. (Вас интересует n=1/SQRT(2))

Подъемная сила уменьшилась как n^2 => Взлетный вес уменьшился как n^2
Сила сопротивления уменьшилась как n^2 => вес двигателей уменьшился как n^2 (вариант 1) или как n^3 (вариант 2)
Разберемся с прочностью.
Мы выяснили, что взлетный вес упал как n^2, значит, масштабируем всю силовую структуру планера самолета простейшим образом - толщина всех деталей меняется как n (сечение - как требуемый нам n^2) => масса конструкции планера меняется как n^3.

Итак.
Обший вес уменьшился как n^2, при этом
вес двигателей уменьшился либо как n^2 (вариант 1), либо как n^3 (вариант 2)
вес конструкции планера уменьшился как n^3
А все остальное по весу - это полезная нагрузка и топливо.

Дальше уж сами подсчитайте.

[kikzan.livejournal.com]

Т.е, при уменьшении размаха в 2 раза, подъемная сила падает в 4 раза, а вес планера - в 8 раз? upd. Сопротивление полету тоже в 4 раза падает? Мощность тоже в четыре, но объем топливных баков же падает в 8 раз? Так?

Дикое спасибо за ответ!

[biglebowsky.livejournal.com]

Да, именно так.

Однако, повторюсь - я сделал очень сильное предположение: что, якобы, отмасштабированный самолет летит на той же самой скорости. В реальности оно не всегда так. К примеру, авиамодели обычно летают на меньших скоростях, чем "настоящие" самолеты.

Вот некая статья в Википедии по теме https://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_квадрата_—_куба

[kikzan.livejournal.com]

Я просто для прикола прикинул, каким будет KC-390 если его отмасштабировать под требования авианосца с его пределом в размахе крыла 24 метра.