Perfil de ala. Perfil de ala de avión: tipos, características técnicas y aerodinámicas, método de cálculo y sustentación máxima

propósito del trabajo

Investigue el flujo alrededor del perfil del ala sin tener en cuenta su envergadura, es decir, alas de envergadura infinita. Descubra cómo cambia el patrón del flujo aerodinámico cuando cambia el ángulo de ataque. El estudio debe realizarse para tres modos: despegue y aterrizaje subsónico, crucero subsónico y vuelos supersónicos. Determine la fuerza de sustentación y arrastre que actúa sobre el ala. Construye un ala polar.

BREVE TEORIA

Perfil de ala- sección del ala con un plano paralelo al plano de simetría de la aeronave (sección A-A). A veces, un perfil se entiende como una sección perpendicular al borde delantero o trasero del ala (sección BB).

Acorde de perfil B - un segmento que conecta los puntos más distantes del perfil.

Envergadura l - la distancia entre los planos paralelos al plano de simetría y que tocan los extremos del ala.

Acorde central (raíz)B 0 - acorde en el plano de simetría.

Acorde finalB K - acorde en la sección final.

Ángulo de barrido en el borde de ataqueχ ordenador personal - el ángulo entre la tangente a la línea del borde de ataque y el plano perpendicular a la cuerda central.

Como se indicó en un trabajo anterior, la fuerza aerodinámica total es R se descompone en fuerza de elevación Y y la fuerza de la resistencia X:

La fuerza de elevación y la fuerza de arrastre se determinan mediante fórmulas similares:

dónde C Y y CON NS- coeficientes de sustentación y resistencia, respectivamente;

ρ - densidad del aire;

V- la velocidad del cuerpo en relación con el aire;

S- área corporal efectiva.

Por lo general, las propias fuerzas no se ocupan de la investigación. Y y NS, y con sus coeficientes C Y y C X .

Considere el flujo de aire alrededor de una placa delgada:

Si la placa se instala a lo largo del flujo (el ángulo de ataque es cero), entonces el flujo será simétrico. En este caso, el flujo de aire no es desviado por la placa y la fuerza de elevación Y es igual a cero. Resistencia X mínimo, pero no cero. Será creado por las fuerzas de fricción de las moléculas de aire sobre la superficie de la placa. Fuerza aerodinámica completa R es mínima y coincide con la fuerza de resistencia X.

Comencemos a desviar el plato poco a poco. Debido al corte del flujo, la fuerza de elevación aparece de inmediato. Y... Resistencia X aumenta ligeramente debido al aumento de la sección transversal de la placa con respecto al flujo.

A medida que aumenta gradualmente el ángulo de ataque y aumenta la pendiente del flujo, aumenta la sustentación. Evidentemente, la resistencia también está creciendo. Cabe señalar aquí que en ángulos de ataque bajos, la sustentación aumenta significativamente más rápido que la resistencia.

A medida que aumenta el ángulo de ataque, se vuelve más difícil que la corriente de aire fluya alrededor de la placa. La fuerza de elevación, aunque sigue aumentando, es más lenta que antes. Pero la resistencia crece cada vez más rápido, superando gradualmente el crecimiento de la sustentación. Como resultado, la fuerza aerodinámica total R comienza a inclinarse hacia atrás.

Y luego, de repente, la imagen cambia drásticamente. Los chorros de aire no pueden fluir suavemente alrededor de la superficie superior de la placa. Se forma un poderoso vórtice detrás de la placa. Levantar cae bruscamente y la resistencia aumenta. Este fenómeno se llama STOP en aerodinámica. El ala “arrancada” deja de ser un ala. Deja de volar y empieza a caer

Demostremos la dependencia de los coeficientes de sustentación CON Y y las fuerzas de resistencia CON NS desde el ángulo de ataque α en las listas.

Combinemos los dos gráficos resultantes en uno. A lo largo de la abscisa, pospondremos los valores del coeficiente de resistencia CON NS, y la ordenada es el coeficiente de sustentación CON Y .

La curva resultante se llama WING POLARA, el gráfico principal que caracteriza las características de vuelo del ala. Trazar en los ejes de coordenadas los valores de los coeficientes de elevación. C Y y resistencia C X, este gráfico muestra la magnitud y la dirección de acción de la fuerza aerodinámica total R.

Si asumimos que el flujo de aire se mueve a lo largo del eje C X de izquierda a derecha, y el centro de presión (el punto de aplicación de la fuerza aerodinámica total) está en el centro de coordenadas, entonces para cada uno de los ángulos de ataque analizados previamente, el vector de la fuerza aerodinámica total irá desde el origen al punto polar correspondiente al ángulo de ataque dado. En el polar se pueden marcar fácilmente tres puntos característicos y los correspondientes ángulos de ataque: crítico, económico y más ventajoso.

Ángulo de ataque crítico- este es el ángulo de ataque, cuando se excede, se produce la pérdida de flujo. Donde CON Y máximo y la aeronave se puede mantener en el aire a la velocidad más baja posible. Esto es útil al realizar un acercamiento. Ver punto (3) en las figuras.

Ángulo de ataque económico Es el ángulo de ataque en el que la resistencia aerodinámica del ala es mínima. Si coloca el ala en un ángulo de ataque económico, entonces podrá moverse a la máxima velocidad.

Mejor ángulo de ataque Es el ángulo de ataque en el que la relación de los coeficientes de sustentación y resistencia C Y /C X máximo. En este caso, el ángulo de desviación de la fuerza aerodinámica de la dirección de movimiento del flujo de aire es máximo. Cuando el ala se coloca en el ángulo de ataque más ventajoso, volará más lejos.

Calidad aerodinámica del ala Es la razón de los coeficientes C Y /C X al colocar el ala en el ángulo de ataque más ventajoso.

Orden de trabajo

Selección de perfil de ala:

Se puede encontrar una extensa biblioteca de perfiles de aviación en el sitio web de la Universidad de Illinois: http://aerospace.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html

Aquí hay una base de aproximadamente 1600 perfiles de alas diferentes. Cada perfil tiene su imagen (en formato * .gif) y una tabla de coordenadas de la parte superior e inferior del perfil (en formato * .dat). La base de datos está disponible gratuitamente y se actualiza constantemente. Además, este sitio contiene enlaces a otras bibliotecas de perfiles.

Elija cualquier perfil y descargue el archivo * .dat a su computadora.

Editando archivo * .dat con coordenadas de perfil:

Antes de importar un archivo con coordenadas de perfil en SW, debe corregirse en Microsoft Excel... Pero si abre este archivo directamente en Excel, entonces todas las coordenadas estarán en una columna.

Necesitamos las coordenadas X y Y los perfiles estaban en diferentes columnas.

Por lo tanto, primero iniciamos Excel y luego abrimos nuestro archivo * .dat desde él. En la lista desplegable, indique "Todos los archivos". En el asistente de texto, especificamos el formato de los datos, con el carácter separador "Espacio".

Ahora X y Y coordina cada uno en su propia columna:

Ahora borramos la línea 1 con texto, la línea 2 con datos extraños y la línea vacía 3. A continuación, miramos todas las coordenadas y también borramos las líneas vacías, si las hay.

También agregamos una tercera columna para la coordenada Z... En esta columna, llene todas las celdas con ceros.

Y desplazamos toda la mesa hacia la izquierda.

El archivo * .dat editado debería verse así:

Guardamos este archivo como Archivo de texto(delimitado por tabulaciones).

Creando un perfil en SW:

Cree una nueva pieza en SW.

Ejecute el comando "Curva a través de puntos XYZ" en la pestaña "Elementos".

Se abrirá una ventana:

Haga clic en Aceptar e inserte la curva del perfil del ala en el documento.

Si recibe una advertencia de que la curva se interseca automáticamente (esto es posible para algunos perfiles), debe editar manualmente el archivo en Excel para eliminar la intersección automática.

Ahora, esta curva debe convertirse en un boceto. Para hacer esto, cree un boceto en el plano frontal:

Ejecute el comando "Transformar objetos" en la pestaña "Boceto" y especifique nuestra curva de perfil como un elemento para la transformación.

Dado que la curva inicial es muy pequeña (¡la cuerda del perfil es de solo 1 mm!), Con el comando "Escalar objetos" aumentamos el perfil mil veces para que los valores de las fuerzas aerodinámicas correspondan más o menos a los reales. unos.

Cierre el boceto y use el comando Extruir Saliente / Base para extruir el boceto en un sólido de 1000 mm de largo. De hecho, puede extruir a cualquier longitud, de todos modos resolveremos el problema del flujo bidimensional.

Soplado de perfiles en el módulo de simulación de flujo:

Es necesario soplar el perfil resultante en tres modos de velocidad: despegue y aterrizaje subsónico (50 m / s), crucero subsónico (250 m / s) y supersónico (500 m / s) en diferentes ángulos de ataque: –5 °, 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °.

En este caso, es necesario construir dibujos en sección transversal para cada caso y determinar la fuerza de elevación y la fuerza de resistencia que actúa sobre el perfil.

Por lo tanto, es necesario realizar el cálculo 18 veces en Flow Simulation y completar la siguiente tabla:

La rotación del ala en SW se realiza usando el comando Mover / Copiar cuerpos.

Parámetros comunes del proyecto son los siguientes: tipo de problema (externo sin tener en cuenta cavidades cerradas), tipo de medio fluido (aire, flujo laminar y turbulento, números de Mach grandes para modo supersónico), velocidad en la dirección del eje NS V NS= 50, 250 y 500 m / s. Deje el resto de los parámetros por defecto.

En las propiedades del dominio computacional, especifique el tipo de problema: Modelado 2D.

Indicamos propósito del cálculo- superficial, ponemos marcas para velocidades medias en X y Y, así como para las fuerzas en X y Y.

En conclusión, se construyen 6 gráficos: la dependencia del ascensor Y y las fuerzas de resistencia X desde el ángulo de ataque α así como 3 polares de ala.

Preguntas de control

¿Qué es un perfil de ala?

Cual es el angulo de ataque?

¿Qué es Wingspan?

¿En qué se diferencia un flujo alrededor de un ala de un espacio finito de un flujo alrededor de un ala con un espacio infinito?

¿Qué es un acorde de ala?

¿Qué son los acordes de las alas?

¿Cómo determinar la fuerza de sustentación y arrastre (fórmulas)?

Cómo se ven los gráficos de dependencia C Y y C X desde el ángulo de ataque α ?

¿Qué es el ala polar?

¿Cuáles son los puntos característicos de la polar?

¿Cuál es la calidad aerodinámica de un ala?

Traigo a su atención un artículo del ciclo de materiales para ayudar a los diseñadores aficionados de la ELA. Consultor científico - Profesor del Departamento de Ingeniería Aeronáutica del Instituto de Aviación de Moscú, Doctor en Ciencias Técnicas, ganador del Premio Estatal A.A. Badyagin. El artículo fue publicado en la revista "Wings of the Motherland" # 2 de 1987.

¿Por qué, preguntas, necesitamos un artículo sobre un perfil para aviones ultraligeros? Respondo: las ideas expresadas en este artículo son directamente aplicables en el modelado de aeronaves: las velocidades son comparables y, en consecuencia, el enfoque del diseño.

El mejor perfil

El diseño de un avión generalmente comienza con la selección del perfil del ala. Después de sentarse durante una semana o dos a leer libros de referencia y atlas, sin comprenderlos completamente, siguiendo el consejo de un amigo, elige el más adecuado y construye un avión que vuela bien. El perfil seleccionado se declara el mejor. Otro aficionado elige un perfil completamente diferente de la misma manera y su avión vuela bien. En el tercero, el avión apenas despega del suelo y, al principio, el perfil de ala aparentemente más ventajoso ya no se considera adecuado.

Evidentemente, no todo depende de la configuración del perfil. Intentemos resolverlo. Comparemos dos alas con perfiles completamente diferentes, por ejemplo, con el simétrico Yak-55 y asimétrico Clark YH - Yak-50. Definamos varias condiciones para la comparación. Primero: las alas con diferentes perfiles deben tener una relación de aspecto (l).

l = I2 / S,
donde I es el lapso, S es el área.

Segundo: dado que el ángulo de sustentación cero para el perfil aerodinámico simétrico es igual a 00, cambiaremos su polar (ver Fig.1) hacia la izquierda, lo que corresponderá físicamente a la instalación del ala en un avión con algún ángulo de hechizo positivo. .

Ahora, mirando el gráfico, puede sacar fácilmente una conclusión importante: en el rango de ángulos de ataque de vuelo, las características del ala son prácticamente independientes de la forma del perfil. Por supuesto, estamos hablando de superficies aerodinámicas aerodinámicas que no tienen zonas de separación de flujo intensa en el rango de ángulos de ataque de vuelo. Las características del ala, sin embargo, pueden verse significativamente influenciadas al aumentar la relación de aspecto. A modo de comparación, el gráfico 1 muestra los polares del ala con los mismos perfiles, pero con una relación de aspecto de 10. Como puede ver, fueron mucho más empinados, o, como dicen, la derivada de CU con respecto a a se volvió más alta (CU es el coeficiente de sustentación del ala, a es el ángulo de ataque). Esto significa que con un aumento del alargamiento a los mismos ángulos de ataque con prácticamente los mismos coeficientes de arrastre Cx, se pueden obtener mejores propiedades de apoyo.

Ahora hablemos de lo que depende de la forma del perfil.

Primero, los perfiles tienen un coeficiente de elevación máximo diferente CU max. Entonces, para alas simétricas, el coeficiente de sustentación del ala es 1.2 - 1.4, las asimétricas ordinarias con una superficie inferior convexa pueden tener - hasta 1.8, con una fuerte concavidad de la superficie inferior a veces alcanza 2. Sin embargo, debe ser recordó que los perfiles con un CU max muy alto suelen tener un coeficiente de momento longitudinal alto Cx y mz. Para equilibrar un avión con tal perfil, la unidad de cola debe desarrollar mucha fuerza. Como resultado, su resistencia aerodinámica aumenta y la ganancia general obtenida debido al alto perfil del rodamiento se reduce significativamente.

CU max afecta significativamente solo la velocidad mínima de la aeronave: pérdida. Determina en gran medida la sencillez de la técnica de pilotar el coche. Sin embargo, la influencia de CU max en la velocidad de pérdida se manifiesta notablemente a altas cargas específicas en el ala G / S (G es el peso de la aeronave). Al mismo tiempo, con cargas típicas para aviones de aficionados, es decir, 30-40 kg / m2, una CU máx. Grande no es significativa. Por lo tanto, su aumento de 1.2 a 1.6 en un avión amateur puede reducir la velocidad de pérdida en no más de 10 km / h.

En segundo lugar, la forma del perfil afecta significativamente el comportamiento de la aeronave en altos ángulos de ataque, es decir, a bajas velocidades durante la aproximación al aterrizaje, en caso de "tirar accidentalmente del mango hacia sí mismo". Al mismo tiempo, para los perfiles delgados con una punta relativamente afilada, es característica una pérdida brusca del flujo, que se acompaña de una pérdida rápida de sustentación y una pérdida brusca de la aeronave en un trompo o en el morro. Los más gruesos con un dedo del pie romo se caracterizan por una "rotura suave" con una caída lenta en la elevación. Al mismo tiempo, el piloto siempre logra comprender que se encuentra en un modo peligroso y llevar el auto a ángulos de ataque más bajos, alejándolo de la manija. Una pérdida brusca es especialmente peligrosa si el ala tiene un plano ahusado y un perfil más delgado al final del ala. En este caso, la pérdida de flujo se produce de forma asimétrica, la aeronave cae bruscamente sobre el ala y gira. Es este personaje el que aparece en los aviones Yak-50 y Yak-52, que tienen un perfil muy delgado al final de un ala fuertemente ahusada (9% al final y 14,5% en la raíz) con un dedo del pie muy afilado - Clark YH. Aquí se revela una propiedad importante de los perfiles: los más delgados tienen un Cy max más bajo y ángulos críticos de ataque más bajos, es decir, los ángulos en los que se produce la pérdida de flujo.

Las alas con un espesor de perfil relativo constante a lo largo del tramo tienen características de pérdida mucho mejores. Por ejemplo, el Yak-55 con un ala moderadamente estrecha con un perfil constante del 18% a lo largo del tramo con una punta roma, cuando alcanza altos ángulos de ataque, baja suavemente el morro y entra en picado, ya que la pérdida de flujo ocurre en el raíz del ala, que no crea momentos de escora. Para obtener una pérdida de raíces, es mejor si el ala no tiene ningún cono. Son estas alas las que se instalan en la mayoría de las aeronaves del entrenamiento inicial. También se puede producir una pérdida temprana de raíces al instalar un rebosadero en el ala, que se muestra en la Fig. 2. en este caso, el perfil de la raíz recibe un grosor relativo menor y una "forma de menor capacidad de carga". La instalación de tal afluencia en el Yak-50 experimental una vez cambió significativamente la naturaleza de la pérdida del avión: cuando alcanzaba altos ángulos de ataque, ya no cayó sobre el ala, sino que bajó la nariz y se sumergió.

El tercer parámetro, que depende fundamentalmente de la forma del perfil, es el coeficiente de resistencia Cx. Sin embargo, como muestra la práctica de construcción de aviones aficionados, su reducción en un avión aficionado con una carga específica de 30-40 kg / m2, con una velocidad máxima de 200-250 km / h, prácticamente no afecta las características de vuelo. En este rango de velocidad, el rendimiento del vuelo prácticamente no se ve afectado por el tren de aterrizaje no retráctil, puntales, tirantes, etc. Incluso la calidad aerodinámica de un parapente depende principalmente del alargamiento del ala. Y solo en el nivel de calidad aerodinámica de 20-25 y l más de 15 debido a la selección del perfil, la calidad se puede aumentar en un 30-40%. Mientras que en un avión amateur con una calidad de 10-12, debido al perfil más exitoso, la calidad no se puede aumentar en más del 5-10%. Es mucho más fácil lograr tal aumento, si es necesario, seleccionando la geometría del ala en el plan. Tenga en cuenta una característica más: en el rango de velocidades de los aviones aficionados, un aumento en el grosor relativo del perfil aerodinámico hasta un 18-20% prácticamente no tiene ningún efecto sobre la resistencia aerodinámica del ala, al mismo tiempo, el coeficiente de sustentación del ala aumenta significativamente.

Como sabe, se puede lograr un aumento significativo en las características del rodamiento del ala mediante el uso de flaps. Cabe señalar que una característica específica de las alas equipadas con flap es que cuando se desvían, el CU max depende poco de qué CU max tenía el perfil inicial y está determinado, en la práctica, solo por el tipo de flap utilizado. El más simple, más utilizado en aviones extranjeros con motores ligeros y sus características se muestran en la Fig. 3.

Los mismos flaps se utilizan en los aviones de nuestro aficionado P. Almurzin. Las aletas ranuradas, de doble ranura y suspendidas son más eficientes. En la Fig. 4 muestra el más simple de ellos y, por lo tanto, se utilizan con más frecuencia.

CU max con una solapa de una sola ranura puede alcanzar 2.3-2.4 y con una solapa de dos ranuras - 2.6 - 2.7. En muchos libros de texto de aerodinámica se dan métodos de construcción geométrica de la forma de la ranura. Pero la práctica muestra que la brecha calculada teóricamente aún necesita ser ajustada y ajustada sintonia FINA en un túnel de viento, dependiendo de la geometría específica del perfil aerodinámico, forma del ala, etc. En este caso, la ranura o funciona, mejorando las características de la aleta, o no funciona en absoluto, y la probabilidad de que, teóricamente, sin soplar, sea posible calcular y seleccionar la única forma posible de la ranura es extremadamente pequeña. . Incluso la aerodinámica profesional, y más aún los aficionados, rara vez lo consiguen. Por lo tanto, en la mayoría de los casos en aviones de aficionados, las ranuras en los flaps y alerones, incluso si lo son, no dan ningún efecto, y un flap ranurado complejo funciona como el más simple. Por supuesto, puede probarlos en dispositivos de aficionados, pero primero debe pensarlo detenidamente, sopesando todos los pros y los contras.

Y algunos mas Consejo practico, que puede ser útil en la construcción de aeronaves de aficionados. Es deseable mantener el perfil del ala con mucha precisión desde el morro hasta el punto de máximo grosor. Es bueno que esta parte del ala tenga una piel dura. La sección de la cola se puede envolver alrededor del lienzo y, para simplificar la tecnología, incluso enderezar "debajo de la regla", como se muestra en la Fig. 5. La sección curva de la cola del ala con el revestimiento de lino hundido entre las costillas no tiene más sentido. El borde de fuga del ala no tiene que reducirse a un "cuchillo" afilado. Puede tener un grosor de 10-15 mm, pero no más del 1,5% de la cuerda (ver Fig. 5). Esto no afecta en absoluto las características aerodinámicas del ala, pero la eficiencia de los alerones aumenta un poco y simplifica la tecnología y el diseño.

Un elemento importante del perfil es la forma de la puntera del alerón. Las opciones más comunes se muestran en la Figura 6.

El perfil formado por la "parábola 100" se utiliza en alerones y timones que tienen compensación aerodinámica axial cuando el morro entra en la corriente, por ejemplo, en el Yak-55. Una forma tan "roma" de la puntera con un valor muy grande de compensación aerodinámica axial (20% y más) conduce a un aumento no lineal de los esfuerzos en la palanca de control cuando se desvían los alerones o los timones. Los mejores a este respecto son los calcetines "puntiagudos", como en el Su-26.

Para el empenaje se utilizan perfiles de ala simétricos. Los timones, como los alerones, pueden estar formados por arcos rectos con un borde de fuga desafilado. La cola con un perfil plano delgado, como en el avión acrobático estadounidense "Pitts", "Laser" y otros, tiene suficiente eficiencia (ver Fig. 7).

La rigidez y fuerza del plumaje la proporcionan los tirantes, resulta ser muy ligero y estructuralmente simple. El espesor relativo del perfil es inferior al 5%. Con tal grosor, las características del plumaje no dependen en absoluto de la forma del perfil.

Aquí están los datos sobre los perfiles más adecuados para máquinas voladoras de aficionados. Por supuesto, son posibles otras opciones, pero tenga en cuenta que las mejores propiedades en el rango de velocidad de los aviones amateurs son 15-18 por ciento con una punta roma y con un grosor relativo máximo ubicado dentro del 25% de la cuerda.

Los perfiles recomendados tienen las siguientes características: P-II y P-III fueron desarrollados en TsAGI. Tienen altas propiedades de carga y buenas caracteristicas en ángulos de ataque elevados. Fueron ampliamente utilizados en los años 30 y 40, y todavía se utilizan en la actualidad.

NACA-23015: los dos últimos dígitos indican el espesor relativo en porcentaje, el primero es el número de lote. El perfil tiene un Cy max bastante alto a un Cx bajo, un coeficiente de momento longitudinal Mz bajo, que determina pequeñas pérdidas de equilibrado. El patrón de pérdida de aeronaves con este perfil aerodinámico es "suave". NACA - 230 con un grosor relativo de 12-18% se utiliza en la mayoría de los motores ligeros, incluidos los aviones de aficionados de EE. UU.

NACA - 2418 - para velocidades inferiores a 200 - 250 km / h se considera más rentable que NACA - 230. Se utiliza en muchos aviones, incluidos los Zlins checoslovacos.

GAW es un perfil aerodinámico supercrítico diseñado por el aerodinámico estadounidense Whitcomb para aviones ligeros. Rentable a velocidades superiores a 300 km / h. Un dedo del pie "afilado" predetermina una ruptura brusca en ángulos de ataque altos, un borde de fuga "doblado" hacia abajo contribuye a un aumento de Su máx.

"Kri-Kri" - perfil de planeador laminado, desarrollado por el aerodinámico de Alemania Occidental Wortman y ligeramente modificado por el diseñador de "Kri-Kri" francés Colomban. El espesor relativo del perfil es del 21,7%, por lo que se consiguen elevadas características de rodamiento. Al igual que el GAW-1, este perfil requiere una precisión de contorno teórica muy alta y Alta calidad acabados superficiales del ala. Damos las coordenadas del perfil en mm, recalculadas por el diseñador a la cuerda del ala del avión Kri-Kri, igual a 480 mm.

P-52 es un perfil moderno desarrollado en TsAGI para aviones de motor ligero. Tiene un dedo del pie romo y una cola recta.

Yak-55 es un perfil simétrico para aviones deportivos acrobáticos. En el ala, el grosor relativo es del 12-18%, en el plumaje, el 15%. El patrón de pérdida de la aeronave es muy "suave" y uniforme.

V-16 - Perfil simétrico francés, tiene un Su max alto, se utiliza en aviones deportivos KAP-21, "Extra-230" y otros.

Su-26 - 18%, Su-26 - 12% - Perfiles especiales para aviones deportivos y acrobáticos. Su-26-18% se usa en la raíz del ala del Su-26, Su-26 - 12% - en la punta del ala y en la cola. El perfil tiene una puntera "afilada", lo que reduce algo las propiedades del rodamiento, pero le permite lograr una respuesta muy sensible de la máquina a la desviación de los timones. Aunque un avión de este tipo es difícil de volar para los principiantes, los atletas experimentados obtienen la capacidad de realizar figuras que son inaccesibles para los aviones con una reacción retardada "suave" al movimiento del mango debido a la punta roma del perfil. La avería de una aeronave con un perfil del tipo Su-26 se produce de forma rápida y abrupta, lo cual es necesario cuando se realizan figuras de sacacorchos modernas. La segunda característica es la "compresión" en la sección de cola, que aumenta la eficiencia de los alerones.

El ala del Su-26 tiene grandes alerones que ocupan casi todo el borde de fuga. Si "golpeamos" el neutro de los alerones (ambos a la vez) hacia abajo en 10 °, la Su max aumentará en aproximadamente 0,2, acercándose a la Su max de un buen perfil asimétrico. Al mismo tiempo, Cx prácticamente no aumenta, y la calidad aerodinámica no disminuye, lo mismo se observa en otros perfiles aerodinámicos simétricos. Esta es la base del uso de alerones, conectados cinemáticamente con el elevador, que realizan las funciones de alerones y flaps al mismo tiempo, como flaps en un modelo de línea.

Perfil laminar

Perfil laminar

perfil de ala, caracterizado por la posición del punto de transición del flujo laminar al turbulento a una distancia de la nariz durante el flujo natural, es decir, sin usar energía adicional para apretar la transición, como, por ejemplo, cuando el límite la capa se succiona, la superficie se enfría ( cm. Laminarización de la capa límite). Los estudios en vuelo del estado de la capa límite en el ala recta de una aeronave subsónica (1938) mostraron la presencia de secciones significativas de la capa límite laminar. En la URSS (IV Ostoslavsky, GP Svishchev, KK Fedyaevsky) y en el extranjero se desarrollaron y aplicaron en varios aviones, LP, cuya forma permitió obtener la posición desplazada del punto de transición de la capa límite laminar en un turbulento. y debido a esto, reducir, y en consecuencia, la resistencia aerodinámica total de la aeronave. Para ello, la forma del perfil debe proporcionar en su superficie en la zona de la capa laminar esperada un flujo acelerado con el mayor gradiente de velocidad posible para aumentar la estabilidad del flujo laminar ante perturbaciones. Geométricamente, esto se logra mezclando la posición del espesor máximo y la concavidad del perfil ( cm. Curvatura del perfil), aumento del grosor relativo del perfil y ligera disminución del radio de curvatura del morro. Al mismo tiempo, para evitar el estancamiento del flujo, no se debe permitir una fuerte disminución de la velocidad en la cola, el difusor, parte del perfil, lo que conduce a restricciones en la geometría del perfil (es inaceptable, por ejemplo, el desplazamiento del espesor máximo y la concavidad más allá de la mitad del perfil, así como un aumento excesivo de su espesor y concavidad) ...
El factor que limita las posibilidades de laminarización natural de la capa límite es el barrido del ala a lo largo del borde de ataque. Cuando el ángulo de barrido es superior a 20-25 (°), se observa una disminución significativa en el área de flujo laminar. Se pueden observar áreas con laminarización natural en varios elementos de la aeronave (nariz del fuselaje, empenajes horizontales y verticales, etc.). realizado a velocidades subsónicas en aviones con alas rectas y alas con un ángulo de barrido de menos de 20 (°), ensamblados desde un carril, confirmó la presencia de secciones laminares extendidas (hasta 30-50% de la cuerda). En este caso, los números críticos de Reynolds, determinados a partir de la longitud de la sección laminar, alcanzaron Re * (≈) 10-12) * 106. Realizado a mediados de los 80. en la URSS (TsAGI) y en el extranjero, estudios computacionales y experimentales con números de Reynolds altos han mostrado la posibilidad de obtener secciones laminares extendidas (hasta la mitad de la cuerda) con flujo transónico alrededor de perfiles aerodinámicos con aceleración del flujo en la zona supersónica local. En este caso, el vuelo debe ser limitado, evitando la aparición de ondas de choque intensas y una notable resistencia a las olas... El uso de superficies aerodinámicas supercríticas con aceleración de flujo en la zona supersónica local permite reducir la resistencia a velocidades de vuelo subsónicas elevadas debido tanto a la laminarización natural como a la resistencia de las olas baja, en comparación con las superficies aerodinámicas convencionales.

Aviación: una enciclopedia. - M.: Gran enciclopedia rusa. El editor jefe G.P. Svishchev. 1994 .

Vea qué es "Perfil laminar" en otros diccionarios:

perfil laminar Enciclopedia "Aviación"

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Una de las etapas importantes en la construcción de un modelo de avión es el cálculo y diseño de las alas. Para diseñar correctamente un ala, se deben tener en cuenta varios puntos: elegir los perfiles de raíz y extremos adecuados, elegirlos correctamente en función de las cargas que proporcionan, y también diseñar correctamente los perfiles aerodinámicos intermedios.

¿Dónde comienza el diseño de alas?

Al comienzo de la construcción, se realizó un boceto preliminar a tamaño completo de la aeronave en papel de calco. Durante esta etapa, me decidí por la escala del modelo y la envergadura.

Determinación del alcance

Una vez aprobada la envergadura preliminar, llegó el momento de determinar el peso. Esta parte del cálculo fue de especial importancia. El plan original incluía una envergadura de 115 cm, sin embargo, el cálculo preliminar indicó que la carga en las alas sería demasiado alta. Así que reduje la escala del modelo a un tramo de 147 cm, excluyendo las puntas de las alas. Este diseño resultó ser más adecuado desde un punto de vista técnico. Después del cálculo, me queda hacer una tabla de pesos con los valores de los pesos. También agregué los valores promedio del peso de la piel a mi tabla, por ejemplo, el peso de la piel de balsa de la aeronave fue determinado por mí como el producto del área del ala por dos (para la parte inferior y superior del ala ) por el peso de un metro cuadrado de balsa. Lo mismo se hizo con la cola y los elevadores. El peso del fuselaje se obtuvo multiplicando el área del costado y la parte superior del fuselaje por dos y por la densidad por metro cuadrado de balsa.

Como resultado, obtuve los siguientes datos:

• Tilo, 24 oz por pulgada cúbica
• Balsa 1/32 '', 42 oz por pulgada cuadrada
• Balsa 1/16 '' 85 oz por pulgada cuadrada

Sustentabilidad

Después de determinar el peso, se calcularon los parámetros de estabilidad para asegurar que la aeronave fuera estable y que todas las partes tuvieran el tamaño adecuado.

Para un vuelo estable, era necesario proporcionar varias condiciones:

1. El primer criterio es el valor de la cuerda aerodinámica media (MAX). Se puede encontrar de manera geométrica si agrega el punto final al acorde fundamental en ambos lados y la raíz al acorde final en ambos lados, y luego conecta los puntos extremos. En el punto de intersección, se ubicará el centro del MAR.
2. El foco aerodinámico del ala es 0,25 del valor MAC.
3. Este centro debe encontrarse tanto para las alas como para los ascensores.
4. A continuación, se determina el punto neutral de la aeronave: muestra el centro de gravedad de la aeronave, y también se calcula junto con el centro de presión (centro de sustentación).
5. A continuación, se define un límite estático. Este criterio evalúa la estabilidad de una aeronave: cuanto más alta es, mayor es la estabilidad. Sin embargo, cuanto más estable es la aeronave, más maniobrable y menos controlable es. Por otro lado, no se puede volar en un avión demasiado inestable. El valor medio de este parámetro es del 5 al 15%.
6. También se calculan las proporciones de plumaje. Estos coeficientes se utilizan para comparar la eficiencia aerodinámica del ascensor en términos de relación de aspecto y distancia al ala.
7. La relación de cola vertical suele estar entre 0,35 y 0,8
8. La relación de cola horizontal suele estar entre 0,02 y 0,05

Elegir el perfil aerodinámico adecuado

La selección del perfil correcto determina el comportamiento correcto del avión en el aire. A continuación se muestra un enlace a una herramienta sencilla y asequible para comprobar las superficies aerodinámicas. Como base para elegir las aspas aerodinámicas, elegí el concepto de que la cuerda en la punta del ala es la mitad de la cuerda en la raíz. La mejor solución que encontré para evitar que el ala se atascara fue ahusar el ala abruptamente en la punta sin poder mantener el control de la aeronave hasta que alcanzara una velocidad suficiente. Lo logré girando el ala hacia abajo en la punta y mediante una cuidadosa selección de los perfiles de raíz y extremo.

En la raíz, elegí el perfil aerodinámico S8036 con un grosor de ala del 16% de la longitud de la cuerda. Este grosor permitió colocar un larguero de suficiente resistencia, así como un tren de aterrizaje retráctil dentro del ala. Para la parte final, se eligió el perfil: S8037, que también tiene un grosor del 16% del grosor de la cuerda. Tal ala se detendrá a un alto coeficiente de sustentación, así como a un ángulo de ataque más alto que el S8036 con el mismo número de Reynolds (este término se usa para comparar perfiles de diferentes tamaños: que mas numero Reynolds, cuanto mayor es el acorde). Esto significa que con el mismo número de Reynolds en la raíz del ala, la pérdida ocurrirá más rápido que en la punta, pero el control sobre el control permanecerá. Sin embargo, incluso si la longitud del acorde de la raíz es el doble de la longitud del acorde final, tiene un número de Reynolds dos veces, y aumentar el número retrasará la pérdida. Es por eso que giré la punta del ala hacia abajo, para que se bloquee solo después de la parte de la raíz.

Recurso de perfil aerodinámico: airfoiltools.com

Teoría sobre los conceptos básicos del diseño de alas

La estructura del ala debe proporcionar suficiente sustentación para el peso de la aeronave y las tensiones adicionales asociadas con las maniobras. Esto se logra principalmente mediante el uso de un larguero central, que tiene dos cinturones, uno superior y otro inferior, un marco y una piel fina. A pesar de que el marco del ala es delgado, proporciona a las alas suficiente resistencia a la flexión. Además, el diseño a menudo incluye miembros laterales adicionales para reducir el arrastre en la parte delantera del borde de salida. Son capaces de soportar cargas de flexión y aumentar la rigidez a la torsión. Finalmente, el borde de ataque se puede empujar hacia atrás detrás del larguero para formar un marco transversal cerrado, llamado marco en forma de D, y sirve para absorber cargas de torsión. La figura muestra los perfiles más comunes.

1. El ala superior tiene una viga en I con el marco en el centro y un borde de ataque con una piel llamada tubo en D. El tubo en D permite una mayor rigidez torsional y se puede agregar a cualquier otro diseño de miembro lateral, y también se puede extender hasta el borde de salida para crear un ala completamente amurallada. Para esta vela, el larguero trasero es simplemente un soporte vertical. También hay un plano de control simple, es decir, una solapa, que está abisagrada en la parte superior. Este diseño es fácil de reproducir.
2. El segundo ala tiene un larguero en C, que tiene un larguero principal reforzado que se adapta mejor a las cargas frontales. El ala está equipada con un pivote central que reduce el espacio y la resistencia en comparación con el pivote superior.
3. El tercer perfil tiene un larguero en forma de tubería, estos generalmente están hechos de tubos de plástico, son convenientes de hacer, pero si los tubos son indirectos o torcidos, entonces torcer el ala puede convertirse en un problema. Parte del problema se puede resolver utilizando un tubo en forma de D adicional. Además, el larguero está hecho de un perfil en forma de C, lo que aumenta significativamente la rigidez del ala. La bisagra es un perfil redondeado con un punto de pivote en el centro del borde de ataque redondeado para reducir el espacio del ojal y para bordes rectos.
4. El cuarto perfil tiene un larguero de caja completo con un marco en la parte delantera y trasera. La holgura tiene la misma característica que el perfil anterior y el mismo plano de control. Pero tiene carenados en la parte superior e inferior para ocultar la brecha.

Todos estos diseños de alas son típicos de los largueros y para crear bucles de anclaje para aviones RC. Estos diseños, sin excepción, son la única forma de implementar técnicamente flaps y alerones, y se pueden adaptar varias otras soluciones a ellos.

C - ¿mástil o mástil de caja?

Para mi avión, opté por un larguero en C de madera con un borde de ataque fuerte y un larguero vertical simple. Toda la vela está revestida de balsa para ofrecer rigidez a la torsión y estética.

Se eligió madera para reemplazar el tubo de plástico ya que la aeronave está diseñada con un ángulo interno de 2 grados y la conexión del tubo de plástico en el centro del ala no podrá resistir cargas de flexión por mucho tiempo. El perfil en C del larguero también es más favorable que el de la viga en I, ya que la longitud total de la ranura debe hacerse en el larguero para encajar en la rejilla. Esta complejidad añadida no se produce a expensas de un aumento notable en la relación de resistencia y peso de la barra. El box spar también fue rechazado ya que agrega mucho peso, sin embargo, no es tan difícil de construir y es uno de los mejores en términos de resistencia. Un simple larguero vertical combinado con un carenado en bucle fue la elección del diseño del ala cuando el resto del ala estaba enfundado y lo suficientemente fuerte sin ningún soporte adicional.

• Espato. El larguero del ala está diseñado para absorber la carga de flexión de la elevación del ala. No está diseñado para absorber la fuerza de torsión creada por las fuerzas aerodinámicas del ala, pero la carga se coloca en la piel del ala. Esta distribución de carga es adecuada para cargas ligeras y muy efectivas, ya que cada pieza ocupa su lugar.
• Los estantes del larguero están hechos de tilo fundido con dimensiones de ¼ x ½ x 24 ”. Se eligió el tilo como material porque se maneja bien y tiene buena resistencia para su peso. Además, la facilidad de adquirir bloques del tamaño adecuado en tiendas especializadas es cautivadora, ya que no tenía a mano una máquina de carpintería para aserrar tablas.
• El marco del ala está hecho de una hoja de tilo de 1/32 ”de espesor que se adhiere a las bridas de los largueros en la parte superior e inferior. Un marco de este tipo es una necesidad porque mejora drásticamente la rigidez y la resistencia de las alas, incluso con un peso muy bajo.
• El borde de fuga / larguero trasero está hecho de una lámina de balsa de 1/16 ”para ayudar a agregar rigidez a la torsión, así como unificar las costillas del ala y unir los planos de control a la parte posterior de las costillas.

Diseño de nervios con AutoCAD

Resulta que hacer nervaduras para un ala trapezoidal puede ser una experiencia inspiradora. Existen varios métodos: el primer método se basa en cortar el perfil del ala con una plantilla, primero para la parte de la raíz y luego para la punta del ala. Consiste en unir ambos perfiles mediante tornillos y dibujar todos los demás a lo largo de ellos. Este método es especialmente bueno para hacer alas rectas. La principal limitación del método es que solo es adecuado para alas con un ligero ahusamiento. Los problemas surgen del fuerte aumento en el ángulo entre las aspas aerodinámicas con una diferencia significativa entre la cuerda de la punta y la cuerda de la raíz del ala. En este caso, durante el montaje, pueden surgir dificultades debido al gran desperdicio de madera, esquinas afiladas y bordes de las nervaduras, que deberán eliminarse. Así que usé mi propio método: hice mis propias plantillas para cada costilla y luego las procesé para obtener la forma de ala perfecta. La tarea resultó ser más difícil de lo que esperaba, ya que el patrón de la parte de la raíz era fundamentalmente diferente al de la punta, y todos los perfiles intermedios eran una combinación de los dos anteriores, junto con torsión y estiramiento. Como programa de diseño, utilicé Autodesk AutoCAD 2012 Student Addition, como se comió un perro en esto mientras modelaba aviones RC en el pasado. El diseño de las costillas se lleva a cabo en varias etapas.

Todo comienza con la importación de datos. La mayoría manera rápida para importar un perfil aerodinámico (los perfiles se pueden encontrar en las bases de datos del perfil aerodinámico de UIUC) en AutoCAD, que encontré es para crear un archivo de tabla en formato de Excel en forma de tabla con columnas de coordenadas de los puntos del perfil xey. Lo único que debe verificar es si el primer y último punto se corresponden entre sí: si obtiene un bucle cerrado. Luego copie el recibido de nuevo a un archivo txt y guárdelo. Una vez hecho esto, debe retroceder y resaltar toda la información sobre el tema si insertó accidentalmente los títulos. Luego, AutoCAD ejecuta spline y pega para marcar el primer punto en el boceto. Pulsamos "enter" hasta el final del proceso. El perfil aerodinámico se procesa básicamente de tal manera que cada acorde se convierte en elemento separado, es muy útil para cambiar la escala y la geometría.

Dibujo y posición relativa de los perfiles de acuerdo con el plano. El borde delantero y los miembros laterales deben llevarse cuidadosamente al tamaño deseado, recordando el grosor de la piel. En el dibujo, por lo tanto, los largueros deben dibujarse más estrechos de lo que realmente son. Es aconsejable hacer que los largueros y el borde de ataque sean más altos de lo que realmente son, para que el dibujo sea más suave. Además, las ranuras en los miembros laterales deben ubicarse de tal manera que la parte restante del miembro lateral encaje en las nervaduras, pero permanezca en escuadra.

La figura muestra las superficies aerodinámicas principales antes de subdividirlas en intermedias.

El larguero y la junta del borde de ataque con él están conectados entre sí para que luego puedan ser excluidos de la construcción.

Las aspas aerodinámicas se acoplan para formar la forma del ala con el larguero y el borde de ataque visibles.

El larguero y el borde de ataque se han eliminado mediante la operación "restar", se muestra el resto del ala.

El ala se extiende utilizando las funciones "solidedit" y "shell". Además, los planos de la parte de la raíz del ala y la punta se seleccionan alternativamente, se eliminan y lo que se obtiene es la piel del ala. Por lo tanto, la parte interna de la piel del ala es la base de las costillas.

La función Plano de sección genera bocetos de cada perfil.

Después de eso, bajo el comando "plano de sección", se selecciona la creación de una sección. Con este comando, se pueden mostrar los perfiles creados en todos los puntos del perfil. Para ayudar a alinear las nervaduras del ala, recomiendo encarecidamente crear una línea horizontal en cada sección desde el borde de salida del ala hasta el borde de ataque. Esto permitirá que el ala esté correctamente alineada si está construida con torsión, y también para enderezarla.

Dado que estas plantillas se crean teniendo en cuenta los revestimientos de las alas, la línea del perfil interior es la línea correcta para las nervaduras.

Ahora que todas las nervaduras han sido marcadas con el comando "texto", están listas para imprimir. En cada página con nervaduras, coloqué una caja esquemática con una plataforma disponible para imprimir en una impresora. Las nervaduras pequeñas se pueden imprimir en papel grueso, mientras que para las superficies aerodinámicas grandes, funcionará el papel normal, que luego se refuerza antes de cortar.

Juego completo de piezas

Después de diseñar el ala, analizar y seleccionar todas las piezas necesarias para realizar un modelo de avión, se realizó una lista de todo lo necesario para la construcción.