Szárnyprofil. Repülőgép szárnyprofilja: típusok, műszaki és aerodinamikai jellemzők, számítási módszer és maximális emelés

munka célja

Vizsgálja meg a szárnyprofil körüli áramlást anélkül, hogy figyelembe venné annak fesztávját, pl. végtelen fesztávú szárnyak. Nézze meg, hogyan változik a légszárny áramlásának mintázata, ha változik a támadási szög. A vizsgálatot három módra kell elvégezni - szubszonikus fel- és leszállásra, szubszonikus cirkálóra és szuperszonikus repülésre. Határozza meg a szárnyra ható emelő- és húzóerőt. Építs egy sarki szárnyat.

RÖVID ELMÉLET

Szárnyprofil- a szárnynak a repülőgép szimmetriasíkjával párhuzamos síkú metszete (A-A szakasz). Néha a profil a szárny elülső vagy hátsó élére merőleges metszetként értendő (BB szakasz).

Profil akkord b - a profil legtávolabbi pontjait összekötő szakasz.

Szárnyfesztávolság l - a szimmetriasíkkal párhuzamos és a szárny végeit érintő síkok közötti távolság.

Központi (gyökér) akkordb 0 - húr a szimmetriasíkban.

Akkord végeb K - akkord a végszakaszban.

Sweep szög a vezető élenχ PC - az élvonal érintője és a központi húrra merőleges sík közötti szög.

Amint azt az előző munkában jeleztük, a teljes aerodinamikai erő R emelőerővé bomlik Yés az ellenállás ereje x:

Az emelőerő és a húzóerő meghatározása hasonló képletekkel történik:

ahol C Yés VAL VEL NS- emelési és ellenállási együtthatók;

ρ - levegő sűrűsége;

V- a test sebessége a levegőhöz képest;

S- hatékony testfelület.

A kutatással általában nem maguk az erők foglalkoznak. Yés NS, és azok együtthatóival C Yés C x .

Tekintsük a levegő áramlását egy vékony lemez körül:

Ha a lemezt az áramlás mentén helyezik el (a támadási szög nulla), akkor az áramlás szimmetrikus lesz. Ebben az esetben a légáramlást nem téríti el a lemez és az emelőerő Y egyenlő nullával. Ellenállás x minimális, de nem nulla. A lemez felületén lévő levegőmolekulák súrlódási ereje hozza létre. Teljes aerodinamikai erő R minimális és egybeesik az ellenállási erővel x.

Kezdjük el egy kicsit a tányért elhajtani. Az áramlás kaszálása miatt azonnal megjelenik az emelőerő. Y... Ellenállás x enyhén növekszik a lemez áramláshoz viszonyított keresztmetszetének növekedése miatt.

Ahogy a támadási szög fokozatosan növekszik, és az áramlási lejtő nő, az emelés növekszik. Nyilván az ellenállás is nő. Itt kell megjegyezni, hogy alacsony ütési szögeknél az emelés lényegesen gyorsabban növekszik, mint a légellenállás.

A támadási szög növekedésével a légáram nehezebbé válik a lemez körül. Az emelőerő, bár tovább növekszik, lassabb, mint korábban. De az ellenállás egyre gyorsabban növekszik, fokozatosan megelőzve az emelés növekedését. Ennek eredményeként a teljes aerodinamikai erő R kezd hátradőlni.

Aztán hirtelen drámaian megváltozik a kép. A levegősugarak nem tudnak egyenletesen áramolni a lemez felső felületén. Erőteljes örvény alakul ki a lemez mögött. Élesen emelje meg az eséseket, és növekszik a légellenállás. Ezt a jelenséget az aerodinamikában STOP-nak nevezik. A „leszakadt” szárny megszűnik szárny lenni. Abbahagyja a repülést és zuhanni kezd

Mutassuk meg az emelési együtthatók függését VAL VEL Y és az ellenállási erők VAL VEL NS a támadási szögből α a grafikonokon.

A kapott két grafikont egyesítsük eggyé. Az abszcissza mentén elhalasztjuk az ellenállási együttható értékeit VAL VEL NS, az ordináta pedig az emelési együttható VAL VEL Y .

Az így kapott görbét WING POLARA-nak nevezik - ez a fő grafikon, amely a szárny repülési jellemzőit jellemzi. Az emelési együtthatók értékeit a koordinátatengelyeken ábrázoljuk C Yés ellenállás C x, ez a grafikon a teljes aerodinamikai erő nagyságát és hatásirányát mutatja R.

Ha feltételezzük, hogy a légáramlás a tengely mentén mozog C x balról jobbra, és a nyomás középpontja (a teljes aerodinamikai erő alkalmazási pontja) a koordináták középpontjában van, akkor az előzőleg elemzett ütési szögek mindegyikénél a teljes aerodinamikai erő vektora a origót az adott támadási szögnek megfelelő poláris pontra. A sarkon három jellemző pont és a hozzá tartozó támadási szögek jelölhetők ki: kritikus, gazdasági és legelőnyösebb.

Kritikus támadási szög- ez a támadási szög, túllépése esetén az áramlás leállása következik be. Ahol VAL VEL Y maximum, és a repülőgép a lehető legalacsonyabb sebességgel tartható a levegőben. Ez a megközelítés során hasznos. Lásd a (3) pontot az ábrákon.

Gazdaságos támadási szög Az a támadási szög, amelynél a szárny aerodinamikai ellenállása minimális. Ha a szárnyat gazdaságos támadási szögbe állítja, akkor maximális sebességgel tud mozogni.

A legjobb támadási szög Az a ütési szög, amelynél az emelési és légellenállási együtthatók aránya C Y /C x maximális. Ebben az esetben az aerodinamikai erő eltérülési szöge a légáramlás mozgási irányától maximális. Ha a szárny a legelőnyösebb támadási szögbe van állítva, akkor repül a legtávolabbra.

A szárny aerodinamikai minősége Az együtthatók aránya C Y /C x amikor a szárnyat a legelőnyösebb támadási szögbe állítja.

Munkarend

Szárnyprofil kiválasztása:

A repülési profilok kiterjedt könyvtára megtalálható az Illinoisi Egyetem honlapján: http://aerospace.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html

Itt van egy körülbelül 1600 különböző szárnyprofilból álló alap. Minden profilhoz tartozik egy kép (* .gif formátumban) és egy táblázat a profil felső és alsó részének koordinátáiról (* .dat formátumban). Az adatbázis ingyenesen elérhető és folyamatosan frissül. Ezen kívül ez az oldal más profilkönyvtárak hivatkozásait is tartalmazza.

Válasszon ki egy profilt, és töltse le a * .dat fájlt a számítógépére.

* .dat fájl szerkesztése profil koordinátákkal:

Mielőtt egy profilkoordinátákkal rendelkező fájlt importálna az SW-be, ki kell javítani Microsoft Excel... De ha közvetlenül megnyitja ezt a fájlt az Excelben, akkor az összes koordináta egy oszlopban lesz.

Szükségünk van a koordinátákra xés Y a profilok különböző oszlopokban voltak.

Ezért először elindítjuk az Excelt, majd megnyitjuk belőle a * .dat fájlunkat. A legördülő listában válassza ki az "Összes fájl" lehetőséget. A szövegvarázslóban megadjuk az adatformátumot - a „Szóköz” elválasztó karakterrel.

Most xés Y minden koordináta a saját oszlopában:

Most töröljük az 1. sort a szöveggel, a 2. sort a felesleges adatokkal és a 3. üres sort. Ezután nézzük át az összes koordinátát, és töröljük az üres sorokat is, ha vannak.

Egy harmadik oszlopot is hozzáadunk a koordinátához Z... Ebben az oszlopban töltse ki az összes cellát nullákkal.

És az egész asztalt balra toljuk.

A szerkesztett * .dat fájlnak valahogy így kell kinéznie:

Ezt a fájlt más néven mentjük szöveges fájl(tabulátorral tagolt).

Profil létrehozása SW-ben:

Hozzon létre egy új részt az SW-ben.

Futtassa a "Görbe XYZ pontokon keresztül" parancsot az "Elemek" lapon.

Megnyílik egy ablak:

Kattintson az OK gombra, és helyezze be a szárnyprofil görbét a dokumentumba.

Ha figyelmeztetést kap arra vonatkozóan, hogy a görbe önmagát metszi (ez bizonyos profiloknál lehetséges), akkor manuálisan kell szerkesztenie a fájlt az Excelben az önmetszés megszüntetéséhez.

Most ezt a görbét vázlattá kell konvertálni. Ehhez hozzon létre egy vázlatot az elülső síkon:

Futtassa az "Objektumok átalakítása" parancsot a "Sketch" fülön, és adja meg a profilgörbénket az átalakításhoz.

Mivel a kezdeti görbe nagyon kicsi (a profil húrja csak 1 mm!), majd a "Scale Objects" paranccsal ezerszeresére növeljük a profilt úgy, hogy az aerodinamikai erők értéke többé-kevésbé megfeleljen a igaziak.

Zárja be a vázlatot, és az Extruded Boss / Base paranccsal extrudálja ki a vázlatot 1000 mm hosszú tömör méretűvé. Valójában tetszőleges hosszúságúra extrudálhatsz, mindenesetre megoldjuk a kétdimenziós áramlás problémáját.

Profilfújás a Flow Simulation modulban:

A kapott profilt három sebességi módban kell fújni: szubszonikus fel- és leszállás (50 m / s), szubszonikus cirkálás (250 m / s) és szuperszonikus (500 m / s) különböző támadási szögekben: -5 °, 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °.

Ebben az esetben minden esetre keresztmetszeti képeket kell készíteni, és meg kell határozni a profilra ható emelő- és ellenálláserőt.

Ezért a számítást 18-szor kell elvégezni a Flow Simulation alkalmazásban, és töltse ki a következő táblázatot:

A szárny DW-ben történő elforgatása a Testek áthelyezése / másolása paranccsal történik.

Közös paraméterek A projekt jellemzői a következők: a probléma típusa (külső, a zárt üregek figyelmen kívül hagyása nélkül), a folyékony közeg típusa (levegő, lamináris és turbulens áramlás, nagy Mach-számok szuperszonikus üzemmódhoz), sebesség a tengely irányában NS V NS= 50, 250 és 500 m/s. A többi paramétert alapértelmezés szerint hagyja meg.

A számítási tartomány tulajdonságainál adja meg a probléma típusát - 2D modellezés.

jelezzük számítás célja- felületes, az átlagsebességet jelöljük xés Y, valamint az erők számára xés Y.

Összefoglalva, 6 grafikon épül fel - az emelés függése Yés az ellenállási erők x a támadási szögből α valamint 3 szárnysark.

Ellenőrző kérdések

Mi az a szárnyprofil?

Mi a támadási szög?

Mi az a Wingspan?

Miben különbözik a véges fesztávú szárny körüli áramlás a végtelen fesztávú szárny körüli áramlástól?

Mi az a szárnyakkord?

Mik a szárnyakkordok?

Hogyan határozható meg az emelő és húzóerő (képletek)?

Hogyan néznek ki a függőségi grafikonok C Yés C x a támadási szögből α ?

Mi az a szárnypoláris?

Melyek a jellegzetes pontok a sarkon?

Milyen a szárny aerodinamikai minősége?

Figyelmébe ajánlok egy cikket az anyagciklusból, amely az ALS amatőr tervezőit segíti. Tudományos tanácsadó - a Moszkvai Repülési Intézet Repülőgépészeti Tanszékének professzora, a műszaki tudományok doktora, az Állami Díj kitüntetettje A.A. Badyagin. A cikk a "Wings of the Motherland" folyóiratban jelent meg, 1987. évi 2. számban.

Kérdezi, miért van szükségünk cikkre az ultrakönnyű repülőgépek profiljáról? Azt válaszolom - a cikkben megfogalmazott gondolatok közvetlenül alkalmazhatók a repülőgép-modellezésben - a sebességek összehasonlíthatók, és ennek megfelelően a tervezés megközelítése.

A legjobb profil

A repülőgép tervezése általában a szárnyprofil kiválasztásával kezdődik. Miután egy-két hétig ücsörög a címtárak és atlaszok felett, anélkül, hogy teljesen megértette volna őket, egy barátja tanácsára kiválasztja a legmegfelelőbbet, és megépít egy repülőgépet, amely jól repül. A kiválasztott profil a legjobb. Egy másik amatőr ugyanúgy teljesen más profilt választ, és a gépe jól repül. A harmadiknál ​​már alig emelkedik fel a gép a földről, és eleinte a legelőnyösebbnek tűnő szárnyprofilt tartják már alkalmatlannak.

Nyilvánvalóan nem minden függ a profil konfigurációjától. Próbáljuk meg kitalálni. Hasonlítsunk össze két teljesen eltérő profilú szárnyat, például a szimmetrikus Yak-55-tel és az aszimmetrikus Clark YH - Yak-50-el. Határozzuk meg az összehasonlítás több feltételét. Először is: a különböző profilú szárnyaknak méretaránynak (l) kell lennie.

l = I2/S,
ahol I a fesztáv, S a terület.

Másodszor: mivel a szimmetrikus szárnyszárny nulla emelkedési szöge 00, a polárt balra toljuk (lásd az 1. ábrát), ami fizikailag megfelel a szárny felszerelésének egy repülőgépre, amelynek pozitív varázsszöge van. .

Most a grafikont nézve könnyen levonható egy fontos következtetés: a repülési támadási szögek tartományában a szárny jellemzői gyakorlatilag függetlenek a profil alakjától. Természetesen áramvonalas szárnyszelvényekről beszélünk, amelyeknek nincsenek intenzív áramlási szétválasztási zónái a repülési támadási szögek tartományában. A szárny karakterisztikája viszont jelentősen befolyásolható a méretarány növelésével. Összehasonlításképpen az 1. grafikon a szárnysarkokat azonos profillal, de 10-es oldalaránnyal mutatja. Amint látható, sokkal meredekebbek lettek, vagy ahogy mondani szokás, a CU a-hoz viszonyított deriváltja magasabb lett (CU a szárnyemelési együttható, a a támadási szög). Ez azt jelenti, hogy a nyúlás növekedésével azonos ütési szögek mellett gyakorlatilag azonos Cx légellenállási együttható mellett jobb csapágytulajdonságok érhetők el.

Most beszéljünk arról, hogy mi függ a profil alakjától.

Először is, a profilok eltérő maximális emelési együtthatóval rendelkeznek CU max. Tehát szimmetrikus szárnyak esetén a szárny emelési együtthatója 1,2 - 1,4, a hagyományos aszimmetrikus domború alsó felületűeknél - akár 1,8 is lehet, az alsó felület erős homorúsága esetén néha eléri a 2-t. Emlékeztetni kell arra, hogy a nagyon magas CU max-mal rendelkező profilok általában magas Cx és mz hosszirányú nyomatékegyütthatóval rendelkeznek. Egy ilyen profilú repülőgép kiegyensúlyozásához a farok egységnek nagy erőt kell kifejtenie. Ennek eredményeként az aerodinamikai ellenállása megnő, és a magas csapágyprofil miatt elért általános nyereség jelentősen csökken.

A CU max csak a repülőgép minimális sebességét befolyásolja jelentősen – leállás. Ez nagymértékben meghatározza az autó vezetésének technikájának egyszerűségét. A CU max befolyása az elakadási sebességre azonban észrevehetően megnyilvánul a G / S szárny nagy fajlagos terhelésénél (G a repülőgép súlya). Ugyanakkor az amatőr repülőgépekre jellemző terheléseknél, azaz 30-40 kg / m2-nél a nagy CU max nem jelentős. Tehát 1,2-ről 1,6-ra növelve egy amatőr repülőgépen legfeljebb 10 km / h-val csökkentheti az elakadási sebességet.

Másodszor, a profil alakja jelentősen befolyásolja a repülőgép viselkedését nagy támadási szögek esetén, azaz alacsony sebességnél a leszállási megközelítés során, abban az esetben, ha véletlenül "magához húzza a fogantyút". Ugyanakkor a viszonylag éles orrú vékony profiloknál az áramlás éles megtorpanása jellemző, amely gyors felhajtóerő-vesztéssel és a repülőgép éles elakadásával jár egy forgásba vagy az orron. A vastagabb, tompa lábujjúakat "puha törés" jellemzi, az emelés lassú esésével. Ugyanakkor a pilótának mindig sikerül megértenie, hogy veszélyes üzemmódban van, és alacsonyabb támadási szögekbe hozza az autót, elengedve tőle a kilincset. Az éles istálló különösen veszélyes, ha a szárny alaprajzában elkeskenyedik, és a szárny végén vékonyabb profilú. Ebben az esetben az áramlási leállás aszimmetrikusan történik, a repülőgép hirtelen a szárnyra esik, és pörgésbe megy. Ez a karakter jelenik meg a Yak-50 és Yak-52 repülőgépeken, amelyeknek nagyon vékony profilja van az erősen elvékonyodó szárny végén (9% a végén és 14,5% a gyökérnél), nagyon éles lábujjjal - Clark YH. Itt feltárul a profilok egy fontos tulajdonsága: a vékonyabbaknak kisebb a Cy max értéke és alacsonyabbak a kritikus ütési szögei, vagyis azok a szögek, amelyeknél az áramlás megakad.

A fesztáv mentén állandó relatív profilvastagságú szárnyak sokkal jobb leállási tulajdonságokkal rendelkeznek. Például a mérsékelten szűkített szárnyú Yak-55, amelynek fesztávja állandó 18%-os profillal, tompa lábujjjal, amikor nagy ütési szögeket ér el, simán leengedi az orrát, és merülésbe megy, mivel az áramlás megakadása a szárny gyökere, amely nem hoz létre dőlési momentumokat. A gyökérfül eléréséhez jobb, ha a szárny egyáltalán nem kúpos. Ezek a szárnyak vannak felszerelve a kezdeti képzés legtöbb repülőgépére. A korai gyökérleállást az is okozhatja, ha a szárnyon túlfolyót szerelnek fel (lásd az ábrát). 2. ebben az esetben a gyökérprofil kisebb relatív vastagságot és "kevésbé teherbíró formát" kap. Egy ilyen beáramlás telepítése a kísérleti Yak-50-re egykor jelentősen megváltoztatta a gép istállójának jellegét: amikor nagy támadási szöget ért el, már nem esett a szárnyra, hanem leengedte az orrát és merülésbe ment.

A harmadik paraméter, amely lényegében a profil alakjától függ, a Cx ellenállási együttható. Azonban, amint az amatőr repülőgépgyártás gyakorlata azt mutatja, annak csökkentése egy 30-40 kg / m2 fajlagos terhelésű amatőr repülőgépen, amelynek maximális sebessége 200-250 km / h, gyakorlatilag nem befolyásolja a repülési jellemzőket. Ebben a sebességtartományban a repülési teljesítményt gyakorlatilag nem befolyásolják a nem behúzható futóművek, támasztékok, merevítők stb. Még a vitorlázó repülőgép aerodinamikai minősége is elsősorban a szárnyhosszabbítástól függ. És csak a 20-25 és l feletti 15 aerodinamikai minőség szintjén a profil kiválasztása miatt a minőség 30-40%-kal növelhető. Míg egy 10-12-es minőségi amatőr repülőgépen a legsikeresebb profil miatt a minőség legfeljebb 5-10%-kal növelhető. Sokkal egyszerűbb ilyen növekedést elérni, ha szükséges, a tervben a szárnygeometriát kiválasztva. Vegye figyelembe még egy jellemzőt: az amatőr repülőgépek sebességtartományában a szárny relatív vastagságának 18-20% -ra történő növelése gyakorlatilag nincs hatással a szárny aerodinamikai ellenállására, ugyanakkor az emelési együtthatóra. a szárny értéke jelentősen megnő.

Tudniillik a szárnycsapágy jellemzőinek jelentős növelése a szárnyak használatával érhető el. Megjegyzendő, hogy a csappantyúval felszerelt szárnyak egyik sajátossága, hogy elhajlás esetén a CU max kis mértékben függ attól, hogy melyik CU max volt a kezdeti profil, és a gyakorlatban csak az alkalmazott szárny típusa határozza meg. A legegyszerűbb, legszélesebb körben használt külföldi könnyűmotoros repülőgépek és jellemzői az ábrán láthatók. 3.

Ugyanezeket a szárnyakat használják P. Almurzin amatőr gépein. Hatékonyabbak a hornyos, dupla hornyos és felfüggesztett szárnyak. ábrán. A 4. ábra a legegyszerűbbet mutatja, ezért gyakrabban használják.

A CU max egy hornyos csappantyúval elérheti a 2,3-2,4-et, a kéthornyos csappantyúval pedig a 2,6-2,7-et. Számos aerodinamikai tankönyvben megadják a rés alakjának geometriai felépítésének módszereit. De a gyakorlat azt mutatja, hogy az elméletileg kiszámított rést még finomítani kell és finomhangolás szélcsatornában, a légszárny sajátos geometriájától, szárny alakjától, stb. Ebben az esetben a nyílás vagy működik, javítva a csappantyú tulajdonságait, vagy egyáltalán nem működik, és rendkívül kicsi annak a valószínűsége, hogy elméletileg fújás nélkül ki lehet számítani és kiválasztani a nyílás egyetlen lehetséges alakját. . Ez még a professzionális aerodinamikának és még inkább az amatőröknek is ritkán sikerül. Ezért a legtöbb esetben az amatőr repülőgépeken a szárnyak és a csűrők rései, még ha vannak is, nem adnak semmilyen hatást, és egy összetett résszárnyú szárny úgy működik, mint a legegyszerűbb. Természetesen ki lehet próbálni őket amatőr eszközökön, de először alaposan át kell gondolni, mérlegelve az összes előnyt és hátrányt.

És még néhány gyakorlati tanácsokat, ami hasznos lehet amatőr repülőgépek építésénél. Kívánatos a szárnyprofilt nagyon pontosan tartani az orrtól a maximális vastagságig. Jó, ha a szárny ezen része kemény bőrű. A farokrész körbetekerhető a vászonra, és a technológia egyszerűsítése érdekében akár "vonalzó alatt" is kiegyenesíthető, ahogy az 5. ábrán látható. A szárny ívelt farokrésze a bordák között megereszkedett vászontakaróval nem értelmesebb. A szárny kifutó élét nem kell éles "késsel" redukálni. Vastagsága 10-15 mm lehet, de legfeljebb a húr 1,5%-a (lásd 5. ábra). Ez egyáltalán nem befolyásolja a szárny aerodinamikai jellemzőit, de a csűrők hatékonysága valamelyest nő, és egyszerűsödik a technológia és a kialakítás.

A profil fontos eleme a csűrőujj formája. A leggyakoribb lehetőségeket a 6. ábra mutatja.

A "parabola 100" által alkotott profilt olyan csűrőkön és kormányokon használják, amelyek axiális aerodinamikai kompenzációval rendelkeznek, amikor az orr belép a patakba, például a Yak-55-ön. A lábujj ilyen „tompa” alakja nagyon nagy tengelyirányú aerodinamikai kompenzációval (20% vagy több) a csűrők vagy kormánykormányok elhajlása esetén a vezérlőkar nemlineáris erőfeszítéseinek növekedéséhez vezet. A legjobb ebből a szempontból a "hegyes" zokni, mint a Szu-26-on.

Szimmetrikus szárnyprofilokat használnak az empennage-hoz. A kormánylapát a csűrőhöz hasonlóan egyenes íjjal is kialakítható, tompa kifutó éllel. A vékony lapos profilú farok, mint az amerikai "Pitts", "Laser" és mások műrepülőgépein, elegendő hatékonysággal rendelkezik (lásd a 7. ábrát).

A tollazat merevségét és szilárdságát a merevítők adják, nagyon könnyűnek és szerkezetileg egyszerűnek bizonyul. A profil relatív vastagsága kevesebb, mint 5%. Ilyen vastagság mellett a tollazat jellemzői egyáltalán nem függenek a profil alakjától.

Itt vannak az amatőr repülő gépekhez leginkább megfelelő profilok adatai. Természetesen más lehetőségek is lehetségesek, de vegye figyelembe, hogy az amatőr repülőgépek sebességtartományában a legjobb tulajdonságok 15-18 százalék, ha tompa lábujj van, és a maximális relatív vastagság a húr 25%-án belül helyezkedik el.

Az ajánlott profilok a következő tulajdonságokkal rendelkeznek: A P-II és P-III a TsAGI-nál lett kifejlesztve. Nagy teherbírásúak és jó tulajdonságok nagy támadási szögben. A 30-40-es években széles körben használták, és ma is használatosak.

NACA-23015 - az utolsó két számjegy a relatív vastagságot jelöli százalékban, az első a tételszámot. A profilnak meglehetősen magas Cy max értéke alacsony Cx-nél, alacsony Mz hosszirányú nyomatéktényezője, ami kis kiegyenlítési veszteségeket határoz meg. Az ezzel a szárnyszelvényű repülőgépek leállási mintája "puha". A 12-18%-os relatív vastagságú NACA-230-at a legtöbb könnyűmotoron használják, beleértve az amatőr amerikai repülőgépeket is.

A NACA - 2418 - 200 - 250 km / h alatti sebességnél jövedelmezőbbnek számít, mint a NACA - 230. Számos repülőgépen használják, beleértve a csehszlovák Zlineket is.

A GAW egy szuperkritikus szárnyszárny, amelyet Whitcomb amerikai aerodinamikus tervezett könnyű repülőgépekhez. Nyereséges 300 km/h feletti sebességnél. Az "éles" lábujj előre meghatározza az éles törést nagy ütési szögek esetén, a lefelé "hajlított" hátsó él pedig hozzájárul a Cy max növekedéséhez.

"Kri-Kri" - laminált siklóprofil, amelyet a nyugatnémet aerodinamikus Wortman fejlesztett ki, és kissé módosított a "Kri-Kri" francia Colomban tervezője. A profil relatív vastagsága 21,7%, aminek köszönhetően magas teherbírási jellemzők érhetők el. A GAW-1-hez hasonlóan ez a profil is nagyon nagy elméleti kontúrpontosságot igényel és Jó minőség szárny felületi kidolgozása. A profil koordinátáit mm-ben adjuk meg, a tervező által újraszámolva a Kri-Kri repülőgép szárnyának húrjához, ami 480 mm-nek felel meg.

A P-52 egy modern profil, amelyet a TsAGI-nál fejlesztettek ki könnyű hajtóműves repülőgépekhez. Tompa lábujja és egyenes farka van.

A Yak-55 szimmetrikus profil műrepülő sportrepülőgépekhez. A szárnyon a relatív vastagság 12-18%, a tollazaton - 15%. A repülőgép leállási mintája nagyon "puha" és sima.

V-16 - Francia szimmetrikus profil, magas Su max-mal rendelkezik, KAP-21, "Extra-230" és mások sportrepülőgépeken használják.

Su-26 - 18%, Su-26 - 12% - speciális profilok sport- és műrepülőgépekhez. A Szu-26-18% a Szu-26 szárnyának tövében, a Su-26 - 12% - a szárny hegyén és a farkon használatos. A profil "éles" lábujjjal rendelkezik, ami némileg csökkenti a csapágy tulajdonságait, de lehetővé teszi, hogy a gép nagyon érzékeny reakcióját érje el a kormányok elhajlására. Bár egy ilyen repülőgépet nehéz a kezdők repülni, a tapasztalt sportolók képesek olyan figurákat előadni, amelyek a repülőgép számára elérhetetlenek, a fogantyú mozgására a profil tompa lábujja miatt "puha" késleltetett reakcióval. A Szu-26 típusú profilú repülőgép meghibásodása gyorsan és hirtelen történik, ami szükséges a modern dugóhúzó figurák végrehajtásához. A második jellemző a farokrész "tömörítése", ami növeli a csűrők hatékonyságát.

A Szu-26 szárnyának nagy csűrői vannak, amelyek szinte a teljes kifutó élt elfoglalják. Ha a csűrők (mindkettőt egyszerre) semlegesét "leütjük" 10°-kal, akkor a Su max kb. 0,2-vel nő, megközelítve a jó aszimmetrikus profilú Su max értékét. Ugyanakkor a Cx gyakorlatilag nem növekszik, és az aerodinamikai minőség sem csökken, ugyanez figyelhető meg más szimmetrikus szárnyakon. Ez az alapja a felvonóval kinematikailag összekapcsolt csűrők alkalmazásának, amelyek egyidejűleg látják el a csűrő és a szárny funkcióit, mint egy vonalmodell szárnyait.

Lamináris profil

Lamináris profil

szárnyprofil, amelyet az jellemez, hogy a lamináris áramlás és a turbulens áramlás átmeneti pontja az orrtól távol helyezkedik el természetes áramlás során, vagyis anélkül, hogy további energiát kellene felhasználni az átmenet meghúzására, például amikor a határ réteget felszívjuk, a felületet lehűtjük ( cm. Határréteg laminarizálás). Egy szubszonikus repülőgép egyenes szárnyán a határréteg állapotának repülés közbeni vizsgálatai (1938) a lamináris határréteg jelentős szakaszainak jelenlétét mutatták ki. A Szovjetunióban (IV. Ostoslavsky, GP Svishchev, KK Fedyaevsky) és külföldön számos repülőgépen fejlesztették ki és alkalmazták az LP-t, amelyek alakja lehetővé tette a lamináris határréteg átmeneti pontjának eltolt helyzetének elérését. turbulens, és ennek köszönhetően csökkenti, és ennek következtében a repülőgép teljes aerodinamikai ellenállását. Ehhez a profil alakjának a felületén a várható lamináris réteg tartományában gyorsított áramlást kell biztosítania a lehető legnagyobb sebességgradienssel, hogy növelje a lamináris áramlás zavarokkal szembeni stabilitását. Geometriailag ezt úgy érjük el, hogy visszakeverjük a profil maximális vastagságának és homorúságának helyzetét ( cm. A profil görbülete), a profil relatív vastagságának növekedése és az orr görbületi sugarának enyhe csökkenése. Ugyanakkor az áramlás elakadásának megelőzése érdekében nem szabad megengedni a sebesség éles csökkenését a farokban, a diffúzorban, a profil egy részében, ami a profil geometriájának korlátozásához vezet (elfogadhatatlan pl. a maximális vastagság és homorúság elmozdulása a profil közepén túl, valamint vastagságának és homorúságának túlzott növekedése) ...
A határréteg természetes laminarizációjának lehetőségeit korlátozó tényező a szárnynak az elülső él mentén történő elmozdulása. Ha a pásztási szög nagyobb, mint 20-25 (°), a lamináris áramlási terület jelentős csökkenése figyelhető meg. A különböző repülőgépelemeken (törzs orr, vízszintes és függőleges kiemelkedések stb.) természetes laminarizációjú területek figyelhetők meg. szubszonikus sebességgel végrehajtott, egyenes szárnyú és 20-nál (°-nál kisebb) lendítési szögű repülőgépeken, sávból összeszerelve, megerősítette a kiterjesztett lamináris szakaszok jelenlétét (a húr 30-50%-áig). Ebben az esetben a lamináris szakasz hosszából meghatározott kritikus Reynolds-számok Re * (≈) 10-12) * 106 értéket értek el. A 80-as évek közepén vezényelték. a Szovjetunióban (TsAGI) és külföldön a nagy Reynolds-számokon végzett számítási és kísérleti vizsgálatok megmutatták annak lehetőségét, hogy kiterjesztett (az akkord közepéig) lamináris szakaszokat kapjunk transzonikus áramlással a légszárnyak körül, áramlási gyorsulással a helyi szuperszonikus zónában. Ebben az esetben a repülést korlátozni kell, megakadályozva az intenzív lökéshullámok előfordulását és észrevehető hullám ellenállás... A szuperkritikus szárnyszelvények áramlásgyorsítással a helyi szuperszonikus zónában lehetővé teszik a légellenállás csökkentését megnövekedett szubszonikus repülési sebességeknél mind a természetes laminarizáció, mind a hagyományos szárnyszelvényekhez képest alacsony hullámellenállás miatt.

Repülés: Enciklopédia. - M .: Nagy orosz enciklopédia. Főszerkesztő G.P. Szviscsov. 1994 .

Nézze meg, mi az a "Lamináris profil" más szótárakban:

lamináris profil Enciklopédia "Repülés"

lamináris profil- lamináris szárnyszárny - szárnyas szárnyszelvény, amelyet a lamináris áramlás turbulenssé való átmeneti pontjának helyzete jellemez az orrtól távol, természetes áramlás során, vagyis anélkül, hogy további energiát használna az átmenet meghúzására, mint pl. Enciklopédia "Repülés"

Bell P-63 "Kingcobra"- Bell P 63 "Kingcobra" járat specifikációk Motor Repülőgép tüzérségi fegyverek Repülőgép fegyverek Osztályozók Tények Felhasználás külföldi légierőnél Módosítások Galéria ... Katonai enciklopédia

HA 420 HondaJet Üzleti repülőgép típusa Fejlesztő Honda Aircraft Company ... Wikipédia

Az áramvonalas testfelületre ható nyírófeszültségek vetülete annak mozgási irányára. S. t. Is összetevő aerodinamikai ellenállás (SA), és a belső súrlódási erők (viszkozitás) hatásának megnyilvánulása miatt következik be; nál nél… … Technológia enciklopédiája Enciklopédia "Repülés"

A labda ellenállásának csökkenése a beeső áramlási sebesség növekedésével a Reynolds-számoknál Re. (Ellenállási válság) 1,5 * 105. A jelenséget 1912-ben A. G. Eiffel állapította meg, 1914-ben L. Prandtl magyarázta. Technológia enciklopédiája

A repülőgép-modell építésének egyik fontos szakasza a szárnyak kiszámítása és tervezése. A szárny megfelelő megtervezéséhez több szempontot is figyelembe kell venni: a megfelelő gyökér- és végprofilokat kell kiválasztani, az általuk nyújtott terhelések alapján helyesen megválasztani, valamint helyesen kell megtervezni a közbenső aerodinamikai profilokat.

Hol kezdődik a szárnytervezés?

Az építkezés kezdetén pauszpapíron készült a repülőgép előzetes teljes méretű vázlata. Ebben a szakaszban döntöttem a modell léptékéről és a szárnyfesztávolságról.

A hatály meghatározása

Miután az előzetes szárnyfesztávolságot jóváhagyták, eljött az ideje a súly meghatározásának. A számításnak ez a része különösen fontos volt. Az eredeti terv 115 cm-es szárnyfesztávolságot tartalmazott, azonban az előzetes számítások szerint túl nagy terhelés lenne a szárnyakon. Így a modellt 147 cm-es fesztávra kicsinyítettem, a szárnyvégek nélkül. Ez a kialakítás műszaki szempontból alkalmasabbnak bizonyult. A számítás után hátra van, hogy készítsek egy súlytáblázatot a súlyok értékeivel. A bőrtömeg átlagértékeit is hozzáadtam a táblázatomhoz, például a repülőgép balsa bőrének súlyát én határoztam meg a szárnyfelület szorzataként kettővel (a szárny aljára és tetejére). ) egy négyzetméter balsa tömegével. Ugyanez történt a farokkal és a liftekkel is. A törzs tömegét úgy kaptuk meg, hogy a törzs oldalának és tetejének területét megszoroztuk kettővel és a balsa négyzetméterenkénti sűrűségével.

Ennek eredményeként a következő adatokat kaptam:

• Hársfa, 24 uncia köbhüvelykenként
• Balsa 1/32 '', 42 uncia négyzethüvelykenként
• Balsa 1/16 '' 85 oz per négyzethüvelyk

Fenntarthatóság

A tömeg meghatározása után stabilitási paramétereket számoltunk annak érdekében, hogy a repülőgép stabil legyen és minden alkatrész megfelelő méretű legyen.

A stabil repüléshez több feltételt kellett biztosítani:

1. Az első kritérium az átlagos aerodinamikai húr (MAX) érték. Geometriailag úgy találhatjuk meg, hogy mindkét oldalon a gyökérhúrhoz a végpontot, mindkét oldalon a gyökérhúrhoz adjuk, majd a szélső pontokat összekapcsoljuk. A kereszteződésben a MAR középpontja lesz.
2. A szárny aerodinamikai fókusza a MAC érték 0,25-e.
3. Ezt a központot meg kell találni a szárnyaknak és a lifteknek is.
4. Ezután meghatározzák a repülőgép semleges pontját: megmutatja a repülőgép súlypontját, és a nyomásközépponttal (emelési középponttal) együtt számítják ki.
5. Ezután egy statikus határvonalat határoz meg. Ez a kritérium egy repülőgép stabilitását értékeli: minél magasabb, annál nagyobb a stabilitás. Azonban minél stabilabb a repülőgép, annál jobban manőverezhető és kevésbé irányítható. Másrészt nem repülhet túl instabil gépen. Ennek a paraméternek az átlagos értéke 5-15%
6. A tollazatarányokat is kiszámítják. Ezek az együtthatók a felvonó aerodinamikai hatékonyságának összehasonlítására szolgálnak a méretarány és a szárnytól való távolság tekintetében.
7. A függőleges farok aránya általában 0,35 és 0,8 között van
8. A vízszintes farok aránya általában 0,02 és 0,05 között van

A megfelelő légszárny kiválasztása

A megfelelő profil kiválasztása meghatározza a repülőgép helyes viselkedését a levegőben. Az alábbiakban egy link található egy egyszerű és megfizethető eszközhöz a szárnyszárnyak ellenőrzéséhez. A légszárnyak kiválasztásánál azt a koncepciót választottam, hogy a szárnyvégen lévő húr fele a gyökér húrjának. A legjobb megoldás, amit a szárny elakadásának elkerülésére találtam, az volt, hogy a szárnyat a csúcsánál hirtelen elvékonyítottam anélkül, hogy képes lettem volna megtartani az irányítást a repülőgép felett, amíg az el nem éri a megfelelő sebességet. Ezt úgy értem el, hogy a szárnyat a csúcsánál lefelé fordítottam, valamint a gyökér- és végprofilok gondos kiválasztásával.

Gyökérben az S8036-os légszárnyat választottam, melynek szárnyvastagsága a húrhossz 16%-a. Ez a vastagság lehetővé tette egy kellő szilárdságú szár, valamint egy behúzható futómű elhelyezését a szárny belsejében. A végrészhez a profilt választották - S8037, amelynek vastagsága szintén a húrvastagság 16%-a. Egy ilyen szárny magas emelési együttható mellett nagyobb ütési szögben is megakad, mint az azonos Reynolds-számmal rendelkező S8036 (ezt a kifejezést a különböző méretű profilok összehasonlítására használják: mint több szám Reynolds, minél nagyobb az akkord). Ez azt jelenti, hogy ugyanazzal a Reynolds-számmal a szárny gyökerénél az elakadás gyorsabban következik be, mint a csúcsnál, de a vezérlés feletti ellenőrzés megmarad. Azonban még akkor is, ha a gyökér akkordhossza kétszerese a befejező akkord hosszának, kétszer van Reynolds-száma, és a szám növelése késlelteti az elakadást. Ezért fordítottam lefelé a szárnyvéget, hogy csak a gyökérrész után tudjon beállni.

Airfoil erőforrás: airfoiltools.com

Elmélet a szárnytervezés alapjairól

A szárnyszerkezetnek elegendő emelőerőt kell biztosítania a repülőgép súlyához és a manőverezéssel járó járulékos igénybevételekhez. Ez főként egy középső heveder használatával érhető el, amely két övvel, egy felsővel és egy alsóval, egy kerettel és egy vékony burkolattal rendelkezik. Annak ellenére, hogy a szárny váza vékony, megfelelő hajlítószilárdságot biztosít a szárnyaknak. Ezenkívül a kialakítás gyakran tartalmaz további oldalelemeket, amelyek csökkentik a légellenállást a kifutó él elején. Hajlítási terhelést és torziós merevséget is képesek felvenni. Végül az elülső él visszatolható a szár mögé, hogy egy zárt keresztirányú keretet képezzen, amelyet D-alakú keretnek neveznek, és a torziós terhelések felvételére szolgál. Az ábra a leggyakoribb profilokat mutatja.

1. A felső szárnynak van egy I-gerenda, középen a kerettel és egy D-csőnek nevezett burkolattal ellátott elülső éle. A D-cső lehetővé teszi a megnövelt torziós merevséget, és bármely más oldalelem-kialakításhoz hozzáadható, valamint a hátsó élig kiterjeszthető, hogy teljesen falazott szárnyat hozzon létre. Ennél a szárnynál a hátsó szár egyszerűen függőleges támaszték. Van egy egyszerű vezérlősík is, más szóval egy csappantyú, amely felül csuklósan van. Ez a kialakítás könnyen reprodukálható.
2. A második szárny C-sparral rendelkezik, amely megerősített fő szárral rendelkezik, amely jobban alkalmas az elülső terhelések befogadására. A szárny középső forgócsappal van felszerelve, amely csökkenti a hézagot és a légellenállást a felső forgócsaphoz képest.
3. A harmadik profil cső formájú szárral rendelkezik, ezek általában műanyag csövekből készülnek, kényelmes az elkészítése, de ha a csövek közvetettek vagy csavartak, akkor a szárny csavarása gondot jelenthet. A probléma egy része megoldható egy további D alakú cső használatával. Ezenkívül a szár C alakú profilból készült, ami jelentősen növeli a szárny merevségét. A zsanér egy lekerekített profil, a lekerekített elülső él közepén egy forgásponttal a gomblyuk-rés csökkentése és az egyenes élek érdekében.
4. A negyedik profilnak egy teljes doboza van, elöl és hátul is kerettel. A hézag ugyanaz, mint az előző profilé, és ugyanaz a vezérlési sík. De felül és alul burkolatok vannak, hogy elrejtse a rést.

Mindezek a szárnykialakítások jellemzőek az oldalelemekre és az RC repülőgépek horgonyhurkainak kialakítására. Ezek a kivitelek kivétel nélkül az egyetlen mód a csappantyúk és csűrők műszaki kivitelezésére, és ezekhez különböző egyéb megoldások is szabhatók.

C - spar vagy box spar?

Repülőgépemhez egy erős vezetőéllel és egyszerű függőleges szárral rendelkező fa C-spar-t választottam. A teljes szárny balsa bevonattal van ellátva a torziós merevség és az esztétika érdekében.

A műanyag cső helyére fát választottak, mivel a repülőgép 2 fokos belső szöggel készült, és a szárny közepén lévő műanyag csőcsatlakozás nem sokáig bírja a hajlító terhelést. A léc C-profilja is kedvezőbb, mint az I-gerenda, mivel a rés teljes hosszában a szárba kell kerülni, hogy beleférjen a rácsba. Ez a megnövelt összetettség nem a szilárdság és a súlyarány észrevehető növekedésének rovására megy. A boxspar-t is elutasították, mivel nagy súlyt ad hozzá, azonban nem olyan nehéz megépíteni, és az egyik legjobb erőt tekintve. Az egyszerű függőleges szár és a hurkolt burkolat volt a szárnykialakítás választása, amikor a szárny többi része burkolattal volt ellátva, és kellően erős minden további támaszték nélkül.

• Spar. A szárnyszár úgy van kialakítva, hogy elnyelje a szárny emeléséből származó hajlítási terhelést. Nem a szárny aerodinamikai erői által keltett csavaró erő elnyelésére tervezték, hanem a szárny bőrére nehezedik a terhelés. Ez a terheléselosztás könnyű és nagyon hatékony rakodásra alkalmas, mivel minden alkatrész a maga helyén van.
• A szárnyas polcok öntött hársfából készülnek, méretei ¼ x ½ x 24 ''. Anyagnak azért esett a hárs, mert jól kezelhető és súlyához képest jó szilárdságú. Emellett a megfelelő méretű blokkok szaküzletekben való könnyű beszerzése is lebilincselő, mivel nem volt kéznél famegmunkáló gép deszka fűrészeléséhez.
• A szárnykeret 1/32” vastag hárslapból készült, amely felül és alul az oldalsó karimákhoz csatlakozik. Egy ilyen keret elengedhetetlen, mert drámaian javítja a szárnyak merevségét és szilárdságát, még nagyon kis tömeg mellett is.
• A hátsó él/hátsó szár 1/16”-os balzsalapból készült, hogy segítsen növelni a torziós merevséget, valamint egységesítse a szárnybordákat, és vezérlősíkokat rögzítsen a bordák hátuljához.

Bordás kialakítás AutoCAD-del

Kiderült, hogy a bordák elkészítése egy trapéz alakú szárnyhoz inspiráló élmény lehet. Számos módszer létezik: az első módszer a szárnyprofil stencil segítségével történő levágásán alapul, először a gyökérrészhez, majd a szárnyvéghez. Ez abból áll, hogy a két profilt csavarokkal összekötjük, és az összes többit rajtuk húzzuk. Ez a módszer különösen jó egyenes szárnyak készítéséhez. A módszer fő korlátja, hogy csak enyhén elkeskenyedő szárnyakra alkalmas. A problémákat a légszárnyak közötti szög meredek növekedése okozza, és jelentős különbség van a csúcs és a szárny gyökérhúrja között. Ebben az esetben az összeszerelés során nehézségek adódhatnak a nagy fapazarlás, a bordák éles sarkai és élei miatt, amelyeket el kell távolítani. Így a saját módszeremet alkalmaztam: minden bordához saját sablont készítettem, majd feldolgoztam, hogy tökéletes szárnyformát kapjak. A feladat a vártnál is nehezebbnek bizonyult, mivel a gyökérrész mintázata alapvetően eltért a csúcstól, és a közöttük lévő összes profil a két előző kombinációja volt, csavarással és nyújtással együtt. Tervező programként használtam Autodesk AutoCAD 2012 Student Addition, mivel evett egy kutyát ezen, miközben RC repülőgépeket modellezett a múltban. A bordák kialakítása több szakaszban történik.

Minden az adatok importálásával kezdődik. A legtöbb gyors út szárnyszelvény importálása (a profilok az UIUC szárnyszárny adatbázisaiban találhatók) az AutoCAD-be, ami azt találtam, hogy létrehoz egy táblázatfájlt az excel formátumban táblázat formájában az x és y profilpontok koordinátáit tartalmazó oszlopokkal. Csak azt kell még egyszer ellenőrizni, hogy az első és az utolsó pont megfelel-e egymásnak: zárt hurkot kap-e. Ezután másolja vissza a kapott fájlt egy txt fájlba, és mentse el. Ha ez megtörtént, menjen vissza, és jelölje ki a témával kapcsolatos összes információt, ha véletlenül beszúrta a címsorokat. Ezután az AutoCAD futtatja a spline és beillesztés funkciót a vázlat első pontjának megjelöléséhez. Nyomjuk az "enter" billentyűt a folyamat végéig. A légszárnyat alapvetően úgy dolgozzák fel, hogy minden akkord legyen külön elem, nagyon praktikus a lépték és a geometria megváltoztatásához.

Rajz és a profilok egymáshoz viszonyított helyzete a tervnek megfelelően. Az elülső élt és az oldalsó elemeket gondosan a kívánt méretre kell hozni, emlékezve a bőr vastagságára. A rajzon ezért az oldalelemeket a valóságosnál keskenyebbre kell megrajzolni. Az oldalsó elemeket és a bevezető élt célszerű magasabbra tenni a ténylegesnél, hogy a rajz simább legyen. Ezenkívül az oldalsó tagokon lévő hornyokat úgy kell elhelyezni, hogy az oldalelem fennmaradó része illeszkedjen a bordákba, de négyzet alakú maradjon.

Az ábrán a fő szárnyszárnyak láthatók, mielőtt azokat köztesekre osztanák.

A szár és a vele együtt lévő bevezető él illesztés össze van kötve, hogy később ki lehessen zárni a konstrukcióból.

A légszárnyak egymáshoz illeszkednek, így kialakítva a szárny alakját, a szárny és az elülső él látható.

A "kivonás" művelettel eltávolították a szárat és a vezetőélt, a szárny többi része látható.

A szárny a "solidedit" és a "shell" funkciókkal bővíthető. Továbbá a szárny gyökérrészének és hegyének síkjait felváltva választják ki, eltávolítják, és megkapják a szárnybőrt. Ezért a szárnybőr belső része a bordák alapja.

A Metszetsík funkció minden profilról vázlatot generál.

Ezt követően a "metszetsík" paranccsal kiválasztásra kerül egy szakasz létrehozása. Ezzel a paranccsal a létrehozott profilok a profil minden pontján megjeleníthetők. A szárny bordáinak igazítása érdekében erősen ajánlom, hogy minden szakaszon hozzon létre egy vízszintes vonalat a szárny hátsó élétől a bevezető élig. Ez lehetővé teszi a szárny megfelelő beállítását, ha csavarással építik, és azt is, hogy egyenes legyen.

Mivel ezek a sablonok valójában a szárnyhéjak figyelembevételével készültek, a belső profilvonal a megfelelő vonal a bordák számára.

Most, hogy minden bordát megjelöltek a "text" paranccsal, készen állnak a nyomtatásra. Minden bordás lapon elhelyeztem egy sematikus dobozt, amelyen egy nyomtatón nyomtatható platform áll rendelkezésre. A kis bordák vastag papírra nyomtathatók, míg a nagy szárnyszelvényeknél a sima papír működik, amelyet aztán vágás előtt megerősítenek.

Komplett alkatrészkészlet

A szárny megtervezése, a repülőgépmodell elkészítéséhez szükséges összes alkatrész elemzése és kiválasztása után elkészült egy lista az építkezéshez szükséges dolgokról.