การวิเคราะห์เปรียบเทียบโปรไฟล์ปีกสำหรับโมเดลเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ลักษณะทางเรขาคณิตของปีก ปีกแบบขั้นบันได

การเลือกโปรไฟล์ที่ถูกต้องสำหรับโมเดลเครื่องบินบินอิสระเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการบรรลุคุณภาพการบินที่ดีของเครื่องบินมีปีก จากประสบการณ์หลายปีในแวดวงช่างเทคนิครุ่นเยาว์ของสถานีภูมิภาค เราขอเสนอการผลิตชิ้นส่วนที่ผ่านการทดสอบและพิสูจน์แล้วทั้งหมดสำหรับเครื่องร่อนกีฬา

ตัวเลือกหมายเลข 1 เหมาะสำหรับสภาพอากาศที่สงบและไม่มีลมและสำหรับรุ่นที่มีพื้นที่ 32-34 dm2 โดยมีอัตราส่วนปีก 13-15 ด้วยแรงลม 3-5 m/s และอัตราส่วนปีก 11-13 แนะนำให้ใช้โปรไฟล์หมายเลข 2 และ 3 ตัวเลือกหมายเลข 4 และ 5 ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับอุปกรณ์การฝึกอบรมที่มีอัตราส่วนกว้างยาวหรือเงื่อนไขของ ลมแรงมาก

สำหรับเครื่องร่อนขนาดเล็กที่มีพื้นที่รับน้ำหนัก 17-19 dm2 (คลาสย่อยของโรงเรียน) โปรไฟล์หมายเลข 6-9 เหมาะอย่างยิ่ง ในกรณีนี้ตัวเลือกหมายเลข 6 ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับโมเดลการศึกษาและการฝึกอบรมและส่วนที่เหลือ - สำหรับโมเดลกีฬาล้วนๆ ตัวกันโคลงของเฟรมทั้งหมดทำตามแบบแผนหมายเลข 10-12

โปรไฟล์โมเดลเครื่องบิน

เจนีส หมายเลข 16 คลาร์ก-วาย

Genese No. 16 โปรไฟล์นี้ได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะสำหรับใช้กับเครื่องบินจำลองที่มีการไหลรอบเลข Reynolds ต่ำ ทดสอบโดยกองบรรณาธิการของนิตยสารกับเครื่องบินหลายรุ่น (โดยเฉพาะบนเครื่องบินรุ่น Nostromo-35) มีลักษณะการแตกหักที่ดี

ช่วยให้คุณรักษาความเร็วในการลงจอดที่ต่ำ (ยอมรับได้สำหรับนักบินที่มีคุณสมบัติต่ำกว่าค่าเฉลี่ย) แม้ว่าจะมีน้ำหนักบรรทุกเฉพาะปีกอยู่ที่ 75-100 g/dm2 ก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว จะไม่ไวต่อการบิดเบี้ยวของรูปร่าง แต่ผิวหนังที่แข็งบริเวณหน้าผากปีกยังคงดีกว่า พื้นผิวด้านล่างเรียบทำให้ประกอบโครงสร้างได้ง่ายขึ้น สามารถแนะนำให้ใช้กับโมเดลการฝึก แบบจำลอง และเครื่องร่อน คลาร์ก-วาย

โดยไม่ต้องยืดเยื้อใด ๆ ก็สามารถเรียกได้ว่าเป็นโปรไฟล์ของทุกยุคทุกสมัยและทุกชนชาติ ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ครั้งแรกของการกำจัดเกิดขึ้นในห้องปฏิบัติการ LMAL-NACA ในปี 1924 ยังถือว่าเป็นหนึ่งในโมเดลการศึกษาและการฝึกอบรมที่ดีที่สุด เมื่อใช้กับเครื่องร่อน ข้อมูลทั้งหมดเกือบจะดีพอๆ กับแผ่นอากาศแบบลามินาร์สมัยใหม่ ไม่ไวต่อรูปร่างบิดเบี้ยวเมื่อใช้ซับในแบบนุ่ม พื้นผิวด้านล่างเรียบทำให้โครงสร้างประกอบได้ง่ายขึ้น สามารถแนะนำให้ใช้กับโมเดลการฝึก แบบจำลอง และเครื่องร่อน

โดยมีลักษณะดังต่อไปนี้: Su max = 1.373, Cx min = 0.0106, Cm0 = 0.08, (Cy/Cx) max = 22.4 แผนภาพแสดงเส้นโค้งต่อไปนี้: ขั้ว Cy= f(Cx) พร้อมมุมของเครื่องหมายโจมตี, เส้นโค้ง Cy= f(α), เส้นโค้ง CmA= f(Cy), เส้นโค้ง Cy/ Cx = f(α), เส้นโค้ง Cy= ( 1/πแล )Cy2.

กราฟลักษณะหลักของโปรไฟล์ CLARK-Y

โปรไฟล์โมเดลเครื่องบิน
E-385 และ E-387

โปรไฟล์ปีกเครื่องบินจำลอง แนะนำให้ใช้ E-385 และ E-387 สำหรับเครื่องร่อนทะยาน โปรไฟล์ E-387 (โดยวิธีการที่ได้รับความนิยมมากที่สุด) ซึ่งมีค่าการยกที่ต่ำกว่าเล็กน้อยจะมีลักษณะที่ดีกว่าอย่างชัดเจนในโซนการยกเป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่าเครื่องร่อนที่มีปีกที่ติดตั้งโปรไฟล์นี้จะสามารถบินด้วยความเร็วสูงในขณะที่ยังคงคุณภาพการทะยานที่สูงมากไว้ได้

E-385 เหมาะสำหรับนักทะยานพันธุ์แท้มากกว่า โดยที่ปัญหาความเร็วที่เป็นไปได้ของโมเดลนั้นไม่สำคัญเท่ากับปัจจัยด้านกำลังของปีก โปรดทราบว่าสำหรับ E-385 CMO = -0.168 และสำหรับ E-387 CMO = -0.081 (เกือบครึ่งหนึ่ง) ซึ่งหมายความว่าการสูญเสียความสมดุลในกรณีที่สองจะน้อยลง (สามารถรวมหางแนวนอนของประสิทธิภาพที่ลดลงในการออกแบบเฟรมเครื่องบินได้)

แรงบิดจะอยู่ที่ระดับที่ต่ำกว่าด้วย (ปัจจัยนี้มีความสำคัญมากเมื่อสร้างปีกที่มีอัตราส่วนน้ำหนักเบาสูง) โปรไฟล์ดังกล่าวยังมีมุมของการยกเป็นศูนย์ที่แตกต่างกัน สำหรับ E-385 α0=-6.64° และสำหรับ E-387 α0=-1.17° ขีดจำกัดล่างของหมายเลข Reynolds ที่อนุญาตสำหรับทั้งสองโปรไฟล์สามารถถือเป็น 100,000

ความหนาสัมพัทธ์ที่เพียงพอของโปรไฟล์ทำให้สามารถสร้างปีกที่มีอัตราส่วนกว้างยาวน้ำหนักเบาด้วยการออกแบบพลังงานแบบดั้งเดิมได้ แม้ว่า E-385 และ E-387 จะเป็นแบบลามิเนต แต่ในทางปฏิบัติกลับกลายเป็นว่าปีกของรุ่นสามารถมีพื้นที่กว้างและมีผิวที่อ่อนนุ่ม แน่นอนว่าในกรณีนี้ หน้าผากของปีกซึ่งมีประมาณหนึ่งในสามของความกว้างของคอร์ดจะต้องมีผิวหนังที่แข็ง

นอกจากนี้ขอแนะนำให้สร้างรูปทรงของปีกส่วนนี้ด้วยความแม่นยำสูงสุด ปัจจุบัน มีเครื่องร่อนจำนวนมากที่ติดตั้งโปรไฟล์ดังกล่าวได้ถูกสร้างขึ้นในโลก และไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างตัวเลือกที่มีผิวปีกแข็งเต็มตัวและปีกที่นิ่มบางส่วน ดังนั้นหากคุณประสบปัญหาในการลดน้ำหนักของโมเดลอย่างรุนแรง คุณสามารถออกแบบปีกโดยติดฟิล์มที่ส่วนท้ายได้ตามใจชอบ

โปรไฟล์สำหรับสเตบิไลเซอร์
HS3, NACA 0009, G-795

โปรไฟล์สำหรับสารเพิ่มความคงตัว HS3 เมื่อเร็ว ๆ นี้ การทำโปรไฟล์ของตัวกันโคลงได้กลายเป็น "มีสไตล์" มาก อย่างไรก็ตาม การทำงานเพื่อค้นหาแนวทางแก้ไขที่เหมาะสมที่สุดไม่ได้หยุดอยู่ ดังนั้นใครๆ ก็สามารถนึกถึงงานวิทยานิพนธ์ของ M. Hamm จากสถาบันอากาศพลศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งสตุ๊ตการ์ทได้ ในช่วงเปลี่ยนผ่านของยุค 90 วิศวกรในอนาคตได้พัฒนาชุดโปรไฟล์แบบสมมาตร HS1, HS2 และ HS3

การกวาดล้างแสดงให้เห็นว่าด้วยพิกัดที่เกือบจะเหมือนกันของโปรไฟล์ HS2 และ HS3 ส่วนหลังได้ลดการลากในช่วงของมุมการบินจริงของการโจมตี (ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างโปรไฟล์คือจมูก HS3 นั้นคมมากโดยไม่มีรัศมีอย่างแน่นอน) ด้วยโปรไฟล์ที่สมมาตรของโคลง โซลูชันแบบคลาสสิกถือได้ว่าเป็นทางเลือกของ NACA 0009 และมีโปรไฟล์พลาโนนูนเช่น Clare-Y 8% หรือ G-795 เดียวกัน ได้เตรียมโปรไฟล์ไว้ให้เลือก

(ที่มา: นิตยสาร Modeling Sports and Hobby)

โปรไฟล์เครื่องบินรุ่น EB-380

แม้ว่าโปรไฟล์สมัยใหม่เกือบทั้งหมดที่ใช้ในโมเดลเครื่องบินจะมีมากกว่า "ต้นกำเนิดสูง" (สร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์แอโรไดนามิกจริงโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์เฉพาะทางที่ซับซ้อนและตามกฎแล้วจะต้องผ่านการทดสอบหลายชุดด้วยความปั่นป่วนต่ำแบบพิเศษ อุโมงค์ลม) ยกเว้นกฎข้อนี้ในบางครั้ง

ตัวอย่างคือโปรไฟล์ที่ได้รับโดย Czech Tomas Bartovsky โดยการ "ข้าม" สองโปรไฟล์ยอดนิยมของศาสตราจารย์ Eppler - E-387 และ E-374 น่าเสียดายที่บทความที่ตีพิมพ์ใน Czech Modellarz ในปี 1980 ไม่ได้ระบุว่าใช้วิธีใดในการค้นหา "ค่าเฉลี่ยสีทอง"

อย่างไรก็ตามเป็นที่ชัดเจนว่าโทมัสไม่พอใจกับความโค้งที่ชัดเจนของ E-387 และความเป็นไปไม่ได้ที่เกี่ยวข้องของการใช้งานด้วยความเร็วสูง (เมื่อถึงค่าต่ำของสัมประสิทธิ์การยก Su E-387 มีลักษณะเป็น การเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของค่าสัมประสิทธิ์การลาก Cx) เช่นเดียวกับความหนาสัมพัทธ์ที่ไม่เพียงพอ E-374 ซึ่งไม่อนุญาตให้สร้างปีกแข็งที่มีความยาวมากขึ้นและ Su สูงสุดที่อ่อนแอทำได้ (ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นเรื่องปกติสำหรับเช่นนั้น โปรไฟล์)

โปรไฟล์ใหม่ที่เรียกว่า EB-380 โดยผู้เขียนมีคุณสมบัติทางเทคโนโลยีที่สำคัญมาก โดยส่วนใหญ่ส่วนโค้งครึ่งล่างที่ประกอบขึ้นจะแบนอย่างสมบูรณ์ซึ่งช่วยลดความยุ่งยากในการสร้างเครื่องบินรับน้ำหนักที่มีโปรไฟล์คล้ายกันได้อย่างมาก ประวัติความเป็นมาเพิ่มเติมของ EB-380 นั้นน่าสนใจ โปรไฟล์นี้ถูกใช้ครั้งแรกโดย Bartovsky บนปีกเครื่องร่อนที่มีผิวที่แข็งบางส่วน หุ้มด้วยวัสดุที่คล้ายกับกระดาษไมก้าเส้นใยยาวของเรา

ผลการทดสอบต่ำกว่าค่าเฉลี่ยเป็นอย่างน้อย โดยธรรมชาติแล้ว Tomas จึงละทิ้งผลิตผลของเขาและสร้างแบบจำลองโดยใช้โปรไฟล์เช่น Fx60-126, E-178, E-193 และอื่นๆ หลังจากนั้นไม่นาน ในที่สุดเขาก็กลับมาที่ EB-380 และเสี่ยงต่อการทดสอบอีกครั้งบนเครื่องร่อน จริงอยู่ที่ตอนนี้ปีกมีบัลซาเคลือบด้วยพื้นผิวเคลือบเงาและขัดเงา ผลลัพธ์เที่ยวบินเกินความคาดหมายทั้งหมด

จากข้อมูลของ Tomas โปรไฟล์ใหม่นี้ดีกว่าสิ่งใดๆ ที่เขาเคยใช้กับโมเดลก่อนหน้านี้มาก และยังมีโหมดที่หลากหลายอีกด้วย ผู้เขียนเสนอ EB-380 ว่าเหมาะสมมากสำหรับเครื่องร่อนคลาส FZB (ในเงื่อนไขของยุคแปดสิบ!) ขอแนะนำด้วยว่าในการผลิตปีกนั้น การยึดมั่นอย่างเข้มงวดต่อความแม่นยำของรูปทรงทางทฤษฎีและเทคโนโลยีที่ให้ความมั่นใจในคุณภาพและความเรียบเนียนของพื้นผิว

เท่าที่ทราบจากบทความใน "Modelarzh" อย่างชัดเจน ขั้ว EB-380 มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูลเท่านั้น และเป็นผลจากความคิดเชิงคาดเดาของผู้เขียนเท่านั้น เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าภาพโปรไฟล์ที่ให้ไว้ในนิตยสารเช็กไม่ตรงกับตารางพิกัดที่วางไว้ตรงนั้น แม้ว่าภาพเหล่านั้นมีไว้สำหรับ "การตัด" โดยตรงโดยไม่มีการก่อสร้างระดับกลาง (โปรไฟล์เต็มสเกลที่มีคอร์ด 160, 180 , 205, 230 และ 250 มม.) ภาพถ่ายไม่ได้แสดงให้เห็นการหดตัวของส่วนบนหลังของกึ่งโค้ง ซึ่งมองเห็นได้ชัดเจนระหว่างการก่อสร้างที่แม่นยำ

เห็นได้ชัดว่าผู้เขียนเองหรือศิลปินที่วาดภาพทำให้ตรงขึ้น ดังนั้นจึงเป็นเรื่องถูกต้องตามกฎหมายที่จะพูดถึงเฉพาะ EB-380 ที่ได้รับการดัดแปลงซึ่งต่อจากนี้ไปเราจะเรียกว่า EB-380m เป็นเวลานานที่ไม่มีใครได้ยินเกี่ยวกับโปรไฟล์ของ Bartovsky และทันใดนั้นเมื่อไม่นานมานี้ก็มีการพัฒนาเครื่องร่อนวิทยุขับเคลื่อนที่ประสบความสำเร็จทั้งชุดปรากฏขึ้นปีกซึ่งติดตั้ง EB-380m

นักกีฬาพอใจกับโปรไฟล์นี้ โดยยกย่องคุณลักษณะและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในความคล่องตัว ช่วยให้คุณสามารถบินได้ทั้งในโหมดโฮเวอร์ความเร็วต่ำและโหมดความเร็วสูง โดยไม่สูญเสียคุณสมบัติแอโรไดนามิก EB-380 ไม่ได้ "หยั่งราก" บนเครื่องร่อนข้ามประเทศแม้ในช่วงเวลานั้น (ตอนนี้พวกเขามีโปรไฟล์ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง) แต่บนเครื่องร่อน "โลหะ" ซึ่งได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ ทั่วโลก ค่าผ่านทาง

ยิ่งไปกว่านั้น ในการออกแบบที่ไม่แนะนำโดยผู้เขียน - บนปีกที่มีผิวหนังบางส่วนและทั้งหมด และแม้แต่ที่ตัวเลข Reynolds ที่ต่ำมาก ส่วนหลังอาจได้รับการพิสูจน์ด้วยส่วนหน้า "ปั่นป่วน" ที่ค่อนข้างคมของโปรไฟล์และแรงปั่นป่วนของอากาศเพิ่มเติมเนื่องจากการซับในกระดาษที่ค่อนข้างหยาบ หากคุณกำลังสร้างเครื่องบินโลหะหรือเครื่องร่อนเบา ลองใช้ EB-380 หรือ EB-380m ดูสิ คิด...

ข้าว. 1. รูปทรงที่แม่นยำของโปรไฟล์ EB-380 (คอร์ดคือ 100 มม.) ด้านบนคือโปรไฟล์ EB-380m ที่แสดงบนหน้านิตยสารเช็ก Modelyarzh เป็นเทมเพลตที่แน่นอนสำหรับโปรไฟล์ EB-380

เป้าหมายของการทำงาน

ตรวจสอบการไหลรอบโปรไฟล์ปีกโดยไม่คำนึงถึงช่วงของปีก เช่น ปีกที่ทอดยาวเป็นอนันต์ ค้นหาว่ารูปแบบการไหลรอบๆ โปรไฟล์เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อมุมการโจมตีเปลี่ยนแปลง การศึกษาควรทำใน 3 รูปแบบ ได้แก่ การบินขึ้นและลงแบบเปรี้ยงปร้าง การล่องเรือแบบความเร็วเหนือเสียง และการบินแบบความเร็วเหนือเสียง กำหนดแรงยกและแรงลากที่กระทำต่อปีก สร้างปีกขั้วโลก

ทฤษฎีโดยย่อ

โปรไฟล์ปีก– ส่วนของปีกโดยระนาบขนานกับระนาบสมมาตรของอากาศยาน (มาตรา AA) บางครั้งเข้าใจว่าส่วนกำหนดค่าเป็นส่วนตั้งฉากกับขอบนำหรือส่วนท้ายของปีก (ส่วน B-B)

คอร์ดโปรไฟล์ ข – ส่วนที่เชื่อมต่อจุดที่ไกลที่สุดของโปรไฟล์

ปีกกว้าง ล – ระยะห่างระหว่างระนาบขนานกับระนาบสมมาตรถึงปลายปีก

คอร์ดกลาง (รูท)ข 0 – คอร์ดในระนาบสมมาตร

จบคอร์ดข เค – คอร์ดในส่วนท้าย

มุมกวาดขอบนำχ พีซี – มุมระหว่างเส้นสัมผัสกันกับเส้นขอบนำและระนาบตั้งฉากกับคอร์ดส่วนกลาง

ดังที่ได้กล่าวไว้ในงานที่แล้ว แรงแอโรไดนามิกทั้งหมด รสลายตัวเป็นแรงยก ยและแรงต้านทาน เอ็กซ์:

แรงยกและแรงลากถูกกำหนดโดยใช้สูตรที่คล้ายกัน:

ที่ไหน ค ยและ กับ เอ็กซ์– ค่าสัมประสิทธิ์การยกและลากตามลำดับ

ρ – ความหนาแน่นของอากาศ

วี- ความเร็วของร่างกายสัมพันธ์กับอากาศ

ส– พื้นที่ร่างกายที่มีประสิทธิภาพ

ในการวิจัย พวกเขามักจะไม่จัดการกับกองกำลังด้วยตนเอง ยและ เอ็กซ์และด้วยสัมประสิทธิ์ของมัน ค ยและ ค เอ็กซ์ .

ลองพิจารณาการไหลของอากาศรอบแผ่นบางๆ:

หากคุณติดตั้งแผ่นตามแนวการไหล (มุมการโจมตีเป็นศูนย์) การไหลจะสมมาตร ในกรณีนี้แผ่นและแรงยกจะไม่เบี่ยงเบนการไหลของอากาศ ยเท่ากับศูนย์ ความต้านทาน เอ็กซ์น้อยที่สุดแต่ไม่เป็นศูนย์ โดยจะถูกสร้างขึ้นโดยแรงเสียดทานของโมเลกุลอากาศที่อยู่บนผิวแผ่น แรงแอโรไดนามิกทั้งหมด รน้อยที่สุดและเกิดขึ้นพร้อมกับแรงต้านทาน เอ็กซ์.

มาเริ่มเบี่ยงจานกันทีละน้อย เนื่องจากการเอียงของการไหล แรงยกจึงปรากฏขึ้นทันที ย- ความต้านทาน เอ็กซ์เพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากส่วนตัดขวางของแผ่นเพิ่มขึ้นสัมพันธ์กับการไหล

เมื่อมุมการโจมตีค่อยๆ เพิ่มขึ้น และความชันของการไหลเพิ่มขึ้น แรงยกก็จะเพิ่มขึ้น แน่นอนว่าการต่อต้านก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ควรสังเกตไว้ตรงนี้ว่า ที่มุมต่ำของการโจมตี การยกจะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าการลากอย่างมาก.

เมื่อมุมการโจมตีเพิ่มขึ้น การไหลเวียนของอากาศรอบจานก็จะยากขึ้น แม้ว่าการยกจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องแต่ก็ช้ากว่าเดิม แต่การลากกลับยิ่งเร็วขึ้นเรื่อยๆ ค่อยๆ แซงหน้าการเติบโตของการยก ส่งผลให้มีแรงตามหลักอากาศพลศาสตร์ทั้งหมด รเริ่มเอนหลัง

แล้วทันใดนั้นภาพก็เปลี่ยนไปอย่างมาก กระแสลมไม่สามารถไหลผ่านพื้นผิวด้านบนของแผ่นได้อย่างราบรื่น กระแสน้ำวนอันทรงพลังก่อตัวขึ้นด้านหลังจาน ยกหยดลงอย่างรวดเร็วและลากเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์ทางอากาศพลศาสตร์นี้เรียกว่า FLOW START ปีกที่ "ขาดออก" จะสิ้นสุดการเป็นปีก มันหยุดบินและเริ่มล้ม

ให้เราแสดงการขึ้นต่อกันของสัมประสิทธิ์การยก กับ ย และกองกำลังต่อต้าน กับ เอ็กซ์ จากมุมของการโจมตี α บนแผนภูมิ

ลองรวมกราฟผลลัพธ์สองกราฟเข้าด้วยกัน บนแกน abscissa เราพล็อตค่าของสัมประสิทธิ์ความต้านทาน กับ เอ็กซ์และตามแนวพิกัด - ค่าสัมประสิทธิ์การยก กับ ย .

เส้นโค้งผลลัพธ์เรียกว่า WING POLAR ซึ่งเป็นกราฟหลักที่แสดงคุณสมบัติการบินของปีก พล็อตค่าของสัมประสิทธิ์การยกบนแกนพิกัด ค ยและการต่อต้าน ค เอ็กซ์กราฟนี้แสดงขนาดและทิศทางของแรงแอโรไดนามิกทั้งหมด ร.

ถ้าเราสมมุติว่ากระแสลมเคลื่อนที่ไปตามแกน ค เอ็กซ์จากซ้ายไปขวาและศูนย์กลางของความดัน (จุดที่ใช้แรงแอโรไดนามิกทั้งหมด) อยู่ที่ศูนย์กลางของพิกัด จากนั้นสำหรับแต่ละมุมการโจมตีที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ เวกเตอร์ของแรงแอโรไดนามิกทั้งหมดจะไปจาก ต้นกำเนิดไปยังจุดขั้วโลกที่สอดคล้องกับมุมการโจมตีที่กำหนด บนขั้วโลก คุณสามารถทำเครื่องหมายคุณลักษณะสามจุดและมุมการโจมตีที่สอดคล้องกันได้อย่างง่ายดาย: วิกฤติ ประหยัด และได้เปรียบที่สุด

มุมสำคัญของการโจมตี– นี่คือมุมของการโจมตี เมื่อเกิน กระแสจะหยุดลง โดยที่ กับ ยสูงสุดและสามารถรักษาเครื่องบินให้อยู่ในอากาศได้ด้วยความเร็วต่ำสุดที่เป็นไปได้ สิ่งนี้มีประโยชน์ในระหว่างการลงจอด ดูจุด (3) ในภาพ

มุมมองทางเศรษฐกิจของการโจมตี- นี่คือมุมการโจมตีที่มีการลากปีกตามหลักอากาศพลศาสตร์น้อยที่สุด หากตั้งปีกให้อยู่ในมุมประหยัดของการโจมตี มันจะสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุดได้

มุมการโจมตีที่เหมาะสมที่สุดคือมุมการโจมตีซึ่งเป็นอัตราส่วนของค่าสัมประสิทธิ์การยกและการลาก ค ย /ค เอ็กซ์ขีดสุด. ในกรณีนี้มุมเบี่ยงเบนของแรงแอโรไดนามิกจากทิศทางการไหลของอากาศจะสูงสุด เมื่อปีกอยู่ในมุมที่เหมาะสมที่สุดในการโจมตี ปีกก็จะบินได้ไกลที่สุด

คุณภาพอากาศพลศาสตร์ของปีกคืออัตราส่วนของสัมประสิทธิ์ ค ย /ค เอ็กซ์เมื่อตั้งปีกให้เป็นมุมโจมตีที่เหมาะสมที่สุด

สั่งงาน

การเลือกโปรไฟล์ปีก:

ห้องสมุดโปรไฟล์การบินที่ครอบคลุมมีอยู่ในเว็บไซต์ของมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์: http://aerospace.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html

มีการรวบรวมฐานข้อมูลโปรไฟล์ปีกที่แตกต่างกันประมาณ 1,600 รายการที่นี่ สำหรับแต่ละโปรไฟล์จะมีรูปภาพ (ในรูปแบบ *.gif) และตารางพิกัดของส่วนบนและส่วนล่างของโปรไฟล์ (ในรูปแบบ *.dat) ฐานข้อมูลมีให้บริการฟรีและมีการอัพเดตอยู่ตลอดเวลา ไซต์นี้ยังมีลิงก์ไปยังไลบรารีโปรไฟล์อื่นๆ ด้วย

เลือกโปรไฟล์ใดก็ได้และดาวน์โหลดไฟล์ *.dat ลงในคอมพิวเตอร์ของคุณ

การแก้ไขไฟล์ *.dat ด้วยพิกัดโปรไฟล์:

ก่อนที่จะนำเข้าไฟล์ที่มีพิกัดโปรไฟล์ลงใน SW จะต้องแก้ไขใน Microsoft Excel ก่อน แต่ถ้าคุณเปิดไฟล์นี้โดยตรงใน Excel พิกัดทั้งหมดจะปรากฏในคอลัมน์เดียว

เราต้องการพิกัด เอ็กซ์และ ยโปรไฟล์อยู่ในคอลัมน์ต่างๆ

ดังนั้นเราจึงเปิด Excel ก่อน จากนั้นจึงเปิดไฟล์ *.dat จากนั้น ในรายการแบบเลื่อนลง เลือก "ไฟล์ทั้งหมด" ในตัวช่วยสร้างข้อความ เราระบุรูปแบบข้อมูล - ด้วยอักขระตัวคั่น "Space"

ตอนนี้ เอ็กซ์และ ยประสานงานแต่ละคอลัมน์ในคอลัมน์ของตัวเอง:

ตอนนี้เราลบบรรทัดที่ 1 พร้อมข้อความ บรรทัดที่ 2 พร้อมข้อมูลที่ไม่เกี่ยวข้อง และบรรทัดว่าง 3 ต่อไป เราจะดูพิกัดทั้งหมดและลบบรรทัดว่างด้วย ถ้ามี

นอกจากนี้เรายังเพิ่มคอลัมน์ที่สามสำหรับพิกัดด้วย ซี- ในคอลัมน์นี้ ให้เติมเซลล์ทั้งหมดด้วยศูนย์

และเราเลื่อนทั้งตารางไปทางซ้าย

ไฟล์ *.dat ที่แก้ไขควรมีลักษณะดังนี้:

บันทึกไฟล์นี้เป็นไฟล์ข้อความ (คั่นด้วยแท็บ)

การสร้างโปรไฟล์ใน SW:

ใน SW เราสร้างส่วนใหม่

เรียกใช้คำสั่ง “Curve ผ่านจุด XYZ” บนแท็บ “องค์ประกอบ”

หน้าต่างจะเปิดขึ้น:

คลิกตกลงและแทรกเส้นโค้งโปรไฟล์ปีกลงในเอกสาร

หากมีการออกคำเตือนว่าเส้นโค้งตัดกันเอง (เป็นไปได้สำหรับบางโปรไฟล์) คุณจะต้องแก้ไขไฟล์ใน Excel ด้วยตนเองเพื่อกำจัดจุดตัดกันเอง

ตอนนี้ต้องแปลงเส้นโค้งนี้ให้เป็นแบบร่าง เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้สร้างภาพร่างบนระนาบด้านหน้า:

เราเรียกใช้คำสั่ง "แปลงวัตถุ" บนแท็บ "ร่าง" และระบุเส้นโค้งโปรไฟล์ของเราเป็นองค์ประกอบที่จะแปลง

เนื่องจากเส้นโค้งดั้งเดิมมีขนาดเล็กมาก (คอร์ดโปรไฟล์มีเพียง 1 มม. เท่านั้น!) การใช้คำสั่ง "Scale Objects" เราจึงเพิ่มโปรไฟล์เป็นพันครั้งเพื่อให้ค่าของแรงแอโรไดนามิกสอดคล้องกับของจริงไม่มากก็น้อย .

ปิดภาพร่างและใช้คำสั่ง Extrude Boss/Base เพื่ออัดภาพร่างออกเป็นแบบจำลองทึบที่มีความยาว 1,000 มม. จริงๆ แล้วคุณสามารถพ่นออกมาได้ความยาวเท่าใดก็ได้ เราจะแก้ปัญหาการไหลแบบสองมิติได้

โปรไฟล์เป่าในโมดูล Flow Simulation:

จำเป็นต้องเป่าโปรไฟล์ผลลัพธ์ในโหมดความเร็วสามโหมด: การบินขึ้นและลงแบบเปรี้ยงปร้าง (50 ม./วินาที), การล่องเรือแบบเปรี้ยงปร้าง (250 ม./วินาที) และความเร็วเหนือเสียง (500 ม./วินาที) ที่มุมการโจมตีที่แตกต่างกัน: –5°, 0°, 10°, 20°, 30°, 40°

ในกรณีนี้ จำเป็นต้องสร้างภาพตัดขวางสำหรับแต่ละกรณี และกำหนดแรงยกและแรงลากที่กระทำต่อโปรไฟล์

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำการคำนวณ 18 ครั้งใน Flow Simulation และกรอกตารางต่อไปนี้:

การหมุนปีกใน SW ทำได้โดยใช้คำสั่ง Move/Copy Bodies

พารามิเตอร์ทั่วไปโครงการมีดังนี้: ประเภทของปัญหา (ภายนอกโดยไม่คำนึงถึงโพรงปิด), ประเภทของตัวกลางของไหล (อากาศ, การไหลแบบราบเรียบและแบบปั่นป่วน, ตัวเลขมัคขนาดใหญ่สำหรับโหมดเหนือเสียง), ความเร็วในทิศทางของแกน เอ็กซ์ วี เอ็กซ์= 50, 250 และ 500 ม./วินาที เราปล่อยให้พารามิเตอร์ที่เหลือเป็นค่าเริ่มต้น

ในคุณสมบัติของโดเมนการคำนวณ เราระบุประเภทของปัญหา – การสร้างแบบจำลอง 2 มิติ.

เราระบุ วัตถุประสงค์ของการคำนวณ– ผิวเผิน ใส่เครื่องหมายความเร็วเฉลี่ยตาม เอ็กซ์และ ยเช่นเดียวกับการบังคับ เอ็กซ์และ ย.

โดยสรุปมีการสร้างกราฟ 6 อัน - ขึ้นอยู่กับแรงยก ยและกองกำลังต่อต้าน เอ็กซ์จากมุมของการโจมตี α รวมถึงขั้วปีก 3 อัน

คำถามควบคุม

โปรไฟล์ปีกคืออะไร?

มุมของการโจมตีคืออะไร?

ปีกกว้างคืออะไร?

การไหลรอบปีกที่มีช่วงระยะเวลาจำกัดแตกต่างจากการไหลรอบปีกที่มีระยะเวลาไม่สิ้นสุดอย่างไร

วิงคอร์ดคืออะไร?

คอร์ดของปีกคืออะไร?

จะทราบแรงยกและแรงลาก (สูตร) ​​ได้อย่างไร?

กราฟการพึ่งพามีลักษณะอย่างไร ค ยและ ค เอ็กซ์จากมุมของการโจมตี α ?

ปีกขั้วโลกคืออะไร?

มีจุดลักษณะใดบนขั้วโลก?

ปีกมีคุณภาพตามหลักอากาศพลศาสตร์อย่างไร?

แรงแอโรไดนามิกทั้งหมดและการฉายภาพ

เมื่อคำนวณลักษณะประสิทธิภาพการบินพื้นฐานของเครื่องบิน รวมถึงความเสถียรและความสามารถในการควบคุม จำเป็นต้องทราบแรงและช่วงเวลาที่กระทำบนเครื่องบิน

แรงแอโรไดนามิกที่กระทำบนพื้นผิวของเครื่องบิน (ความดันและแรงเสียดทาน) สามารถลดลงเป็นเวกเตอร์หลักของแรงแอโรไดนามิกที่ใช้ที่ศูนย์กลางของความดัน (รูปที่ 1) และแรงคู่หนึ่งซึ่งมีโมเมนต์เท่ากับโมเมนต์หลัก ของแรงทางอากาศพลศาสตร์สัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางมวลของเครื่องบิน

ข้าว. 1. แรงแอโรไดนามิกทั้งหมดและการฉายภาพในกรณีสองมิติ (แบน)

โดยทั่วไปแรงแอโรไดนามิกจะระบุโดยการฉายภาพบนแกนของระบบพิกัดความเร็ว (GOST 20058-80) ในกรณีนี้การฉายภาพลงบนแกน , มีเครื่องหมายตรงข้ามเรียกว่า ลากแรง , การฉายภาพลงบนแกน - การยกตามหลักอากาศพลศาสตร์ , การฉายภาพบนแกน - แรงด้านข้างตามหลักอากาศพลศาสตร์ . แรงเหล่านี้สามารถแสดงออกมาในรูปของค่าสัมประสิทธิ์การลากไร้มิติ , แรงยกและแรงด้านข้าง , ตามลำดับ:

; ; ,

โดยที่ความดันความเร็วอยู่ที่ N/m 2 ; - ความเร็วลม m/s; r - ความหนาแน่นของมวลอากาศ kg/m3; ส-พื้นที่ปีกเครื่องบิน, ตร.ม. ลักษณะทางอากาศพลศาสตร์หลักยังรวมถึงคุณภาพของอากาศพลศาสตร์ด้วย

.

ลักษณะทางอากาศพลศาสตร์ของปีก ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของโปรไฟล์และปีก การวางแนวของปีกในการไหล (มุมโจมตี a และมุมของมุม b) พารามิเตอร์ความคล้ายคลึง (ตัวเลข Reynolds Re และ Mach) การบิน ระดับความสูง ชมตลอดจนพารามิเตอร์อื่นๆ . ตัวเลขมัคและเรย์โนลด์สเป็นปริมาณไร้มิติและถูกกำหนดโดยนิพจน์

ที่ไหน กคือความเร็วของเสียง n คือค่าสัมประสิทธิ์จลนศาสตร์ของความหนืดของอากาศในหน่วย m 2 /s คือขนาดลักษณะเฉพาะ (ตามกฎแล้วสันนิษฐานว่าอยู่ที่ไหนคือคอร์ดแอโรไดนามิกเฉลี่ยของปีก) เพื่อกำหนดลักษณะแอโรไดนามิกของ เครื่องบิน บางครั้งก็ใช้วิธีการโดยประมาณที่ง่ายกว่า เครื่องบินลำนี้ถือเป็นการรวมชิ้นส่วนต่างๆ เข้าด้วยกัน เช่น ปีก ลำตัว ส่วนท้าย ส่วนควบคุมเครื่องยนต์ เป็นต้น แรงและโมเมนต์ที่กระทำต่อแต่ละส่วนจะถูกกำหนด ในกรณีนี้จะใช้ผลลัพธ์ที่ทราบของการศึกษาเชิงวิเคราะห์เชิงตัวเลขและเชิงทดลอง แรงและโมเมนต์ที่กระทำบนเครื่องบินจะพบว่าเป็นผลรวมของแรงและโมเมนต์ที่กระทำต่อแต่ละส่วนของเครื่องบินที่สอดคล้องกัน โดยคำนึงถึงอิทธิพลซึ่งกันและกัน

ตามวิธีการที่เสนอ การคำนวณลักษณะอากาศพลศาสตร์ของปีกจะดำเนินการหากมีการระบุลักษณะทางเรขาคณิตและอากาศพลศาสตร์บางประการของโปรไฟล์ปีก

การเลือกโปรไฟล์ปีก

ลักษณะทางเรขาคณิตหลักของโปรไฟล์ระบุโดยพารามิเตอร์ต่อไปนี้ คอร์ดโปรไฟล์คือส่วนของเส้นตรงที่เชื่อมต่อจุดที่ไกลที่สุดสองจุดของโปรไฟล์ คอร์ดแบ่งโปรไฟล์ออกเป็นสองส่วน: บนและล่าง ส่วนที่ใหญ่ที่สุดตั้งฉากกับคอร์ดซึ่งอยู่ระหว่างรูปทรงด้านบนและด้านล่างของโปรไฟล์เรียกว่า ความหนาของโปรไฟล์ c (รูปที่ 2) เส้นที่เชื่อมต่อจุดกึ่งกลางของส่วนตั้งฉากกับคอร์ดและล้อมรอบระหว่างรูปทรงด้านบนและด้านล่างของโปรไฟล์เรียกว่า เส้นกึ่งกลาง - ส่วนที่ใหญ่ที่สุดที่ตั้งฉากกับคอร์ด ซึ่งอยู่ระหว่างคอร์ดและเส้นกึ่งกลางของโปรไฟล์ เรียกว่า ความโค้งของโปรไฟล์ f - ถ้า จากนั้นโปรไฟล์จะถูกเรียก สมมาตร .

ข้าว. 2. โปรไฟล์ปีก

ข- คอร์ดโปรไฟล์; ค- ความหนาของโปรไฟล์ ฉ- ความโค้งของโปรไฟล์; - พิกัดของความหนาสูงสุด - พิกัดความโค้งสูงสุด

ความหนา คและความโค้งของโปรไฟล์ ฉเช่นเดียวกับพิกัด และ , มักจะวัดเป็นหน่วยสัมพัทธ์ , , หรือเปอร์เซ็นต์ , , , .

การเลือกรูปแบบปีกนั้นสัมพันธ์กับการปฏิบัติตามข้อกำหนดต่างๆ ของเครื่องบิน (การรับรองระยะการบินที่ต้องการ ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงสูง ความเร็วในการล่องเรือ การรับรองสภาพการบินขึ้นและลงจอดอย่างปลอดภัย ฯลฯ) ดังนั้น สำหรับเครื่องบินเบาที่มีกลไกปีกแบบเรียบง่าย ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าค่าสัมประสิทธิ์การยกมีค่าสูงสุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการบินขึ้นและลงจอด ตามกฎแล้วเครื่องบินดังกล่าวมีปีกที่มีความหนาโปรไฟล์สัมพัทธ์มาก % = 12 ธ 15%

สำหรับเครื่องบินพิสัยไกลที่มีความเร็วการบินต่ำกว่าเสียงสูง ซึ่งโหมดการบินขึ้นและลงจอดจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากกลไกของปีก การเน้นอยู่ที่การบรรลุประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในโหมดเดินเรือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโหมดการจัดหา

สำหรับเครื่องบินความเร็วต่ำ การเลือกโปรไฟล์จะทำจากชุดโปรไฟล์ NACA หรือ TsAGI มาตรฐาน (ธรรมดา) ซึ่งหากจำเป็น สามารถปรับเปลี่ยนได้ในขั้นตอนการออกแบบเบื้องต้นของเครื่องบิน

ดังนั้นโปรไฟล์ NACA ที่มีการกำหนดตัวเลขสี่หลักสามารถใช้กับเครื่องบินฝึกเบาได้ กล่าวคือ สำหรับส่วนปีกและส่วนท้าย ตัวอย่างเช่น โปรไฟล์ NACA2412 (ความหนาสัมพัทธ์ % = 12%, พิกัดความหนาสูงสุด % = 30%, ความโค้งสัมพัทธ์ % = 2%, พิกัดความโค้งสูงสุด % = 40%) และ NACA4412 ( % = 12%, % = 30%, % = 4%, % = 40%) มีค่าค่อนข้างสูงและมีลักษณะแผงลอยที่ราบรื่นในพื้นที่ของมุมวิกฤตของการโจมตี

โปรไฟล์ห้าหลักของ NACA (ซีรีส์ 230) มีการยกระดับมากที่สุดในบรรดาซีรีส์มาตรฐานใดๆ แต่ลักษณะแผงลอยกลับไม่ค่อยดีนัก

โปรไฟล์ NACA ที่มีการกำหนดตัวเลขหกหลัก (“ลามิเนต”) มีความต้านทานโปรไฟล์ต่ำในช่วงค่าสัมประสิทธิ์ที่แคบ โปรไฟล์เหล่านี้ไวต่อความหยาบของพื้นผิว สิ่งสกปรก และการสะสมตัวมาก

airfoils แบบคลาสสิก (ทั่วไป) ที่ใช้กับเครื่องบินที่มีความเร็วเปรี้ยงปร้างต่ำนั้นมีความโดดเด่นด้วยการรบกวนในพื้นที่ที่ค่อนข้างใหญ่ (การหักล้าง) บนพื้นผิวด้านบนและด้วยเหตุนี้ค่าเล็กน้อยของเลขมัควิกฤต หมายเลขมัควิกฤติเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่กำหนดปริมาณแรงลากของเครื่องบิน (ที่ > บริเวณของกระแสความเร็วเหนือเสียงในพื้นที่ และแรงลากคลื่นเพิ่มเติมปรากฏบนพื้นผิวของเครื่องบิน)

การค้นหาวิธีที่จะเพิ่มความเร็วการบินล่องเรือ (โดยไม่ต้องเพิ่มแรงลากของเครื่องบิน) ทำให้จำเป็นต้องค้นหาวิธีเพิ่มความเร็วเพิ่มเติมเมื่อเปรียบเทียบกับโปรไฟล์ความเร็วแบบคลาสสิก วิธีการเพิ่มนี้คือการลดความโค้งของพื้นผิวด้านบน ซึ่งจะทำให้การรบกวนในส่วนสำคัญของพื้นผิวด้านบนลดลง ด้วยความโค้งเล็กน้อยของพื้นผิวด้านบนของ airfoil ที่วิกฤตยิ่งยวด สัดส่วนของแรงยกที่สร้างขึ้นจึงลดลง เพื่อชดเชยปรากฏการณ์นี้ ส่วนหางของโปรไฟล์จะถูกตัดแต่งโดยการก้มลงด้านล่างอย่างนุ่มนวล (เอฟเฟกต์ "แผ่นพับ") ในเรื่องนี้เส้นค่าเฉลี่ยของโปรไฟล์วิกฤตยิ่งยวดมีลักษณะเฉพาะ ส-ลักษณะรูปร่างมีส่วนโค้งลงของส่วนหาง ตามกฎแล้วโปรไฟล์ที่วิกฤตยิ่งยวดนั้นมีลักษณะโดยมีความโค้งเชิงลบในจมูกของโปรไฟล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานแสดงทางอากาศ MAKS 2007 ในงานนิทรรศการของ JSC Tupolev ได้มีการนำเสนอแบบจำลองของเครื่องบิน TU-204-100SM ที่มีปีกที่ถูกตัดทอนซึ่งช่วยให้เราสามารถเข้าใจลักษณะทางเรขาคณิตของ โปรไฟล์ในส่วนรากของปีก จากภาพด้านล่าง (รูปที่ 3) จะเห็นว่าโปรไฟล์มี "พุง" และส่วนบนที่ค่อนข้างแบน ซึ่งเป็นลักษณะของโปรไฟล์วิกฤตยิ่งยวด โปรไฟล์ที่วิกฤตยิ่งยวด เมื่อเปรียบเทียบกับโปรไฟล์ความเร็วสูงทั่วไป ทำให้สามารถเพิ่มความหนาได้ประมาณ = 0.05 ธ 0.12 หรือเพิ่มความหนา % = 2.5 ธ 5% การใช้โปรไฟล์ที่หนาขึ้นทำให้สามารถเพิ่มอัตราส่วน l ของปีกได้ = 2.5 ธ 3 หรือลดมุมกวาด c ของปีกได้ประมาณ = 5 ธ 10° โดยที่ยังคงคุณค่าไว้ .

ข้าว. 3. ลักษณะปีกของเครื่องบิน TU-204-100SM

การใช้ airfoils ที่วิกฤตยิ่งยวดในรูปแบบปีกกวาดเป็นหนึ่งในทิศทางหลักในการปรับปรุงอากาศพลศาสตร์ของเครื่องบินขนส่งและผู้โดยสารสมัยใหม่

ควรสังเกตว่าแม้จะมีข้อได้เปรียบที่ไม่อาจปฏิเสธได้ของโปรไฟล์วิกฤตยิ่งยวดเมื่อเปรียบเทียบกับโปรไฟล์ทั่วไป แต่ข้อเสียบางประการคือการเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์โมเมนต์การดำน้ำและส่วนหางบางของโปรไฟล์

ลักษณะทางเรขาคณิตและอากาศพลศาสตร์พื้นฐานของปีกที่มีช่วงจำกัด

ในช่วง 30 - 40 ปีที่ผ่านมา ปีกประเภทหลักสำหรับเครื่องบินระยะไกลแบบเปรี้ยงปร้างเป็นปีกกวาด (c = 30 - 35°) ที่มีอัตราส่วนกว้างยาว ซึ่งทำมาจากปีก h เรียว = 3 ธ 4. เครื่องบินโดยสารในอนาคตที่นำเสนอในงานแสดงทางอากาศ MAKS - 2007 (Tu - 334, Sukhoy Superjet 100) มีการขยายเวลา ความก้าวหน้าในการเพิ่มอัตราส่วนกว้างยาวของปีกทำได้โดยการใช้วัสดุคอมโพสิตในโครงสร้างปีกเป็นหลัก

ข้าว. 4. ปีกแผงเดี่ยว

ส่วนของปีกในระนาบสมมาตรเรียกว่า โปรไฟล์รูท และคอร์ดของมันคือ ราก - ที่ปลายปีกตามลำดับ สิ้นสุดโปรไฟล์ และ คอร์ดเทอร์มินัล - เรียกว่าระยะทางจากโปรไฟล์ปลายด้านหนึ่งไปยังอีกโปรไฟล์หนึ่ง ปีกกว้าง - คอร์ดของปีกอาจแตกต่างกันไปตามช่วงของมัน อัตราส่วนของคอร์ดรูตต่อคอร์ดเทอร์มินัลเรียกว่า ปีกแคบลง ชม. เรียกว่าความสัมพันธ์ ส่วนต่อขยายปีก - ที่นี่ ส- พื้นที่ฉายปีกบนระนาบที่ตั้งฉากกับระนาบสมมาตรของปีกและมีคอร์ดรูท หากในระหว่างการบินส่วนปลายจะเบี่ยงเบนไปเมื่อเทียบกับส่วนรากพวกเขาก็พูดถึง กวาดปีก - ในรูป รูปที่ 4 แสดงมุมระหว่างตั้งฉากกับระนาบสมมาตรกับขอบนำของปีกที่กำหนด กวาดขอบชั้นนำ - พวกเขายังพูดถึงถ่านหินด้วย การกวาดขอบท้าย แต่ที่สำคัญที่สุดคือมุม (หรือแค่ c) กวาดไปตามแนวโฟกัส , เช่น. ตามแนวเส้นเชื่อมจุดโฟกัสของส่วนปีกตามช่วงของมัน เมื่อกวาดเป็นศูนย์ตามแนวโฟกัสของปีกด้วยเรียวที่ไม่เป็นศูนย์ ขอบปีกจะไม่ตั้งฉากกับระนาบสมมาตรของปีก อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปถือว่าเป็นปีกตรงมากกว่าปีกกวาด หากปลายปีกเบนไปข้างหลังสัมพันธ์กับส่วนรากก็แสดงว่า เกี่ยวกับการกวาดล้างเชิงบวก ถ้าไปข้างหน้า - เกี่ยวกับ เชิงลบ - ถ้าขอบนำและท้ายปีกไม่มีงอ การกวาดก็ไม่เปลี่ยนแปลงไปตามช่วง มิฉะนั้นการกวาดอาจเปลี่ยนความหมายและแม้กระทั่งการลงชื่อ

ปีกกวาดสมัยใหม่ที่มีมุมกวาด c = 35° สำหรับเครื่องบินระยะไกลแบบเปรี้ยงปร้าง ออกแบบมาเพื่อความเร็วการบินที่สอดคล้องกับ = 0.83 ธ 0.85 มีความหนาของปีกสัมพัทธ์เฉลี่ย % = 10 ธ 11% และปีกวิกฤตยิ่งยวดที่มีมุมกวาด c = 28 ธ 30° (สำหรับเครื่องบินขั้นสูง) ประมาณ % = 11 ธ 12% การกระจายความหนาตลอดช่วงปีกถูกกำหนดจากเงื่อนไขในการรับปริมาตรที่เป็นประโยชน์และความต้านทานคลื่นขั้นต่ำ เพื่อที่จะใช้เอฟเฟกต์การเลื่อนในส่วนด้านข้างของปีกแบบกวาด จะใช้โปรไฟล์ที่มีตำแหน่ง "ไปข้างหน้ามากขึ้น" ซึ่งเป็นจุดที่ความหนาสูงสุดจะถูกนำมาใช้เปรียบเทียบกับส่วนที่เหลือของปีก

หากพวกมันไม่ได้อยู่ในระนาบเดียวกัน ปีกจะมีรูปทรงบิดเบี้ยว (รูปที่ 6) ซึ่งมีลักษณะเป็นมุม j

ข้าว. 6. โปรไฟล์ส่วนท้ายและส่วนรากของปีกโดยมีรูปทรงเรขาคณิตบิดเบี้ยว

การศึกษาแบบจำลองเครื่องบินตามหลักอากาศพลศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าการใช้ฟอยล์อากาศวิกฤตยิ่งยวดร่วมกับการบิดตัวทางเรขาคณิตทำให้สามารถออกแบบได้ งานนี้ใช้วิธีการโดยประมาณในการกำหนดลักษณะอากาศพลศาสตร์ของปีก โดยอิงจากการใช้ข้อมูลการทดลอง การคำนวณค่าสัมประสิทธิ์อากาศพลศาสตร์และปีกดำเนินการในหลายขั้นตอน ข้อมูลเบื้องต้นสำหรับการคำนวณคือคุณลักษณะทางเรขาคณิตและอากาศพลศาสตร์บางประการของโปรไฟล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อมูลนี้สามารถนำมาจากแผนที่โปรไฟล์

ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของการคำนวณค่าสัมประสิทธิ์อากาศพลศาสตร์ จะมีการสร้างการพึ่งพาและการพึ่งพาเชิงขั้ว . รูปแบบทั่วไปของการขึ้นต่อกันเหล่านี้สำหรับความเร็วซับโซนิคต่ำจะแสดงตามลำดับในรูปที่ 1 7 และรูปที่ 8.

การวิเคราะห์เปรียบเทียบโปรไฟล์ปีกสำหรับโมเดลเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง

ยูริ อาร์ซูมันยัน

(ยูริ_ลา)

บทความนี้เป็นบทสรุปของการอภิปรายเรื่องนี้ ในฟอรัม rc-aviation การอภิปรายมีเฉพาะเกี่ยวกับแบบจำลองการรบทางอากาศ และโดยเฉพาะประเภทที่แสดงในรูปที่ 1 1 ด้านล่าง

ข้าว. 1.เครื่องบินขับไล่ SB-7AS จากสโมสรอลิสา แอร์

ฉันไม่ได้พูดถึงสิ่งนี้ในชื่อบทความโดยเจตนา เนื่องจากแนวทางด้านล่างนี้สามารถใช้ได้ไม่เพียงกับโมเดลการรบทางอากาศเท่านั้น นอกจากนี้แนวทางนี้ก็คือได้รับการเสนอครั้งแรกในช่วงรุ่งเช้าของการบินโดยหนึ่งในบรรพบุรุษผู้ก่อตั้งด้านอากาศพลศาสตร์สมัยใหม่ นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ของเรา Nikolai Egorovich Zhukovsky นับแต่นั้นเป็นต้นมา วิธีที่เขาเสนอก็เรียกว่าวิธีแบบร่าง N.E. จูคอฟสกี้.

เพื่อไม่ให้ทำซ้ำสิ่งที่พูดคุยกันในฟอรัม ฉันสังเกตว่าคำถามของการใช้ทินเนอร์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรไฟล์ที่ไม่สมมาตรสำหรับรองเท้าต่อสู้แทนที่จะเป็นโปรไฟล์สมมาตรที่ค่อนข้างหนาเกิดขึ้นที่ความถี่ที่แน่นอน ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่พวกเขาบอกว่าทุกสิ่งใหม่นั้นถูกลืมไปแล้วเก่า ท้ายที่สุดแล้ว นักสู้ชั้นนำก็มีรูปร่างที่สมมาตรและค่อนข้างหนาด้วยเหตุผลบางประการ เบื้องหลังนี้มีการลองผิดลองถูก การค้นหาการประนีประนอม และการสั่งสมประสบการณ์หลายปี

ฉันจะไม่เจาะลึกหัวข้อการต่อสู้ทางอากาศเนื่องจากครั้งสุดท้ายที่ฉันบินเครื่องบินรบด้วยเชือกคือในวัยเด็กผู้บุกเบิกของฉันและฉันไม่คิดว่าตัวเองเป็นผู้เชี่ยวชาญในเรื่องนี้ ในการทำเช่นนี้จะเป็นการดีกว่าที่จะศึกษาส่วนที่เกี่ยวข้องของฟอรัมอย่างรอบคอบเนื่องจากมีการระบุนักกีฬาตัวจริงไว้ที่นั่นและไม่ใช่แค่มือสมัครเล่นเท่านั้น ฉันจะบอกเพียงว่าข้อโต้แย้งหลักที่สนับสนุนการเปลี่ยนไปใช้โปรไฟล์ที่บางลง ไม่สมมาตร หรือแม้แต่นูนแบน มักจะสรุปได้ดังต่อไปนี้:

1) การลากโมเดลให้ต่ำลง ส่งผลให้ความเร็วในการบินสูงขึ้น

2) เที่ยวบินตรงระหว่างการต่อสู้โดยเฉลี่ยจะนานกว่าเวลาบินแบบกลับหัว ดังนั้นเที่ยวบินตรงจึงมีความสำคัญมากกว่า

3) น้ำหนักและต้นทุนในการผลิตแบบจำลองน้อยลง

มีข้อดีอื่น ๆ ที่ควรจะเป็น แต่ก็เป็นที่ถกเถียงกันอยู่และฉันจะไม่พูดถึงมัน และข้อเสียเปรียบหลักคือการเสื่อมสภาพของคุณภาพของการแสดงผาดโผนแบบย้อนกลับ (ในการบินแบบกลับหัว)

เรามาเริ่มเปรียบเทียบโปรไฟล์กันดีกว่า ดูเหมือนว่าผลลัพธ์ที่คาดหวังจากการวิเคราะห์จะชัดเจน แท้จริงแล้วโปรไฟล์ที่บางกว่าจะมีแรงดึงน้อยกว่า ซึ่งหมายความว่าความเร็วในการบินจะสูงขึ้น และคุณไม่สามารถโต้แย้งได้! แต่... มาคำนวณกันดูว่าจะยุติธรรมแค่ไหนเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เป็นตัวเลข คุณต้องเริ่มจากคุณลักษณะเฉพาะ ดังนั้น เราจะยอมรับข้อมูลเบื้องต้นต่อไปนี้สำหรับโมเดลที่มีรูปถ่าย

ลักษณะของเครื่องบินรบในภาพ 1:

ปีกกว้าง - 1,000 มม

พื้นที่ปีก – 20.8 ตร.ม. DM.

น้ำหนักถอดของรุ่น - 475 กรัม

ความเร็วการบินโดยประมาณ - 32 ม./วินาที (นี่เป็นเพียงค่าอ้างอิงบางส่วน เราจะเปลี่ยนแปลงความเร็วเพิ่มเติมในการคำนวณ)

โปรไฟล์เริ่มต้น - สมมาตร 15% (NACA 0015 - ใกล้เคียงกับต้นฉบับ)

เครื่องยนต์ - Eurgle RC Plane 1580kv D2810 มอเตอร์ติดตั้งด้านหลังแบบไม่มีแปรง (300W)

แบตเตอรี่ - 2200mA 3S 25C

ตัวควบคุม 40A

สถิติบนอัฒจันทร์:

สกรู - MA 8x5

ปัจจุบัน - 26A

กำลังไฟฟ้า - 270W

แรงฉุด - 980 กรัม

เพื่อการเปรียบเทียบ ลองใช้โปรไฟล์ TsAGI สองโปรไฟล์ อย่างแรกคือโปรไฟล์นูนแบนล้วน TsAGI-719 ความหนาสัมพัทธ์ประมาณ 10%- โปรไฟล์ที่สองก็คือ TsAGI เพียงแต่มีขอบนำที่โค้งมน นี่คือ TsAGI-831

การวิเคราะห์ของเราได้รับการอำนวยความสะดวกอย่างมากจากข้อเท็จจริงที่ว่าเรากำลังพิจารณาปีกบินที่ไม่มีลำตัวที่เด่นชัด ดังนั้น สิ่งนี้จึงสามารถนำมาพิจารณาในค่าการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์โดยรวมด้วยปัจจัยการแก้ไขเล็กน้อย แต่จะไม่ส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลลัพธ์การเปรียบเทียบ

ในการคำนวณที่เหมาะสม คุณจำเป็นต้องทราบคุณลักษณะแอโรไดนามิกของแต่ละโปรไฟล์ เริ่มจากแบนนูนกันก่อน

ตารางที่ 1. เรขาคณิตของโปรไฟล์ TsAGI-719

นี่คือสิ่งที่ดูเหมือน:

ข้าว. 2. โครงร่างโปรไฟล์ TsAGI-719

และลักษณะของมันอยู่ในตารางด้านล่างนี้

ตารางที่ 2. ลักษณะอากาศพลศาสตร์ของ airfoil TsAGI-719

คุณสามารถใช้ข้อมูลแบบตารางในการคำนวณของคุณได้ เฉพาะในกรณีนี้จะต้องแก้ไขค่ากลางและทำให้การคำนวณยุ่งยากและโดยทั่วไปไม่สะดวก เพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งนี้ ฉันใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าเราสนใจในพื้นที่มุมการโจมตีที่จำกัด ซึ่งข้อมูลแบบตารางสามารถประมาณได้อย่างง่ายดายด้วยสูตรการวิเคราะห์ ฉันได้สูตรประมาณต่อไปนี้สำหรับ Cx และ Cy:

ที่นี่? - มุมการโจมตีเป็นองศา

มาดูกันว่าการประมาณของเราประสบความสำเร็จแค่ไหน

ข้าว. 3. การประมาณคุณลักษณะแอโรไดนามิกของใบพัด TsAGI-719

จากกราฟเป็นที่ชัดเจนว่าในเขตของมุมโจมตีเล็ก ๆ การประมาณด้วยสูตรการวิเคราะห์ค่อนข้างน่าพอใจ

ตารางที่ 3. รูปทรงโปรไฟล์ TsAGI-831

นี่คือสิ่งที่ดูเหมือน:

ข้าว. 4. โครงร่างโปรไฟล์ TsAGI-831

ลักษณะอากาศพลศาสตร์ตามตารางด้านล่าง

ตารางที่ 4. ลักษณะอากาศพลศาสตร์ของ airfoil TsAGI-831

สำหรับโปรไฟล์นี้ จะได้สูตรการประมาณต่อไปนี้สำหรับ Cx และ Cy:

ที่ไหน

ข้าว. 5. การประมาณคุณลักษณะแอโรไดนามิกของ airfoil TsAGI-831

สิ่งที่เราต้องทำคือกำหนดลักษณะของโปรไฟล์ที่สมมาตร พวกเขาอยู่ที่นี่:

ตารางที่ 5. รูปทรงโปรไฟล์ NACA-0015

นี่คือลักษณะโปรไฟล์แบบสมมาตร

ข้าว. 6. โครงร่างโปรไฟล์ NACA-0015

ตารางที่ 6. ลักษณะอากาศพลศาสตร์ของโปรไฟล์ NACA-0015

ในช่วงต้นทศวรรษที่ 60 Richard Klein ตัดสินใจสร้างเครื่องบินกระดาษที่สามารถทนต่อลมแรงพอสมควร บินได้สูง และเหินได้ดี หลังจากการทดลองมากมาย เขาก็บรรลุเป้าหมาย วันหนึ่งริชาร์ดโชว์เครื่องบินของเขาให้ฟลอยด์ โฟเกลแมนดู เมื่อประเมินการบินแล้ว เพื่อนทั้งสองจึงตัดสินใจจดสิทธิบัตรสิ่งประดิษฐ์ของพวกเขา - ปีก "โปรไฟล์ขั้นบันได" ในเที่ยวบินครั้งหนึ่งไปยังสนามที่พี่น้องตระกูลไรท์เคยทำการบิน เครื่องบินลำดังกล่าวบินได้สูงถึง 122 เมตร

อากาศพลศาสตร์โปรไฟล์ ไคลน์-โฟเกลมาน แก้ไขแล้ว KFm (ในวรรณคดีอังกฤษ KFm) เป็นตัวแทนของโปรไฟล์ทั้งหมดรวมกันโดยมี "ขั้นตอน" หรือหลายอย่าง แต่ละโปรไฟล์มีลักษณะเฉพาะของตัวเองและพื้นที่การใช้งานที่เหมาะสมที่สุด

ขณะนี้มี 8 โปรไฟล์ QFm มาดูโปรไฟล์เหล่านี้กันดีกว่า

ในขณะที่แอร์ฟอลส์ “ทั่วไป” ส่วนใหญ่ถูกทำให้หนาขึ้นเพื่อเพิ่มแรงยก หรือบางลงเพื่อลดการลาก แต่โปรไฟล์ KFm อนุญาต พร้อมกันปรับปรุงคุณลักษณะทั้งสองนี้

แล้วมันเกิดขึ้นได้อย่างไร!

ตรงด้านหลังขั้นบันไดจะเกิดกระแสน้ำวนที่มั่นคงซึ่งในขณะเดียวกันก็กลายเป็นส่วนหนึ่งของโปรไฟล์ การไหลของอากาศที่ไหลรอบๆ โปรไฟล์ที่รวมกัน (แข็งบางส่วน หรือ "อากาศ") จะสร้างแรงยก และเนื่องจากส่วนหนึ่งของโปรไฟล์ (ในส่วนกระแสน้ำวน) การไหลของอากาศเสียดสีกับอากาศ การลากของปีกที่มีโปรไฟล์ KFm จึงต่ำกว่าความต้านทานของปีกที่คล้ายกันซึ่งมีโปรไฟล์ "ปกติ" อย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นคุณภาพอากาศพลศาสตร์ของปีกที่มีโปรไฟล์ KFm จึงสูงกว่า นอกจากนี้ การปรากฏตัวของกระแสน้ำวนยังช่วยป้องกันไม่ให้กระแสน้ำหยุดนิ่ง ซึ่งจะเป็นการเพิ่มมุมวิกฤตของการโจมตี

โปรไฟล์คืออะไร? ไคลน์-โฟเกลมานอาจเป็นที่สนใจของผู้สร้างแบบจำลองเครื่องบิน?

ประการแรก ประสิทธิผลของโปรไฟล์ QPM แสดงให้เห็นที่ตัวเลข Reynolds ที่ต่ำ (เช่น ความเร็วและขนาดต่ำ) ซึ่งเป็นลักษณะของเครื่องบินขนาดเล็ก ประการที่สองการผลิตโปรไฟล์ KFm ค่อนข้างง่ายโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสร้างจากวัสดุแผ่น (เช่นกระเบื้องเพดาน) ยิ่งไปกว่านั้น ในกรณีส่วนใหญ่ การใช้ CFM จะช่วยเพิ่มความแข็งของปีก

แน่นอนว่าทั้งหมดนี้ดูน่าดึงดูดมาก แต่ผู้สร้างโมเดล "จะไม่เชื่อจนกว่าเขาจะตรวจสอบ" ผู้สร้างแบบจำลองได้ทำการทดลองหลายชุดเพื่อประเมินคุณลักษณะของโปรไฟล์ QPM โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Rich THOMPSON ได้ทำการเปรียบเทียบ (สนทนาบน rcgroups.com) ของปีกบนเครื่องบินลำเดียว ในกรณีนี้ มีการบินบนปีกต่อไปนี้ (โปรดทราบว่าโปรไฟล์ถูกสร้างขึ้นอย่างไร):

ประสิทธิภาพการบินของแบบจำลองได้รับการจัดอันดับจากห้าคะแนน ระบบ ผลลัพธ์แสดงตามตาราง:

ผู้ชนะในบรรดาโปรไฟล์ที่ได้รับการประเมินคือโปรไฟล์ KFm-2 (ขั้นที่ 50% ของคอร์ดที่ด้านบน)

เมื่อพิจารณาทั้งหมดข้างต้นแล้ว ก็คุ้มค่าที่จะลองใช้ปีกที่มีโปรไฟล์นี้ในโมเดลใหม่ของคุณ คุณภาพของมันไม่ต้องสงสัยเลยและความง่ายในการผลิต (จากกระเบื้องเพดานและวัสดุที่คล้ายกัน) มีบทบาทสำคัญในการสร้างแบบจำลองเครื่องบินด้วยตัวเอง

อย่าพลาดโอกาสสร้างโมเดลใหม่โดยใช้โปรไฟล์ที่ชนะเลิศคุณภาพดีเยี่ยมและราคาของวัสดุจะไม่ "กระทบกระเป๋าของคุณ" - และความสงบสุขในครอบครัวและงานอดิเรกที่คุณชื่นชอบจะไม่ประสบ!

อัคบาร์ อาฟลีเยฟ (อัคบารากา)

บ้าน » พวงมาลัย » การวิเคราะห์เปรียบเทียบโปรไฟล์ปีกสำหรับโมเดลเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ลักษณะทางเรขาคณิตของปีก ปีกแบบขั้นบันได