Профиль крыла

TheRaven

Учите матчасть !
Откуда
Самара
А этот критерий, как и максимальное качество нужно считать для всего самолета, с учетом всех составляющих сопротивления, чистый профиль на него влияет мало.

Браво! Вот тут в саааамую дырочку!

Можно подобрать супер-пупер-гипер профиль и убить все ЛТХ дурной местной аэродинамикой, неудачным выбором геометрии крыла (сужение-удлиннение-площадь) и прочими ошибками...

Знаете, чем отличается хороший конструатор от плохого?

Плохой ищет революционный прорыв, какую-нибудь фичу типа "совершенного" профиля, кольцевого крыла, "ламинаризации" потоков, которые, как ему кажется, обеспечат подавляющее преимущество перед имеющимися аппаратами... и ему не хватает энергии и времени на грамотное проектирование всего остального: управления, стыковых узлов, топливной системы, электрооборудования,  поиска простых и чистых сопряжений поверхностей - что, собственно, и составляет 95% работы конструктора.

Хороший конструктор работает на результат. Вот, например, наш уважаемый камрад Оренавиа, или Боря Чернов. KISS ! (Делай это проще - не заморачивайся!). При этом с выбором профила не заморачиваются, а ставят, как правило, то что хорошо себя зарекомендовало: NACA 23...., Кларк, Р-II и т.п. Вот и получается любопытная вещь: эти профили считаются "хорошими" потому, что конструкция в целом удачная, а конструкция удачная потому, что автор вообще не парился по теме "Профили крыла"  ;)


В этом случае, как мне кажется, выбор профиля идет по следующим критериям:

1. Характер срыва и чувствителльность к загрязнениям и дождю.
2. Удобство компоновки силового набора, управления, механизации, баков, шасси.
3. Минимальное сопротивление КРЫЛА на рабочих режимах.
4. Продольный момент КРЫЛА - в том числе с механизацией - и влияние его на диапазон центровок.

Возьмем, к примеру, 2 профиля с различными задними углами, типа  NACA-23012 и P-II. Врисуем туда и туда элерон фрайз с кабаном равной длины:
 

Вложения

TheRaven

Учите матчасть !
Откуда
Самара
В первом случае тяга ложится внутрь ТК, во втором - выходит за него.

Во втором случае оснастка сильно упрощается, поскольку узел внутри ТК выполняется гораздо проще (обратите внимание: у Цессны почти все стыковые узлы внутри ТК).

Спрашивается: какой профиль выбрать?
 

TheRaven

Учите матчасть !
Откуда
Самара
И Вы, возможно, будете правы! А может и нет - нагрузка-то возрастет, да и влияние люфтов в проводке увеличится... То есть из вопросов аэродинамики мы уходим к комплексному решению, где профиль - одна из составляющих.

Получается, что наличие выступающих конструкций может сильно повлиять на сопротивление крыла.

О значимости местной аэродинамики великолепно высказался в ... дай бог памяти...87-м (?) Кондратьев. (Я тогда сопляком совсем был, но "хвосты уже таскал") :)

"...Вот у Вас в потоке торчит головка болта М8, описанным диаметром 14 мм и высотой 5 мм. Это на фюзеляже длинной 5 метров. Представьте себе отмасштабированную головку на борту Ту-154. Это будет блямба 140х50, вся такая угловатая. И еще с десяток таких блямб. Представили? Это одна из причин того, что Ваше реальное качество оказывается процентов на 10...20 ниже рассчетного ...." (С)
 

Alex_520

Сменил аватарку - ушёл в малую авиацию
Ишщо вопросик к спецам подкину - а что вы сказать имеете по поводу профилей RAF-6 - http://www.worldofkrauss.com/foils/941
и 740130 WP-2 - http://www.worldofkrauss.com/foils/1273?

Первый - почти что "классика" с прямой нижней дужкой.
Второй - "суперпуперкритический".

Но услышать хотелось бы в чём тут разница между ними?
 

TheRaven

Учите матчасть !
Откуда
Самара
Айрат, ничего прикольного не вижу. Я на форуме для того, чтобы читать информацию и делиться своей. Кому не интересно - есть игнор :)

RAF-6 используется в основном для профилировки лопастей винтов (например знаменитая "английская" серия R&M-829, на которую ссылаются многие наши довоенные справочники и РДК). Его характеристики и геометрия подбирались с учетом не тоько аэродинамики, но и положения ЦМ сечения, а также характеристик прочности.

Этот профиль работает как на относительно малых скоростях, так и на транссвуке (в концевых сечениях лопасти винта). Для винтового профиля также имеют значение характеристики на закритических углах и углах атаки с отрицательной подъемной силой, поэтому Вы можете найти "круговую" обдувку RAF-6.

Профиль Вортмана - типичный "ламинарник" для малых скоростей и размерностей. Используется для тонкой настройки крыла планера.

Кстати по поводу суперкритических профилей. Так называют профили, разработанные в 60...80 гг. прошлого века. Дело в том, что местные скорости потока вокруг профиля больше скорости полета аэроплана. Поэтому при достижении определенной скорости на крыле возникают местные скачки уплотнения, и скорость эта называется "критической".
Традиционные способы борьбы - стреловидность и тонкий профиль.
С появлением в конце 50-х мощных компьютеров появилась возможность достаточного точного расчета поля скоростей. Тогда же (по-моему, Уиткомбом) была сформулирована идея: за счет отгиба вниз хвостовой части как бы "размазать" приращение местной скорости по хорде. Результаты расчетов и экспериментов позволили создать для транспортных самолетов третьего поколения крылья с большой относительной толщиной и умеренной стреловидностью, что значительно снизило массу конструкции крыла.
У нас внедрение этих профилей пошло на Ту-204 и Ил-96. Сравните стреловидность и удлиннение крыла у Ил-62 и Ил-96. Вот это и есть результат использования суперкритических профилей.

На базе теории и методик расчетов трансзвуковых профилей Уиткомб разработал также профили для АОН. GA(W) расшифровывается как General Aviation, Whitcomb. Но эти профили не есть суперкритические, поскольку рассчитаны для работы на очень малых числах Маха (до 0,3).
 

Alex_520

Сменил аватарку - ушёл в малую авиацию
2 Айрат:

Я не прикалываюсь (если Вы так подумали) - просто пытаюсь восполнить для себя те пробелы, которые по данной теме у меня в "чердачке" имеются. Заканчивал всё же не МАИ и КАИ, а всего лишь КИИ ГА, да и то - "заушно", так как уже летал "биндюжником" на самосвале Антонова в те годы...

2 TheRaven:

Спасибо за обстоятельный ответ!

Про Уиткомба и его профили серии GA знал немного (по Бадягину и Мухаметшину).

А по профилям типа RAF-6 для более существенных значений Re (в районе 1,5 - 2,0 миллиона) не подскажете где инфу поискать можно?
 

Айрат

Я люблю строить самолеты!
Откуда
г Дубна
Пардон, если не прикалываетесь, то форму вопросов чуть посерьёзней ,плз.
Вообще учиться в форуме можно наверное, но я рекомендовал бы Вам всё же обращаться к литературе.
Если говорить про профиля и суперкритические в часности, то я в МАИ об этом немного узнал, в основном сам и из литературы...
2 TheRaven:
Действительно, оч. обстоятельно, если позволите, немного добавлю.
Само название "суперкритический" уже говорит об их назначении, для повышения скорости на которой возникает "критическое"обтекание. Поскольку потребность в этом возникла в транспортной авиации; увеличить крейсерскую скорость хотя бы на 50-70км\ч при той же экономичности, но не снижая объёма крыла(топливных баков), т.е. толщина крыла не должна была уменьшаться, вернее нужен был объём. Самый простой способ оттянуть начало возникновения скачков уплотнения, это передвинуть назад максимальную толщину профиля .А уменьшить другие вредные последствия (очень сильно меняются моментные характеристики при появлении скачков уплотнения),удалось с помощью поджатия в хвостовой части профиля снизу. Но при этом как побочное явление оттянулась назад точка перехода ламинарного в турбулентный поток по нижней поверхности, так что не стоит забывать, что у ламинарных профилей нижняя поверхность важней по качеству исполнения, чем верхняя...
" Ламинаризация" профиля тогда не имела особого значения, потому что на тех Рейнольдсах почти весь поток на крыле турбулентный. То что профиля изначально проектировавшиеся как суперкритические, оказались очень интересными на гораздо меньших Рейнольдсах, это уже другая история...

   С уважением, Айрат.
 

Alex_520

Сменил аватарку - ушёл в малую авиацию
Вопрос вдогонку...

Если бы Вам сегодня довелось делать крыло для лёгкого скоростного самолёта с подкосным крылом (типа того же W-8 TAILWIND), то на каком бы профиле Вы остановили свой выбор - на ламинарном (который тряпочкой протирать перед полётами надо было бы) или на сравнительно тонком классическом, который прощает загрязнение поверхности крыла (но имеет худшие данные по всем параметрам)?

Если можно - то назовите конкретный профиль (или киньте ссылочку на него)...
 

Айрат

Я люблю строить самолеты!
Откуда
г Дубна
Разве можно однозначно ответить на этот вопрос?..
А Вы не сравнивали хотя бы только по сопротивлению 17% GAW-1  но без подкоса, с 8% подкосным крылом?
И вообще увеличению удельной нагрузки на крыло и уменьшению миделя фюзеляжа должны же быть более разумные пределы...
 

Alex_520

Сменил аватарку - ушёл в малую авиацию
И я про него - нагрузку следует уменьшать (хотя бы до 50 кг/м2), Фаулера можно вместо простого закрылка поставить (есть примеры из той же Самары).

А мидель фюзеляжа у него самый тот - всё "вокруг пилотов" "прорисовано" - ничего лишнего, но с комфортом посадка, не планерная.
 

Вложения

TheRaven

Учите матчасть !
Откуда
Самара
....Но при этом как побочное явление оттянулась назад точка перехода ламинарного в турбулентный поток по нижней поверхности, так что не стоит забывать, что у ламинарных профилей нижняя поверхность важней по качеству исполнения, чем верхняя...
2 Айрат. Бикзур рахмат! Про это не знал! Вот за это люблю этот форум!

2 Алекс 520. В лучших традициях самарской школы рекомендовал бы GA(W)-1, модифицированный на 15% толщину относительно средней линии профиля, с сохранением радиуса носка. Если интересно - на днях пересчитаю и дам координаты.

Причины.

1. Самолет скоростной, поэтому общивка, скорее всего, жесткая. Следовательно, появляется замкнутый контур достаточной площади, позволяющий без заметного роста массы воспринять крутящий момент.

2. Модификация GA(W)-1 на 15% позволяет сделать эффективное крыло с хордой 0,9....1,2 м для скоростей 70 и более км/ч. Для 17% профиля на этих скоростях нужна хорда не менее 1,3 м. Использование 13% профиля менее выгодно, так как сильно уменьшается площадь замкнутого контура, аоспринимающего кручение.

3. Большой задний угол (см. мой предыдущий пост) позволит расположить привода элеронов и закрылков внутри контура, что дает выигрыш в местной аэродинамике и компоновке крыла (не надо взрезать верхнюю обшивку под тягу).

4. Контур GA(W) позволяет расположить лонжерон с приличной строительной высотой от 25% до 55% хорды, что сильно облегчает компоновку силового набора фюзеляжа.

Как видите, критерии - в основном конструктивные. Про другие положительные качества GA(W) я уже писал выше.
Так что выбор за Вами!
 

Alex_520

Сменил аватарку - ушёл в малую авиацию
15% для подкосного крыла всё же многовато.

Желательно бы в районе 12 - 13 % САХ остановиться. Места для горючки между лонжеронами уже хватит, а контур работающий при металлической обшивке и так будет избыточным ("...я так думаю (С) ...")
:D

Так что тут вроде более оптимальным не GA (W)-I, а GA (W)-II смотрится - http://www.worldofkrauss.com/foils/1546

Или же его последующая модификация с того же сайта - http://www.worldofkrauss.com/foils/461 (кстати и качество у него повыше, и угол сваливания побольше и наивыгоднейший угол атаки поменьше - так что более скоростной профиль получается вроде бы).

Что скажете?
 

Вложения

  • 3,7 КБ Просмотры: 306
Откуда
Москва
TheRaven!
А в чем начинаются проблемы GA(W)-1 на 15%, если ставить подкос снизу? У Вас опыт применения таких профилей был, как я поинмаю, исключительно свободнонесущих?
ЗЫ. Кстати, а какие размеры матриц и каких профилей у вас в самаре имеют место быть? Может кому нибудь будет проще заказывать готовые крылья пот требуемые нагрузки, чем проходить весь путь самостоятельно. Тогда интересна цена вопроса.

ЗЫ ЗЫ
Пробежал ветку еще раз. Виноват, подкосные были.  ;D  Просто значит в голове осталась инфа, что подобные профили применяют исключительно в свободнонесущих крыльях.  :-?
 

Alex_520

Сменил аватарку - ушёл в малую авиацию
Да так...  ::)

В свободное от работы время одну "малявочку" скоростную прикидываю (пока "в уме") по классической компоновке.

Чтобы и в СЛА по массе и по скорости сваливания "вписать" можно было, и в горизонте без насилия над движком бегала хотя бы под 250 км/час (на экономичном ещё режиме работы двигателя).

А лучше - под 300 ;D ;D ;D

З.Ы.

Канардов не предлагать! Пусть ими Админ занимается  - это его "вотчина" в России :cool:
 

TheRaven

Учите матчасть !
Откуда
Самара
2 Алекс 520

Не спорю, ga(w)-2 смотрится более изящно. Однако разница в профильном сопротивлении, в сравнении с 15%, незначительна. А строительная высота - она и в Африке строительная высота, только пальмами меряется :).

Насчет прочности обшивки. Толщина обшивки у Вас определится не прочностью, а устойчивостью. Грубо говоря так: при 15% профиле Вам придется ставить нервюры с шагом 250, а при 13% - с шагом 200, при прочих равных.
Плюс, как мы говорили уже, компоновочные преимущества.

Но это личное мнение, возможно, при комплексном анализе конструкции, 13% будет более удобен.


2 Хвост

Крылья GA(W) из металла делает в Самаре Андрей Щетинин. Если нужен контакт - в личку.

На данный момент есть 3 матрицы GA(W):

1. В СГАУ - прямое крыло, длина матрицы 5200, хорда 1300, унифицированный щелевой элерон-закрылок. Матрица весьма побитая, 1997 года выпуска. Но крыло делать можно.

2. У Бори Чернова - длина матрицы 5500, хорда 1400, под срезанные законцовки. Механизация (матрицы) также есть. Матрица в отличном состоянии, работа Паши Федорова, 2004 год.

3. У Алексея Аненкова - от Л-4. Крыло с сужением, элероны, закрылки. Параметры навскидку не скажу. Матрица нулевая, этого года. Геометрия - наверное, самая лучшая из всего, что есть на сегодня.


Насчет цены вопроса. Тут здорово зависит от проекта. Например, трудоемкость крыла СК-12 и Че-25, при равных размерах, различается раза в два. Поэтому - можно обсудить проект. С удовольствием помогу :)
 

Alex_520

Сменил аватарку - ушёл в малую авиацию
.
..при 15% профиле Вам придется ставить нервюры с шагом 250, а при 13% - с шагом 200, при прочих равных...
Но можно ведь сделать шаг люралевых нервюр и по 400, с проставкой между ними пенопластовых на клею (как у Тони на "СОЛО"). Если не заморачиваться на сертификацию как типа и не рассчитывать на пилотаж +8-4...
:~)
 

Вложения

Вверх