Профиль крыла

[TheRaven]

Вот я и говорю, что нужна комплексная оценка

Я обычно поступаю так.
Сгачала рисуем компоновку фюзеляжа. Определяем сконструктивно-силовую схему (где лонжерон, какая механизация, элероны и т.д.
Затем в эксэле пишу формулы для расчета ЛТХ и массы (под принятую схему)- и начинаю играть параметрами крыла: нагрузкой, удлиннением и - характеристиками профиля. Крыло автоматически тянет за собой оперение.

Подбираю оптимальное сочетание "нагрузка-удлиннение-профиль".

 

[erisky]

с проставкой между ними пенопластовых на клею (как у Тони на "СОЛО"). 

Там и стрингеров достаточно.Считайте что для дюралевой обшивки из 0,5 мм. "клетка" составляет 250-300 мм.

 

[Alex_520]

Тогда шаг между дюралевыми нервюрами до 500 - 600 мм можно увеличить будет ;D ;D ;D

 

[erisky]

Можно,если осторожно!Только,желательно чтобы клетка была квадратной.Угол возникновения гофров при потере устойчивости близок к 45 градусам(НЕ путать с ГОРИЛКОЙ)

 

[Alex_520]

Это мы знаем - на авиационном заводе работали ;D

 

[erisky]

С горилкой? 

 

[Alex_520]

С металлом тоже (Д-16АТ. к примеру)...

 

[erisky]

Ну,тады сопьёмся сойдёмся!

 

[Lapshin]

Можно,если осторожно!Только,желательно чтобы клетка была квадратной.Угол возникновения гофров при потере устойчивости близок к 45 градусам(НЕ путать с ГОРИЛКОЙ)

Волны при потере устойчивости обшивки будут располагаться под углом,близким к 45 градусов в любом случае - и квадратная клетка здесь ни при чем и не является оптимальной,скорее наоборот;обшивка вполне способна работать за пределом устойчивости (академик Крылов еще в начале ХХ века демонстрировал в доказательство шарнирный ромбик,заклеенный папиросной бумагой,растягиваемый за противоположные углы - обшивка работала до разрыва вдоль диагональной волны):достаточно,чтобы она не терялась на крейсере.

 

[Denis]

Не достаточно. Обшивка не должна терять устойчивость при всех маневрах, встерчающихся в нормальном полете, что означает нормальную перегрузку до 2 (вираж с креном 60град). При этом напряжения во всех критических сечениях должны быть ниже усталостного предела.
Необходимо обеспечить безопасную повреждаемость. Это значит, что конструкция должна сохранять способность нести нагрузку даже при наличии усталостных трещин, а они (трещины) должны останавливаться в пределах ограниченных отсеков обшивки. не перходя за их границы. Для этого работающую обшивку  разбивают силовым и поддерживаюшим набором на отсеки. У Сессны типовая конструкция крыла содержит стрингеры, разбивающие отсек между нервюрами и лонжеронами кшк на 4 учаска по хорде. Она может потерять много таких учасков полностью. и все равно будет нести все кручение.

Ес ли применен один мощный лонжерон, сдвинутый назад до 35-40% хордв, что просится на такие профили как GAW, также как и на NACA 6й серии, то этот лонжерон делит замкнутый контур сечения крыла на два отсека. каждый из которых обязан нести все кручение. Вперди и позади этого лонжерона прводят впомогательные лонжероны, которые стыкуются с центропланом так, чтобы каждый из них вместе со стыковыми узлами главного лонжерона образует плечо, на которм пердается весь мосент кручения. Конструкции с работающей обшивкой, в которых пути передачи изгиба и кручения не резервированы на сертифицированных граждаских самолетах не применяются.
Если все сделано по этим правилам, вес 1м2  свободнонесущего крыла с работающей обшивкой становится приемлемым только при удельной нагрузке не менее 80-90кг/м2.   

 

[Alex_520]

При аэродинамической компоновке планера по типу W-8 TAILWIND на "мой карий взгляд" так и "просится" крыло двухлонжеронное, но с щелевым выдвижным закрылком Фаулера.

В Самаре такой по-моему на "Элитаре" ставят (если память мне ещё не изменяет).

А при использовании на крыле ламинарного профиля типа NASA/LANGLEY LS(1)-0413MOD передний лонжерон "просится" на 15 - 20 % САХ, а задний - на 65-70 % САХ.

Тогда и объём внутрикрыльевого бака будет уже приличный, и закрылок Фаулера вполне прекрасно впишется в профиль.

А если к этому рискнуть и добавить ещё и зависающие при выпуске закрылков элероны, то вполне может статься, что и при нагрузке на крыло порядка 70 - 80 кг/м2 таки уже удастся "вписать" крыло в скорость сваливания не более 48 км/час (которая лимитируется для СЛА).

А при такой удельной нагрузке и таком профиле самолётик будет бегать заведомо быстрее, чем его одноклассники с обычными профилями (на тех же движках и на тех же самых оборотах). И топливная эффективность и дальность полёта на одной и той же заправке будет выше.

Так что для "миникруйзера" частного такой вариант мог бы быть весьма интересен :IMHO

Или я ошибаюсь?

Может проще будет взять тот же "классический" профиль типа CLARK Y (http://www.worldofkrauss.com/foils/483) и не заморачиваться?

Кажется мне. что в России пилоты-любители АОН уже "выросли из коротких штанишек" чисто аэродромных полётов "вокруг собственного хвоста" и готовы уже к дальним cross-country полётам. А летать их надо уже на больших скоростях и высотах. На установленных эшелонах и по ППП и ОПВП.

Недаром же Админ замахнулся на "Велосити", "Лонг Изи" и "Интрудер". Чует, что спрос на скоростные самолёты АОН у нас в стране скоро будет расти.

Только вот не везде на них бетонные ИВПП напасёшься. А тот самый W-8 и с грунта прекрасно летает при почти такой же крейсерской скорости полёта как "Лонг Изи".

К примеру слетать из Тюмени в Самару на самолётике типа W-8 вполне ещё реально. Или из Самары в столицу...

Как думаете, народ?

Не пора ли конструкторам за более скоростные машины в категории СЛА браться? Не все ведь способны платить по 9 лимонов за Л-42, кого-то и двухместный СЛА скоростной устроил бы. И легализовать его чуть проще и дешевле, чем по 118 приказу "сертифицировать" как ЕЭВС.

Что думаете, конструкторы?

 

[Байкал]

Наверное всёж Тайльвинд в 450кг уложить не удастся... хотя идея хорошая.... и перспективная с учётом наших расстояний... мне например тоже такой вариант в последнее время спокойно спать не даёт...
Так что Алекс, давай копай эту тему дальше... на арбузе много к друзьям не налетаеш. 

P.S.: Хотя Владимиру Ивановичу и совсем необязательно докладывать про полный объём баков... можно и литров 40 заявить... СЛА всё-таки...

 

[Denis]

Тейлвинд вполне можно уложить в 450-472кг полетного веса.
Первый W-8, построенный самим Уиттменом, весит 313кг смотором континентал С-85. который весит столько же, сколько и О-200. В конструкции планера W-8 есть много мест, где можно убрать лишний вес,причем, в основном не за счет основных агрегатов, которые легкие, а за счет начинки.
У Стива Уиттмена просто не было такой необходимости, зато он сделал простую и легко воспроизводимую конструкцию. Борьба с весом однозначно приведет к некоторому усложнению. но не смертельному.
С профилем крыла тоже не нужно никак морочиться. Он - идеален. Дальнейшее снижение профильного сопротивления практически невозможно. да и не нужно, уже мало что изменит, поскольку профильное сопротивление крыла составляет  у таких самолетов мееее 20% сводки сопротивлений (для Тейлвинда есть данные). Если (фантастика) уменьшить Схр вдвое, то сводка сопротивлений понизится максимум на 10% , что даст прирост скорости на 3.5%.
Пример для сравнения - самолет Коломбана MCR-01ULC, который имеет точно такую же сводку сопротивлений, как и Tейлвинд (0.19м^2) при такой же площади крыла 8м^2 (у Тейлвиндов бывает от 7.8 до 8.3 м^2), при этом у него двухщелевой выдвижной закрылок на профиле НАСА 23015. Низкопланная схема вообще, а та, что реализована на MCR, в частности, ограничивает эффекивность закрылков  по сравнению с высокопланом из-за потерь приращения Cу на фюзеляже, котрые отсутствуют у высокоплана с правильно организованным сопряжением крыла. Поэтому для реализации потребного в данном случае Cymax= 2.5 понадобитсявсего лишь одна щель и угл отклонения закрылка порядка 30-35 градусов, на профиле не толще 12%.  если на верхней поверхности крыла поставить генераторы вихрей, то будет еще интереснее.
 

 

[Байкал]

Тейлвинд вполне можно уложить в 450-472кг полетного веса

Это примерно на 150-180кг меньше прототипа.

Первый W-8, построенный самим Уиттменом, весит 313кг

Это на 67кг легче оф данных.

смотором континентал С-85. который весит столько же, сколько и О-200.

А это сколько точно?

В конструкции планера W-8 есть много мест, где можно убрать лишний вес,причем, в основном не за счет основных агрегатов, которые легкие, а за счет начинки

Так там и так вроде ничего лишнего... ну авиагоризонт, радио, обивка кабины, одна ручка управления и полаккумулятора дадут например экономии 15кг... но это практически всё.  Или я чего-то забыл?

у Тейлвиндов бывает от 7.8 до 8.3 м^2

Насколько я понял это для старых моделей, а у Затуринского например явно развитые законцовки.

Поэтому для реализации потребного в данном случае Cymax= 2.5 понадобитсявсего лишь одна щель и угл отклонения закрылка порядка 30-35 градусов, на профиле не толще 12%.если на верхней поверхности крыла поставить генераторы вихрей, то будет еще интереснее

Кстати на Тэйле стоит составной "модный" профиль: сверху 4309 и снизу 0006... похоже что с малым моментом (характеристик не видел, но конфигурация профиля вкупе с малыми площадями ГО наводят на такие мысли) Мне правда кажется что с таким носком он видимо довольно резко должен срываться... поэтому идея с Вертексами представляется интересной... а есть инфа по применению В-генераторов на Тэйлах?

 

[erisky]

При аэродинамической компоновке планера по типу W-8 TAILWIND на "мой карий взгляд" так и "просится" крыло двухлонжеронное

Однозначно!Чтобы конструкцию сильно не менять.А с закрылком можно поиграться.Мне больше тут ГВ-2  нравится

 

[Denis]

Вот официальные данные по авторскому W8:

http://www.airventuremuseum.org/collection/aircraft/Wittman%20Tailwind%20W-8C.asp#TopOfPage

Вес пустого даже 311кг, полетный 560. Максимальный мотор Континентал О-200. Крейсер до 280км/ч истинной.

Самолет W-9 значительно тяжелее, он расчитан под моторы мощностью 145-160л.с. (Континентал О-300, Лайкоминг О-320), полетный вес оригинально до 650, сейчас до 720кг.

Сухой вес моторов С-85 и О-200 97-99кг с оригинальным навесным оборудованием. Заменой стартера и генератора на современные легкие, можно снять примерно 8кг. 

На ферму фюзеляжа W9, которая жирнее и сложнее, чем у W8, идет 34кг труб:

http://cartesiantube.com/Kit%20PDF/39119.tailwind.fuselage.isobom.pdf

Полностью го овый и обшитый, такой фюзеляж уложится в 50кг. Композитные фюзеляжи СЛА сходных размеров, включая MCR, не только не легче, но и наверняка тяжелее.

Цельнодеревянная консоль крыла W9 в сборе весит 26-30кг.
Все топливо у Тейлвинда находится в фюзеляжном баке, поэтому крыло расчитано на соотвественно увеличенную массу ненесущих частей.

7.8м2 это и есть площадь крыла первого W8. W9 с законцовками Распетта это 8.3.

Составной профиль из дужек 4309 вверху и 1006 внезу придуман Уиттменом для упрощения постройки (нижняя поверхность плоская), аэродинамические характеристики отличаются мало. Продольный момент довольно большой, но и он здесь не мешает.   Острота носка и характер сваливания мало связаны друг с другом.
Более существенны процесс развития срыва по размаху и характеристика продольного момента. У тейлвинда при развитии срыва развивается значительный пикирующий момент, который заставляет самолет опускать нос и тем предотвращает дальнейшее затягивание на большие углы атаки. Это стремление можно усилить  за счет выбора расположения ГО относительно крыла (вблизи плоскости хорд крыла).  Тогда даже с профилем серии 230 самолет с прямоугольным крылом будет послушным котеночком.
(Тейлоркрафт). 

Генераторы вихрей фиксируют перход погранслоя в турбулентный в оперделенной точке и не дают ламинарному погранслою оторваться, образовав застойную зону. Безотрывное обтекание сохраняется до значительно большего угла атки (аналогично действию предкрылка), а отрыв потока вне зависимости от свойств исходного профиля, начинается у задней кромки. В отличие от предкрылка, профильное сопротивление понижается  вочень большом диапазоне углов атаки. включая крейсерские, а если где растет, то только на очень малых углах, что даже полезно, так как уменьшает разгон скорости на пикировании.  На профилях НАСА 4- и 5-значных серий генераторы вихрей дают Сумах в пределах 1.7 - 1.9, практически независимо от Re. На Тейлвинде примеров их применения я пока не нашел, а было бы очень интересно.

 

[Lapshin]

 

  Не достаточно. Обшивка не должна терять устойчивость при всех маневрах, встерчающихся в нормальном полете, что означает нормальную перегрузку до 2 (вираж с креном 60град).

А смысл?Волны повлияют только на аэродинамику профиля,что важно только на крейсере - любой маневр на самолете подобного типоразмера занимает так мало времени,что ухудшенными характеристиками во время выполнения оного можно пренебречь с большим запасом.

Необходимо обеспечить безопасную повреждаемость. Это значит, что конструкция должна сохранять способность нести нагрузку даже при наличии усталостных трещин, а они (трещины) должны останавливаться в пределах ограниченных отсеков обшивки. не перходя за их границы. Для этого работающую обшивку  разбивают силовым и поддерживаюшим набором на отсеки

Японский бог - наконец-то мы услышали откровения свыше и разгадку задач,над которыми билось человечество.
Сразу видно перо,не нарисовавшее ни одной линии,согласно которой склепали бы пару панелей.

У Сессны типовая конструкция крыла содержит стрингеры, разбивающие отсек между нервюрами и лонжеронами кшк на 4 учаска по хорде. Она может потерять много таких учасков полностью. и все равно будет нести все кручение.

А как же любимый Скайрейнджер,где потеря одного троса приведет к полному складыванию конструкции?Ну - двух-трех:не считал...

Ес ли применен один мощный лонжерон, сдвинутый назад до 35-40% хордв, что просится на такие профили как GAW, также как и на NACA 6й серии, то этот лонжерон делит замкнутый контур сечения крыла на два отсека. каждый из которых обязан нести все кручение. Вперди и позади этого лонжерона прводят впомогательные лонжероны, которые стыкуются с центропланом так, чтобы каждый из них вместе со стыковыми узлами главного лонжерона образует плечо, на которм пердается весь мосент кручения. Конструкции с работающей обшивкой, в которых пути передачи изгиба и кручения не резервированы на сертифицированных граждаских самолетах не применяются.

Смешать все в одну кучу - верный способ запутать ситуацию и таким образом протащить собственные притянутые за уши идейки.
Вы что - собираетесь самолет размерности,о которой говорит  Alex_520,сертифицировать по нормам даже не АП/FAR-23,что и так намного больше необходимого (ультралайт,LSA,ну VLA наконец),а как взрослые - по АП/FAR-25,чтобы быть не хуже какого-нибудь А-380,который с трещиной длиной в метр пролетает еще десяток лет.

 

[Denis]

Самолет, проектируемый по любым действющис сейчас нормам хоть 23, хоть VLA, хоть для микролайтов, должен удовлетворять требованиям, которые я озвучил.
Иначе - труп, не подлежащий реанимации. Именно благодаря такой конструкции, Сессна может летать десятки лет с трещинами и коррозией обшивки крыла, если конечно. эти процессы развиваются не слишком быстро. По крайней мере, доказано, что у этих самолетов всегда можно предупредить катастрофическое разрушение в полете и вовремя остановить эксплуатацию при соблюдении регламента наземных проверок. По этой же причине упрощенное цельнометалическое крыло (с редким шагом нервюр и без стрингеров) возможно только с двумя сильными лонжеронами и V-образным (Maule) или другим раздвоенным подкосом.
Всек ритическеи узлы и элементы конструкции, такие как подкосы и тросы или ленты - расчалки обязатьельно периодически контролируют и превентивно или при необходимости - ранее  - заменяют.   Поэтому у Скайрейнджера ничего не лопнет, а даже в самом крайнем случае его конструкция не сложится от потери единственного троса. В цельнометаллическитх констркукциях делают инмспекционные лючки. однако не всегда сначала понячтно, что надо смотреть. Поэтому возникает енобходимость добавления таких лючков в дальнейшем по бюллетеням, а также превентивная замена довольносерьезных агрегатов, включая панели крыла целиком. Все эти особенности могут привести к взрывному росту расходов на поддержание летной годности, а то и к прекращению экономического смысла такового. Важно, чтобы самолет перед этим достаточно долго пролетал и никого не рассыпал по дороге.

 

 

[Lapshin]

Чушь - сам-то понял,что написал?Лишний раз подтверждаешь свой титул книжного всезнайки.И не надо приписывать другим того,что не утверждалось,а после этого спорить уже с приписанным утверждением.
Насчет катастрофической трещины обшивки с редким набором загнуто конечно очень сильно - отсюда  вопросы:
- сам такое наблюдал;
- если не наблюдал (а вероятность этого равна 99.99999%),то как представляется характер такого разрушения в полете?
-что же сотается делать тому же Ю.Яковлеву с его А-22 и иже с ним (многие десятки и сотни конструкций),где кручение сдается лишь по единственному пути через носовой контур обшивки?
   А может лучше про реактор?Про любимый лунный трактор...(с)В.С.Высоцкий

 

[Denis]

Кто умеет строить тракторы? Оказывается, лучше всего этому научились также за океаном.  А работающий носок, как единственный контур, воспринимающий кручение, на серийных американских легких самолетах и гражданских вообще почему-то не встречается. Во всяком случае, я такового сколько не искал, не обнаружил. И даже на планерах он в чистом виде не применяется. Хотя на А-22 дюралевая обшивка носка и доступна для осмотра, я такое решение не применю никогда. Хотя бы по причине избыточного веса и трудоемкости.