Аэродинамические характеристики профилей

[свободник]

...чем меньше площадь лобовой проекции, в том числе и крыла, тем меньше сопротивление...

типичная ошибка новичка- считать, что сопротивление крыла сильно зависит от его лобового сечения. Если посмотреть продувки профилей разной толщины, легко заметить, что сопротивление с толщиной растет...

Сильно или слабо - это из разряда ощущений и подобные оченки неприемлемы на техническом форуме, где правят цифры. Я не писал сильно или слабо. Я указал лишь факт увеличения сопротивления, который Вы подтвердили, тем самым ставя на себе клеймо "новичка" 🤓

...Современные планера рассчитаны на выполнение маршрута на максимально возможной скорости и зачет идет на время. Поэтому сейчас идет отход от толстых профилей к более тонким...

Толстый.. тонкий... Что это? Вы про толщину относительную или абсолютную?
Если про относительную, то покажите хоть один современный планёр с профилем менее 15%, который по нашим учебникам считается "толстым".

...Для любительского самолета... всегда рекомендую ГАВ-1. Он очень хорошо переносит обледенение и имеет хорошие срывные характеристики...

Проектировать в отрыве от реальных технологических возможностей строителя - это просто тратить время. Любительские конструкции бывают очень разные. В большенстве случаев "любители" стремятся покорить пятый океан на конструкциях подешевше. То есть, на дерево/тряпичных, где нужен профиль не требовательный к межнервюрным пузырям и вмятинам. Это Р-ll, Р-lll и прочие подобные простые, надёжные и не шипко требовательные к пряморукости.
ГАВы и прочие ламинарии требуют точного соблюдения геометрии, иначе не получить заявленных качеств. Это желательно пластик.
Ну или металл, если заклёпки впотай 🤓

 

[свободник]

...если я вижу, что мне конструктивно не подходит, скажем 12%, то я могу взять 15%. Cy будет примерно тот же, значит и геометрия крыла не поменяется...
...
...Мне кажется, что если уже взяли профиль, посчитали под него геометрию крыла, но вдруг не нашлось подходящего материала - надо искать материал, а не менять профиль...

С первым Вашим предложением согласен. На него и намекал, что если сложно сделать тонкий и прочный лонжерон, то можно и профиль чуть толще применить. На призовые места в соревнованиях уже не притендет, но бороздить просторы будет не сильно хуже.
А вот во втором предложении что-то Вы сами себе начали противоречить. Материализовать мечту (самый лучший профиль) конечно хорошо, но только если бюджет неограничен 🤓

 

[daredevil]

Вот здесь интересное нашёл:

профиль считается хорошо спроектированным, если при работе вблизи заданного Cy (0,4 для GA(W)-1 и 2) он имеет Cx, прямо пропорциональный его толщине.
На числах Re = 6,3 x 10^6 и Cy = 0,4 (это соответствует крейсерскому режиму полета) GA(W)-2 имеет Cx на 20% меньше. (чем ГАВ-1)

При этом Airfoiltools сколь-нибудь существенной разницы в Cx и K между GA(W)-1 и -2 не показывает, но у неё на графиках максимальное Re 1 млн.
Дело в Re?

Кстати. на графиках Cx по той ссылке и ламинарной "ложки" не видно. Не только для слегка ламинаризованного GA(W)-1, но и для профиля, который они взяли как образец "ламинарного". Опять же, дело в Re?

 

[KAA]

Дело в Airfoiltools. Смотрите реальные продувки этих профилей в трубе!

 

[свободник]

...GA(W)-2 имеет Cx на 20% меньше. (чем ГАВ-1)...

То есть, сила сопротивления почти на 40% меньше?

 

[KAA]

Скорее на 10, а в сводке всего самолёта, и того менее.. Наверняка речь о профильном Сх модели бесконечного удлинения.

 

[Dragon1654]

А вот во втором предложении что-то Вы сами себе начали противоречить. Материализовать мечту (самый лучший профиль) конечно хорошо, но только если бюджет неограничен 🤓

Нет. Противоречий нет. Я имел ввиду совсем другой профиль. Если человек начал считать тот же GAW, а в итоге взял Р-III. Не то что бы это плохо, но мне кажется самолет уже будет совсем другой.

 

[свободник]

...сила сопротивления почти на 40% меньше?

Скорее на 10

Давайте уточним у товарища, который начал считать 🤓

...GA(W)-2 имеет Cx на 20% меньше. (чем ГАВ-1)...

В формуле аэродинамического сопротивления фигурирует произведение коэффициента Cx и площади лобовой проекции.
Если искомый Cx=0,8 от Cx GA(W)-1, то эти 0,8 надо ещё и умножить на 13/17. Отсюда получаем силу сопротивления 0,61 от начального профиля. То есть на 39% меньшее сопротивление.
Верно?

 

[Любитель]

Доброго времени суток всем! Чтобы тему подобную не плодить, ради одного вопроса, спрошу тут.
В чем будет разница одного и того же профиля, но с разной толщиной? Допустим 12% и 15%? Разницу геометрическую и табличных значений, я, разумеется вижу в справочниках. Интересует разница эксплуатационная. Где то пишут, что срывные характеристики меняются, где то пишут что это оказывает влияние только на определенных скоростных режимах и при определенных нагрузках на крыло, а где то пишут, что в случае с СЛА вообще это все не имеет значения. Источников у гугла много. Хотелось бы услышать мнение местных

Учитывая сколько понаписали местные обыватели, возможно моё мнение будет уже не актуальным, однако выскажусь.
Если мы берём один и тот же профиль но в разных, заявленных вами толщинах, то разницы вы скорее всего и не заметите. Ожидать сильного изменения, например в скорости сваливания не стоит, так как разница будет даже меньше погрешности от колебаний воздушных масс. Срывные характеристики тоже вряд-ли изменятся сколь заметно, но тут могут быть нюансы. Как уже писали ранее, рассматривать только профиль в отрыве от самого планера не имеет смысла, здесь надо копнуть глубже и понять на каких скоростях будет эксплуатироваться желаемый профиль. Очень может случится так, что отлично зарекомендовав себя на одном самолёте, на другом он окажется сильно хуже и виной всему может стать такое значение как Re. Скажем, профиль будет замечательно себя проявлять на больших Re, а вот на малых быть никаким, или наоборот. Это же относится и к срывным характеристикам, где супер устойчивый и "валяжный" профиль на одних величинах Re, вдруг превращается в "острый" и нервный на других.
Поэтому рассматривая профиль, стоит учитывать конфигурацию крыла, его расположение, хорду и желаемые (расчётные) скоростя. Иногда сильно проще взять профиль хорошо себя зарекомендовавший именно из похожей схемы с похожими параметрами аппарата, чем долго корпеть над справочниками. В любом случае, посмотреть на продувки лишним не будет, только не бесконечного размаха, а вполне конкретных удлинений и Re (скоростей). На популярные профиля они как правило есть и позволяют сделать определенные выводы даже пристрелочно.
Довольно часто, помимо вышеизложенных соображений, конструктивные особенности крыла так же могут довольно серьёзно влиять на выбор профиля, поэтому везде компромисс. Самолёт это вообще сплошной компромисс.

 

[Zakhar]

Вот здесь интересное нашёл:
профиль считается хорошо спроектированным, если при работе вблизи заданного Cy (0,4 для GA(W)-1 и 2) он имеет Cx, прямо пропорциональный его толщине.
На числах Re = 6,3 x 10^6 и Cy = 0,4 (это соответствует крейсерскому режиму полета) GA(W)-2 имеет Cx на 20% меньше. (чем ГАВ-1)

дурацкая фраза. Кем именно считается? Есть продувки профилей в любом атласе и легко заметить, что на малых скоростях Сх от толщины почти не зависит. Есть просто продувки тел различных форм , из которых видно, что при равной величине сечения сопротивление тел большого удлинения при росте длины не уменьшается а растет вместе с длиной. Есть минимум сопротивления при удлинении около 3.
Безграмотно говорить о числе Re, забывая сказать о скорости. При одинаковом числе Re на вдвое большей хорде и меньшей скорости вы будете иметь вчетверо меньшие ускорения и совсем другую физику .
Нельзя забывать о том, что продувки в трубе сильно искажают величину индуктивного сопротивления, которое составляет половину общего.
Ламинарные профили это условное название современных профилей, данное им Вортманом. Сама разница в трении на небольшом участке хорды в ламинарном и турбулентном режимах не видна под микроскопом. Ламинарные профили уменьшают именно индуктивное сопротивления в вязкой и сжимаемой жидкости, какой является воздух. И страшилки о чрезвычайной требовательности ламинарных профилей к качеству поверхности неверны. Люди вспоминают один из первых неудачных ламинарных профилей с крутым лбом. который имел проблемы именно из-за крутого лба, а не по причине так называемой ламинарности профиля.
Опыт самодельщиков говорит о том, что ГАВ-1 хорошо работает при обычном качестве соблюдения точности

 

[KAA]

Давайте уточним у товарища, который начал считать 🤓

В формуле аэродинамического сопротивления фигурирует произведение коэффициента Cx и площади лобовой проекции.
Если искомый Cx=0,8 от Cx GA(W)-1, то эти 0,8 надо ещё и умножить на 13/17. Отсюда получаем силу сопротивления 0,61 от начального профиля. То есть на 39% меньшее сопротивление.
Верно?

Неверно! Сопротивление отнесено к площади крыла, а его лобовая проекция не учитывается!

 

[daredevil]

Сама разница в трении на небольшом участке хорды в ламинарном и турбулентном режимах не видна под микроскопом.

- Вот именно. При реальных продувках обычно не видно той ламинарной "ложки", которую рисуют программы виртуальной продувки.

При этом на крейсерских режимах Re выше, что способствует турбулизации - а ведь именно на крейсерских должны выигрывать ламинаризованные. Парадокс.

Ламинарные профили уменьшают именно индуктивное сопротивления в вязкой и сжимаемой жидкости, какой является воздух.

- Звучит неожиданно, даже дико. Где бы про это почитать? Может, имеется в виду не индуктивное, а волновое? Т.е. ламинаризованные как альтернатива сверхкритическим?

 

[Zakhar]

- Звучит неожиданно, даже дико. Где бы про это почитать? Может, имеется в виду не индуктивное, а волновое? Т.е. ламинаризованные как альтернатива сверхкритическим?

Про зависимость индуктивного сопротивления от формы профиля вы нигде не прочитаете. Общим местом является предположение, что индуктивное сопротивление не зависит от формы профиля, что следует из формул Жуковского ДЛЯ ИДЕАЛЬНОЙ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ. Когда Вортман понял, что в реальном воздухе это не так, он не стал переубеждать стада дураков, а воспользовался их темнотой и назвал свои профили ламинарными. Хотя сам процесс их поиска говорит о том, что он хорошо понимал физику.
трудность доказательства зависимости индуктивного сопротивления от формы профиля состоит в том, что весы измеряют общее сопротивление. И труба сильно преуменьшает реальное индуктивное сопротивление из-за чего продувки хорошо летящих профилей и самоустойчивых профилей становятся мало отличимыми.
Большинство убеждено, что профили Вортмана уменьшают именно профильное сопротивление а переубедить их невозможно по причине плохого знания ими физики

 

[daredevil]

Когда Вортман понял, что в реальном воздухе это не так, он не стал переубеждать стада дураков, а воспользовался их темнотой и назвал свои профили ламинарными.

- Вклад ламинарности легко проверяется установкой турбулизатора, нет?

 

[Zakhar]

- Вклад ламинарности легко проверяется установкой турбулизатора, нет?

Да, конечно. Доказать то, что это не разница в силе трения ламинарного и турбулентного потока можно легко. Для этого не нужно даже ставить турбулизаторы. Достаточно прикинуть цифры.
Только это никому не нужно. Люди, обладающие знаниями, не видят смысла переубеждать стада недоучек. На этом не заработаешь. Людей проще обмануть, чем убедить их в том, что они обмануты. Здесь на этом форуме люди обращаются к учебнику, как к Библии, и не понимают, что учебники пишут совсем не те люди, которые двигают науку, а люди, имеющие связи для проталкивания своего учебника, переписанного из предыдущих

 

[Dragon1654]

Учитывая сколько понаписали местные обыватели, возможно моё мнение будет уже не актуальным, однако выскажусь.

Спасибо большое за развернутый ответ! Конечно он актуален. Любая информация актуальна, если она по делу.

Если мы берём один и тот же профиль но в разных, заявленных вами толщинах, то разницы вы скорее всего и не заметите. Ожидать сильного изменения, например в скорости сваливания не стоит, так как разница будет даже меньше погрешности от колебаний воздушных масс. Срывные характеристики тоже вряд-ли изменятся сколь заметно, но тут могут быть нюансы. Как уже писали ранее, рассматривать только профиль в отрыве от самого планера не имеет смысла, здесь надо копнуть глубже и понять на каких скоростях будет эксплуатироваться желаемый профиль. Очень может случится так, что отлично зарекомендовав себя на одном самолёте, на другом он окажется сильно хуже и виной всему может стать такое значение как Re. Скажем, профиль будет замечательно себя проявлять на больших Re, а вот на малых быть никаким, или наоборот. Это же относится и к срывным характеристикам, где супер устойчивый и "валяжный" профиль на одних величинах Re, вдруг превращается в "острый" и нервный на других.

В моем случае рассматривается некий "вымышленный" самолет с самыми обычными характеристиками, без претензий на рекорды и предельные режимы. Правильно ли понимаю, что в таком случае, разницей при разной толщине можно принебречь?

Поэтому рассматривая профиль, стоит учитывать конфигурацию крыла, его расположение, хорду и желаемые (расчётные) скоростя. Иногда сильно проще взять профиль хорошо себя зарекомендовавший именно из похожей схемы с похожими параметрами аппарата, чем долго корпеть над справочниками. В любом случае, посмотреть на продувки лишним не будет, только не бесконечного размаха, а вполне конкретных удлинений и Re (скоростей). На популярные профиля они как правило есть и позволяют сделать определенные выводы даже пристрелочно.
Довольно часто, помимо вышеизложенных соображений, конструктивные особенности крыла так же могут довольно серьёзно влиять на выбор профиля, поэтому везде компромисс. Самолёт это вообще сплошной компромисс.

Да вот в том то и дело, что в книге, например, профиль выбирается раньше, чем геометрия крыла и скорость. Понятное дело, что это все условности. Можно начать считать и с двигателя при желании. Но вроде как по порядку пошел и вот сразу уперся в вопрос профиля. При этом понимаю, что дальше при уточненных расчетах потребуются изменения, и так пришел к вопросу толщины. В общем то я наверное так и сделал, как вы сказали. Для своего "вымышленного" самолета взял совершенно типичную для самолетов такого класса скорость ну и профиль, который применяется на самолетах, летающих примерно на тех же скоростях. Как бы опять же, что то инновационное не изобретаю.

 

[Zakhar]

Строго говоря, для каждой скорости и своего Су есть один единственный идеальный профиль. Для большего угла атаки идеальна большая вогнутость, размазанная на всю хорду. Обилие профилей сейчас связано со слабым пониманием физики и блужданием наощупь. Когда будет создана точная методика расчета, профили чуть поменяются. Но для Су 0.4 и небольших скоростей профиль ГАВ-1 идеален

 

[iae]

Обилие профилей сейчас связано со слабым пониманием физики и блужданием наощупь.

Смелое заявление. Сказавши А, скажите и Б. Растолкуйте неучам понимание физики. А аэродинамики ЦАГИ и NACA покурят в сторонке.

 

[Zakhar]

Смелое заявление. Сказавши А, скажите и Б. Растолкуйте неучам понимание физики. А аэродинамики ЦАГИ и NACA покурят в сторонке.

думаю, аэродинамики со мной согласятся. Нет еще точной методики расчета, учитывающей вязкость и сжимаемость воздуха и прочее. Думаю, скоро все изменится благодаря математической физике и увеличением мощности компьютеров. От этого множество продувок и кривоватые методики пересчета сил. Строго говоря, подъемная сила связана с массой отклоненного воздуха и зависит от куба линейного размера. Учитывание только площади это уже упрощение. Все непросчитываемое компенсируется введением коэффициентов, в частности масштабного

 

[iae]

думаю, аэродинамики со мной согласятся. Нет еще точной методики расчета, учитывающей вязкость и сжимаемость воздуха и прочее. Думаю, скоро все изменится благодаря математической физике и увеличением мощности компьютеров. От этого множество продувок и кривоватые методики пересчета сил. Строго говоря, подъемная сила связана с массой отклоненного воздуха и зависит от куба линейного размера. Учитывание только площади это уже упрощение. Все непросчитываемое компенсируется введением коэффициентов, в частности масштабного

Да, вашей самоуверенности дилетанта можно только позавидовать. Но всё-таки, просветите нас - неучей, раз вы обладаете сакральными знаниями. Такие дешёвые приёмы съезжания с темы прокатят, разве что, в детском саду.