Крыло с наддувом как у Woopy

[DesertEagle]

Подскажите, как управляются современные Вупи с фиксированным килем?

Ну, у меня информации по оригиналу не больше, чем у любого другого. Несколько фотографий в интернете и пара видеороликов на youtube. Тем более что я не стремлюсь именно повторить конструкцию, это скорее творческая переработка.

А вот что действительно хорошего в оригинале, так это очень широкий центроплан. Это, на мой взгляд, сразу решает несколько проблем: уменьшает посадочную скорость, особенно на предсрыве, повышает сопротивляемость конструкции перекручиваю на лонжероне и позволяет разместить киль с довольно хорошим плечом (что на маленькой хорде получится не так хорошо). С другой стороны, это уменьшает удлинение и соответственно, требует более мощного двигателя в моторном варианте.

Судя по фото, современные модели вупи, которые стали по размаху короче, чем первые версии, управляются так: по тангажу с помощью двух трубок, закрепленных на нижней поверхности (на фото стрелка Grande canne de vrillage). У Woopy jump роль этих трубок выполняют лыжные палки 🙂. А по крену обычным балансирным методом как на дельтаплане. Причем на woopy jump хватает просто разнесенных двух ручек, а на woopy fly добавлены тросы от трапеции к середине лонжерона (тоже видны на фото).

На первых версиях руль направления мог поворачиваться. Почему от него отказались, я не знаю. Возможно, из-за большого радиуса разворота. А чем нравились первые версии, если не секрет?

На малой хорде, ИМХО, концевые кили будут эффективнее. Еще бы к ним управление придумать, которое будет их отклонять наружу.

Ну да, я тоже так думаю, хотя по-хорошему надо еще все аккуратно посчитать и сравнить. Какие самолеты использовали управляемые винглеты/кили на концах крыльев? Навскидку вспоминается только каспервинг, но кажется когда-то видел и другие. Это одна из причин почему не стал сразу вшивать центральный киль, может удастся найти/придумать конструкцию с нормальным аэродинамическим управлением. Балансирное мне не очень нравится.

А может пришить нормальные элероны как у Goodyear? Там была интересная тросовая проводка: оба элерона соединялись тросом по верхней поверхности через ролики, а от ручки управления трос шел только к нижней части элерона. При его натяжении элерон опускался вниз, а противоположный автоматически поднимался вверх, см рисунок:

 

[slav]

Подскажите, как управляются современные Вупи\\\\\ При его натяжении элерон опускался вниз, а противоположный автоматически поднимался вверх, см рисунок:\\\\[/img]

При попадании в штопор роль концевой шайбы как аэродинамического тормоза просто незаменима............будьте внимательны!!!  🙂

 

[henryk]

роль концевой шайбы как аэродинамического тормоза

http://www.twitt.org/wkasper.htm

-riekomienduju...

http://www.youtube.com/watch?v=dRqteDXb3Yk

skowronek-7
http://kasperwing.com/KasperwingAutomatedImageBank/displayimage.php?album=random&cat=&pos=-104

http://kasperwing.com/Henryk,Krakow%27s.htm
-bolshe...

 

[briz]

Добрый вечер подскажите, как рассчитать на прочность надувное крыло
Может, кто считал  в  Solid Works или есть более специализированная программа
Или где можно об этом почитать
С уважением Александр

 

[henryk]

крылья состоят из ткани, которая и воздух держит, и не растягивается. Что лучше сложно сказать. В чехле может быть складка или песчинка, которая со временнем перетирает баллон. В цельном крыле такого не будет, но нерастягивающиеся пленки (пэт и двуосно ориентированный полиамид) не свариваются и ничем не клеятся. 

-уже есть в продаже клеи для полипропелена и полиэтилена,
нпр. SPRAY 90

http://www.macfarlanepackaging.com/tapes-sealing/3m-products/3madhesives/3m-3701.html

-на снимке моя попытка реконструировать крыло с половины 19века\8кг\.

 

[Хboct]

Какие самолеты использовали управляемые винглеты/кили на концах крыльев?

Да их тышшы 🙂
Подавляющее большенство уток и летающих крыльев. Они более удачно компонуются с толкающим мотором, соответственно классический киль и РН городить - большая морока и лишняя масса. А винглеты, да к тому же разнесенные на большом плече по размаху и определенным плечем по длинне, очень адекватно стабилизируют и управляют.
К примеру на моем Змей горыныче центральный киль совершенно не стабилизировал увод в сторону.  ;D,  а все прочие вполне летательные аппараты, как человеческие, так и модели, вполне себе управляются и летают.
Кстати тенденция крайних лет - установка на дельте винглет по концам консоли, очень положительно влияет по ряду параметров.
О, мысль, гляда на твою картинку каркаса Вупи 🙂. Ведь выдвижная из лонжерона тонкая трубка, очень замечательно можен отклонять наружу "руль" направления на консоле. И ее можно объединить с тросовой проводкой элерона.
Совсем без вертикального оперения ОЧЕНЬ не рекомендую. Многие конструкторы изголялись в мимимализме. Обычно печальный итог. Чем ближе к самолетной схеме, тем больше актуально вертикальная площадь для управления.

 

[DesertEagle]

-riekomienduju...

Henryk, спасибо за ссылки, буду изучать.

Да их тышшы 

Ога, я в принципе тоже видел на фотографиях, но раньше не особо вникал именно в такой способ управления. А теперь поищу и подумаю. Понимаешь, тут есть возможность что-нибудь закрепить на лонжероне, этим надо воспользоваться 🙂)

У меня уже начинает проясняться схема, попозже нарисую картинку. Все может получиться элегантно и просто.

Хорошо когда можно выслушать мнения людей, это наталкивает на решения, до которых сам мог и не додуматься.

 

[henryk]

Кстати тенденция крайних лет - установка на дельте винглет по концам консоли, очень положительно влияет по ряду параметров.

http://lotniczapolska.pl/Nowe-skrzydlo-BioniX,9311?gallery=yes

-в крылье БИОНИКС наклонные винглеты позволили уменьшить стреловидность крыла!

 

[DesertEagle]

Добрый вечер подскажите, как рассчитать на прочность надувное крыло
Может, кто считалвSolid Works или есть более специализированная программа
Или где можно об этом почитать

Ну, формально этим занимается теория оболочек, но мне не попадалось толкового учебника по этой теме.

В Солиде я пробовал симулировать надувное крыло, но ничего не вышло, выдывало сплошные ошибки геометрии и сетки. Правда тогда у меня был старый ноутбук, возможно не хватало памяти.

Еще надувные конструкции может моделировать Autodesk Maya. С воздушными шариками все выглядит довольно реалистично. Но первые попытки смоделировать надувное крыло с продольными перегородками, у меня лично успехом не увечались. Трехмерная модель то распадалась на полигоны, то вела себя неестественно, как будто некоторые грани зафиксированы. В чем дело пока неясно, видимо надо моделировать в NURBS поверхностях, потом их сшить, и только после этого преобразовывать в ткань nCloth и задавать внутреннее давление. Я в этой программе новичок, раньше с ней не сталкивался, и простые операции порой вызывают затруднения.

Что касается прочности, то современные лодочные ткани плотностью от 400 до 1100 г/м2 выдерживают давление до 0.9-1 атм при ширине сваренного либо склеенного (оба наиболее полулярных покрытия для атких тканей: ПВХ и полиуретан хорошо варятся и клеятся) шва шириной 2-3 см.

Так что на их основе теоретически можно делать надувное крыло с давлением как у goodyear 0.5 атм (размах крыла 6-7 м), а может и до 0.7 атм (размах уже под 9-10 м). Но вес такого крыла будет довольно большим, так как ткани на крыло с нервюрами как у параплана, требуется в 4 раза больше, чем площадь крыла. То есть для крыла 15 м2 потребуется ткани около 50-60 м2, умножаем на 1000 г/м2 и получаем вес 60 кг 🙁. Нереально. Если использовать ткань 300 г/м2 и давление около 0.5 атм, то масса крыла будет под 20 кг. Уже лучше, но все равно много. Да и цена получится немаленькой. Возможно, имеет смысл делать баллоны из полиуретановой пленки 100-200 г/м2, а сверху накрывать чехлом из нетянущейся ткани массой еще 80-120 г/м2. Либо целиком планер из ваккумной пленки 100-150 г/м2, эта идея мне пока больше всего нравится.

Почитать про надувные крылья можно в англоязычных отчетах, там есть немного и по расчету прочности и изгиба надувных крыльев. Я залил несколько таких отчетов в архив: http://narod.ru/disk/5271502001/inflatables.zip.html (15 Мб), но что там внутри сейчас сказать не могу, так как давно не заглядывал в него. Просто заархивировал часть папки по теме надувастиков.

 

[DesertEagle]

Подавляющее большенство уток и летающих крыльев.

Володя, ты абсолютно прав. В истории действительно было много аппаратов с поворотными рулями на концах, одних Pterodactyl Acsender было выпущено больше тысячи штук. Освежил в памяти теорию, посмотрел видеоролики и пришел к выводу, что такой маневренности как на этих аппаратах, будет вполне достаточно. Еще понравилась спойлерная система как на жесткокрыле ATOS и других, но ее в данном случае сложнее организовать. А поворотные рули (виглетами их скорее всего неправильно называть, так как они не очень аэродинамичны, в англ. языке их называют drag-rudder, что вроде как ближе по смыслу) проще простого. Паразитное рысканье от элеронов, особенно на прямом крыле с прямой передней кромкой и небольшими килями, тут совсем ни к чему. Так что выбор схемы, можно сказать, завершен. Отправляюсь за материалами 🙂

 

[Lori]

Судя по фото, современные модели вупи, которые стали по размаху короче, чем первые версии, управляются так: по тангажу с помощью двух трубок, закрепленных на нижней поверхности (на фото стрелка Grande canne de vrillage). У Woopy jump роль этих трубок выполняют лыжные палки 🙂.

Не совсем понял, а трубки эти что, отклоняют заднюю кромку крыла? Если так, то управление получается инверсное, как на дельтаплане, или нормальное?

На первых версиях руль направления мог поворачиваться. Почему от него отказались, я не знаю. Возможно, из-за большого радиуса разворота. А чем нравились первые версии, если не секрет?

Да какие тут секреты... У меня было видео полета с горы полноразмерного Вупи с поворотным килем, очень сильное впечатление произвело, понравилось. Развороты были вполне приемлегого радиуса. Вообще, весьма сбалансированно летел аппарат. Концепция тоже нравится: этакий дельтаплан с курсовым управлением и массой вдвое меньше обычного. Плюс, похоже, более просто управляемый и осваиваемый.

 

[MadMax]

Вот тележка простенькая, управление по двум каналам балансирное. Интересно, если турбинки в полете откажут, давления хватит для поддержания формы?

 

[DesertEagle]

Не совсем понял, а трубки эти что, отклоняют заднюю кромку крыла? Если так, то управление получается инверсное, как на дельтаплане, или нормальное?

Почему инверсное? Обычное дельтапланерное трапецией. Просто трапеция соединена не с килевой балкой, а с трубками, вставленными в латкарманы в нижней поверхности. Тянешь трапецию на себя - пикирует, от себя - карбирует. Эти трубки действуют не на заднюю кромку, а на всю нижнюю поверхность, то есть отклоняют все крыло целиком. В отличие от клевант на параплане, которые по сути являются аэродинамическим тормозом. На фото белого вупи постом выше это хорошо видно.

этакий дельтаплан с курсовым управлением и массой вдвое меньше обычного

Да, что есть то есть 🙂. Для меня с моей комплекцией обычный дельтаплан тяжеловат, даже относительно легкий Славутич-УТ. А это крыло поднимаю без проблем, по ощущениям даже проще параплана, так как он сразу ложится на поток. Причем первые наддувы я делал без каких либо креплений, за которые можно держаться. Просто брался за трубу лонжерона через ткань и этого было достаточно. Дельтаплан за боковую трубу не поднимешь над головой 🙂.

Вопрос за эффективным управлением по курсу и крену. Мне уже ясно в каком направлении работать. Сначала поворотные рули, а если с ними будет плохо, то интерцепторы (спойлеры, тормозные щитки - не знаю как правильнее назвать их в данном случае, в общем, отклоняемые пластины на верхней поверхности крыла). И в самом крайнем случае элероны/перекос крыла либо отклоняемая задняя кромка по аналогии с парапланерными клевантами. Что-то из этих вариантов точно должно дать приемлимую маневренность.

Ну а что касается путевой устойчивости, то соответственно есть два варианта: большой центральный киль либо два разнесенных по крыльям.

Вот тележка простенькая, управление по двум каналам балансирное. Интересно, если турбинки в полете откажут, давления хватит для поддержания формы?

Хватит, но передняя кромка вогнется вовнутрь. Для аварийной посадкки не страшно, а для продолжительного полета плохо. На вупи вроде специально отключели турбинки в полете, чтобы проверить этот режим. Все было норм. Для меня вообще загадка, почему на оригинале воздухозаборники расположены так далеко по хорде. Правда я не знаю, какой там используется профиль. Если бы они были на уровне лонжерона или чуть ближе к передней кромке, то в полете турбинки можно было бы штатно отключать, скоростного напора было бы достаточно чтобы поддерживать форму крыла. Для этого воздухозаборники должны располагаться в точке разделения потока на верхнюю и нижнюю поверхность. На выпуклых толстых профилях эта зона довольно широкая. Парапланерные воздухозаборники имеют высоту около 15 см и это покрывает смещение точки максимального воздушного напора на всем летном диапазоне углов атаки (примерно от 3-5 до 12-14 градусов).

Впрочем, турбинки можно поставить в любом месте крыла, а на передней кромке вшить 2-4 кайтовых клапана. Это такой тканевый рукав длиной сантиметров 30, вставленный внутрь крыла, и имеющий щель на дальнем конце. Когда давление старужи больше, то через этот рукав и щель воздух попадает внутрь купола. А если давление больше в куполе (например, перед попыткой сложения в турбулентности, либо от работы турбинок), то рукав из-за своей длины пережимается и не позволяет воздуху истекать из крыла. Технология отработана и часто используется на зимних кайтах площадью до 14-16 м2 и более.

 

[Lori]

Почему инверсное? Обычное дельтапланерное трапецией.

Ага, теперь понял. Просто выдал желаемое за действительное: подумал, что трапеция качается вперед-назад, отклоняя кромку, и управление по тангажу инверсное по отношению к дельтапланерному, то есть, нормальное самолетное - ручка от себя - пикирование, и наоборот.

Вопрос за эффективным управлением по курсу и крену. Мне уже ясно в каком направлении работать. Сначала поворотные рули, а если с ними будет плохо, то интерцепторы (спойлеры, тормозные щитки

Думаю, стандартного балансирного управления будет достаточно, неспроста Калберматтен, начав с поворотного киля, все-таки пришел к классическому дельтапланерному варианту. А задумано было красиво: хочешь, вращая киль трапецией, поворачиваешь блинчиком, хочешь, добавляешь смещение тела и выполняешь скоординированный разворот.

Вот тележка простенькая, управление по двум каналам балансирное. Интересно, если турбинки в полете откажут, давления хватит для поддержания формы?

Из статьи про безмоторный вариант Вупи:

"Рукава-кожухи турбин направлены входами к передней кромке. Турбинки нужны аппарату, собственно, лишь для придания нужной формы крылу перед стартом (в полете они могут быть выключены, и это подтверждено летными испытаниями), хотя для подстраховки турбинки работают в продолжение всего полета. Давление они создают ~0,5 миллибара, т.е. чуть-чуть больше действущего на переднюю кромку крыла снаружи. Что касается самих раструбов турбинок, то при скорости 44 км/час они обеспечивают при выключенных турбинках давление 0,6-0,7 миллибара, что вполне достаточно, чтоб завершить полет и сесть благополучно при отказавших (даже обеих!) турбинках. Конструктор аппарата добавляет: "Выключишь турбинки в полете - и не улавливаешь никакой разницы!" Однако не рекомендуется летать с неработающими турбинками в турбулентных условиях..."

 

[Lori]

Вупи в Японии.
Какой легкий старт!

[media]http://www.youtube.com/watch?v=coQeAIHWL6I&NR=1[/media] [media]http://www.youtube.com/watch?v=HLWMd2OKZEU[/media]

 

[briz]

Добрый вечер
Подборка материала отличная
http://narod.ru/disk/5271502001/inflatables.zip.html (15 Мб)
Огромное спасибо
с уважением Александр
P.S. На какую нагрузку рассчитано крыло?

 

[DesertEagle]

P.S. На какую нагрузку рассчитано крыло?

Оригинал не знаю, в печати не встречалась толщина и материал лонжерона. Судя по фото, около 70-80 мм и материал скорее всего 2024-Т3, аналог нашего Д16Т, насколько я понимаю. Это центроплан, а консоли у него из углепластиковых прутков, чьи характеристики тем более неизвестны. У меня же тестовый макет, предназначенный для продувок и поиска оптимальной схемы управления. Под продувками имеется ввиду на земле в сильный ветер, максимум для подлетов на высоте в пару метров. Поэтому лонжерон сделан целиком из имевшихся в наличии дельтапланерных труб Д16Т 48х1.5 (центроплан) и 45х1.5 консоли). Сделал модельку в Солиде, в Simulation получил изгиб лонжерона, исходя их этого проектировалась арочность крыла, вот собственно и все.

В принципе, отверстия в нервюрах можно расширить и вставить любой лонжерон. Но до его выбора и расчета нагрузки еще далеко. Да и материал купола скорее всего придется заменить на рип-стоп сткань вместо полиприпиленовой пленки.

 

[briz]

Добрый день
Огромное спасибо за подробные ответы
С прочностью в первом приближении все достаточно хорошо
Чувствуется огромный потенциал в надувных конструкциях
Особенно если хорошо продуманная концепция летательного аппарата
Возможно замена лонжерона на надувной (хотя мое мнение  что пластиковый или деревянный более предпочтителен, потому что технологичней крепление крыла и других элементов конструкции к «кабине»)
По схеме есть вопрос
1. Какие опасные режимы полета известны на авто стабилизированных профилях (не обязательно на Woopy)
2. Насколько просто загнать аппарат в эти режимы
3. Как оно ведет себя, если поймает «нисходящий поток»
4. Как ведет себя при боковом ветре
Извините, что много вопросов может Вы, уже знаете ответы
С уважением Александр

 

[DesertEagle]

1. Какие опасные режимы полета известны на авто стабилизированных профилях (не обязательно на Woopy)
2. Насколько просто загнать аппарат в эти режимы
3. Как оно ведет себя, если поймает «нисходящий поток»
4. Как ведет себя при боковом ветре

1. Основная проблема автостабильных профилей - малая продольная устойчивость (по тангажу). Но это для прямых либо с малым сужением крыльев. А в вупи очень широкий центроплан и это, насколько я понимаю, полностью устраняет эту проблему. По крайней мере на видео с вупи я ни разу не видел каких либо прогрессирующих колебаний по тангажу. Мягкое гнущееся крыло тоже играет в этом свою роль, имхо. Оно как бы мягкое, но при этом достаточно упругое. Ладонью схватить его не получается, выскальзывает из-под пальцев. Поэтому выход отдельных частей крыла на другие углы атаки не оказывают большого влияния на остальную часть купола. А за счет естественной упругости эти участки быстро восстанавливаются.

2. У вупи может быть другой опасный режим: в спирали лонжерон может скользить в отверстиях и концом проткнуть ткань на конце крыла. Там конечно есть какое-то трение и может он вообще не скользит, но этот момент остается под вопросом.

3. Неизвестно. Но думаю лучше, чем параплан. Здесь приличная жесткость на кручение. Я брался с конца и вращал крыло, симулируя проворот относительно лонжерона. Чувствуется значительная упругость, крыло само возвращается в штатное положение. Учитывая автостабильный профиль, вряд ли турбулентность сможет его провернуть. Но конечно однозначного ответа на этот вопрос пока нет.

4. На земле? Пока неясно, не было достаточно сильного ветра.

Я наконец сделал трапецию. Похоже что там действительно хватает балансирного управления. По тангажу вообще все прекрасно - усилие небольшое, крыло ведет себя адекватно. По крену пока неясно, хотя на земле с боковыми порывами ветра удается справляться чисто трапецией (рули еще не установил).

НО! До чего же это все таки геморрой - возиться с трубами 🙁. Особенно зимой. После тепла в местах соединений нарастает лед, приходится сбивать прежде чем вставить трубу в трубу, алюминий по алюминию без смазки в плотной посадке заклинивает, пальцы без перчаток примерзают к металлу. Неудивительно, что большей популярностью пользуется парапланеризм, а не дельтапланеризм.

Здесь надо хорошо подумать, как сделать лонжерон складным не вынимая его из крыла (а также трапецию). Либо вместо труб использовать несколько надувных лонжеронов. Этот вариант вообще был бы идеальным. При малом удлинении как на оригиналбном вупи, несколько надувных рукавов большого диаметра (благо строительная высота профиля это позволяет), возможно действительно будут держать размах. Надо садиться за расчеты... Алюминиевые трубы - это зло 🙂

 

[briz]

Добрый вечер
1. Огромное спасибо за оперативный ответ
2. Да на видео Woopy  производит приятное ощущение стабильности
3. И по отзыву тест пилота  «никакими способами не удалось свалить Вупи в штопор
Перегрузка в пикировании была только +1,6G и ни капельки больше...
на скорости ~60 км/час аппарат летал с креном 45-50 градусов»
4. очень / очень  оптимистично
5. но как решена на аппарате боковая неустойчивость (голландский шаг)
как решена проблемма  входа в неуправляемое пикирования
и как решена проблема кувырка
вопрос
С уважением Александр

P.S. Береги себя
Тележки - есть достаточно интересные решения
http://www.trikebuggy.com/othertrikes/index.htm