Профиль крыла

[George]

суперкритический - это который позволяет при волновом кризисе избегать затягивания в пикирование?
или имеется в виду ламинаризованный?

 

[George]

а какой C[sub]y[/sub] будет у самолетика на крейсерском режиме?

 

[Alex_520]

Big pardon - конечно же ламинарный!

Расчётный крейсерский режим - 300 км/час истинной на высоте 3000 м. То есть порядка 230 км/час воздушной скорости по прибору. При удельной нагрузке на крыло порядка 50 кг/м^2

Чтобы запас по углу атаки при этом был не менее 5-ти градусов.

Хочется также иметь и минимальный километровый расход топлива при этом.

 

[Айрат]

Айрат,
Попробуйте оценить степень отличия с моих слов. Я их друг к другу не прикладывал, но все же:
Оба серии профилей, и четырехзначная, и пятизначная, имеют одинаковое распределения толщин относительно средней линии. Т.е. если вы распрямите среднюю линию 4412 и 23012, то оба полученных таким образом профиля совпадут и совпадут они еще с профилем 0012. Все отличие профилей этих двух серий в форме средней линии. У четырехзначной - это дуга параболы, если не ошибаюсь. У пятизначной - это комбинация кривой (не помню какой) и прямой линии, по сути пятизначные профили - это симметричные с отклоненным носком. Так что если отсечь от 15-20% спереди от профилей 23015, 43015, 0015, то три оставшиеся хвостовые формы можно совместить в одну простым поворотом относительно задней кромки - они совпадают! 

Спасибо,Рафис.
Когда-то вникал в это, Вы мне напомнили. Торенбик пишет, что у четырёхзначных профилей "распределение толщин и средняя линия описываются уравнениями полиномов, а форма профиля близка к эллиптической. Максимальная кривизна соответствует примерно середине хорды."
Но я хотел бы не профиля сравнивать, а только верхние дужки именно этих двух (4412 и 23015).
Нашёл, посмотрел, сравнил... идея умерла не родившись...
Но цифры очень интересные. Ещё раз процитирую Торенбика ("проектирование дозвуковых самолётов"):
   " Последние эксперименты с профилями 16%-ной относительной толщины показали возможность получения Су max до 2,1 для профиля 6716 и Су max=4 для профиля 4416 с одним щелевым закрылком, отклонённым на 30 градусов [7.64]."
   стр 267. Первоисточник указан на стр459 (букаф аглицких много, набирать влом)

  Два профиля с одинаковой толщиной,с одинаковыми (примерно) закрылками, а какая разница в подъёмной силе! Попробуйте объяснить,господа теоретики (человеческим языком,плз).

  Применение профиля 4416 при "неразумно" большой удельной нагрузке, крыло без подкоса, и не один ламинарный рядом не стоял... Довольно внятные срывные характеристики,"мягкое" нарастание профильного сопротивления (при увеличении Су)...
  А если с подкосом, то 4412. Поведение этого профиля с закрылком, думаю что мало отличается от 4416.
Так что тонкий классический, или толстый ламинарный, однозначно не определить. Для начала хотя бы с механизацией надо сравнивать, а так , конечно комплексно в составе всего пепелаца.

            С уважением,Айрат.

 

[George]

Расчётный крейсерский режим - 300 км/час истинной на высоте 3000 м. То есть порядка 230 км/час воздушной скорости по прибору. При удельной нагрузке на крыло порядка 50 кг/м^2

Чтобы запас по углу атаки при этом был не менее 5-ти градусов.

Хочется также иметь и минимальный километровый расход топлива при этом. 

крейсерский C[sub]y[/sub] = 0,155  
Похоже, Вам подойдет любой профиль с малой вогнутостью , либо даже симметричный.

К примеру, если применить NACA0012 то крейсерский угол атаки будет около 1.5 градусов, критический - около 12.5.

Ламинарный, естественно, будет лучше, при условии, что крыло буде сделано хорошо. Правда, если самолет будет в духе Tailwind'а то профиль существенно не скажется на крейсерской скорости.

Вообще, на такой скорости неплохо б нагрузку на крыло увеличить раза в 2

 

[Alex_520]

Вообще, на такой скорости неплохо б нагрузку на крыло увеличить раза в 2

Что-то слабо верится, что при такой нагрузке удастся уложиться в ограничение для СЛА по скорости сваливания - не более 48 км/час (даже при наличии Фаулера и зависающего элерона) :~)

 

[Denis]

А на высоте практического потолка умный самолет отказывается лететь в горизонте на скорости  менее 1.3Vs1 по естественным причинам.

винтовой самолет, особенно с подкосным крылом и неубирающимся шасси может и не отказаться. 

Вот он и будет отказываться упорнее всего.

 

[Denis]

Тогда давайте ж вернёмся к нашим баранам, тьфу - к аэродинамическим профилям!

Таки что выгоднее для скоростного сверхлёгкого поршневого самолётика, летающего аж на 3000 м - тонкий классический профиль или толстый суперкритический?

Тонкий классический.

 

[Denis]

Вообще, на такой скорости неплохо б нагрузку на крыло увеличить раза в 2

Что-то слабо верится, что при такой нагрузке удастся уложиться в ограничение для СЛА по скорости сваливания - не более 48 км/час (даже при наличии Фаулера и зависающего элерона) :~)

Это где же такие требования?

 

[George]

Вообще, на такой скорости неплохо б нагрузку на крыло увеличить раза в 2

Что-то слабо верится, что при такой нагрузке удастся уложиться в ограничение для СЛА по скорости сваливания - не более 48 км/час (даже при наличии Фаулера и зависающего элерона) :~)

Боюсь, что при нагрузке 50кг/м^2 потребуется обеспечить C[sub]y[/sub]=~4.5, что также проблематично

Если урезать нагрузку до 30кг/м^2 то при фаулерах по всему омываемому размаху можно, наверное, кое-как вложиться в ограничение по V[sub]a min[/sub], зато придется обеспечить C[sub]xa0[/sub] где-то около 0,015, т.е. фюзеляж делать как у планера, профиль однозначно ламинарный симметричный тонкий, винт высокооборотный, малого диаметра, шасси убирающееся, etc.. Короче, тоже маловероятно.

Ну или легкий высокооборотный двигатель, например от супербайка, мощность порядка 200л.с., один человек на борту, более-менее привычный C[sub]x[/sub] и проблемы с ограничением по весу. Профиль все-равно симметричный. :-D

 

[Denis]

если мы всерьез захотим получить крейсерскую скорорсть 300км/ч на высоте 3000м у самолета, скорость сваливания котрого в посадочной конфигурации не превышает 65км/ч (требования европейских национальных норм к СЛА), а нагрузка на крыло при этом максимально осуществимая, то нам нетрудно будет иметь запас до сваливания по углу атаки не менее 10 градусов даже относительно минимальной скорости крейсерского полета (наивыгоднейшей), которая у такого самолета будет не более 140км/ч (приборная).

 

[Magnum]

Для вас, есле хотите сваливание 48 и макималку 230 нужен вертолет, выйдет дешевле в конечном итоге, есть такая скорость сваливания после которой уже вертолет круче и [highlight]дешевле[/highlight] на 230км/ч чем самолет.

Повторюсь от профиля мало что зависит делаете толстый несущий профиль и площадь будет меньше, делаете ламинарный с меньшим Су и площадь больше получится, соответственно сопротивление будет приблизительно одинаковым, только не забудте что площадь потянет за собой площади ГО и ВО.
Делаю допущение что от закрылков прирощения будут одинаковыми и скорость сваливания одинаковые и массы тоже одинаковые.
Я считал аэродинамику на свою пилотажку, так вот выбрал профиль NACA ламинарный 18 процентный, он дал оптимальный результат, но от самого плохого результата разница на 3 км/ч при максималке в 280км/ч, как раз таким способом подбирал профиль.

 

[Denis]

если истинная воздушеная скорость равна 300км/ч на H=3000м, то приборная будет 258.
Самолет с аэродинамикой Тейлвинда действительно полетит с такой скоростью, а может и немнорго быстрее,  на моторе Континентал О-200, который на этой высоте разовьет 71л.с. и скушает 20 литров в час. Для того, чтобы получить скорость сваливания 65км/ч в посадочной конфигурации ему понадобится Сумах=2.7. Таковой реально достигнут на самолете MCR-01ULC Коломбана, на профиле НАСА 213015 с выдвижным двухщелевым закрылком, отклоняемым на посадке на 45градусов, закрылок занимает не менее 70% размаха, хорда крыла 960мм.
Сводка сопротивлений этого самолета такая же, как и у Тейлвинда, однако на моторе Ротакс 912S он летает медленнее, развивая на высоте 11000 футов 280км/ч, потому как на своих максимально допустимых 5500об/мин Ротакс 912S столько лошадок не дает. Практические крейсерские скорости еще меньше, потому как чтобы Ротаксу не было сильно больно, крейсерские обороты доложны быть не более 4600-4800. Удельный расход у него при этом значительно выше, чем у О-200.   
Сравнение MCR-01ULC сдругими вариантами этого самолета, на которых стоит меньшее крыло с ламинарным профилем показывает, что этот ламинарный профиль не имеет смысла по сравнению с НАСА 230. Крейсерская скорость этих самолетов на той же мощности лишь незначительно выше, а скорость сваливания выше намного.

Для того, чтобы двухместный самолет с О-200 нормально вписался в весовые ограничения европейских СЛА, его планер должен весить не более 140кг.  Это вес реально достигнут на самолете Коломбана MC.100 BanBi смешанной, преимущественно металлической конструкции. Композитные MCR тяжелее минимум на 30кг. Все эти самолеты - свободнонесущие низкопланы. Напомню, они аэродинамически не чище Тейлвинда, который есть подкосный высокоплан с трубочно- тряпочным фюзеляжем и классическим цельнодеревянным крылом тонкого профиля с гладкой фанерной обшивкой. Эта схема позволяет еще сэкономить вес планера, если поставить такую цель. Сумах =2.7 можно получить на высокоплане и  с родным тонким профилем Уиттмена.

 

[Magnum]

По СЛА ещё он без закрылков должен тоже на какой то скорости лететь, Да и смысл в СЛА укладываться в России же живем, нам пофигу на СЛА, у меня 80 сваливание и ничего летаем с грунта, колеса побольше да помощнее.

 

[Denis]

В нормах для СЛА скрость сваливания без закрылков не нормируется. В данном случе она будет порядка 90км/ч

 

[George]

Если ориентироваться на 3000м, 300км/ч крейсерской, 50кг/м^2 и 912ULS, то в 1-м приближении:

2-местный самолет потребует C[sub]x0[/sub] около 0,0125, что обеспечить маловероятно.

для 1-местного надо будет обеспечить  C[sub]x0[/sub] примерно 0,02, что ближе к правде.

Можно рассчитывать на крейсерскую 250-260 для 2-местного либо на 300, но для 1-местного. Естественно, потребуется хорошая голова и хорошие руки.

Правильно подобранный профиль - само собой. 
Для 1-местного , пожалуй, лучше тонкий - NACA0009, NACA1409, etc.. (не завидую тому, кто будет его сажать )
2-местному для 250км/ч  , похоже, подойдут GA(W)-* .

в любом случае задача нетривиальная, готовых решений на всё нет, придется изобретать.

 

[Magnum]

Максимум 150 км/ч  :IMHO
С 912 и скоростью сваливания 48км/ч
Природу не обманешь.
И ещё раз повторюсь пофигу какой профиль, делаешь тоненький, у вас площадь растет и соответственно и сопротивление растет, здесь считать надо, наука даже есть такая аэродинамикой называют, я считал например, получился толстый ламинарный профиль выгоднее, как раз под Ротакс правда 914 максималка 280км/ч
при сваливании около 80км/ч
И крыло оптимизировал.

 

[George]

наука даже есть такая аэродинамикой называют, я считал например, получился толстый ламинарный профиль выгоднее,

Мы с тобой один ВУЗ заканчивали, только я раньше лет на 20 Без сарказма, ОК?

С профилем раз на раз не приходится.  все зависит от расчетного C[sub]y[/sub]. Когда-то выгоден толстый, когда-то тонкий...
У тебя пилотажный самолет, а Алекс хочет большую скорость при малой нагрузке на крыло, у него  расчетный C[sub]y[/sub]=~0,15, можно хоть чечевицеобразный профиль делать как на МиГ-25, а с мощной механизацией C[sub]y max[/sub]не сильно зависит от профиля. У тебя диапазон C[sub]y[/sub] почти от -1 до +1, а механизации вроде как нет и не надо.

Ему от профиля нужно C[sub]x0[/sub] поменьше, а тебе C[sub]y[/sub]/C[sub]x[/sub] побольше. Совсем не одно и то же.

Что-то очень знакомо выглядит твоя картинка, интересная вариация на тему "Аэропракт-16"

Кстати вопрос: пригодится ли Алексу механизация передней кромки?

 

[George]

Максимум 150 км/чIMHO
С 912 и скоростью сваливания 48км/ч

минимальную скорость 35 узлов ему надо, т.е. 65 км/ч
и взлетный вес до 450 кг, если 2-местный, либо до 300 кг, если 1-местный

уложиться в 300кг взлетного веса с 912-м задача сама по себе интересная

 

[Magnum]

Да уж у меня А-21 весит почти 300кг с РМЗ 640, есле оставить его вес и сопротивление сейчас максималка
160км/ч и мощьность 30 л.с соответственно есле поставить 100л.с. то 100/30=3,3 и корень из 3,3 будет 1,8, теперь 160*1,8=288км/ч где то так, ну есле сильно напрячься то можно сделать и 300км/ч но это уже колесы убирать надо.
И сваливание у соло около 80км/ч без закрылков, с закрылками до 70 можно довести, единственно что с массой делать, есле только металическим сделать как Кри-Кри, то можно скнинуть немного.

От А-16 на Пилотажке ничего нет, хотя тоже Аэропракт наследственный. И пилотаж только самый простой, хочу сначало крыло обычное сделать, а потом уже пилотажное на следующем и движчек помощьнее.

Прредкрылок, да задача оптимизайии, что проще сделать убираемый предкрылок или убираемое шасси, кстати вопрос подкоса тоже вопрос опримизации, в книге Проектирование легких самолетов метод расчета(особо отмечу расчета, а не выбора конструктора) оптимизации, там кажется выбор убираемые шасси делать или нет описан, но самое главное методика.