2R design
Grafično oblikovanje
Razrez in montaža nalepk
CNC rezkanje
Laserska obdelava
Modelarstvo
Modelarske kategorije
Akrobacije
Aerodinamika
Spletna modelarska šola
Za začetnike
Zgodovina
Modelarstvo
Balonarstvo
Jadralna letala
Motorna letala
Slovenski konstruktorji
Zgodovinski članki
Knjiga
Najbolj brano
Zadnji prispevki
Anketa
Koliko modelov ste že zgradili?
 
Gostovanje
Anja
Andraž
 
Aktualno
Na naslovu www.2r.si nastaja prenovljena spletna stran,
ki bo po dokočanju zamenjala to na naslovu www.modelarstvo.si
 
Modelarstvo arrow Aerodinamika arrow 10. Zmanjšanje induciranega upora - vitkost
 
10. Zmanjšanje induciranega upora - vitkost Natisni
Vlečka vrtincev
Vrtinci na konceh krila
Vrtinci na konceh krila

Vzrok za nastanek vlečke vrtincev na koncu krila je razlika tlakov pod in nad krilom, medtem, ko ta proizvaja vzgon. Blizu konca krila se zrak z večjim tlakom krožno odklanja navzven in proti nižjemu tlaku na zgornji površini navznoter.
Vrtinec na konceh krila
Vrtinec na konceh krila kot podaljšek omejenih vrtincev
Vzporedno s koncem krila pa se glavni tok odklanja navzgor in nastajajo vrtinci v obliki vlečke, ki se nadaljuje za krilom navzdol. Predstavljamo si lahko, da se omejeni vrtinci na krilu nadaljujejo v omejene vrtince na koncu krila v obliki črke U. Ker se ti vrtinci na koncu krila ne morejo prekiniti, se nadaljujejo za krilom.
V praksi je takšna slika veliko bolj zamotana, saj imajo vrtinci na koncu krila vpliv na ostalo površino krila. Vpliv proti korenu krila počasi slabi in dobimo vrtince za celotnim krilom kot ga prikazuje risba. Na neki razdalji za krilom se vsi vrtinci združijo v dva preprosta vrtinca, vodoravna razdalja med njima pa je nekoliko manjša od razpona krila. Ta dva vrtinca sta rezultat velikega števila vrtincev na krilu s katerima lažje razumemo obnašanje toka za krilom.

Smer toka zraka za realnim krilom
Smer toka zraka za realnim krilom
Tok navzdol
Če krilo med letom opazujemo od zadaj, opazimo sistem krožnih vrtincev kot ga prikazuje risba. Vrtinci za krilom ustvarijo tok navzdol, zunaj krila pa tok navzgor. Ta tok ni povezan z vrtinci na krilu pač pa je posledica vrtincev na koncu krila. Ti vrtinci ne proizvajajo koristnega vzgona, spreminjajo pa smer glavnega toka ob celotnem krilu. Glavni tok, ki je dovolj oddaljen od krila ne čuti vpliva vrtincev, blizu krila pa se pojavi vpliv, ki je odvisen od jakosti končnih vrtincev. Zaradi različnega vpliva toka navzdol po krilu, se temu primerno spremeni tudi aerodinamični vpadni kot.
Tok zraka navzdol za krilom
Tok zraka navzdol za krilom med obema zaključkoma
Na risbah vidimo, da so inducirani vrtinci sestavni del reakcije, usmerjene nazaj. Večji kot je geometrijski vpadni kot, večji je tudi vzgonski koeficient. Z večanjem vzgonskega koeficienta pa se povečujejo tudi končni vrtinci in njihova oblika za krilom. Poveča se vpliv na spremembo aerodinamičnega vpadnega kota in povečanje induciranega upora.
Neskončno dolga krila nimajo končnih vrtincev, zato ne proizvajajo induciranega upora in ne vplivajo na spremembo vpadnega kota. Ker pa imajo v praksi vsa krila neko končno velikost, je vpliv induciranih vrtincev prisoten na vseh krilih. Dolga vitka krila s pravilno oblikovanimi konicami se zelo dobro približajo idealnemu neskončnemu krilu.

Vitkost krila
Vitkost krila ali podobne površine dobimo, če delimo razpon s srednjo globino. Pri sestavljenih ali eliptičnih oblikah, kjer poznamo površino, vitkost lahko izračunamo po enačbi:
Enačba za vitkost
Enačba za vitkost
Tok ob koncu krila
Tok ob koncu krila

Akrobatski motorni modeli imajo majhno vitkost krila, medtem, ko jadralni modeli zaradi počasnega letenja potrebujejo veliko vitkost, da se zmanjša induciran upor, dosegajo pa celo vrednost do 35.

Koeficient induciranega upora
Kako velik efekt ima vitkost krila nam določa enačba, ki podaja velikost induciranega upora na krilu.
Enačba koeficienta induciranega upora
Enačba koeficienta induciranega upora
Induciran vpadni kot

Korekcijski faktor je pri dobro oblikovani obliki krila vedno malo višji od 1. Enačba nam pokaže, da podvojitev vitkosti zmanjša induciran upor za polovico.
Induciran vpadni kot
Induciran vpadni kot
Hitrost propadanja modela je odvisna od maksimalne vrednosti razmerja Cl1,5/Cd. Najvišji koeficient upora dosežemo pri majhni hitrosti, ker se zelo poveča induciran upor. Na primeru lahko vidimo, da povečanje vitkosti iz 7,5 na 15 dvigne faktor sposobnosti iz 16:1 na 26:1. Zaradi tega imajo visoko sposobna jadralna letala veliko vitkost krila. Majhna hitrost propadanja je zelo pomembna za daljši čas jadranja in boljše izkoriščanje termike. Pri veliki vitkosti krila je hitrost propadanja majhna, tudi če je obremenitev krila višja. Z vitkostjo in obremenitvijo krila lahko usklajujemo prodornost modela. Za zmanjševanje propadanja na minimum, moramo uporabiti veliko vitkost in majhno obremenitev krila.

Vpliv vitkosti krila na Re število
Z večanjem vitkosti krila se hitro srečamo s problemom nizkih Re števil. Velika vitkost krila nam daje majhno globino krila, zato krilo leti v področju nizkih Re števil, ki težko omogočajo zmogljivo letenje. Temu problemu moramo posvetiti veliko pozornost in izbrati profil krila, ki ima zelo majhno vrednost kritičnega Re števila.

Vpliv vitkosti na občutljivost krila
Zelo vitko krilo je po naravi zelo občutljivo na dviganje in spuščanje pri sunkih vetra. Ta efekt je zelo izrazit, če uporabljamo profil z zelo nizkim kritičnim Re številom, ki je zelo tanek in zato zelo občutljiv na spremembo vpadnega kota in vedenje ločitvenega mehurja na zgornji strani krila. Vrednost vzgonskega koeficienta glede na vpadni kot je pri različnih vitkostih krila drugačen. Risba nam kaže nagib krivulje vzgonskega koeficienta za tri različne vitkosti. Pri večji vitkosti je strmina vzgonske krivulje večja kot pri manjši vitkosti.
Različne vitkosti krila pri enaki površini
Različne vitkosti krila pri enaki površini
Da dosežemo enak vzgonski koeficient mora imeti krilo z majhno vitkostjo in večjim tokom navzdol za krilom, večji geometrijski vpadni kot. Vitkost krila pri doseganju vzgonskega koeficienta 0 nima več vpliva na vpadni kot.
Krilo z neskončno vitkostjo ima zelo strmo krivuljo vzgonskega koeficienta in je na risbi označena črtkano. Dejanski nagib je odvisen od uporabljenega profila. Profil v višjim kritičnim Re številom ima lahko vrednost nagiba vzgonskega koeficienta do 0,11, vendar prej doseže vrednost maksimalnega vzgonskega količnika. Tanjši profili z nizkim kritičnim Re številom imajo vrednost nagiba vzgonske krivulje večjo od 0,11 po stopinji, vendar pri večji vitkosti postanejo občutljivi na spremembo vpadnega kota. Pri počasnem letenju tako krilo blaži le majhne sunke motenj, večje motnje pa krilo hitro postavijo v položaj ko se vzgon poruši ali zelo zmanjša. Zaradi tega so jadralni modeli z veliko vitkostjo bolj občutljivi na komando višine. Majhen odklon višinskega stabilizatorja hitro spremeni vpadni kot krila, zato se vzgon na krilu hitro spreminja in lahko preseže mejo. Tem spremembam se upira masa trupa, ki ima svojo vztrajnost. V takih primerih se krila krivijo in če niso dovolj močna tudi zlomijo. Upogibanje krila ima vpliv na spremembo stabilnosti in ravnotežje, nepravilno izdelane komande za pogon krilc lahko zablokirajo ali pa se pojavi flutter. Pri krilih z veliko vitkostjo je zelo pomembno, da so šarnirji montirani točno v sredini, reža med krilom in krilcem pa naj bo dobro zatesnjena. Da se izognemo blokiranju komand, montiramo servomotorje v krila s čim krajšimi povezavami do krilc.

Aerodinamično zaviranje pri valjanju
Aerodinamično zaviranje pri valjanju. Večji razpon kril se bolj upira valjanju kot manjši razpon, zato potrebujejo krila z večjo vitkostjo bolj učinkovite krmilne površine.
Vpliv vitkosti na valjanje

Modeli z veliko vitkostjo kril so že po naravi počasni v valjanju. Delno zaradi tega, ker je masa porazdeljena po dolgem krilu in se temu upira. Ko pa se krilo prične nagibati, se upira zaustavitvi tega gibanja. Pri valjanju se polovici krila ki se dviga, manjša aerodinamični vpadni kot, drugi polovici, ki se spušča pa se vpadni kot povečuje. Pojavi se sila, ki se valjanju upira. Da zagotovimo dobro valjanje v akrobacijah, moramo premagati zaviralni efekt s krilci.
Nagib vzgonske krivulje
Nagib vzgonske krivulje pri različnih vitkostih krila
V zavoju zunanja polovica krila naredi večjo pot kot notranja, zato se pojavi še večja sila, ki se upira valjanju. Da premagamo te zaviralne sile, moramo vgraditi večja krilca. Jadralni modeli, ki za krmarjenje ne uporabljajo krilc, ne smejo imeti velike vitkosti krila, ker zaviralni efekt v zavoju lahko preveč oslabi komando smeri. V zavoju se pojavi še ena težava, ker zunanja polovica krila leti hitreje kot notranja. Razlika sile vzgona na obeh polovicah krila nagiba model v vedno bolj nagnjen let. Z uporabo krilc lahko model vodimo pod točno določenim nagibom.

Majhna vitkost krila
Krilo z majhno vitkostjo je bolj učinkovito pri večjem razponu vpadnih kotov, lažje za trimanje in manj kritično v zavoju. Sunki vetra in ostale motnje imajo na takšno krilo manjši vpliv. Majhna vitkost ne dovoli visoke vrednosti vzgonskega koeficienta, saj imajo končni vrtinci velik vpliv na celotno krilo. Kritični vpadni kot se zelo poveča in tak model pri pristanku lahko zelo dvigne nos in poveča vpadni kot.

Vpliv vitkosti na repni del
Strm nagib vzgonske krivulje je značilen tudi za repni del z veliko vitkostjo. Majhna vitkost repnega dela ima majhno učinkovitost, in ker se mora na njem pojaviti dovolj velika sprememba vzgonskega koeficienta ga moramo izdelati dovolj širokega. Pri oblikovanju repnega dela moramo upoštevati njegovo funkcionalnost ne pa eleganten videz. Repni del je kot majhno krilo in se tako tudi obnaša. Puščičasta oblika repnih površin je zelo neučinkovita in ustvarja le dodaten upor. Večja je vitkost repnih površin, bolj je krmilo učinkovito.
Majhna vitkost repnih površin ima prednost pri akrobatskih modelih za vrtenje v prečni osi. Za svojo učinkovitost pa potrebujejo dovolj močan prečni tok, da vrtenje hitro zaustavijo. Površine z veliko vitkostjo v takšnih razmerah hitro dosežejo kritični vpadni kot. Pri gradnji smernega stabilizatorja pogosto podaljšamo površino po hrbtnem delu trupa in s tem učinkovito zmanjšamo vitkost smernega stabilizatorja.
Repne površine in prednje krilo pri racmanih so bolj občutljivi, če imajo večjo vitkost. Pri dobri konstrukciji moramo poskrbeti, da te površine prej dosežejo kritični vpadni kot, kot glavno krilo. Zaradi varnostnih razlogov te površine gradimo z manjšo vitkostjo kot glavno krilo. Kadar repna površina prispeva določeno vzgonsko silo v vodoravnem letu, se nekoliko zmanjša induciran upor in vitkost se nekoliko poveča. Celo nevzgonska površina z večjo vitkostjo je bolj občutljiva zato jo lahko zgradimo z manjšo površino. Za repne površine največkrat uporabljamo simetrične profile, ki v ravnem letu letijo pri vpadnem kotu 0 stopinj, saj proizvajajo najmanj upora. Pri racmanih porušitev vzgona najprej na glavnem krilu vodi k nekontroliranemu dvigu nosu in padcu. Prednjemu krilu se mora vzgon porušiti pred glavnim krilom, zato ima lahko večjo vitkost.

Vpliv toka zraka za krilom navzdol na višinski stabilizator
Pri oblikovanju višinskega stabilizatorja moramo upoštevati tudi tok zraka navzdol za krilom, kar spremeni smer glavnega toka ob višinskem stabilizatorju. Manjša kot je vitkost kril in krajši je trup, večji je efekt toka zraka za krilom navzdol. Ponavadi je vpadni kot višinskega stabilizatorja manj pomemben kot pravilna oblika modela. Če je krilo približno eliptične oblike, se kot toka za krilom zmanjša po enačbi.
Kot toka zraka za krilom
Kot toka zraka za krilom






Pri tem ne upoštevamo repnih površin. Pri drugi obliki modela, kjer so končni vrtinci zelo veliki je tok zraka za krilom navzdol podvojen, zato uporabimo enačbo.
Kot toka zraka za krilom
Kot toka zraka za krilom






Pri modelih tipa racman ima prednje krilo vpliv na zadnje, vendar je ta efekt za polovico manjši.
Na višinski stabilizator, ki je postavljen pod vpadnim kotom 0 stopinj, deluje tok zraka za krilom tako, da je vpadni kot izrazito negativen. Pri spuščanju modela se vzgonski koeficient na krilu zelo zmanjša in s tem tudi tok za krilom navzdol, zato se aerodinamični vpadni kot višinskega stabilizatorja približa geometrijskemu.

 
< Nazaj   Naprej >

 
 
 
Glavni meni
Modelarstvo
FPV letenje
Moji modeli
Načrti
Moja vzletna steza
Kit kompleti
Članki in nasveti
Modelarski krožek
Alpski pokal ALC
Načrti za otroke
Video filmi
Programi
Dogaja se
2R fly Forum
2R fly forum celostranski
FPV forum
Blog
Mali oglasi
Kazalo strani
Prijava na forum





Pozabil geslo?
Registracija Registriraj se
Obiskovalci
Obiskovalci: 1,275,947 (started: 2006-01-01) Obiskovalci danes: 210 Obiskovalci vceraj: 295 Obiskovalci na dan: Ø 300.03 Max. visitors per day: 1,391 (at (date): 2013-12-04) Max. page views per day: 18,882 (at (date): 2015-12-03) Page views: 8,778,895 Page views today: 959 Page views yesterday: 886 Page views per day: Ø 2,064.33 Page views per visitor: Ø 6.88 Online: 3 Obiskovalci Max. online: 71 (at (date): 2013-08-05, 13:34:08) Page views this page: 7,099 Your own page views: 31 JavaScript enabled: 0% (c) 2006 www.joom.la
Vreme

Vir: rtvslo.si
 
Optimizacija spletne strani, objava novosti tudi na Slovenski digg in web-strani.si