18. Škodljiv upor

POMEMBNOST ŠKODLJIVEGA UPORA
Upor je glavni problem pri oblikovanju hitrih modelov. Stare študije so omenjale strujanje zračnega toka ob trupu in lepljivost nanj, kar ne smemo napačno razumeti. Vpliv takega lepljivega strujanja toka ob trupu je zelo majhen pri jadranju in nekoliko večji pri hitrem letenju. Za gladko površino trupa je potrebno žrtvovati nekaj teže. Najenostavneje je priporočiti gladko polirano površino, zapreti vse odprtine, skriti izbokline, odstraniti opornike in podvozje itd. Osnovno načelo je aerodinamično čista oblika, kar pa je ponavadi težko doseči.
Vsak del, ki ne prispeva vzgona in ni bistven za vodljivost ali stabilnost naj bo skrit pred tokom zraka. Zelo malo pridobimo, če poskušamo izdelati trup, ki bi omogočal laminarni tok, to pa ne pomeni, da je trup lahko okoren. Na motornih modelih, kjer elisa proizvaja motnjo, je tok ob trupu vedno turbulenten. Prečna površina trupa naj bo čim manjša, kolikor le omogočajo vgradni elementi in konstrukcija. Glede na dolžino in presek trupa naj bo oblika čim bolj aerodinamično čista, idealne oblike pa preprosto ne moremo zagotoviti. Ponavadi idealno obliko nekoliko spremenimo, jo podaljšamo in poskušamo čim manj porušiti osnovno obliko. Tak postopek prikazuje risba.

Oblikovanje trupa za hitrostni model

Izbokline kot so kabina in podobne naj bodo čim nižje in nežnih oblik. Pri motornih modelih ni potrebno pretiravati, saj je tok ob trupu turbulenten, jadralni modeli s pomožnim motorjem, ki pri prenehanju delovanja zložijo eliso, pa se turbulentni tok zelo zmanjša.

PODVOZJE
Neuvlačljivo podvozje naj bo čim tanjše, kolesa pa zaščitena s copatki.

NEJASNI UPOR
Pri tekmovalnih motornih modelih moramo biti pozorni tudi na tok zraka preko motorja. Upor toka v pokrovu motorja se prišteva k celotnemu uporu modela. Če je tok zraka v pokrovu motorja malo moten, je tudi hlajenje učinkovitejše. Odprtine za zrak morajo biti dovolj velike, da omogočijo zadosti toka za hlajenje. Zavedati se moramo tudi, da morajo biti temu primerno oblikovane tudi odprtine za izhod zraka. Ker pa je tok na izhodu nekoliko toplejši kot na vhodu, morajo biti izstopne odprtine nekoliko večje kot vstopne.

TRUP JADRALNEGA MODELA
Pri oblikovanju jadralnega modela poskušamo obdržati laminarni tok preko prednjega dela in čim dlje nazaj za krili. Za obliko prednjega dela se največkrat uporablja 60% debel profil, ki daje majhen upor in laminarni tok. Prednost uporabe takšne oblike je v tem, da se modelu tudi pri nekoliko spremenjenem kotu letenja upor ne poveča preveč. Oblika, ki omogoča tako malo upora je lahko tudi oblika 6 številčnega NACA profila. Kabina in pokrovi dostopnih odprtin se morajo tesno prilegati. V točki, ko laminarni tok nastane turbulenten, se poveča tudi torni upor. V praksi večina pravih letal na tem prehodu zelo skrči prečni prerez trupa in s tem v turbulentni tok izpostavi manjšo površino. Ta skrčitev trupa pa ne sme biti prevelika saj lahko povzroči ločitev toka ob trupu. To se vedno zgodi pri hrbtnem letu, ko se tok zraka pretaka preko prehoda trupa v krila. Nekatera prava jadralna letala dopuščajo ta problem, pilot pa lahko po zvoku šumenja zraka ugotovi, kdaj se tok utrga. V tem trenutku se opazno zmanjša tudi hitrost. Ločitev je možna tudi v zavoju, predvsem v termiki, ko letalo leti blizu drsenja. Že rahlo drsenje v stran povzroči prečni tok na trup. Zaradi tega je višja lega kril boljša, medtem, ko je nižja postavitev kril primerna za večje hitrosti. Modeli imajo v tem pogledu prednost, saj se oblika prednjega dela trupa razširi le toliko, da omogoča vgradnjo elektronike. Upoštevati pa moramo tudi trdnost trupa, zato ga ne smemo preveč zožiti.

SPOJ TRUPA S KRILI
Zračni tok ob trupu je prizadet zaradi vpliva kril. Pred njimi se tok odklanja navzgor, za njimi pa navzdol.

e je trup oblikovan po tej liniji zračnega toka, se trupu zmanjša upor pri določeni hitrosti. Zaradi tega so jadralna letala primerno oblikovana, da trup sledi dejanskemu toku. Na pamet oblikovati takšno obliko se ne da, zato so potrebne raziskave v vetrovniku.
Leta 1930 je Alexander Lippisch oblikoval letalo Fafnir 2, ki je imel polkrožni prehod kril v trup. Trup se tako obnaša kot del krila, vsak vzdolžni prerez pa je oblikovan tako, da proizvaja vzgon. Ideja je bila, da krilo nosi preko celega razpona, namesto da trup ovira nosilnost kril. Pri določeni hitrosti je bil rezultat očiten.
Za model je najbolje uporabiti enostavno obliko z malo upora, kateri v čim večji meri zmanjšamo prečni prerez. Pri prehodu trupa v krila pa namesto ostrega vogala izdelamo polkrožni prehod. Zadnji rob krila ob trupu mora teči ravno in se polkrožno zaključiti. Cilj tako oblikovanega trupa je pridobiti pri prodornosti modela.
Mehak prehod kril v trup zmanjša motnjo, velja pa pravilo, da tak spoj ne sme biti manjši od 90°. Kadar uporabimo opornike ali podobne dele na modelu, ki se stikajo pod manjšim kotom, mora zračni tok preko zoženega kanala, upor pa zelo hitro naraste. Takim ozkim kanalom se moramo izogniti in jih oblikovati s polkrožnim prehodom.

UPOR REPNEGA DELA
Repni del letala prispeva majhen del celotnega upora. Približna ocena upora profila se lahko določi glede na osnovno površino. Če višinski stabilizator obsega 10% krilne površine je temu primerno manjši tudi upor. Čeprav je višinski stabilizator večinoma tanjše od krila, pa jih v glavnem obteka turbulentni tok, zato je takšna primerjava dobra le za prvo oceno. V našem primeru predstavlja upor višinskega stabilizatorja 10% upora krila, kar pa ne spremeni dejstva, da krilo prispeva pol ali celo več celotnega upora letala.
Isti postopek uporabljamo pri smernem stabilizatorju. Če ima stabilizator 7% krilne površine, je za isti odstotek manjši tudi upor. Manj pomemben upor repnega dela je pri manjših hitrostih, z večanjem hitrosti pa postaja vedno bolj izrazit.
Induciran upor repnega dela je odvisen od trimanja modela. Induciran upor postane pomemben pri višjih hitrostih, ko mora rep premagovati večje breme. To je še posebej izrazito, če ima krilo zelo ukrivljen profil in leti z majhnim vpadnim kotom. Zaradi tega mora imeti letalo za veliko hitrost majhno ukrivljenost profila krila in s tem tudi manjše breme na višinskem stabilizatorju.
Repni del mora biti čim manjši, le toliko da še zagotavlja dobro vodenje in stabilizacijo. Možnost zmanjšanja upora repnega dela je tudi ta, da namesto treh površin uporabimo le 2 in tako dobimo V rep. Kot med obema površinama je okoli 110°. Vendar pa moramo v praksi za doseganje enake stabilnosti povečati površino V repa. V določenem položaju med letom se lahko zgodi, da se na eni površini poruši vzgon in pride do težav z vodenjem. Višina in smer sta tu vodljivi z dvema površinama istočasno, zato v določenih situacijah ni možen poln odklon za določeno komando. Na primer, če uporabimo poln odklon višine in istočasno poln odklon smeri, dobimo na eni strani tako velik odklon, da se poruši vzgon.
Najboljša aerodinamična oblika višinskega stabilizatorja je v primeru, da ga montiramo na vrh smernega stabilizatorja in tako dobimo T rep. Višinski stabilizator se v tem primeru ne nahaja v motenem zračnem toku trupa, zato je lahko bolj učinkovit in zahteva manjšo površino. Za gradnjo je tak rep težje izvedljiv, saj je potrebno narediti dovolj močno konstrukcijo, kar prinese dodatno težo na zadnjem delu. Kadar je bolj pomembno, da zmanjšamo upor repnega dela, ta prirastek teže lahko zanemarimo.

VPLIV VPADNEGA KOTA KRILA
Za hitre modele je pomembno, da je kot trupa pri večji hitrosti postavljen čim bliže toku zraka. Pri nižjih hitrostih to ni tako pomembno, saj je upor manjši. Jadralna letala imajo zaradi svoje poti letenja trup nagnjen nekoliko navzdol. Ko letalo pri visoki hitrosti dvigne ali spusti nos, se tudi lega trupa glede na tok zraka spremeni. Pri dobrem oblikovanju modela najprej določimo lego krila in višinskega stabilizatorja v letu, ter nato poravnamo še trup. Sledi trimanje modela z določanjem težišča in spreminjanjem vpadnega kota krila in višinskega stabilizatorja. Pot letenja je tako optimalno določena s pravim kotom trupa in vpadnih kotov, kar privede do najmanjšega upora. Ustrezni podatki iz vetrovnika so uporabni za računanje, kar je razloženo v dodatku in izračunamo pri katerem vzgonskem koeficientu bo model letel. Po profilnih podatkih lahko tudi ocenimo geometrijski vpadni kot za določen vzgonski koeficient, korekturo za vitkost krila in efekt toka navzdol za krilom. Če je krilo zvito ali zožano, moramo dobiti povprečno oceno za celotno krilo in ne samo za profil. Veljavnost te metode je odvisna od modela in njegovega trimanja pri določenem vzgonskem koeficientu, da se profil krila približa podatkom iz vetrovnika. Majhna napaka pri vpadnem kotu krila v praksi ne predstavlja velike razlike. Računanje je le preventiva, da ne naredimo velike napake pri konstruiranju, vendar pa moramo biti pazljivi pri gradnji.

UPOR PREDNJEGA KRILA RACMANA
Prednje krilo racmana se nahaja v nemotenem toku in je zato oblikovan za laminarni tok. Pot za prednjim krilom je nekoliko turbulentna in potuje preko glavnega krila.

Objave iz iste kategorije: