28. Efekt elise

TOK NAVZDOL NA ELISI
Kot na krilih tudi na elisi vsak krak proizvaja tok navzgor in navzdol. Prvi krak proizvaja tok navzdol, drugi, ki se giblje za njim pa navzgor, takoj za njim pa se takšno odklanjanje toka ponovi. Nastane razlika med brazdo kraka in tokom navzdol. Brazda močno moti tanko plast zraka in se giblje nazaj od diska v ukrivljen tok za eliso. Upor profila kraka je tako lahko izmerljiv z debelino brazde in izgubo gonilne sile. Tok navzdol povzroči vrtinec na koncu in korenu kraka kar predstavlja osnovni odklon toka kot pri krilu. Rep letala lahko izgubi učinek, če se nahaja v brazdi toka krila. Elisa, ki se nahaja pred vzgonskimi površinami ima enak efekt, ki je tem bolj izrazit, čim več krakov ima elisa. Celo enokraka elisa ima ta efekt, čeprav v manjši meri. (Enokraka elisa mora biti uravnotežena in pogosto potrebuje določen konec uteži na nasprotni strani kraka. To proizvaja upor in s tem zmanjšuje učinkovitost elise. Zato so take elise v praksi zelo redke.)
Risba prikazuje kako je aerodinamični vpadni kot prizadet zaradi toka navzdol.

Vpliv toka navzdol na vpadni kot

Kot pri krilu, se zaradi tega zelo poveča upor pri danem vzgonskem koeficientu. Zunanji del elise se vrti z večjo hitrostjo kot notranji, krak elise pa je zvit, zato je vzorec vrtincev na elisi veliko bolj zamotan kot na krilu. Končni vzorec vrtincev je prikazan na risbah.

Sistem vrtincev na dvokraki elisi
Vrtinci na dvokraki elisi

Seveda se takoj za vrtiščem nahaja trup ali ohišje motorja, pesto pa je zaščiteno s spinerjem. Vse to moti srednji vrtinec in ga ovira. Vendar elisa proizvaja vrtince, ki tečejo preko celega trupa, vrtenje pa prispeva jakost glavnega toka za eliso.

ZMANJŠANJE INDUCIRANEGA UPORA NA ELISI
Najmanjši induciran upor na krilu dobimo s popolno eliptično obliko tetive. Enakovredno obliko elise lahko dobimo matematično, vendar ne z eliptično obliko. To pa zaradi tega, ker se vrh elise giblje hitreje kot koren in zato naj vpliva več zračne mase. Zaradi tega potrebujemo na vrhu kraka ožjo obliko kot eliptična, v korenu pa širšo. Za to odkritje je zaslužen Eugene Larrabee.
Na žalost so modelarske elise oblikovno omejene z drugimi faktorji kot aerodinamičnimi. Morajo biti dovolj čvrsti pri velikih vrtljajih in obremenitvah, velik poudarek pa je tudi na enostavnosti izdelave.

PROFIL KRAKA ELISE
Izbira profila elise je pogojena z gradbenimi faktorji, posebno blizu vrtišča, kjer je potrebna velika čvrstost in zato tudi debelejši in bolj premišljen profil. Na srečo je ta del elise manj pomemben. Ker se elisa vrti z zelo velikimi vrtljaji je tudi Re število manj pomembno kot pri krilu. Zaradi tega se izkaže, da so profili za prave elise primerni tudi za modelarske namene. Težave v mejni plasti na elisi izginejo, čeprav je ta veliko bolj zamotana kot na krilu. Tanka plast zraka se upira z enako hitrostjo kot se vrti elisa. Ker se na elisi pojavijo velike centrifugalne sile, tok zraka raje potuje krožno kot da bi vztrajal z glavnim tokom. Znotraj mejne plasti se zato pojavi močan prečni tok. Majhni vrtinci, ki se pojavijo, razburkajo zračni tok in povsem onemogočijo laminarni tok. Zaradi tega marsikdo ne posveča velike pozornosti pri iskanju profila z majhnim uporom.

VPLIV TRESLJAJEV MOTORJA
Modelarski motorji z notranjim zgorevanjem prenašajo svojo moč na eliso s serijo hitrih tresljajev, kar predstavlja velik napor za krake elise. Aerodinamični efekt je v tem primeru še nepoznan in ne zahteva pozornosti. Pri elektromotorjih tega efekta ni, zato se elise lahko zgrajene nekoliko manj čvrsto.

»P« EFEKT
Os elise je med letenjem zelo redko točno poravnana s smerjo letenja. Med pristajanjem, ko model dvigne nos, se tok zraka ne sreča pravokotno na vrteči se disk elise. Ker je disk nagnjen za določen kot glede na smer leta, ga tok obteka pod drugim kotom kot 90°.
Zelo povečan kot prikazuje risba, kjer model dvigne nos.

P efekt na desno vrteči elisi

Krak na levi strani vpadni kot zmanjša, na desni pa ga poveča. To proizvede večji potisk na desni strani in zmanjša na levi. Ustvari se sila P, ki poskuša odkloniti celotni model v levo, če gledamo model od zadaj. Podobno se zgodi, če model spusti nos, le da sila P sedaj poskuša model odkloniti v desno. Tudi drsenje modela v stran ima enak učinek.
V normalnem letu efekta »P« skoraj ne zaznamo. Ko pa model spremeni režim letenja pa se P efekt poveča v določeno smer in lahko pride do zmede. Reakcija elise lahko zmanjša stabilnost modela, kar povzroči odklon ali zibanje modela. Na ta efekt so zelo občutljivi modeli, ki so nevtralno stabilni.

EFEKT GIROSKOPA
Giroskopski efekt lahko nastane na elisi in vrtečih se delih motorja. Na srečo je ta efekt na modelih zelo majhen, včasih pa je lahko vzrok za nenavadno vedenje. Elisa se normalno vrti v nasprotni smeri urinih kazalcev, če jo gledamo od spredaj. To povzroči giroskopski efekt, ki poskuša odkloniti model v levo. Če model dvigne nos se ustvari reakcija, ki poskuša model odkloniti v desno. Rezultat tega odklona v desno sproži odklon, da se nos modela spusti, temu pa zopet sledi giroskopski efekt odklona modela v levo, in ta postopek se ponovi. Takšna posledica je znana kot efekt giroskopa in je lahko zelo izrazita, če ima model težko in hitro vrtečo eliso. Model pod močjo motorja nenehno niha gor, na stran, navzdol, na stran, gor itd. Če je ta efekt zelo izrazit pri začetniških modelih je lahko vzrok za nesrečo. Giroskopski efekt narašča z vrtilnim momentom in če se še sešteva z aerodinamičnimi vplivi, lahko pride do resnih težav s stabilnostjo. Sila P lahko ta efekt zelo poudari. Med pristankom modela se lahko pojavi odklon zaradi P efekta, nato pa zaradi giroskopskega efekta model dvigne nos. Pri spiralnem vzpenjanju je giroskopski efekt zelo pomemben, ker se model ves čas vrti v eno smer in ustvari moment dviganja ali spuščanja nosa modela. Uporaba lažje elise v takem primeru veliko pripomore. Pri ravnem vzpenjanju vpliva giroskopskega efekta ni.
Pri vzletanju modela z repno ostrogo imamo lahko probleme zaradi giroskopskega efekta. Ko ostroga ali kolo zdrsne v stran se smer osi modela spremeni, zato začne model nihati levo in desno. Podvozje vrste tricikel zdrsa koles ne dovoli, zato je ta problem tu veliko manjši.
Preprosta razlaga efekta giroskopa je prikazana na risbi.

Giroskopski efekt

Če model hitro spremeni svojo lego, kot npr. Med vzletom, se kot vrtečega diska spremeni in spremeni tudi lego krakov elise. Masa krakov se tej spremembi upira zato hoče obdržati prvotno lego, posledica pa je močna reakcija. Na eni strani je ta sila obrnjena naprej, na drugi pa nazaj, rezultanta sil zato obrne model v določeno stran. Desno vrteča elisa ustvari silo, ki obrne model v levo.
Vzletna faza je zaradi tega zelo težavna, saj je pri majhni hitrosti smerno krmilo še neučinkovito, kolo pa lahko hitro zdrsne v stran. Zaradi tega je poln odklon smeri nujen, če je masa elise velika in če je hitra sprememba lege trupa. Ta efekt je prisoten tudi pri pravih letalih in včasih skoraj neukrotljiv v določenih trenutkih.

KANALIZIRANA ELISA (DUCTED FAN)
Ta vrsta pogona je zelo primerna za makete reaktivnih letal. Oblikovanje takega pogona je zelo zamotano, zato ga tukaj ne bomo podrobno obravnavali. V teoriji fan doseže večji potisk, kot elisa z enakim premerom pri manjši hitrosti zaradi veliko razlogov. Cev zrak stisne in to energijo fan uporabi za pospeševanje toka. Zožanje toka za eliso se v tem primeru ne zgodi.
Stena cevi deluje kot končna stena rotorjev in tako ovira nastanek induciranega upora, ter na ta način povečuje njihov učinek. Ker ima fan majhen premer, mora vsebovati več krakov in se hitreje vrteti kot navadna elisa.
Motor je nameščen v cev, tok zraka pa poskrbi za njegovo hlajenje. Zaradi tega se poveča upor in zmanjša potisk. Ker je cev ponavadi zelo dolga glede na premer rotorja, ta pred in za njim ustvarja dodaten upor. Premer cevi na začetku in koncu je zelo pomembna za doseganje primernega potiska. Zaradi tega se nujno pojavijo odstopanja od oblike pravega letala. Lahko se pojavi tudi problem resonance krakov, zato so v večini primerov ti neparni. Možno je oblikovati takšen pogon, ki je enakovreden navadni elisi z večjim premerom, vendar je potrebno veliko praktičnega znanja in poskusov.

Objave iz iste kategorije: