Ako sa (aspoň trochu) orientovať vo vlastnostiach profilov – 1

Mali sme pripravený aj záložný názov: Vlastnosti profilov lietadiel (modelov) videné „jednoduchými očami“, ale obávali sme sa, že by to niekto chápal ako voľné pokračovanie seriálu o jednoduchej Márii.

A tak sme radšej zvolili tento „oficiálnejší“ názov.

My vám však nechceme ukázať vlastnosti profilov prostredníctvom „oficiálnych“ (zložitých a otravných) teórií.

Skôr použijeme taký ten „sedliacky“ rukolapný spôsob: ak zmením „nejaký“ parameter profilu (napr. symetriu, hrúbku, prehnutie a pod.), ako to zmení jeho vlastnosti a na aký model bude takýto profil vhodný?

autor: Janko O.

 

Začneme optimisticky (ale pre mnohých "pravoverných" tak trochu "kacírsky"):

Na profile (jeho tvare, symetrii, hrúbke, prehnutí …) pre „normálne“ rekreačné poletovanie (pri neveľkých Uhloch nábehu) zase až tak veľmi nezáleží! Lietať bude lietadlo (model) prakticky s hocijakým (aspoň trochu normálnym) profilom (pri dodržaní správnej geometrie, nastavenia a vyváženia modelu). Dôkazom toho sú tzv. „plackolety“ - modely s krídlom z rovnej dosky.

Tiež konštrukčné modely potiahnuté papierom, textíliou alebo fóliou majú profil medzi rebrami len ťažko definovateľný – a ten sa od (starostlivo „vypiplaného“) profilu rebra dosť líši  . Navyše: mnohé parametre profilov sú v rozsahu malých Uhlov nábehu takmer rovnaké (ukážeme v ďalších častiach).

Rozdiely medzi profilmi začnete vnímať hlavne v medzných a kritických situáciách (pri pádovej rýchlosti, pri veľkých Uhloch nábehu (pri štarte a pristátí) pri akrobacii) a vtedy, ak od svojich modelov požadujete špičkové výkony (napr. pri súťažiach). Ak staviate rýchly model, použijete iný profil (angl. airfoil), ako keď staviate obratný akrobat. Iný pre termický vetroň a iný pre hotliner.

 


 

Upozorňujeme, že v záujme onej – v úvode spomínanej „sedliackej“ jednoduchosti sme mnohé veci zjednodušili a aj náš spôsob vysvetľovania je taký „zemitý“ (nechceme rovno napísať že prízemný). Isto sa nájde niekto, kto povie, že (za určitých, väčšinou zriedkavých okolností) naše tvrdenia nie sú úplne pravdivé. Nám však išlo o to, že sme zvolili cestu „hlavného prúdu“, teda že chceme ukázať vlastnosti profilov, ktoré platia takpovediac „väčšinovo“. Bez ohľadu na výnimky, ktoré v podstate aj tak len „potvrdzujú (väčšinové) pravidlo“ .

 


 

Bez toho, aby sme na úvod predstavili základné druhy profilov, asi nemôžeme hovoriť o tom, ako ten-ktorý parameter ovplyvňuje jeho vlastnosti.

Takže …

Profily môžu byť:

  • symetrické   
  • a nesymetrické

Symetrické profily sa používajú na krídlach akrobatických lietadiel (modelov), kedy sa vyžaduje, aby bol Vztlak (a teda aj letový prejav) rovnaký pri "normálnom lete", ale aj pri lete "hore bruchom". Často sa symetrický profil používa aj na VCHP (Vodorovná Chvostová Plocha – ľudovo „výškovka“), či ZCHP (Zvislá Chvostová Plocha – ľudovo „smerovka“) ostatných lietadiel.

Treba však hneď poznamenať, že symetrický profil (na rozdiel od profilu nesymetrického) „vyvodzuje“ Vztlak len vtedy, ak má krídlo nejaký (nenulový) Uhol nábehu (anglicky – AoA: Angle of Attack). Pri nulovom Uhle nábehu symetrický profil nevytvára žiadny vztlak – správa sa neutrálne (to sa hodí napr. pri VCHP a ZCHP). Bohužiaľ, symetrický profil však aj pri nulovom Uhle nábehu má určitý - nenulový (aerodynamický) Odpor (angl. Drag) .

Čo to je Uhol nábehu (tiež označovaný gréckym písmenom α – Alfa (alpha)), ukazuje obrázok:

Na obrázku je síce profil nesymetrický, ale to na chápaní Uhla nábehu nič nemení.

Rôzne krídla (rôznych rozmerov, rôznych profilov, pri rôznych rýchlostiach a pri rôznych Uhloch nábehu) majú rôzny Vztlak (angl. Lift). Aby bolo možné vzájomne porovnávať schopnosť vyvodzovať Vztlak rôznych krídiel, bol na to zavedený vhodný koeficient (Koeficient vztlaku). Používajú sa označenia:

  • CL - Coefficient of Lift

  • Cz – Coefficient Z (podľa súradnicovej osi Z, smerujúcej zvisle)

Nesymetrické profily sa používajú na krídlach lietadiel, u ktorých let v „normálnej“ polohe prevažuje nad letom „hore bruchom“. V „normálnej“ polohe sú vlastnosti nesymetrických profilov lepšie (bude konkretizované neskôr) a Vztlak vyvodzujú už aj pri nulovom Uhle nábehu.

Ako môže vyzerať Koeficient vztlaku (mierne) nesymetrického profilu v závislosti od Uhlu nábehu, ukazuje nasledujúci graf:

Za povšimnutie stojí skutočnosť, že krivka vztlaku je v rozsahu "neextrémnych" Uhlov nábehu (v tomto prípade cca od -13 do +13 stupňov) lineárna. To znamená, že dvojnásobný Uhol nábehu = dvojnásobný Vztlak,  trojnásobný Uhol nábehu = trojnásobný Vztlak ... A čo je ešte zaujímavejšie: táto lineárna časť (jej sklon) krivky je pre všetky profily rovnaká. Od profilu "rovná doska" až po nejaký "bacuľatý" profil. Len rozsah Uhlov tejto lineárnej časti sa líši.

Z grafu možno vyčítať, že pri nulovom Uhle nábehu (alpha = 0) už profil má „nejaký“ Vztlak. Tiež vidno, že krivka Koeficientu vztlaku (CL) je nesymetrická: pri záporných Uhloch nábehu (keď lietadlo letí „hore bruchom“) je vrchol Vztlaku aj tvar krivky (čierna čiara) iný ako pri „normálnom“ lete.

Ak sa sústredíme na 1. kvadrant grafu (charakteristika za normálneho letu – pravá horná časť grafu), tak sa tam (pri určitom Uhle nábehu) nachádza významný bod: vrchol krivky (Stall - potom už nastáva odtrhnutie prúdnic), kedy je Vztlak najväčší - CLmax. Ten sa dosahuje pri kritickom Uhle nábehu - αkr. Ďalšie zvyšovanie Uhlu nábehu neprináša nič pozitívne: Vztlak nerastie, ale začína (niekedy aj prudko) klesať. A čo horšie: začína naozaj veľmi prudko narastať (aerodynamický) Odpor (angl. Drag) profilu:

Podobne ako bol zavedený Koeficient vztlaku, bol na vzájomné porovnávanie vlastností profilov zavedený Koeficient (aerodynamického) odporu. Vo svete sa používajú označenia:

  • Cd - Coefficient of Drag

  • Cx  – Coefficient X (podľa súradnicovej osi X, smerujúcej vodorovne zľava doprava). Hodnota Cx sa používa aj pri hodnotení aerodynamickosti karosérií aut.

Je zrejmé, že takou „laickou“ snahou by bolo použiť taký profil a za takých podmienok, aby mal maximálny Vztlak a súčasne minimálny (aerodynamický) Odpor. Lenže ako z grafov vyplýva, tieto snahy sa navzájom vylučujú a je treba medzi nimi nájsť určitý kompromis.

Akousi kombináciou grafu závislosti Koeficientu vztlaku a Koeficientu odporu (od Uhla nábehu) je graf, v ktorom je vynesená tzv. polára:

V závislosti od toho, čo od lietadla požadujeme (a čo je fyzikálne možné), je treba nájsť nejakú „rovnováhu“ medzi CL a Cd, čiže „dostať“ sa na krivke poláry síce čo najvyššie (dosiahnuť vysoký Vztlak), avšak čo najmenej doprava (zachovať nízky (aerodynamický) Odpor).

Je treba poznamenať, že tvary kriviek Koeficientu vztlaku, Koeficientu odporu, hodnoty maxima Vztlaku – CLmax a kritického Uhla nábehu - αkr sú pre rôzne profily (rôzny tvar, rôzna hrúbka, rôzne prehnutie) rôzne.

V tom je práve tá zložitosť (a súčasne krása) práce s profilmi. Ale budeme sa snažiť nájsť v tom zdanlivom chaose určitý poriadok a v ďalších dieloch tohto seriálu naznačiť na čo (a ako) vplýva tvar profilu, jeho prehnutie, jeho hrúbka … a do akého modelu sa teda bude hodiť.


 


 


 

 

 

 


<Staršie | tento článok | Novšie>

Napísané: 4. 9. 2018, 16:34 | Prečítané: 504x | Kategórie: Iné | Napísal: admin |
Komentáre: 0

Zatial tu nieje žiaden príspevok, môžeš začať ty:-)

Pridaj komentár
Meno
Web
Mail
Kontrola Zadajte číslo päť
Text

:-)
:-D
:-(
|-/
:-[]
;-)
8-|
8-o
Tučné | Podrazené | Kurzíva  | zdroják | odkaz
  • Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
  • HTML znaky budú prevedené na entity.
  • Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
  • Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)
správca | ICQ-Vaše ICQ | Podpora miniRS | Styl LazyDays | Sk preklad by beekeeper | Veľkosť databázy: 32147.77 kb