Čo robiť, aby bol model rýchly? - 1.časť - Teória
Rýchlosť, to je modelárska droga.
Často sme ochotní svojmu modelu odpustiť nie práve brilantné letové vlastnosti, ale určite mu neodpustíme, že letí pomalšie ako kamarátovo "žihadlo".
Čo teda robiť, aby z pomyselných rýchlostných duelov vychádzal ako víťaz práve náš model?
autor: Janko O.
Na začiatku je treba zdôrazniť, že máme na mysli maximálnu letovú rýchlosť, ktorú je schopný model dosiahnuť v bezvetrí vo vodorovnom lete zásluhou pohonnej jednotky a nie strmým klesaním z veľkej výšky. Faktory, ktoré ovplyvňujú letovú rýchlosť modelu je možné rozdeliť do troch základných skupín:
- pohonná jednotka
- konštrukcia modelu (drak)
- povrch modelu
Ak má niekto "silné nutkanie" vybaviť model silnou pohonnou jednotkou s tým, že na konštrukcii modelu a kvalite jeho povrchu až tak veľmi nezáleží, môže zažiť rovnako silné sklamanie.
Zatiaľ čo pri nízkych rýchlostiach totálnu nadvládu nad dynamikou modelu má motor s vrtuľou (alebo dúchadlom), s nárastom rýchlosti svoju prevahu postupne stráca a pri vysokých rýchlostiach sú to práve konštrukcia modelu a hladkosť jeho povrchu, ktoré nakoniec nekompromisne rozhodnú o jeho maximálnej rýchlosti.
Príčina je "zakliata" v tom, že ťah pohonnej jednotky s lineárnym nárastom rýchlosti klesá približne s jej druhou mocninou, až pri určitej kritickej rýchlosti je ťah nulový a nad touto rýchlosťou je dokonca záporný (vrtuľa brzdí). Kdežto odpor okolo modelu prúdiaceho vzduchu, za ktorý môže konštrukcia modelu a kvalita jeho povrchu, sa prejavuje úplne inak. Začína veľmi "skromne", pri nízkych rýchlostiach je takmer zanedbateľný, ale s lineárnym nárastom rýchlosti stúpa s jej druhou mocninou stále strmšie a strmšie až do nekonečna. Rýchlosť, pri ktorej sa ťah pohonnej jednotky rovná odporu vzduchu, môžeme oprávnene nazvať maximálnou letovou rýchlosťou.
Pri pohľade na graf je vidieť, že krivka ťahu a krivka odporu vzduchu sú pri nulovej rýchlosti od seba veľmi vzdialené a sú skoro rovnobežné, čo dáva (planú) nádej, že sa tak skoro nepretnú a že maximálna rýchlosť modelu bude vysoká. Ale s nárastom rýchlosti sa krivky k sebe stále viac nakláňajú a čoraz prudšie približujú, pretože ťahu pohonnej jednotky rýchlo "dochádza dych" a odpor vzduchu závratne narastá. A tak k vyrovnaniu hodnôt ťahu a odporu vzduchu dôjde skôr ako naznačovali pôvodné predpoklady a dosiahnuteľná maximálna rýchlosť môže byť pre konštruktéra sklamaním.
V grafe sú znázornené dve diametrálne odlišné situácie:
1. motorizovaný vetroň
a
2. elektro-dúchadlový model.
Pohonná jednotka vetroňa sa spravidla vyznačuje vrtuľou s pomerne veľkým priemerom a menším (asi polovičným) stúpaním, ktorú poháňa motor s nie príliš vysokými otáčkami (do 10 000 / min.). Výsledkom je "slušný" statický ťah, ktorý však s narastajúcou rýchlosťou (to už nie je statický ale dynamický) pomerne prudko klesá, až pri určitej kritickej rýchlosti je ťah nulový. Pri vetroňoch (nie HotLineroch) táto rýchlsť býva okolo 60 km/h a zriedka presiahne 80 km/h.
Odpor obtekajúceho vzduchu vetroňov, obzvlášť vyrobených z penových materiálov, je síce pri malých rýchlostiach malý a model ochotne akceleruje, avšak s narastajúcou rýchlosťou odpor strmo stúpa (strmšie ako pri modeloch konšrukčných, potiahnutých lakovaným papierom alebo fóliou). Výsledkom je, že dynamický ťah a odpor obtekajúceho vzduchu sa navzájom vyrovnajú, akcelerácia modelu klesne na nulu a model letí ustálenou - čiže maximálnou rýchlosťou. Že táto rýchlosť je podstatne nižšia ako rýchlosť kritická, je zrejmé.
Pri dúchadlovom pohone je situácia "trochu" iná. Dúchadlo má oveľa menší priemer, ale podstatne vyššie otáčky (až 55 000 / min.). Zatiaľ čo vrtuľový pohon urýchli väčší objem vzduchu na menšiu rýchlosť, dúchadlo urýchli menší objem vzduchu na vyššiu rýchlosť. Ale hybnosť, alebo množstvo energie dodanej "rozhýbanému" vzduchu, je v obidvoch prípadoch takmer rovnaké. Rýchlosť vzduchu tesne za impelerom je asi 200 až 250 km/h a zúženou tryskou (konfuzorom) býva ešte mierne zvýšená.
Počiatočný (statický) ťah dúchadla je znateľne nižší (asi 2 až 2,5 krát) ako pri vrtuľovom pohone rovnakého príkonu, ale s narastajúcou rýchlosťou klesá oveľa pozvolnejšie.
Dúchadlové modely bývajú väčšinou maketami alebo aspoň približnými napodobeninami skutočných "tryskáčov", čiže mávajú malé rozpätie, šípovité krídla (často v tvare Delta) a celkovo aerodynamickejšie tvary. Preto aj odpor obtekajúceho vzduchu je oveľa menší, čoho následkom je, že dynamický ťah dúchadlovej jednotky a odpor vzduchu sa navzájom vyrovnajú pri oveľa vyššej rýchlosti letu a z toho dôvodu je maximálna rýchlosť týchto modelov vyššia. Je zrejmé, že to nie je tých spomínaných 200 až 250 km/h, ale že to bežne býva "dosť" nad 100 km/h je isté.
Pokračovanie ->
Súvisiace články:
Čo robiť, aby bol model rýchly? - 4.časť - Prax: Povrch
Čo robiť, aby bol model rýchly? (3.časť) - Prax: Konštrukcia
Čo robiť, aby bol model rýchly? (2.časť) - Prax: Poh. jednotka