Horten/Prandtl letece krilo, pitanje

[Skyracer]

Pozdrav svima!

Nisam bio siguran u koju rubriku da postavim ovu temu, na kraju sam se odlucio za ovu. Zamolio bih moderatore da premeste temu ako postoji prikladnije mesto za nju.

Zanima me da li je neko od forumasa pravio letece krilo tipa "Horten" i ako jeste kakva su iskustva... Kad kazem "Horten" letece krilo mislim na krilo sa zvonastom distribucijom uzgona duz razmaha (za radoznalije cirkulacija proporcionalna (sin(teta))^n, gde je n izmedju 2.7 i 4). Ovo naravno zahteva posebno vitoperenje krila. Da budemo precizniji sve ovo je pocelo jos od Prandtl-a...

Da ne bude zabune, ova krila se znacajno razlikuju od svih drugih po karakteristima i daju neke jako zanimljive karakteristike koje jos uvek nisu ispitane do kraja. Recimo leteca krila koja je radio Northop (ukljucujuci i B-2) imaju vrlo malo toga zajednicko sa letilicama brace Horten po pitanju aerodinamike. Na internetu ima puno replica Hortenovih model, ali malo njih replicira teoriju iza dizajna.

Takodje me zanima da li ima zainteresovanih da se upuste u gradnju jednog takvog modela ako je obezbedjena podrska u vidu proracuna i kompletnog CAD-a, naravno konstrukcija bi bila prilagodjena dostupnim modelarskim tehnikama.


Unapred hvala na odogvorima,
Marko

[Vaci]

Ja sam bio ubedjen da bukvalno svako letece krilo ima zvonastu distribuciju potiska. Ne vidim kako bi funkcionisalo drugacije. Cak i kod krila koja nemaju uzduzno vitoperenje to se kasnije postize trimovanjem. Jedva cekam da naucim nesto novo u ovoj temi, i cekam necije obrazlozenje. Ja za ovo ne znam. Poz   

[Skyracer]

Zdravo Vaci,

Nema svako letece krilo zvonastu distribuciju. Generalno, leteca krila se mogu podeliti u 3 kategorije:

-Leteca krila bez strele i elipticnom distribucijom uzgona. Primer su letilice koje je dizajnirao Jim Marske (Pioneer, Monarch, Genesis...)

-Leteca krila sa strelom i elipticnom distribucijom uzgona (Atos hangglider recimo) ili tzv. super-elipticnom distribucijom uzgona u slucaju da imaju winglete ili vertikalce na krajevima krila, najbolji moderan primer je Swift glajder.

-Leteca krila sa zvonastom distribucijom uzgona.  Primer ovoga su vecina krila koja su braca Horten dizajnirala. Posle njih malo je uradjeno na tu temu.

Moj dobar prijatelj iz Belgije je u saradnji sa Albion-om Bowers-om (NASA Nil Armstrong Flight Reserach Center)  poceo da pravi modernu varijantu hangglider-a ovog tipa, napravljena je vecina kalupa, ali je zbog rasta troskova morao da stopira projekat. Albion Bowers trenutno testira drugi model ovog tipa u NASA-i i postoji mogucnost da ce prva letilica na Marsu biti upravo ovog tipa.

Jos uvek se ne zna sve oko nacina funkcionisanja ovih krila, ali rezultati su neosporivi, kako teorijski tako i sa prakticnih testiranja. U kontaktu sam sa Bowersom, tako da imam info iz prve ruke, a i ja sam malo tu umesao prste sa nekim simulacijama i teorijama kako sve to funkcionise

Glavna nepoznanica trenutno je mehanika proverse yaw-a ( ne znam da postoji nas izras za ovo) koji se pojavljuje. Bowers je postavio teoriju, ali nakon simulacija koje sam radio imam drugo objasnjenje koje je verovatnije. Bowers je dobio dozvolu za testiranje u aerotunelu tako da ce biti provereno ko je u pravu, ne samo na letecem modelu i simulacijama, vec i direktnim merenjima.

Izvinjavam se sto sam se raspisao, nadam se da ne dosadjujem previse, ali ovo je tema kojom se bavim zadnjih godina i jako me interesuje.

Shodno tome bilo bi lepo napraviti neki model kod nas i testirati neke stvari. Retko  covek ima priliku da se uplete u stvari vezane za fundamentalnu aerodinamiku i da tu pokrene nesto. Prica na ovu temu je podugacka, ovo je samo mali detalj...
 

[Vaci]

Sada si mi povezao neke stvari koje su mi bile razbacane po glavi tu i tamo...

Atos ima logike da je sa elipticnom, ali nisam znao da i Swift ima elipticnu, mogao sam da se kladim da je zvonasta.

Ovaj


i ovaj


mi se cini da imaju identican sistem letenja, i zvonastu distribuciju. Prvi treba da je Swift a drugi Horten..... Ali posto zaista ne znam bas nesto o ovoj temi, necu vise da komentarisem, slusacu sta drugi imaju da kazu  Svidja mi se tema, bas je interesantna, ali sumnjam da ima mnogo ljudi koji bi se ukljucili.... svega sacica respektabilnih cije bi se misljenje cenilo ovde.

Reci bar koje velicine ti treba model, od kog materijala, neke zahteve...? Jer mislim da ima dosta dobrih modelara, koji su skoro po pravilu i entuzijasti, pa ti mozda mogu pomoci.

[Skyracer]

Hvala na odgovoru Vaci Ne moras da prestanes da pises, ovako imam sa kime da pricam

Na donjoj slici je Northop YB-49. Northop je bazirao njegova krila na blizu elipticnoj distribuciji. Imao je potpuno drugaciji koncept od onoga koji su koristila braca Horten.

Na ovoj slici se vidi slozena distribucija vitoperenja na Prandtl-D modelu koji je Bowers testirao:
http://cnet1.cbsistatic.com/hub/i/r/2015/06/30/d87a1800-d492-4cf4-bcf5-c4cd930b6f9e/resize/770x578/58b4b86ad614c1633d0ab58345ad5aa1/prandtld.jpg

Uglavnom je vitoperenje takvo da je vrlo uocljivo. Na ovom modelu je vitoperenje oko napadne ivice kontrolnih povrsina.

 Evo dva videa sa Bowers-ovim prezentacijama. Pominjem stalno njega jer je trenutno on autoritet kad se govori o ovoj temi. Verujem da ce ti biti zanimljivo da pogledas nekad kad ti je dosadno Ako nista drugo da malo zagolica mastu...

TEDxNASA:


"Why Birds Don't Have Vertical Tails" - AMA EXPO 2014




Sto se samog modela tice nemam neke konkretne zahteve. Treba da je dovoljno velik da moze precizno da se napravi krilo. Raspon bi mogao biti izmedju 1.5 i 2.5m. Sto se gradnje tice, najverovatnije balza, rebra, ramenjaca... Velicina zavisi i od toga sta je dostupno od materijala. Npr. ako su najvece letvice 1m, bilo bi nezahvalno da polu-raspon bude 1.1m recimo.
Naravno, idealno je da se na CNC-u napravi kalup i da se krilo pravi od kompozita, ali to vec  fino kosta.

Samo dve elevona, nista drugo od komandnih povrsina.

Kao klinac sam pravio slobodno letece modele, ali sam daleko od modelara. Sa druge strane vazduhoplovne konstrukcije su mi vrlo poznate tako da generalno mogu da osmislim kosntrukciju, odradim CAD, strukturalnu analizu (mada je to besmisleno za model). Ako krenem sam da pravim krilo falice mi ono prakticno znanje, sitne "cake" koje modelari znaju i do kojih su dosli iskustvom.   

[Vaci]

Ja sam poceo i lepo radio kompozitna krila od pene. Na CNC sekacu pene mozes da izvuces sta hoces, a dosta ljudi ima tu spravicu. Upotrebom kompozita mozes dobiti neverovatno cvrsto i izdrzljivo krilo. Ne znam koliko si upoznat sa tim nacinom izrade. Ja imam jedan DLG cije krilo jednostavno odbija da se slomi. Trenutno je trece karbonsko telo na njima, drugo telo je stradalo udarcem u stenu na planini pri brzini preko 100kmh po slobodnoj proceni. Krila sam samo skinuo i stavio na sledece telo...

Tako da toplo preporucujem taj nacin izrade, pena kompozit i vakuum tehnika, jer je relativno jeftino i daje dobre rezultate. Model od 2m apsolutno nije problem za tu tehniku. Malo karbona na napadnoj ivici, malo kevlara blizu sarki, ramenjaca moze i ne mora (zavisi sta ti treba, ali moze samo karbon ojacanja kroz koricu krila), staklo preko svega, i imas solidno jeftino krilo za neke normalne brzine. Za vece brzina samo full carbon sto se mene tice. 

Imao sam neka krila viska, pa sam izgubio volju za radom, pa sam krenuo od njih da napravim letece krilo. Da bih izbegao pravljenje trupa, a zao mi bilo samo da ih ostavim. Ali ne znam mnogo o letecim krilima, i sve je manje vremena da se majem time, i tako su ostala da stoje.... A imam i karbonsku tkaninu, i sve, samo nemam vremena i volje vise Sta ces, menjaju se vremena i prioriteti, a i ljudi.

[Skyracer]

Nisam siguran kako funkcionise CNC sekac pene na koji mislis.

Ako se radi o sekacu sa toplom zicom koji prati koordinate zadatog profila u korenu i na kraju krila onda on ne moze da se koristi za ovakvo krilo. Takav sekac moze da izvede jedino linearno vitoperenje. Ovde je vitoperenje znatno slozenije. Moguce resenje je da se krilo radi iz puno delova, recimo 10 za polu-razmah. Ali i onda bi krilo bilo" iseckano" a ne kontinualno.

Kompozitno krilo je ok, ali je problem dobiti "jezgro" od pene

[LazarStan]

Ovo je dosta interesantno,nateralo me je na razmisljanje kada je govorio o tome da su ljudi mozda krenuli drugacije,jer je konstrukcija aviona drugacija od ptice,ptica ne koristi stabilizatore,mozda rep kao horizontalni stabilizator ali ptica na primeru ga uopste i nema,zanimljivo je ovo.

[Daki]

Pozdrav,
Prvo želim da pozdravim ovu temu, obožavam teme na kojima možemo nešto i da naučimo, pogotovo o teoriji.
Lično ne vladam dovoljno teorijama aerodinamike da bih mogao aktivno da učestvujem u tom delu.
Što se tiče izrade modela. Vaci je upravo mislio na takav sekač, pravilno složeno vitoperenje je nemoguće tako dobiti. Neki su radili na taj način elipsasta krila iz po desetak delova, i opet to nije bilo to...Ukoliko bi se krilo radilo konstruktivno, prvo priprema u nekom od 3D programa, pa se onda ti profili složili u "vazduhu" tj. svaki profil na svom držaču pa presvuklo tanjom balzom pa onda slojem kompozita, moglo bi se dobiti složenije vitoperenje ali ne 100%.

[Skyracer]

Daki, tako nesto je i bila moja prvobitna ideja. Nije problem sve to odraditi u CAD programu, spreimiti za secenje na laseru recimo i posle sloziti ko lego kockice

U tom slucaju krilo bi moralo da ima D-tube, verovatno od balze. Ono sto nisam siguran je da li bi balza mogla da isprati takav oblik. Kakvo je vase iskustvo? Mogla bi recimo linija oko koje se vrsi vitoperenje da bude napadna ivica. Onda bi sama napadna bila prava linija, to bi verovatno olaksalo postavljanje balze. Ljudi su pravili modele po tom principu, tako da sigurno postoji neka varijanta da se to moze odraditi, ali bi bilo dobro prikupiti iskustva pre dizajniranja

Koliko se secam bila je neka varijants da se balza naprska vodom tako da postane savitljivija pre postavljanja ili sam nesto pomesao?

Preko D-box-a bi moglo staklo kao ojacanje, ako ima potrebe....

[Daki]

Da, shvatam kako ste to zamislili. U suštini mislim da je sasvim izvodljivo. Stariji modeli jedrilica su bili znatno složeniji za izradu nego današnje jedrilice od balze, krila su imala dosta vitoperenja, sve je bilo elipsasto itd...
Znam da su u jednom momentu u medelarstvu leteća krila bila veoma popularna, ali to je bilo mnogo pre mog vremena.
Evo par linkova:
http://www.outerzone.co.uk/plan_details.asp?ID=1736

http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/360319-Wir-bauen-uns-eine-Horten

http://shop.vth.de/horten-ix-in-engl-sprache.html

http://www.nurfluegel-modelltechnik.de/

http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/372736-Suche-Bauplan-f%C3%BCr-Horten-9?highlight=Horten

http://www.rc-network.de/forum/forumdisplay.php/22-Nurfl%C3%BCgel

[Vaci]

Onda ako je oblik slozen i zelis da bude precizno uradjeno, ne gine ti kalup. Ima dosta opcija, jedna od najjeftinijih je medijapan obradjen na grubo, impregnisan epoksijem, i nakon sushenja obradjen na fino, poliran, voskiran....
Tu bi stavio kompozit-balza-kompozit sendvic za gornju i donju povrsinu krila, naravno spar i sve sto treba, i dobijes shuplje kompozitno krilo kakvo pozelis. Verujem da si upoznat sa tom tehnikom. Moze to i bolje i skuplje, akrilna tabla, aluminijum... Mirise mi na to, ali to je grehota praviti kalup za izradu samo jednog modela...

Ima jos jedna varijanta. Uraditi jezgro od pene na CNC glodalici i odraditi kompozit. Ali to moze da bude nekad i komplikovanije od prethodne varijante, ali je nesto jeftinije.

Ja sam radio i kombinaciju, kalup od medijapana, jezgro radjeno na glodalici, i onda kompozit na kalup pa jezgro na njega, pa zatvaram kalup. To je najteza kombinacija, i dobra je za izuzetno tanke povrsine, kao repne povrsine, gde prakticno nema mesta za shuplje profile.

[tibeteagle]

Izmisli, nacrtaj, testiraj, ištampaj i leti.
Primer:

[Skyracer]

Daki hvala za linkove. Da, kod Nemaca je Nurflugel popularan

Vaci, medijapan je verovatno najpristupacnije resenje ako se radi kalup. Ako se vec koristi glodalica onda bih pre pravio kalup nego obradjivao samo jezgro. Ako bi se pravio kalup onda bi sigurno bilo vise modela, naravno ako se pokazu dobrim.

Tibeteagle, 3D stampa bi bila jos najbolja opcija, ali verovatno i najskuplja. Ono sto sam do sada stampao kod nas (neki sitni delovi) nije me impresioniralo kvalitetom. Sigurno zahteva dodatnu obradu.

Jel imate predstavu koliko bi kostao kalup u medijapanu za krilo raspona 2m? Ne znam da li je bolje raditi levo i desno krilo zasebno ili celo krilo iz jednog komada?


Model od balze, nije humano: https://www.flickr.com/photos/68298950@N03/sets/72157638370198376/

[Vaci]

Po meni je izuzetno neprakticno imati jednodelni kalup od 2m. Sem ako nemas hangar....  mislim, moze i donja i gornja polovina kalupa da bude dvodelna, s tim sto se sastave prilikom rada pa radis celo krilo iz jednog dela.