Excel program za dizajniranje letecih krila

[Skyracer]

Pre nekog vremena sam napravio par Excel sheet-a namenja dizajniranju letecih krila sa zvonastom distribucijom uzgona, slicnih onim koje su dizajnirala braca Horten, pa rekoh da podelim i ovde.


- Prvi excel (Flying Wing Designer - FWD) sluzi za dizajniranje samog krila i osnovna namena mu je da na osnovu unetih podataka dobijete koordinate preseka duz razmaha krila koje mozete da prekopirate u .dat ili. txt i direktno importujete u neki CAD program. Na ovaj nacin se izbegava komplikovana procedura u samom CAD programu gde treba podesiti velicinu i polozaj svakog profila posebno. Za krila koja su linearno vitoperena ovo i nije preveliki problem, ali za krila koja imaju zvonastu distribuciju i samim tim zahtevaju nelinearno vitoperenje procedura u CAD programu bi bila dosta komplikovana. Sam postupak dizajniranja je opisan u excel fajlu. Naravno, podrazumeva se da imate neko osnovno znanje o materiji.

NAPOMENA: Moja topla preopruka je da izracunato vitoperenje krila u excel-u koristite kao polaznu tacku za preciznije podesavanje vitpoerenja u programu FLZ Vortex (besplatan program: http://www.flz-vortex.de/). Ovaj program je vrlo praktican jer prikazuje krivu za zadatu zvonastu distibuciju uzgona sa kojom mozete da uporedite distribuciju vaseg krila i samim tim lakse "doterate" vitoperenje.  Nakon sto podesite vitoperenje u FLZ-u mozete te vrednosti da unesete u excel i da dobijete podatke za export u CAD porgram sa tacnijim vitoperenjm.

- Drugi excel fajl sluzi za dizajniranje profila matematickom metodom koju su koristila braca Horten. Pored modernih profila ovo mozda i nema neku prakticnu primenu, mozda je interesantnije sa istorijske strane. Sa druge strane omogucava vam da napravite razne profile sa Cm0=0. Naravno, ti profili nisu ispitani i kao takvi su samo teorijsko resenje.

- Treci fajl (Parabell) je slican prvom fajlu i sluzi za dizajniranje letecih krila sa parabolicnom napadnom i izlaznom ivicom. Obavezno izvrsiti popravku u FLZ za vitoperenje.

Fajlovi mogu da se skinu ovde: http://www.nestofdragons.net/weird-airplanes/flying-wings/flying-wing-designer/


Za one koji hoce da znaju vise o zvonastoj distirbuciji uzgona i njenim karakteristikama preoprucujem da procitaju sledeci "paper": https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160003578.pdf Rad nije previse zahtevan za citanje tako da svakome moze biti interesantan.


Ako ima nekih pitanja tu sam. Nadam se da ce nekome sve ovo biti interesantno. Imate i moj clanak o FWD-u u RC Soaring Digest iz marta 2016 sa detaljnijim objasnjenjem.

Nadam se da cu u nekoj skorijoj buducnosti naci slobodnog vremena da izbacim novu, poboljsanu verziju FWD-a. Ideja je da malo pojednostavim postupak, poboljsam preciznost izracunatog vitoperenja i mozda ubacim jos neke stvari. Verovatno opterecenja krila i dizajn flapsova.

Pozdrav,
Marko

[presko]

da dobijete podatke za export u CAD porgram sa tacnijim vitoperenjm.

- Drugi excel fajl sluzi za dizajniranje profila matematickom metodom koju su koristila braca Horten. Pored modernih profila ovo mozda i nema neku prakticnu primenu, mozda je interesantnije sa istorijske strane. Sa druge strane omogucava vam da napravite razne profile sa Cm0=0. Naravno, ti profili nisu ispitani i kao takvi su samo teorijsko resenje.

Само симетрични аеропрофили имају Cm₀=0 и као такви се не користе на летећим крилима.

[Skyracer]

@Presko:

- Profil ne mora da bude simetrican da bi vazilo Cm=0 za Cl=0. Prvi primer iz glave: NACA 23015. Pogledaj rezultate iz aero-tunela. Cm je skoro 0 na celom rasponu testiranih napadnih uglova. Nije tesko malo modifikovati profil da Cm bude tacno 0. Naravno, moze se naci jos primera.

- Leteca krila mogu da koriste simetricne profile. Ne daju neke perfomanse i zato se izbegavaju u korenu krila. Sva leteca krila sa zvonastom distribucijom uzgona imaju simetricne profile na krajevima krila. Za referencu pogledaj sva Hortenova krila i profile iz NASA-inog pdf-a sa linka gore.

- Leteca krila mogu da koriste profile i sa pozitivnim i sa negativnim Cm-om kao i sa Cm=0. Nema nikakve prepreke za to. Ukoliko se radi o istoj geometriji krila razlika ce samo biti u koeficijentu uzgona na kom je krilo trimovano.

[presko]

@Presko:

- Profil ne mora da bude simetrican da bi vazilo Cm=0 za Cl=0. Prvi primer iz glave: NACA 23015. Pogledaj rezultate iz aero-tunela. Cm je skoro 0 na celom rasponu testiranih napadnih uglova. Nije tesko malo modifikovati profil da Cm bude tacno 0. Naravno, moze se naci jos primera.

- Leteca krila mogu da koriste simetricne profile. Ne daju neke perfomanse i zato se izbegavaju u korenu krila. Sva leteca krila sa zvonastom distribucijom uzgona imaju simetricne profile na krajevima krila. Za referencu pogledaj sva Hortenova krila i profile iz NASA-inog pdf-a sa linka gore.

- Leteca krila mogu da koriste profile i sa pozitivnim i sa negativnim Cm-om kao i sa Cm=0. Nema nikakve prepreke za to. Ukoliko se radi o istoj geometriji krila razlika ce samo biti u koeficijentu uzgona na kom je krilo trimovano.

Cm није исто што и Cm₀.

Аеропрофил NACA 23015 је аутостабилан профил пројектован управо за летећа крила. Основна карактеристика аутостабиланих профила је да им је коефицијент Cm₀ позитиван, не скоро 0 него баш позитиван.

[Skyracer]

Naravno da Cm0 i Cm nije isto. U pravu si, trebalo je da napisem. Smatrao sam da se podrazumeva, jer vecina profila koji se imaju Cm0 blizu nule vrlo malo menjaju Cm sa promenom napadnog ugla, barem u linearnoj oblasti. Tako da nije mnogo bitno da li govorimo o Cm za Cl=0 ili za neki drugi napadni ugao. Kao u slucaju NACA 23015...

NACA 23015 nije projektovan iskljucivo za leteca krila, jedino krilo sa ovim profilom za koje znam je Mitchell Wing B-10. Ima blago negativan Cm0. Ne postoje autostabilni profili, to je jos jedan od mitova koji se provlace po netu. Postoje profili sa pozitivnim Cmo. Letece krilo moze da ima profil sa negativnim Cm0 i da i dalje bude stabilno. Stabilnost nema nikakve veze sa Cm0. Trimovanje ima.

[presko]

Naravno da Cm0 i Cm nije isto. U pravu si, trebalo je da napisem. Smatrao sam da se podrazumeva, jer vecina profila koji se imaju Cm0 blizu nule vrlo malo menjaju Cm sa promenom napadnog ugla, barem u linearnoj oblasti. Tako da nije mnogo bitno da li govorimo o Cm za Cl=0 ili za neki drugi napadni ugao. Kao u slucaju NACA 23015...

NACA 23015 nije projektovan iskljucivo za leteca krila, jedino krilo sa ovim profilom za koje znam je Mitchell Wing B-10. Ima blago negativan Cm0. Ne postoje autostabilni profili, to je jos jedan od mitova koji se provlace po netu. Postoje profili sa pozitivnim Cmo. Letece krilo moze da ima profil sa negativnim Cm0 i da i dalje bude stabilno. Stabilnost nema nikakve veze sa Cm0. Trimovanje ima.

Ово ниси у праву. Градијент променe Cm не зависи  од величине Cm₀ већ, код летелица, од растојања тежишта од нутралне тачке, а код аеропрофила од растојања моментне тачке и аеродинамичког центра. У случају  кад се тежиште нађе у неутралној тачки, или моментна тачка у аеродинамичком центру имамо да је  Cm=Cm₀=const. Међутим, проблем је што је у овом случају авио практично неуправљив.

За ово друго си у праву, сетио сам се и ја неких класичних авиона који су имали аеропрофиле из NACA петоцифрене серије.

Ово опет ниси у праву, ради се о врло стручном и употрбљаваном термину.

Овде си донекле у праву, може модел да има негативно Cm₀ и да буде стабилан (ово није међусобно повезано), али у том случају може да лети само на леђима. Да би авион летео нормално (било да је класична конфигурација или летеће крило) Cm₀ мора да има позитивну вредност. Превођење негативне у позитивну вредност и обрнуто врши се "тримовањем", али сваки отклон командне површине мења изворне карактеристике аеропрофила и то више није то (губе се оптималне карактеристика летелице пре свега у повећању отпора и слично).

[Skyracer]

- Da, dCm/dAoA ne zavisi od Cm0, to je apsolutno tacno. Opet kazem, moja greska sto sam napisao Cm umesto Cm0 u postu, nepreciznost sa moje strane. Ako pogledas vecinu profila videces da je taj gradijent najcesce poprilicno blag, barem u linearnom delu. Naravno, ima izuzetaka.

- Naziv autostabilni profili se odomacio, na zalost, u sirokom krugu. Izraz je pogresan jer govori o tome da profil daje stabilnost sto apsolutno nije tacno. Mnogo prikladniji naziv bi bio "Auto-trimming profile", jer profil sa pozitivnim Cm0 ima mogucnost da trimuje staticki stabilnu letilicu bez horizontalnog repa i bez strele.

- Letece krilo sa strelom i vitoperenjem moze da ima profil sa negativnim Cm0 i da bude i stabilno i trimovano. Kombinacijom strele i vitoperenja se postize da letilica ima pozitivan Cm0 iako sam profil ima negativan Cm0. Naravno, profil sa jako negativnim Cm0 ce biti tesko trimovati samo vitoperenjem i strelom. 
Letece krilo bez strele mora da ima profil sa pozitivnim Cm0 da bi moglo da se trimuje (ako je staticki stabilno) bez otklona kontrolnih povrsina.

Naravno, kao sto si rekao, svaki otklon komandnih povrsina menja sliku. Kad gore govorim o trimovanju mislim na slucaj bez otklona kontrolnih povrsina. Dakle letilica je dizajnirana (trimovana) da leti na odredjenom koeficijentu uzgona bez otklona kontrolnih povrsina i profile razmatramo trenutno za taj slucaj.

 

[presko]

Најзад смо се споразумели.