|
Начало » Сделай кайт » Самодельщики » Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
| Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки [сообщение #14904] |
Wed, 30 December 2009 00:59  |
DesertEagle
Сообщений: 351
Зарегистрирован: January 2008
Географическое положение: Москва
|
Гуру кайтостроения |
|
|
В предыдущей статье было рассказано как рассчитать оптимальные размер и положение воздухозаборников у кайта с помощью XFoil. В этой будет описано нахождение точки схождения строп (центровка, towpoint), а также угла атаки, который нужно указывать в Surfplan'е. И в качестве бонуса, по какому принципу надо задавать стропную систему, чтобы купол не складывался в полете "гармошкой".
Средняя аэродинамическая хорда (САХ) - это хорда прямоугольного "аналога" нашего крыла, то есть такого прямоугольного крыла, которое имеет такую же площадь, подъемную силу и положение центра давления при таком же угле атаки. САХ нужна чтобы определить точку центра давления (приложения полной аэродинамической силы) для крыла целиком, какой бы сложной формы оно ни было. Например, для имеющих стреловидность или, как в нашем случае, эллипсовидную форму. Если мы посчитаем в XFoil центр давления для такого прямоугольного крыла (это большая зеленая стрелка на профиле), то потом сможем спроецировать его на центральную хорду кайта и получить число towpoint, которое нужно вводить в Surfplan.
В параплане/кайте центр тяжести должен находиться ровно под центром давления. Точнее, система в полете сама сбалансируется так, чтобы центр тяжести был под центром давления. И цель конструктора так разместить точку towpoint, чтобы с учетом лобового сопротивления пилота и купола со стропами, когда пилот находится в полете под центром давления (за счет самобалансировки всей системы), угол атаки крыла в этот момент был такой, на который параплан расчитывался. Но обычно в парапланах сопротивление пилота примерно равно сопротивлению купола со стропами, что несколько облегчает задачу.
А у кайтов угол атаки жестко задается стропной системой, никакой перебалансировки в полете нет и поэтому посчитать установочный угол атаки (тот что надо указывать в Surfplan), еще проще. Но об этом позже, вернемся к САХ.
По идее, XFLR5 умеет определять САХ для сложных крыльев (там она называется Mean Aero Chord, m.a.c.). Но почему-то рассчитывает только ее размер и положение по размаху, а координаты носика нет. В итоге это работает только для крыльев из одной трапеции, а из нескольких трапеций уже нет. Вот пример из XFLR5, ясно что это неправильная САХ:
Для простых крыльев из одной трапеции, САХ можно посчитать графически, ниже картинка, иллюстрирующая принцип. Только в нашем случае вместо 25% должно быть положение центра давления, полученное из XFoil для нашего профиля и летного угла атаки, а центр тяжести CG должен располагаться в точке AC (но у нас она в этом случае получится не АС, а CoP - Center of Pressure).
Для крыльев, состоящих из двух трапеций, САХ тоже можно найти графически по принципу, указанному на картинке ниже. Суть в том, чтобы найти САХ для отдельных секций-трапеций, а потом нарисовать как бы новое крыло, состоящее из этих двух САХ, и найти САХ для него.
По аналогии можно найти САХ для крыла любой сложности. Но графически делать это очень долго и можно ошибиться, поэтому покопавшись в книжках, я нашел формулы и написал небольшой скриптик, который ищет САХ для крыльев любой сложности (см. ниже вложения, файл CAX.zip). Инструкция прилагается. Если коротко, то нужно в Surfplan'е сделать скриншот кайта при виде снизу или сверху, в виндосовском Paint'е разбить половину крыла на секции и ввести в скрипт координаты точек на передней и задней кромке.
А также указать положение центра давления, полученного из XFoil для данного профиля и угла атаки, см. ссылку про расчет оптимальных воздухозаборников в начале этого поста. В качестве хорды при расчете числа Рейнольдса можно взять центральную хорду из Surfplan, хотя желательнее брать длину САХ, которую посчитает скрипт, это лучше соответствует действительности. В итоге при запуске скрипт выдаст координаты и длину САХ для данного кайта, а также расчитает число towpoint, которое нужно указать в Surfplan:
Принцип его работы показан на рисунке ниже (это файл из справки к скрипту). Если XFoil выдал, что центр давления (большая зеленая стрелка) находится на 20% хорды профиля, то на самом деле это значит, что он находится на 20% САХ. Сдвинув эту точку до центральной хорды кайта, получаем 24% от центральной хорды. Именно эту цифру, 24%, надо указывать в качестве towpoint в Surfplan'е.
Теперь вы можете рассчитать towpoint для любого кайта.
Теперь что касается угла атаки.
Кайты и парапланы летают на углах атаки 5-8 градусов относительно потока воздуха. На самом деле минимальный угол около 3 градусов, а для спортивных куполов даже 2, но при таких углах большая вероятность сложений, поэтому балансировочная скорость обычно задается на углах 5-8 градусов. В общем, регулировка узелками на кайте (или акселератором на параплане) должна предусматривать возможность изменения угла атаки в пределах 3-12 градусов, но установка по умолчанию, "балансировочная", для кайтов примерно 5-6 градусов.
Проблема в том, что в Surfplane'е указывается конструционный угол атаки, то есть такой как его задают стропы. Но в реальном полете кайт сдувается ветром немного назад и как бы поворачивается относительно пилота. И поэтому реальный угол атаки немного увеличивается. К счастью, угол этого отклонения напрямую зависит от аэродинамического качества кайта (так как физически это обусловлено лобовым сопротивлением).
А мы знаем, что на практике у хороших кайтов аэродинамическое качество примерно 6:1, у плохих 4-5, у спортивных с гигантским удлинением может быть 8-9. А к примеру у насы не более 3.5, чаще 2.5. Поэтому построив схемку кайта, можем рассчитать какой угол атаки получится в реале, если мы зададим такой-то в Surfplan. И наоборот, зная предполагаемое качество для нашего кайта, можем посчитать какой нужно указать угол атаки в Surfplan'е, чтобы в реальном полете получился нужный нам угол 5-6 градусов.
Схема изображена ниже на рисунке. Потратьте немного времени, чтобы ее изучить. Там все просто: к установочному угул атаки, указанному в Surfplan'е, добавляется угол, зависящий от предполагаемого аэродинамического качества. В итоге получается, что в Surfplan'е надо указывать угол: а-(90-arctan(K)). Либо a-arctan(1/K), что одно и то же. Здесь a - это нужный нам в полете реальный угол атаки (5-8 градусов), K - предполагаемое аэродинамическое качество (6-7 единиц). То есть в Surfplan'е для К=6 надо указывать угол атаки от -4.4 градуса, что будет соответствовать реальному углу атаки в полете 5 градусов, до -1.4 (в полете 8 градусов. но вы можете посчитать под свои требования. не забывайте только переводить в радианы/углы, если того требует калькулятор). И не забудьте на ушах дополнительно увеличить угол атаки на 3-6 градусов (особенность конструкции парафойлов).
И напоследок, по какому принципу надо создавать стропную систему, чтобы в полете кайт держал форму, а не сложился гармошкой. Этот принцип изображен на рисунке ниже. Короткие касательные к поверхности вектора от строп должны растягивать купол по размаху. Если они будут направлены в другую сторону, то кайт сложится "гармошкой". При этом некоторые отдельные стропы (там где они раветвляются) могут и сжимать купол, но общая сила должна растягивать. На практике надо обращать внимание только на стропы на ушах. Если они растягивают уши, то все будет ок. А если нет, то уши однозначно скомкаются, внутреннего давления в куполе недостаточно, чтобы их распрямить только давлением.
|
|
|
|
 |
|
Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
|
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
От: vvs - Wed, 30 December 2009 11:09 |
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
От: V0id - Wed, 03 March 2010 18:37 |
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
|
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
От: V0id - Wed, 03 March 2010 21:53 |
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
От: V0id - Thu, 04 March 2010 14:51 |
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
|
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
От: ПРАКТИК - Fri, 26 March 2010 12:22 |
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
От: ТИМА - Fri, 26 March 2010 17:23 |
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
От: ПРАКТИК - Mon, 29 March 2010 11:17 |
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
От: ТИМА - Mon, 29 March 2010 20:07 |
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
|
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
От: ПРАКТИК - Sun, 20 June 2010 12:20 |
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
|
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
От: ПРАКТИК - Sun, 20 June 2010 20:20 |
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
От: kartuz - Sun, 20 June 2010 22:39 |
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
|
|
|
Re: Расчет САХ крыла, определение towpoint для Surfplan и угла атаки
От: ПРАКТИК - Tue, 23 November 2010 12:30 |
Переход к форуму:
Текущее время: Tue May 06 18:57:19 EEST 2025
|
] 
Кайтинговый форум самодельщиков WindPower
Участники
Поиск
F.A.Q.
Регистрация
Вход
Начало
