środa, 22 września 2010

Dlaczego samolot lata - wiadomości podstawowe cz.1


„Samolot lata bo ma skrzydła” tak odpowie większość ludzi jednak nie jest to odpowiedz godna modelarza lotniczego. W tym cyklu przedstawię podstawowe pojęcia oraz prawa które należy poznać aby zrozumieć dlaczego model lata a ich dogłębna analiza połączona z doświadczeniem pozwoli w przyszłości modelarzom na określenie właściwości lotnych modelu już z ogólnych informacji. 

Na etapie planowania modelu czy to pierwszego w życiu „trenera” czy też niezwykle skomplikowanej wielosilnikowej, wielofunkcyjnej makiety należy zwrócić uwagę na jej „anatomiczną” budowę czyli na plan, zapoznać się z opisem i rysem historycznym, zdjęciami o ile oczywiście takie istnieją oraz jesteśmy w stanie je zdobyć. Warto też poszukać podobnych modeli opisanych przez innych modelarzy.
Plany Modelarskie i Monografie to opracowania które zawierają wiele szczegółów, niektórzy modelarze praktykują także wykonanie plastikowego modelu samolotu który mają zamiar budować aby zapoznać się z jego sylwetką. Jest to według mnie bardzo pomocne.
W czasopismach modelarskich także znajdziemy wiele informacji a także relacji z budowy oraz plany modeli.
Przed przystąpieniem do dalszych działań należy uczynić założenia dotyczące wierności naszego modelu, skali, techniki budowy czy nawet wielkości wyposażenia – mierzymy maski czy też gondole silników pod względem przewidywanego napędu.

Wszystko to należy rozpatrzyć w kontekście własnego doświadczenia, posiadanego zaplecza sprzętowego, lokalowego, dostępności materiałów i wielu innych spraw. Dowiecie się w kolejnych częściach na co jeszcze należy zwrócić uwagę. Podstawową zasadą jaką modelarz się kieruje to „najpierw trzy razy pomyśleć raz zrobić” – dotyczy to wszystkich działań związanych z modelarstwem i nie tylko.

Techniczna charakterystyka samolotu

Ciężko jest rozmawiać z kimś o samolotach gdy nasz rozmówca nie wiem w ogóle jak samolot wygląda. W tym cyklu zawarte będą podstawowe informacje jakie początkujący modelarz musi posiąść i zrozumieć aby móc myśleć o dalszym działaniu w tym hobby, nie ma innej rady. Bez tej elementarnej wiedzy wszystkie nasze wysiłki nie będą dawały takich owoców jakie otrzymamy stosując wiedzę zawartą w tych artykułach.
Podstawowe części składowe samolotu przedstawia rysunek


Przy każdym opisie samolotu mamy „stopkę” w której mamy podstawowe dane samolotu jak rozpiętość, długość, powierzchnia itd. w zależności od typu opracowania. Dla przypomnienia skala w jakiej wykonujemy model to wielokrotność zmniejszenia naszego modelu czyli dla przykładu SZD-10 Czapla ma 16m rozpiętości a więc w skali 1:4 ma 4m rozpiętości. Przy modelach często używa się milimetrowej miary a więc nasze 4m ma 4000mm. Jedną z najważniejszych informacji dla modelarza jest powierzchnia nośna [najczęściej skrzydła]. Obliczamy ją z wzoru powierzchni obrysu płata czyli dla prostokąta rozpiętość mnożymy przez jego cięciwę i dostajemy naszą powierzchnię. Przy jej obliczaniu z tabeli należy skalę naszej Czapli 1:4 podnieść do kwadratu czyli 42=16 i przez wynik podzielić powierzchnię która jak czytamy z tabeli wynosi 24m2 czyli 24/16=1,5m2


Rozpiętość skrzydeł 16m
Długość 8,73m
Wysokość 1,98m
Powierzchnia skrzydeł 24m2
Wydłużenie skrzydeł 10,6
Ciężar własny 280kg
Ciężar całkowity 435kg
Obciążenie powierzchni 18,1kg/m2
Doskonałość 17,1 przy 64km/h
Prędkość opadania 0,96m/s przy 52km/h
Prędkość minimalna 48km/h
Prędkość dopuszczalna
160km/h

Teraz potrzebujemy tylko wagi naszego modelu i w połączeniu z powyższym mamy jedną z najważniejszych informacji nt. Naszego modelu czyli obciążenie powierzchni. Niestety nie da się na zaś przewidzieć dokładniej wagi modelu jednak założenie jakiejś wartości jest ważne. Przy jej ocenianiu należy także ująć ciężar wyposażenia RC, folii, kleju i wielu innych. Dobrze sprawdza się tutaj metoda porównawcza względem innych gotowych modeli jednak należy zwrócić uwagę na ich konstrukcję gdyż model drewniany nie waży tyle samo co model laminatowy.
Dla modelarza istotna sprawą jest określenie obciążenia powierzchni modelu, jest to proste działanie polegające na podzieleniu wagi modelu przez powierzchnię nośną a jej wartość w porównaniu z tabelą poniżej pozwala określić czy model będzie latał poprawnie.
Rodzaj modelu
Obciążenie powierzchni nośnej g/dm2
Modele szkolne samolotów
20-60
Modele szkolnych szybowców
20-40
Modele zawodniczych szybowców [różnych klas]
do 50
Makiety samolotów
40-150
Makiety szybowców
30-100

Daje to także możliwość określenia czy model będzie modelem szybkim czy raczej powolnym co jest dosyć ważne przy dobieraniu modelu dla początkującego.
Gdy zestawimy ze sobą kilka różnych typów samolotów okaże się że szybowce charakteryzujące się lepszym opracowaniem aerodynamicznym i posiadającymi skrzydła z dużym wydłużeniem (smukłości) mają największą doskonałość aerodynamiczną co oznacza że lot ślizgowy (bez silnika) jest bardzo płaski. Równocześnie większa doskonałość aerodynamiczna zmniejsza prędkość opadania w locie ślizgowym. Samoloty silnikowe są mniej doskonałe a co za tym idzie potrzebują się wspomagać silnikiem aby utrzymać prędkość i płaski lot.

Waga całkowita modelu połączona z wzrostem obciążeniem powierzchni zawsze zwiększy prędkość minimalną modelu. Dlatego też większość samolotów posiada mechanizmy zmieniające właściwości płata samolotu które potrafią modyfikować prędkość modelu co wymusi zmianę prędkości, wznoszenie lub opadanie.
Skrzela [sloty] – elementy mechanizacji płata umieszczone wzdłuż krawędzi natarcia mające za zadanie poprawienie własności aerodynamicznych przy locie z małymi prędkościami i na dużych kątach natarcia poprzez zwiększenie siły nośnej lub opóźnienie oderwania się strug.

Klapy – ruchome części spływu skrzydła - wychylenie ich powoduje zwiększenie siły nośnej oraz oporu skrzydła

Hamulce – powierzchnia sterowa która służy do ograniczenia prędkości samolotu w trakcie lądowania, przy szybowcach ułatwia opadanie.

Dla modelarzy najważniejszymi zagadnieniami z zakresu silników jest ich ciąg i obroty. Modele latające wolno w porównaniu z „odrzutowców” nie wymagają wysokich obrotów – ważniejszy dla nich jest ciąg. Dla turbinowych modeli obroty będą bardziej istotne. Oczywiście należy te wartości dobierać do śmigła bo to ono wytwarza ciąg. Śmigło posiada średnicę oraz skok, najczęściej wyrażane są w calach. W uogólnieniu średnica odpowiada za ciąg a skok za prędkość dlatego też śmigło samolotu silnikowego ma np. 12x6 cali a turbina ma 6x6. Ilość łopat odpowiada przeznaczeniu śmigła – najczęściej będziemy spotykać się z dwu i trzy-łopatowymi śmigłami, oczywiście turbiny mają czasami więcej łopat. Im więcej łopat tym szybszy strumień zaśmigłowy – pęd powietrza wytwarzany za śmigłem. Wartość ciągu i obrotów podają w przybliżeniu producenci silników aby modelarze mogli dopasować silnik do konkretnego modelu.

Dla wyciągnięcia motoszybowca wystarczy już nawet współczynnik wagi modelu do ciągu równy 0,5 czyli 1kg model wymaga ciągu 0,5kg ciągu. Oczywiście jest to także zależne od prędkości wznoszenia modelu jaką chcemy uzyskać, warunków atmosferycznych w jakich latamy, obciążenia powierzchni modelu i innych czynników. Aby bezpiecznie holować model szybowca w każdych warunkach modelarze dążą do osiągnięcia współczynnika 1.
Modele akrobacyjne 3D posiadają ten współczynnik równy nawet 2 czyli 3kg model ma silnik o ciągu 6kg. Wszystko to oczywiście przy odpowiednim zakresie obrotów dla danego modelu, silnika i śmigła.

 

Trochę teorii

Modele samolotów RC są bardzo zbliżone do prawdziwych samolotów. Oczywiście pomijam skomplikowana instalacje paliwową pompującą paliwo jako balast, napędy hydrauliczne itd. W modelu odbywa się to trochę inaczej ale o tym w odpowiedniej części. Jeżeli chodzi o technologie – dobór materiałów i technik budowy – to czerpiemy z dużego lotnictwa wiele tak samo jak ono czerpie wiele od nas. Nie bez przyczyny ludzie dużego lotnictwa zajmują się także „małym” lotnictwem. Sterowanie modelem odbywa się w taki sam sposób jak dużym samolotem – powierzchniami sterowymi które poruszane są różnymi mechanizmami. Samo projektowanie modelu odbywa się dosyć podobnie jak budowa prostego samolotu tyle że dużo mniejszego. Aby zrozumieć w pełni jak działa samolot i przystąpić do budowy modelu należy zapoznać się z tym działem co w przyszłości pozwoli zapewne na skonstruowanie makiety czy też własnego samolotu.

Jak np. ten model Czapli wykonany przez kolegę Mitje z Słowenii 


Brak komentarzy:

Prześlij komentarz

Prześlij komentarz