Rekenen aan een bruikbaar profiel, hoe ga je te werk

Ik wil graag op een toch wat wiskundige manier kijken of bepaalde profielen geschikt zijn voor een bepaald type vliegtuig.

Graag zou ik van mensen die dit vaker doen, horen hoe zij uit de verkregen data kunnen afleiden of een profiel wel of niet geschikt is en hoe ze te werk gaan.

Een aantal gegevens.

Even als voorbeeld genomen de volgende gegevens.

Span is 248cm.
Koorde van de wortel is 52cm
Is een laagdekker, type warbird.

Ga even uit van een vliegsnelheid (cruise) 120 km/h.
Ook wil ik weten wat het proefiel doet bij lagere snelheid en wat het doet bij neergaande flaps. (40-45 graden).
Hoe kritisch is ie...

Ik heb profili, en daar reken ik mee..

Nu zou ik het fijn vinden als we met zijn alle eens gingen bepalen wat bruikbare profielen zijn.

Here.. de bal is aan u.. :)

Peter
 
Eerste wat ik doe is in Profili (of op de NASG website) de polarcurves van het profiel bij het betreffende reynoldsgetal opzoeken.
Aan de Cl/alpha curves kan je vervolgens zien hoe het profiel reageert bij de stall en wat de max. Cl is. Hier en op basis van ervaringen van andere mensen selecteer ik eigenlijk een beetje een profiel.

Na de selectie van een profiel en de berekening van dingen zoals vleugelopp./Aspect Ratio/ Taper ratio bereken ik vervolgens welke Cl benodigd is voor de gewenste lift en herleid hieruit de bijbehorende AoA's.
Als dit vervolgens acceptabele waarden zijn ben ik tevreden...

Voor flaps reken ik trouwens alleen de invloed van de extra Cl mee. Voor slotted flaps is dat + 1.0 bij 40-45 graden en voor split-flaps +0.75 en normale flaps +0.55 :)
 
goed..

Nou wil ik een aantal opties bekijken.
Allereerst ben ik benieuwd of het profiel van de full-size een optie is.
Meestal kan dat wel bij schaal 1/6 of groter.
Mijne is 1/4.5 maar heeft een laminair profiel.
En ik ben een beetje huiverig voor dat laminaire profiel. Ik weet dat het wel vliegt op deze schaal.. er is iemand me voor geweest.
maar ik wil graag wat wiskundige onderbouwing. DUs als je wil.. reken dan even mee.
Bepaal het getal van reynolds.. kies het root profiel van de P51 nl NACA 66,2-(1,8)15,5 A=,6 P-51 ROOT
Run wat simulaties.. en vertel me je bevindingen.
Dan zou ik ook wel een alternatief NIET laminair profiel willen weten wat geschikt is voor een P51 schaal 1/4.5

Peter
 
Wat is de tipkoorde van je vleugel?
Ik ben, aan de hand van een 3-view van een P51, gemakshalve even uitgegaan van 30 cm.

Run wat simulaties..
You wish....je kan het een en ander berekenen, maar om echt simulaties te kunnen maken heb je speciale software nodig en die bestaat wel, maar is onbetaalbaar...Verder wordt het door veel aerodynamica guru's op rcgroups ten sterkste afgeraden een schaalprofiel te nemen, ongeacht de schaal van het model (m.u.v. 1:1 natuurlijk ;)). De vleugel van het echte toestel opereert namelijk op veel hogere reynolds getallen.

Maar hier paar dingen die je wel kan berekenen:

Formules:
lift/weight = (Cl x σ x V^2 x S)/3519
Cl = (Lift x 3519)/(σ x V^2 x S)
α = ao + (18.24 x Cl x (1. + T))/AR

Cl = liftcoefficient
σ (sigma) = luchtdichtheid (op zeeniveau 1,0)
V = snelheid (mph)
S = vleugelopp. (sq. inch)
T = correctiefactor voor taper en aspect ratio (beide hebben invloed op de liftdistributie van een vleugel)

120 km/h = 75 mph = 33.33 m/s
rootchord = 20.47 inches
tipchord = 12 inches
avg chord = 16

reynoldsnumber = chord (inch) x speed (mph) x 780 = 936000
Taper Ratio (tipchord/rootchord) = 1.70
AR = spanwijdte(inch)^2/vleugelopp. (sq. in.) = 9604/1568 = 6.125

Bij de bepaling van het reynoldsgetal ben ik overigens uitgegaan van de gemiddelde koorde. Je kan hetzelfde doen voor de root en tip, mocht dit nodig zijn.

NACA 66,2-(1,8)15,5 A=,6 P-51 ROOT @ Rn 936000
NACA%2062.2%20@%20938000.jpg

Ik heb hier het schaalprofiel even uitgezet tegen NACA 2415.
De linker grafiek laat zien dat NACA 2415 bij AOA's boven de 3 graden, een duidelijk hogere Cl heeft. Dit betekent dat je het met een kleinere vleugel, meer gewicht, of lagere snelheid kan doen t.o.v. het schaalprofiel. Ook zal de stall later optreden.
De exacte gevolgen hiervan kan je berekenen a.d.h.v. de formule voor de lift.
De rechter grafiek laat vervolgens zien dat het schaalprofiel tevens meer weerstand heeft dan NACA 2415.

Zoals je ziet kan je weliswaar het een en ander berekenen en concluderen a.d.h.v. de polargrafieken, maar om te bepalen of een vleugel kritisch of niet is, is denk ik, voor ons modelvliegers althans, nagenoeg onmogelijk. Je kan wel rekening houden met dingen die een kritisch gedrag bevorderen. Dingen zoals de vleugelbelasting, taper ratio, aspect ratio en stall-eigenschappen van het profiel. Die overigens niet terug te vinden zijn in de grafiek... :? Da's raar....ook als ik de AoA sterk verhoog, laat profili geen stall moment zien van het profiel. :?

Niet dat ik de kennis of expertise heb om het te bewijzen, maar ik kan me nog steeds niet voorstellen dat er tussen sommige (nagenoeg gelijke) profielen, nou echt zoveel merkbaar verschil zit. Tuurlijk, als je het bovenstaande schaalprofiel vergelijkt met NACA 2415, zal je het wel merken. Maar E205 t.o.v. bijv. SD3021....ik betwijfel of we de verschillen op deze lage reynoldsgetallen echt zullen merken. Ik denk dat je dan eerder meer aandacht aan de geometrie van de vleugel kan besteden.

Er zijn overigens nog meer dingen die je kan berekenen, maar het gaat me wat ver dit alles hier uiteen te zetten. Een interessant boek over dit soort dingen is 'R/C Model Aircraft Design by Andy Lennon'. Dit is zo'n beetje de bijbel voor aerodynamica van modelvliegtuigen. :lol:

Oh ja...wat voor landingssnelheid had je in gedachte? Toch ook belangrijk om te kijken of het schaalprofiel bij die snelheid nog goed werkt. Bij Rn 200000 (= +- 25km/h) stort de boel bijvoorbeeld al in...
NACA%2062.2%20@%20200000.jpg
 
Dat Profilli geen stal moment laat zien bij hoge AOA's is niet zo heel moeilijk te verklaren.
De snelheid is dermate hoog (120 km/h) dat de luchtstroom nog (lang) niet loskomt van de vleugel en hij dus ook niet overtrekt. Maak je de snelheid van het vliegtuig lagen (90Km/h - Re:464000), dan zie je dat NACA 66.2 begint te overtrekken bij een AOA van 13.
afb15755.gif

Dus dat hij geen stall moment laat zien is zo raar nog niet.

Groeten Maarten.
 
Maar dan nog zie je geen stall-curve waaruit je kan opmaken wat voor stall-eigenschappen het profiel heeft... :?
 
hmm.. tot nog toe zie ik nog niet echt hele nare eigenschappen.
Ik zal wat verder rekenen aan de profielen bij wortel, de knik en de tip.

Dat tip profiel heb ik wel heel wat vraagtekens bij overigens.. die geeft wel aan dat ie nog wel eens rare tip stalls kan gaan maken.

Een Aoa van 13 graden vind ik niet verkeerd..

Peter
 
.. die geeft wel aan dat ie nog wel eens rare tip stalls kan gaan maken.
Wat geeft dat aan? Je zou de tip een washout kunnen geven om de kans op een tipstall te verkleinen.

Die 13 graden is wel bij 90 km/h he...ik zou ook even kijken wat ie doet bij landingssnelheid.

Verder vind ik de verschillen in geproduceerde lift nogal groot...niet dat je nu meteen voor NACA 2415 moet kiezen...er zijn nog zoveel andere...maar waarom zou je persé een schaalprofiel willen gebruiken?
 
nee.. ik wil niet perse een schaalprofiel gebruiken.
Daarom zeg ik ook.. ik zoek een profiel die er ietwat op lijkt.. en dan ook een beetje goed scoort.
kwa vorm bedoel ik dan..
Tip verdraaiing doe ik zowiezo.. maar het profiel wat ik heb bekeken deed vreemd bij bijna elke hoek en snelheid..

Peter
 
ok,

Ik heb wat zitten rekenen en kijken. Originele profiel valt voor mij definitief af.. maar hou hem er even bij voor wat vergelijkingen.
Iemand gaf me de tip ook eens te kijken naar profielen gebruikt in de pylon racery.. die zijn namelijk ook geschikt voor hoge reynolds waarde.. maar dat leverde niets op.. aleen dat de strominging bleef afbreken onder de vleugel..

Even het originele profiel als uitgangs vorm genomen ben ik op zoek gegegaan naar profielen die er kwa vorm op lijken. maar kwa eigenschappen meer naar een wat minder kritsch profiel neigen.
Dit is wat ik vond.

Geschikte kandidaten zijn in mijn ogen

-Naca 63-215
-Naca 64-215, maar die viel weer af omdat de voorgaande iets beter presteerde.
-n632-215
-Ritz 1-30-15

Zie hier resultaten bij dezelfde rynolds waarden.

afb15807.jpg


Ik ga ze allemaal ook nog controleren op hogere en lagere reynolds waarden voor root en tip..
En kijken of ik een tip profiel kan zien te vinden wat er bijpast..

IDeeen?

Peter
 
Tja...ik zou het wel weten...de NACA 24xx profielen presteren op papier beter dan 63-215 en zijn daarnaast veelgebruikte profielen, dus de kans dat je voor verrassingen komt te staan is kleiner.

Naca%20airfoils_2%20@%20936000.jpg


Naca%20airfoils%20@%20936000.jpg


Maar misschien dat anderen (Jan, Appie :?: ) ook even hun mening over dit alles kunnen geven. :)

Peter, heb je trouwens software voor de analyse ofzo?
die geeft wel aan dat ie nog wel eens rare tip stalls kan gaan maken.
maar het profiel wat ik heb bekeken deed vreemd bij bijna elke hoek en snelheid..
aleen dat de strominging bleef afbreken onder de vleugel..

edit: je zal dit denk ik wel met Profili hebben gedaan, maar ben eigenlijk wel benieuwd hoe dan precies...
 
Je kunt nog veel meer analyseren ben ik gisteren achtergekomen,
wat precies daar moet ik nog naar kijken. Dit kun je doen door naar je
Profielen bibliotheek te gaan, je gewenste profiel aanklikken.
archivio_eng.gif

En dan op process of bewerken (maar net welke taal je hebt ingesteld),
dan ga je naar Xfoil bewerking, waar je weer uit verschillende dingen
kunt kiezen die je in staat stellen om bij voorbeeld het effect te bekijken
van een aleron die 30 graden omhoog staat. Je kunt er vast nog meer
mee maar dit is wat ik gisteren geprobeerd heb.

Groeten Maarten.
 
Hou er wel rekening mee dat de stall zoals die te zien is in de polairen alleen theoretische informatie geeft over de overtrekeigenschappen van het profiel bij een bepaalde vaste snelheid. Met andere woorden:

Omdat X-foil ook zijn beperkingen heeft moet je rekening houden met (onvoorspelbare) afwijkingen t.o.v. het gevonden beeld;

Je vliegt niet met een profiel, maar met vleugels: O.a. aspect ratio en geometrie hebben een grote invloed op het verloop van de overtrek;

Juist voor de overtrek neemt de snelheid meestal sterk af, waardoor de overtrek bij veel lagere Re getallen plaats vind en (in het algemeen) veel abrupter is dan voorspeld.

Eigenlijk geeft die polaire bij Re +/- 1000000 alleen informatie over een high speed stall. Bij die Re getallen verloopt de overtrek bij 99 van de 100 profielen geleidelijk en niet onaangenaam onverwacht. Bij lagere Re getallen is dat vervelender en treedt bovendien hysteresis op t.a.v. het loslaten en weer aanliggen van de stroming. Dat gegeven is veel belangrijker omdat dat bepaald na hoeveel duik er weer lift met de vleugels te genereren is. Met name die hysteresis geeft X-foil niet weer. X-foil levert in zulke gevallen een klein stukje van de puzzel, waarmee een voorspelling van het overtrekgedrag zou kunnen worden gedaan.
 
Back
Top