Despre profilurile laminare și nu numai despre ele
Alegerea corectă a profilului este foarte importantă pentru proiectarea unui rotor al unei gips-cartoane. Pentru a face acest lucru, trebuie să vă uitați la istoria fluxului laminar și să vedeți ce sa făcut în această direcție printre giroscoape și elicoptere în vremurile vechi.
Cele două cele mai comune în elicopter Profil - un NACA 0,012 (Figura 1) și NACA 23012 (Figura 2). Profil NACA 23012 aplicat cu elicopterul S-67 Blackhawk, Westland Mk2 commando și Lockheed xh 51A. 0015. profilului NACA ale cărei caracteristici sunt similare cu NACA 0012. Hughes utilizat într-un elicopter și un giroplan 300 McCulloch J-2, care a fost certificat de un sistem rotor elicopter 300. profil Hughes NACA 23012 și utilizat MBB Bo-105 elicopter. Aceste profile au un pas la momentul apropiat sau egal cu zero și o focalizare aerodinamică nu este deplasată atunci când schimbarea pas. Aceasta minimizează vibrația și tensiunile de torsiune cauzate de schimbarea pas, ceea ce le face ideale pentru palele rotorului.
Fig.1 Profilul NACA 23012
Profil NACA 23012. Cu toate acestea, un procent mult mai mare din curgerea laminară decât 012. 0 NACA rezultat rezistența la frecare este mult mai mic decât 0 NACA 012. flux laminar se realizează cu un gradient de presiune favorabil (scăderea presiunii) a profilului (în acest caz "peste" înseamnă "aproape" atât partea superioară cât și cea inferioară a profilului.) - MT). La unghiul zero atac numai față de 10% din profilul NACA 0,012 au un flux laminar. Pe restul de 90% există un debit turbulent cu o caracteristică de rezistență ridicată la frecare.
La NACA profil 23012 la unghi de zero al fluxului de atac laminar există în coarda de 30% pe superioară și inferioară 60% din profilul care scade profilul tragere rezultat dublat în comparație cu NACA 0,012.
Profilul NACA 23012 a apărut în Langley în 1935 și a fost unul dintre cele mai bune dezvoltate de Eastman Jacobs. Este aproape identic cu profilul M12, care
Fig.2 Profilul NACA 0 012
Fig.3 Profilul N.A.A.A. M12
Fig.4 Profilul N.A.A.A. M 6
Fig.5 Vane de girapian Sireva P.19 Mk IV cu profilul Gottingen 606
Fig.6 Lama de gyroplan S.30 cu profil Gottingen 606
dezvoltat în 1923, Max Munch. Munch a fost student al lui Ludwig Prandtl, în 1920 a venit în SUA din Germania și a adus cu el vederi moderne privind aerodinamica. De asemenea, el a propus și construit primul tunel vânt cu densitate variabilă (VDT) cu Langley în 1921. Utilizarea unei astfel de țevi permite testarea la numerele Reynolds necesare. Acest profil este încă folosit pe multe aeronave, printre care și Fag Bonanza. Acest profil, deși a contribuit la succesul lui Bonanza, este marcat de o limită severă de defalcare.
Fig.7 Secțiunea de AA
Majoritatea giproplanelor primare și moderne nu utilizează și nu utilizează aceste profiluri. In capitonat palele rotorului giroplan C.19 Mk IV (Fig.5, 7) utilizat profil Gottingen 606 (18%) au dezvoltat Ludwig Prandtl în Germania în 1918, a fost de asemenea la folosit aceeași giroplan și un profil de 12 la suta N.A.C.A. M 6 (Fig.4) proiectat Max Munk în Langley în 1923 an pentru rotorul construit din balsa și acoperit cu o pânză. Momentele și sarcinile centrifuge ale fiecăreia dintre lamele purtau un set de țevi din oțel. Autogara P.19 a fost construită în Anglia, iar în 1929 au fost construite aproximativ 100 de mașini. Cu toate acestea, doar un an mai târziu, doar 19 dintre aceștia au rămas în rânduri - majoritatea au fost afectate în incidentele de taxi. Profilul Gottingen 606 nu avea un flux laminar, dar chiar dacă ar fi avut, nu ar fi putut ajuta, pentru că Învelișul materialului lamei avea o formă destul de grosieră și nu putea repeta exact profilul. Pe de altă parte, profilul NACA 23012 NACA M6 și să aibă o parte laminar și suprafața de balsa a lamelor păstrat forma profilului, care a dat lame de performanță mult mai bine.
În ciuda acestui avantaj, în p.30 giroscopic care a început să fie produs în 1933 ani, palele au fost utilizate cu un profil de Gottingen 606. p.30 a fost prima giroplan pentru a începe salt, pentru care a fost utilizat înainte de detorsiunii a lamelor se transformă ori și jumătate de zbor mai mare. Acest lucru necesita ca lamele sa aiba o rigiditate mai mare de torsiune si o grosime a profilului mai mica. Trei lame 11 inches coardă constantă la 37 de picioare factor de umplere cu diametru dat 0.0472 că greutatea la decolare de 1900 livre (860 kg) sarcină pe dat 8,6 kg măturat per mp. metru. Acest autogir a avut caracteristici de performanță respectabil chiar și cu o putere redusă de 140 de cai putere Zibeta I. Cu doi oameni la bord cu un aparat complet de umplere a avut o viteză maximă la nivelul mării 94 mile pe oră, viteza minimă de zbor orizontal 32 mile pe oră, rata de urcare de 1,8 m / sec .
În 1964, am vrut să proiectez autogyro dublu în sine. Scopul principal în acest caz a fost dorința de a optimiza parametrii de proiectare pentru a obține o mașină de zbor bună. O importanță capitală în acest caz a fost dezvoltarea rotorului, deoarece mi-am dat seama că alte gyroplane duble la acel moment aveau oportunități limitate doar pentru că nu aveau rotorul drept. Studiind materialele timpurii pe gipsuri, am găsit profilul NACA M6 și, de asemenea, profilul NACA 8-N-12, sa dezvoltat mult mai târziu pentru elicoptere. Caracteristicile și forma acestor profiluri sunt foarte asemănătoare.
Să vedem ce numere Reynolds se referă la rotorul giroscopului. Cele mai multe pale de rotor giroplan au o viteză terminală de aproximativ 160 m / sec, viteza elementului lamei 75 la% din deschidere este de aproximativ 120m / sec. 75% este considerat unul dintre aceste considerații rezultă că la această rază, produce înălțimea maximă de ridicare pentru o rotație completă a rotorului. Înlocuind aceste numere în formulă, pentru 9-inch blade Reynolds număr R = 1.8h10 6. Determinarea numărului Reynolds este important, deoarece pentru a atinge flux laminar pentru mici R sensibil mai greu decât ridicat. Numărul Reynolds rezultat indică faptul că poate fi realizat un flux laminar pentru aceste profiluri.
Apropo, autogiurile timpurii ale lui Bensen aveau lame de lemn cu profilul G2 (Fig.10), dezvoltat de Igor Bensen. Ulterior s-au dezvoltat lame metalice în care suprafața inferioară a profilului a fost plană. Curbarea a fost doar suprafața superioară a profilului, iar marginea posterioară a fost ușor îndoită în sus. Ambele profile au fost proiectate pentru a se încadra în tehnologia de fabricare a lamelor. Lamele de lemn erau prea flexibile și aveau probleme cu stabilitatea, iar cele metalice aveau o serie de caracteristici care îi înrăutățeau caracteristicile.
Una dintre aceste caracteristici este utilizarea de nituri cu pălării rotunde pentru a fixa pielea de la spruta extruderului. Aceste nituri au fost instalate la partea superioară și inferioară a lamei, ceea ce a creat nu numai o rezistență adițională la formă, ci a provocat și o perturbare a fluxului către marginea foarte retrasă.
A doua caracteristică a fost că foaia de aluminiu utilizată pentru pielea superioară a fost îndoită prin rulare într-o rolă ca un dispozitiv vechi pentru stoarcerea rufelor. Deoarece rolele erau scurte, panourile erau de asemenea scurte. Între ele pe piele au rămas crăpături, permițând aerului să curgă din interiorul lamelor spre exterior prin pielea superioară. Deoarece scăderea presiunii este destul de mare în acest caz, plus că este încă mărită de prezența forțelor centrifuge, extrudarea aerului în partea de sus a fost foarte semnificativă și a distrus fluxul laminar. În ciuda acestui fapt, lamele metalice erau mult mai rigide și au devenit o îmbunătățire semnificativă față de cele din lemn.
Pe baza acestor informații și după ce am calculat caracteristicile utilizând curbele puterii necesare / disponibile, am ales profilul NACA 8-N-12 pentru sportivul meu cu două locuri. Aceasta a fost în 1968. Înainte de aceasta, Jukka Tervamäki din Finlanda a ales NACA 8-H-12 pentru lamele sale din plastic de sticlă și spumă, cu o margine frontală de aluminiu *. fabricat pentru autogyro JT-5 în 1959. În 1960, JT-5. această frumoasă singură gyroplane a fost vândută lui Vittorio Magni în Italia și a fost numită MT-5. După aceea, în SUA, aproape nu au auzit.
"Sportster" cu lame din toate cele metalice NA-28 a zburat bine, pentru că alegerea profilului era corectă și - am făcut o treabă bună. În ciuda faptului că sunt cu siguranță părtinitoare, cred că "Sportster", care a zburat pentru prima dată în 1974, rămâne încă una dintre cele mai bune gyroplane cu două locuri în lume. El a ridicat fara probleme doi pasageri de 90 de kilograme in aer cu o alimentatie completa.
Autogyro-ul McCulloch J-2 nu a putut face acest lucru deoarece rotorul a fost greșit, iar încărcătura pe pistolul măturat a fost prea mare (14 kg / m 2). Și acest lucru, în ciuda faptului că a fost un motor Lycoming de 210 de puternice, și pe "Sportster" - 130 de Franklin.
Pentru fluxul laminar, este important ca lamele să fie curate - de la murdărie și grenadă la marginea anterioară. Cele mai multe rotorcraft zboară la altitudini mai mici de 1000 m, unde doar trăiesc și zboară gândaci și mlaștini. Rămășițele lor de pe marginea de vârf distrug fluxul laminar de la partea frontală spre marginea posterioară. Din acest motiv, întotdeauna curețe lamele rotorului cu cârpă înainte de a zbura. Cel mai bine ar fi să zbori dimineața devreme, până când bug-urile se trezesc.
Sa afirmat că profilul laminar din acest plan și-a îmbunătățit caracteristicile. De fapt, totul este exact opusul.
Deși aripa a fost nituită vpota, laminar, deoarece chiar și turbulențele mici, ca niște bug-uri de 1 mm, au încălcat stratul de frontieră și au cauzat perturbarea fluxului.
Dacă profilul laminar este curgat de debitul perturbat, atunci caracteristicile sale pot fi mai slabe decât caracteristicile profilului non-laminar.
În plus, profilele laminare înalte (amintiți-vă NACA 23012) au de obicei caracteristici slabe de stingere.
Aripile lui P-51 se îngrămădiseră la vârfuri și nu se răsuceau. Din moment ce stâlpul de pe această aripa vine de la capăt, avionul intră în tirbușon, din care provine cu dificultate, deoarece are o mică coadă verticală. Pentru P-51 nu a fost o pierdere neobișnuită de până la 300 m înălțime pentru retragerea de blocare. RLE de aeronavă P-51 D avertizează piloții de pericolele de a se împiedica în acest avion și toți piloții P-51 cu care am vorbit știu acest lucru.
Din 1931 până în 1935, Eastman Jacobs, care lucrează la VDT în Langley, a dezvoltat și testat sistematic toate profilurile NACA pe 4 și 5 biți. NACA 23012 a fost cel mai bun în sensul scăzut Cx și înaltă Su.
În 1938, el a descoperit că dacă profilul a fost rotit înapoi în flux, atunci Cx devine substanțial mai mic, în unele cazuri aproape de două ori, în comparație cu fluxul normal.
De asemenea, el a descoperit că este foarte dificil să se realizeze un flux laminar. Pe măsură ce se apropia războiul, majoritatea acestor descoperiri au fost clasificate, iar Grupul de proiecte închise NAA (North American Aviation), condus de Edgar Schmud, a decis să utilizeze un profil laminar special pe P-51.
Inițial, se presupunea că a fost utilizat profilul NACA 23012. Noul profil a fost denumit NACA / NAA 45-100.
În profilul comerului a avut o grosime de 16,4%, pe vârfuri - 11,5%. Ulterior, avionul Mustang R-51RN a primit profilul NACA 66.2-18155 (12).
P-51 a fost conceput pentru a combate avioanele Focke-Wulf Fw190. dar nu i-ar putea depăși caracteristicile. Când modelul P-51 a livrat un motor mai puternic, germanii au crescut și puterea motorului.
Am creat cel puțin cinci replici ale lui P-51 și o replică a lui Fw190 și am fost surprins de asemănarea dintre formele și modelele acestor două aeronave. Cu toate acestea, proiectul Thunder Mustang. care am inceput in 1988 cu Dan Denny, ma chinuie.
În acest plan, doi oameni au fost uciși și până acum nimeni nu știe de ce. Au intrat într-un șanț la altitudine mică. Este acest Mustang având aceleași probleme ca și fratele său mai mare?
După cum puteți vedea, dezvoltarea profilelor laminare nu este atât de simplă și ușoară cum pare, iar chiar și profesioniștii fac greșeli. Sper că ar fi interesant să privim istoria dezvoltării profilurilor rotorilor, cel puțin pentru a descoperi că multe au fost făcute deja în 1923. Este dificil să faci ceva nou și uneori este util să te uiți în trecut pentru asta. Titlul "O privire înapoi spre viitor" ar putea fi titlul acestui scurt articol.
* - Însuși Yucca nu menționează că lamele sale aveau o margine din aluminiu. Cu date, Holman, poate, de asemenea, puțin ușor enigmatic, JT-5 a fost construit mai târziu, în a doua jumătate a anilor '60. Mb ne referim la ATE-3, predecesorul lui JT-5. -Prim.perev.
Trimiteți-le prietenilor: