Consigli e trucchi per il modellista di aerei principiante. Aviazione russa

fonte sconosciuta

L'archivio contiene la descrizione di un aereo leggero monoposto dal design originale.
L'aereo si chiama "Quickie".

L'archivio è un manoscritto scansionato con diagrammi in formato Adobe PDF.

Anche se a prima vista questo aereo sembra troppo insolito e può causare sfiducia, leggi comunque il testo seguente.
Questo è un estratto dal libro di V.P. Kondratiev "Costruiamo il nostro aereo". Come risulta dalle sue parole, un aereo costruito secondo questo schema promette ottime prestazioni.

I vantaggi della "papera" sono ben noti. In breve, si riducono a quanto segue, contrariamente allo schema normale, in una "anatra" staticamente stabile la portanza della coda di bilanciamento orizzontale viene aggiunta alla portanza dell'ala. Pertanto, con le stesse proprietà portanti, l'area alare può, grosso modo, essere ridotta della dimensione dell'area della coda, a seguito della quale diminuiscono le dimensioni, il peso e la resistenza aerodinamica dell'aereo e aumenta la sua qualità aerodinamica (Fig 97). Ancora più redditizio è il tandem, che, in termini di metodo di bilanciamento, non differisce sostanzialmente dalla “papera”, ma consente di realizzare una macchina ancora più compatta. Infatti, in una disposizione tandem, l'area portante totale è divisa in due ali uguali o approssimativamente uguali, le cui dimensioni lineari sono circa 1,4 volte inferiori a quelle di un'ala simile di un normale velivolo.

Le proprietà negative della "papera" sono associate principalmente all'influenza dell'ala anteriore sulla parte posteriore. Quello anteriore falcia e rallenta il flusso d'aria attorno all'alettone posteriore, la sua efficienza diminuisce (Fig. 98). La soluzione ottimale a questo problema è allargare le ali il più possibile lungo la fusoliera e in altezza. Per evitare che l'ala posteriore cada nella scia del vortice dell'ala anteriore quando si vola ad angoli di attacco elevati, l'ala anteriore viene sollevata più in alto dell'ala posteriore o abbassata il più in basso possibile. Ciò viene fatto, in particolare, sul tandem Kviki. Il mancato rispetto di questa condizione porta all'instabilità longitudinale ad ampi angoli di attacco.

Un'altra condizione dovrebbe essere presa in considerazione. Quando si vola ad angoli di attacco elevati prima dello stallo, lo stallo dovrebbe verificarsi principalmente sull'ala anteriore. Altrimenti, l'aereo solleverà bruscamente il muso durante uno stallo e andrà in tilt. Questo fenomeno si chiama "pickup" ed è considerato del tutto inaccettabile. Un modo per affrontare il "pick-up" sulla "papera" è stato trovato molto tempo fa: è sufficiente aumentare l'angolo di installazione dell'ala anteriore rispetto a quella posteriore. La differenza negli angoli di installazione dovrebbe essere di 2-3°, il che garantisce la separazione del flusso in primo luogo sull'ala anteriore. Inoltre, l'aereo abbassa automaticamente il muso, passa ad angoli di attacco più piccoli e aumenta la velocità: quindi, l'idea di creare un aereo non stallabile viene realizzata, ovviamente, a condizione dell'allineamento richiesto.

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Velivoli tandem e loro caratteristiche aerodinamiche:
Ombreggiamento dell'ala posteriore da parte dell'ala anteriore quando si vola ad angoli di attacco elevati. 1 - bassa interferenza nel volo di crociera a bassi angoli di attacco; 2 - forte ombreggiatura dell'ala posteriore ad angoli elevati di un aereo non riuscito, 3 - disposizione riuscita delle ali con bassa interferenza ad angoli di attacco elevati (m - il coefficiente del momento longitudinale è negativo, la pendenza della curva è tipica per un aereo stabile aereo, α - angolo di attacco)

Fino ad allora la costruzione dei tandem era stata episodica. finché nel 1978, lo stesso instancabile Rutan dimostrò il suo tandem "Quiki" provocatoriamente "incomprensibile" in un raduno di designer dilettanti statunitensi nella città di Oshkosh. Iniziando lo sviluppo di questa macchina, Rutan si è posto il compito di creare un aereo con elevate caratteristiche di volo con un motore con la potenza più bassa possibile. Naturalmente i migliori risultati si ottengono utilizzando uno schema tandem. Infatti, due ali con un'area di circa 2,5 m^2 hanno permesso di realizzare un velivolo di dimensioni complessive minime con la più bassa resistenza aerodinamica e un'elevata qualità aerodinamica. Allo stesso tempo, il motore è di 18 litri. Con. sufficiente per raggiungere una velocità di 220 km / h, una velocità di salita di 3 m / s, una quota di 4600 m. Il peso al decollo di un aereo interamente in plastica è di 230 kg. Come le precedenti creazioni di Rutan, "Kviki" è stata riprodotta da dilettanti di diversi paesi in dozzine di copie. Gli esperti di aviazione americani considerano il Quickie l'aereo "minimo". È economico, economico e facile da costruire. Il ciclo produttivo della sua fabbricazione è di sole 400 ore uomo. I progettisti dilettanti in molti paesi possono acquistare disegni, una serie di pezzi grezzi e un apparecchio completamente finito.

Anche nel nostro paese sono stati trovati seguaci di Rutan. Allo SLA-84, il club amatoriale di Kuibyshev "Aeroprakt", guidato dallo studente Y. Yakovlev, ha presentato la propria versione di "Kviki" -A-8

Nel nostro Paese esistono già parecchi buoni club amatoriali. Kuibyshevskij è uno dei più famosi. "Aviazione in pratica": è così che i membri del club decifrano il nome della loro "compagnia", creata nel 1974 nell'angolo rosso dell'ostello della fabbrica da Vasily Miroshnik, laureato al Kharkov Aviation Institute. Il destino dell'Aeroprakt è stato difficile. Il club è stato più volte chiuso, "accelerato", ha cambiato indirizzi e dirigenti. Tuttavia, i fallimenti e le difficoltà hanno solo temperato i giovani entusiasti.

Per più di quindici anni di storia, decine di persone sono passate dall'Aeroprakt: scolari, studenti, giovani lavoratori, che in seguito sono diventati bravi ingegneri, progettisti e piloti. Nella tradizione dell'Aeroprakt c'è completa libertà di pensiero tecnico e democrazia. Nel club ci sono sempre stati diversi piccoli gruppi creativi che costruivano tre o quattro aerei in parallelo. E per le idee tecniche più audaci e "folli" c'è sempre stato un solo giudice: la pratica e la propria esperienza. È questa atmosfera di cooperazione creativa e competizione che è diventata una costante fonte di entusiasmo, grazie alla quale Aeroprakt esiste ancora. Sono state queste condizioni che hanno permesso di dimostrare pienamente il talento dei nostri migliori designer dilettanti, tra cui Vasily Miroshnik, Pyotr Almurzn, Mikhail Volynets, Igor Vakhrushev, Yuri Yakovlev e molti altri - partecipanti abituali e vincitori dei raduni ALS.

Gli aerei creati da Aeroprakt sono ben noti. Per immaginare meglio la portata delle attività dell'Aeroprakt, basta ricordare i nomi dei dispositivi di questo club che hanno preso parte ai raduni dell'ULA. Tra questi ci sono gli aerei A-6, A-11M, A-12, l'idrovolante A-05, gli alianti A-7, A-10B e il motoaliante A-10A, che hanno la designazione "proprietaria" "A". e furono costruiti nel “ramo” "Aeroprakt" - Design Bureau dell'Istituto di aviazione Kuibyshev sotto la guida di V. Miroshnik. Quasi tutti gli aerei elencati sono stati i vincitori dei rally.

Il più grande successo è caduto sulla quota del tandem A-8 ("Aeroprakt-8"), costruito da uno studente del Kuibyshev Aviation Institute Yuri Yakovlev.

Esternamente, l'A-8 ricorda il Kviki. Ma va notato che prima del tandem di Yu Yakovlev nel nostro paese si sapeva molto poco sulle caratteristiche di questo schema. Quale dovrebbe essere la posizione relativa delle ali e il loro profilo, dove dovrebbe trovarsi il centro di gravità dell'aereo, come si comporterà la macchina quando vola ad angoli di attacco elevati? A tutte queste domande è stato possibile rispondere solo testando l'apparato.

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Aerei tandem A-8(Yu. Yakovlev, Aeroprakt). Area dell'ala anteriore - 2,47 m2, area dell'ala posteriore - 2,44 m ^ 2, peso al decollo - 223 kg, peso a vuoto - 143 kg, massima qualità aerodinamica - 12, velocità massima consentita - 300 km / h, massimo sovraccarico operativo - 6, corsa - 150 m, corsa - 150 m.
1 - motore, 2 - pedali, 3 - presa d'aria ventola cabina, 4 - unità attacco ala, 5 - aste comando alettoni, 6 - alettone, 7 - aste comando timone e ruotino di coda (cavo in guaina tubolare), 8 - comando albero, 9 - paracadute PLP-60, 10 - leva di controllo del motore, 11 - serbatoio del gas, 12 - aste di controllo dell'elevatore, 13 - maniglia di avviamento del motore, 14 - ammortizzatori in gomma della sospensione del motore, 15 - elevatore, 16 - leva di comando laterale , 17 - blocco lampada, 18 - interruttore di accensione, 19 - indicatore di velocità, 20 - altimetro, 21 - indicatore di assetto, 22 - variometro. 23 - accelerometro, 14 - voltmetro

L'A-8 fu costruito molto rapidamente, ma ci volle del tempo per volare. Un tentativo di primo decollo sullo SLA-84 a Koktebel si è concluso con un fallimento: dopo una breve corsa di decollo, l'aereo ha sterzato. Ho dovuto spostare indietro in modo significativo l'allineamento e modificare gli angoli delle ali. Solo dopo questi miglioramenti, nell'inverno del 1985, l'aereo poté decollare, dimostrando tutti i vantaggi di una disposizione aerodinamica insolita. La compattezza, la piccola superficie bagnata e, di conseguenza, la bassa resistenza aerodinamica inerente agli aerei con una tale configurazione aerodinamica lo hanno reso possibile sull'A-8, equipaggiato con un motore da 35 CV. s, raggiungere una velocità massima di 220 km/he una velocità di salita di 5 m/s. I test condotti dal pilota collaudatore V. Makagonov hanno dimostrato che l'aereo era leggero e facile da pilotare; controllo, ha una buona manovrabilità e non va in tilt. Il tandem è stato pilotato con successo dai suoi creatori e da piloti professionisti. Per i lettori, la valutazione data all'aereo da V. Makagonov sarà interessante:

- Durante l'esecuzione delle corse sullo SLA-84, l'A-8 ha mostrato uno squilibrio nel canale di controllo longitudinale, a seguito del quale si è sviluppato un momento di immersione significativo dall'ala posteriore durante la corsa di decollo a una velocità inferiore a quella di decollo velocità. Questo momento non può essere compensato dall'ascensore. Dopo il rally gli Aeropractitioners hanno risolto il problema di un decollo equilibrato riducendo l'angolo di installazione dell'ala posteriore a 0°. Ciò si è rivelato sufficiente affinché durante la corsa di decollo con la leva di comando completamente presa, la velocità di sollevamento della ruota di coda nella posizione di decollo e la velocità di decollo praticamente coincidessero. Dopo il decollo, l'aereo viene facilmente bilanciato nel canale longitudinale. Non ci sono tendenze di inversione o di esitazione. La velocità massima di salita - 5 m / s ottenuta ad una velocità di 90 km / h. In volo livellato è stata raggiunta una velocità massima di 190 km/h. L'aereo aumenta volentieri la velocità fino a 220 km/h con una leggera diminuzione e, quando entra in volo livellato, la mantiene a lungo. Ovviamente, con una scelta più efficace di un'elica a passo fisso, la velocità può essere maggiore. Nell'intera gamma di velocità l'aereo è stabile e ben controllato, i collegamenti incrociati nella dinamica laterale si manifestano chiaramente. Quando la leva di comando è completamente selezionata e il motore gira al minimo ad una velocità di 80 km / h, si osserva uno stallo sull'ala anteriore, l'aereo abbassa leggermente il muso, seguito dal ripristino del flusso e da un aumento della pece. Il processo si ripete in modalità auto-oscillatoria con una frequenza di 2-3 oscillazioni al secondo con un'ampiezza di 5-10°. Lo stallo non è netto, quindi la dinamica è fluida. Non si osservano tendenze a rotolare e girarsi durante lo stallo. La dipendenza degli sforzi sulla leva e sui pedali dalla loro corsa è lineare con i valori massimi degli sforzi sugli alettoni e sul timone, l'altezza non è superiore a 3 kg e sul timone non è superiore a 7-8 kg. L'aereo utilizza una levetta di controllo laterale, quindi il costo della maniglia è basso. L'aereo ha dimostrato una buona manovrabilità. Ad una velocità di 160 km/h si effettua una virata con un rollio di 60° e una virata forzata ad una velocità di 210 km/h con un rollio di 80°. Il controllo del polso, un sedile ergonomico e un'ottima visuale dal punto di vista della lanterna creano condizioni di volo abbastanza confortevoli.

Alla vigilia dello SLA-85, l'Aeroprakt fu nuovamente chiuso e tutti gli aerei finirono in una stanza sigillata. Yuri Yakovlev e i suoi amici dovettero compiere molti sforzi prima che l'A-8 e gli altri aerei del club venissero consegnati a Kiev. Essendo arrivato al rally un po' in ritardo, l'A-8 attirò immediatamente l'attenzione sia degli spettatori che degli specialisti, e i magnifici voli di V. Makagonov contribuirono in gran parte al fatto che il tandem divenne uno degli aerei più popolari del rally. Riassumendo i risultati, l'A-8 è stato riconosciuto come il miglior velivolo sperimentale. Il suo autore ha ricevuto i premi del Comitato Centrale del Komsomol, della rivista "Technology for Youth" e di TsAGI. Su raccomandazione della commissione tecnica del rally, con la decisione di Minaviaprom, l'A-8 è stato trasferito allo TsAGI per essere soffiato nella galleria del vento, e poi al Flight Test Institute per studi più dettagliati in volo. Il premio principale per Yuri Yakovlev, ovviamente, è stato un invito a lavorare presso l'O. K. Antonov Design Bureau.

A-8 è realizzato interamente in plastica. Le ali a trave singola anteriore e posteriore hanno approssimativamente lo stesso design. Le ali sono staccabili, ma non hanno connettori in campata. Una volta attraccate, le ali vengono inserite in speciali ritagli della fusoliera. L'ala anteriore è dotata di un profilo alare RAF-32 ed è impostata con un angolo di +3°, l'ala posteriore con profilo Wortman FX-60-126 è impostata con un angolo di 0°.

I longheroni alari hanno una parete in fibra di vetro e ripiani rivestiti in fibra di carbonio. La pelle dell'ala è a tre strati (vetroresina - polistirolo - fibra di vetro). Durante l'incollaggio delle parti e l'assemblaggio delle unità della cellula A-8, sono stati utilizzati vari adesivi epossidici, principalmente K-153.

Anche la fusoliera semi-monoscocca ha una struttura in plastica a tre strati. È incollato integralmente alla chiglia. Il telaio è composto da due ruote da kart di dimensioni 300x100 mm, installate in apposite carenature alle estremità dell'ala anteriore, e da una stampella a molla in fibra di vetro con ruotino di coda sterzante di dimensioni 140x60 mm. Le ruote principali sono dotate di freni meccanici. Il ruolo dell'ammortizzatore del telaio è svolto dall'ala anteriore piuttosto elastica stessa. Il sistema di controllo dell'aereo comprende: un flap sull'ala anteriore, che funge da elevatore, alettoni sull'ala posteriore e un timone. L'azionamento per il controllo degli alettoni e dell'elevatore viene portato alla maniglia laterale a bassa velocità, mentre la maniglia del pilota in volo poggia su un apposito bracciolo. Pertanto, il principio del controllo manuale è praticamente implementato. La levetta laterale dell'A-8 al rally è stata molto apprezzata da tutti i piloti.

L'A-8 utilizzava il motore RMZ-640 della motoslitta Buran. Il motore sviluppa una potenza di 35 litri. Con. a 5000 giri/min. L'elica ha un diametro di 1,1 me un passo di 0,7 m. La spinta statica massima dell'elica è di 65 kg. Il serbatoio del gas si trova nella fusoliera anteriore sotto i piedi del pilota. Il motore è progettato per utilizzare benzina A-76.

L'unica domanda che mi preoccupa di più dopo aver letto questo è:
Qual è stato il destino dell'aereo A-8?
Dove è scomparso l'aereo A-8 dalla gamma di produzione dell'attuale Aeroprakt?

La questione della conduzione di lezioni teoriche per gli scolari sul profilo aeronautico può diventare un mal di testa per l'insegnante, oppure può ispirarlo a un lavoro creativo in termini di diversità del corso teorico. La mia esperienza di insegnamento in una classe di simulatore come istruttore di aliante per scolari mi ha spinto a fare una ricerca del genere.

È improbabile che gli scolari siano interessati alle derivazioni teoriche dell'equazione di Bernoulli, così come alle leggi di Gay-Lusac e Boyle-Mariotte messe insieme. È molto più interessante mostrare qualcosa con un esempio pratico, ad esempio, per lanciare un aliante e spiegare perché vola in una tale traiettoria e non in un'altra. È stata questa domanda che il tuo umile servitore ha dovuto affrontare mentre componeva lezioni teoriche per il corso "Fondamenti di pilotaggio di un aereo tramite aliante", relativo al volo su un simulatore di aliante.

Le mie ricerche mi hanno portato all'articolo "Fondamenti di modellizzazione di aeromobili", basato sul simulatore KSP, in cui le verità aerodinamiche con la loro applicazione pratica sono state descritte in un linguaggio semplice e comprensibile per tutti. Invito tutti a immergersi nelle basi dell'aerodinamica e della progettazione degli aerei e, se hai un desiderio, provalo tu stesso nel gioco. Mr. Keptin e lo spazio di gioco del programma KSP fungeranno da guida alle basi dell'aerodinamica. L'articolo originale può essere trovato su: www.forum.kerbalspaceprogram.com.

Aerodinamica pratica con KSP

KSP è un gioco in cui i giocatori creano e gestiscono i propri programmi spaziali. Costruire navette, gestirle e lanciare missioni spaziali è lo spazio della creatività in KSP.

Vuoi costruire un razzo e volare intorno al pianeta, per favore procurati tutti gli strumenti necessari. La domanda è diversa: ci sarà abbastanza carburante, il carrello di atterraggio resisterà all'atterraggio, la capsula di salvataggio andrà laggiù. In generale, il giocatore dovrà farsi carico di tutte le questioni relative al piano tecnico, nonché del controllo indipendente dell'aereo costruito. Se lo desideri, puoi comunque caricarti di un onere finanziario e ricevere sussidi per l'astronautica in cambio di ricerche utili a vari livelli. Come prospettiva di sviluppo, c'è l'opportunità di effettuare una passeggiata umana nello spazio, creare una stazione spaziale e persino stabilire un insediamento coloniale su un altro pianeta.

Una delle aggiunte al gioco è legata alla creazione di aerei: assembla un aereo da singole parti, avvialo e guarda cosa succede. Libertà di creatività e, di conseguenza, comprensione delle leggi dell'aerodinamica. Poiché dopo diversi fallimenti di atterraggio, il progettista inizierà a pensare con la testa al rafforzamento del carrello di atterraggio o all'alleggerimento della struttura.

Se qualcuno è interessato, ecco come appare la lezione sulla creazione di un aeroplano:

Il gioco è costantemente aggiornato. Aggiornamenti e innovazioni stanno accadendo forse anche adesso, e c'è una nuova mod sul sito quando leggi queste righe. Per familiarizzare con il programma, basta scaricare una versione demo dal sito del gioco.

Cos'è il centro di pressione e perché è paragonato al centro di massa

Prima di passare alla modellistica degli aerei, vale la pena approfondire un po’ la teoria dell’aerodinamica. È opportuno iniziare le riflessioni su questo argomento con la domanda: "Qual è il centro di pressione?". Il centro di pressione è il punto a cui vengono applicate le forze di portanza totali delle diverse parti dell'aereo: ali e coda.

La figura mostra le superfici aerodinamiche che creano portanza. La forza di portanza totale si trova in un punto chiamato centro di pressione.

Se il baricentro è troppo vicino al baricentro, l'aereo potrebbe diventare eccessivamente manovrabile (in altre parole, "neutralmente stabile"), poiché non avrà una tendenza naturale a muoversi in nessuna direzione. In generale, è auspicabile tendere a far sì che il centro di pressione sia dietro il baricentro. In questo caso l'aereo tenderà a cadere in avanti.

Regole del centro

Se C.D. davanti al C.M., allora l’aeromobile è soggetto a ribaltamenti improvvisi se il C.D. e Ts.M. coincidono, allora l'aereo ha una manovrabilità eccessiva, se il C.D. è leggermente dietro il C.T., quindi l'aereo avrà un'elevata manovrabilità, se un po' più lontano, apparirà più stabilità in volo, se è molto più lontano, otterrai un dardo per le freccette.

Se prendi un modello di cartone di un aeroplano e lo appendi a un filo dal soffitto, il punto in cui l'aereo è attaccato al filo sarà il centro di pressione.

Se stai costruendo un aereo che ha un C.D. è molto più avanti del C.M., allora questo è molto simile al fissaggio del muso dell'aereo con un filo. Ogni volta che decollerà tenderà a capovolgersi. Allo stesso tempo, se C.D. vicino all’aereo sia leggermente più basso del C.M., quindi durante il decollo l’aereo tenderà a rotolare sottosopra.

La posizione e l'orientamento delle superfici di sollevamento determinano il centro di pressione. Torneremo su questo argomento tra poco... Ma prima passiamo ad un'altra forza potenzialmente importante e al punto della sua applicazione: il centro di spinta (C.T.).

Il centro di spinta è il punto di applicazione di tutte le forze di spinta totali che agiscono sull'aereo. Se l'aereo ha un motore, allora Ts.T. sarà posizionato proprio al centro del motore.

Va tutto bene, ma solo finché il centro di spinta del tuo motore è in linea con il centro di gravità dell'aereo. E se non fosse così... In questo caso è opportuno parlare di spinta asimmetrica.

È qui che inizia la confusione:

L'azione di un centro di spinta asimmetrico può essere paragonata in azione al momento derivante dall'applicazione di una chiave inglese. Gli effetti negativi di tale intervento possono essere minimizzati agendo sui piani di controllo o aumentando la portanza. Ma qui sta il problema: l'efficacia delle superfici aerodinamiche varia a seconda dell'altitudine di volo e della densità dell'aria.

Quindi, con una variazione della velocità e dell'altitudine di volo, dovrebbero cambiare anche altre caratteristiche dell'aeromobile (ad esempio, utilizzando il sistema di stabilizzazione automatica del volo CASP).

Ecco perché in tutti i progetti spaziali di successo il centro di massa si trova sulla stessa linea del centro di spinta.

Consideriamo più in dettaglio i piani di controllo dell'aereo: nodi mobili che consentono di controllare la posizione dell'aereo. Tutti agiscono come leve sul centro di massa e quanto più lontano è il punto di applicazione delle forze dal centro di massa, tanto maggiore è la forza che può essere creata.

I controlli nella figura sono elevoni, un ibrido di alettoni ed elevatori. Gli aerei di controllo creano portanza, ma creano anche resistenza all'aria. Gli elevoni riducono il numero di parti, riducendo così la resistenza complessiva. Esaminando tutte le possibili combinazioni di piani di controllo, puoi vedere i loro pro e contro.

Ogni aereo ha le sue ali

Passiamo alla parola magica: ali! Cominciamo con le proporzioni: l'intervallo diviso per la corda (il rapporto tra lunghezza e larghezza).

Ciascuno degli schemi di aeromobili presentati ha la stessa area, ma una forma diversa. Ogni forma ha i suoi vantaggi e svantaggi. Queste differenze diventano ancora più evidenti quando è collegato il modulo Ferram Aerospace Research, che mostrerà un modello di resistenza più realistico.

Torniamo alla questione dello spostamento alare: l'angolo al quale si trova l'ala rispetto alla fusoliera. Tutti hanno visto combattenti agili, ma ciò che colpisce davvero è lo spostamento dell'ala.

Quando la velocità dell’aereo si avvicina alla velocità del suono, le onde d’urto diventano supersoniche. Lo spostamento delle ali riduce la resistenza a velocità transoniche poiché la curvatura dell'ala riduce la resistenza, come si può vedere dal flusso d'aria.

La distanza più breve tra due punti è una linea retta. Poiché il flusso d'aria attraverso un'ala a freccia fa un percorso maggiore che attraverso un'ala diritta e il contorno dell'ala che attraversa il flusso non sembra un muro, nel caso di un'ala a freccia non si creano onde d'urto.

Per quanto riguarda il gioco KSP, nella versione standard, l'effetto spazzata non ha un grande effetto. Questo effetto può essere goduto in una versione aggiuntiva del gioco chiamata Ferram Aerospace Research.

Andare avanti…. Consideriamo la montatura dell'ala e l'angolo trasversale dell'ala, cioè l'angolo di inclinazione dell'ala. Se il centro di pressione si trova sopra il centro di massa, aumenta la stabilità dell'aereo. Il trasferimento delle ali sulla parte superiore della fusoliera crea un effetto stabilizzante per l'aereo, chiamato effetto trasversale.

Pertanto, se il centro di pressione si trova al di sotto del centro di massa o le ali vengono spostate lungo la fusoliera, l'aereo diventa più manovrabile, ma meno stabile in volo.

La stabilità di un aereo può essere controllata spostando le ali più in alto o più in basso rispetto alla fusoliera, in altre parole, spostando il centro di massa.

Applicazioni pratiche di combinazioni di ali e centri di massa:

Infine, una breve digressione sull'argomento dell'aumento della portanza nel gioco KSP. Ciò può essere ottenuto nel modo seguente:

Aggiungi area alle ali
Aumentare una velocità

Un aumento del numero delle ali e della loro area porterà da un lato ad un aumento della resistenza aerodinamica e ad un rallentamento dell'aereo. D'altra parte, ciò porterà ad una diminuzione della velocità di stallo e della velocità minima e, di conseguenza, ad una diminuzione delle distanze di decollo e atterraggio.

Troppe ali e piani di controllo renderanno l'aereo più difficile da controllare: la minima vibrazione sullo stick di controllo causerà grandi cambiamenti nella direzione del volo. La massa dell'aereo e la velocità di crociera (stallo) desiderata determineranno la quantità di portanza richiesta per l'aereo.

Maggiore è l'angolo di attacco, maggiore è la portanza. Ma questa regola funziona da tempo: "fino all'angolo di attacco critico". Dopo aver raggiunto l'angolo critico, il flusso aerodinamico inizia a trasformarsi in uno stallo e l'aereo perde portanza. Nel KSP l'angolo di attacco diventa critico a 20°, a seconda del modello.

Vale anche la pena parlare dell '"angolo di incidenza". L'angolo di incidenza è l'angolo al quale l'ala si trova rispetto alla fusoliera. Un aumento di questo angolo aumenta il valore assoluto dell'angolo di attacco e aumenta la portanza, ma allo stesso tempo aumenta la resistenza.

Ad alcuni potrà sembrare: “Ne vale la pena!”. Ma il disegno dell'ala diventa più complesso e la natura del volo cambia. Un'ala con un angolo di attacco positivo ha proprietà di portanza diverse rispetto a un'ala orizzontale. In altre parole, la spinta di sollevamento di tale ala diventa molto maggiore di quella di un'ala con disposizione orizzontale.

Poiché l'ala principale genera troppa portanza rispetto alla pinna caudale, il pilota dovrà abbassare lo stick di controllo dell'aereo o trimmare la coda per evitare che l'aereo si sollevi. E viceversa, tira la maniglia verso di te se il muso dell'aereo scende troppo in basso.

Nel Kerbal Space Program, un aereo progettato a incidenza zero è più facile da controllare, ma ci sono anche argomenti per cambiare questo angolo:

è possibile preimpostare l'angolo di inclinazione di crociera ideale
non è necessario alzare bruscamente il beccheggio durante il decollo (per evitare colpi di coda)

Nel testo si parla di "modalità di volo crociera": si riferisce alla modalità in cui l'aereo si comporterà meglio. Se l'aereo non è in questa modalità di volo, tutti i suoi componenti e il volo stesso non saranno nella modalità ottimale: aumento del consumo di carburante, maggiore usura del motore. Inizialmente tutto nella progettazione viene stabilito proprio sulla base delle condizioni di volo in condizioni ottimali: piumaggio, motori, superficie alare, materiali e molto altro vengono calcolati per il volo in condizioni ottimali.

Come iniziare a progettare un telaio

Passando ora alla questione della configurazione dello chassis, ecco alcune opzioni:

La configurazione del triciclo è più facile da regolare rispetto alla configurazione a quattro ruote ed è più facile da atterrare rispetto alla configurazione con ruota di coda.

L'approccio progettuale corretto consiste nel posizionare il telaio posteriore direttamente sotto il baricentro. In questo caso, l'aereo può girarsi liberamente e ottenere l'angolo di attacco desiderato durante il decollo.

Se per qualche motivo fosse necessario posizionare la ruota posteriore più lontano dal baricentro, allora vale la pena considerare di posizionarla leggermente più in alto rispetto al telaio anteriore. In questo caso, abbiamo ottenuto in anticipo un angolo di attacco positivo e, di conseguenza, semplificheremo il decollo dell'aereo.

Il carrello di atterraggio deve essere posizionato in modo tale che al pilota sia richiesto solo uno sforzo minimo con la barra per decollare.

Gli aeroplani con la coda decollano esattamente secondo questo principio: lo schema stesso di un tale aereo garantisce il decollo automatico al raggiungimento di una certa velocità.

Atterrare fuori rotta può significare due cose:

La pista in realtà non è diritta poiché il carrello di atterraggio è perpendicolare al "decollo" e guarda dritto davanti a sé.
Un peso eccessivo su uno dei carrelli di atterraggio può portare alla deflessione del montante e, di conseguenza, alla deviazione dell'aereo dalla traiettoria.
Inoltre, un carico aerodinamico eccessivo su uno dei telai farà sì che gli altri non siano completamente agganciati al terreno. Questo effetto è chiamato "ruote dell'auto".

Possibili modi per risolvere questo problema:

Raddrizza il carrello di atterraggio nell'editor
Rafforzare il carrello di atterraggio con un montante
Distribuire il peso su un gran numero di gambe del carrello di atterraggio
Ridurre il peso sul carrello di atterraggio alleggerendo la struttura dell'aereo
Realizza un telaio grande e supera lo sforzo di sterzata

Resistenza frontale e sua influenza sui parametri dell'aeromobile

Il programma KSP utilizza un semplice modello di trascinamento. Maggiore è la massa aggiunta (sotto forma di parti), maggiore sarà la resistenza dell'aria, indipendentemente dal fatto che il modello sia nel flusso d'aria o meno.

Ciascuna parte ha un valore di resistenza massimo (nella maggior parte dei casi questo valore è 0,2 del massimo). Il valore di resistenza può essere calcolato utilizzando la formula data:

Resistenza = Densità dell'aria * Velocità (al quadrato) * Fattore di resistenza massimo * Massa

Si noti che la resistenza dipende dalla massa e dal coefficiente e non dal numero di parti. La riduzione della massa porterà a un miglioramento dell’aerodinamica. La progettazione di un profilo alare spesso si riduce a ridurre il più possibile il numero di parti, nonché motori, piani di controllo, serbatoi di carburante, pur mantenendo la controllabilità dell'aereo.

Se vuoi eccellere in quanto mostrato nelle immagini, dovresti utilizzare la mod KSP, che è più realistica nei calcoli di resistenza. Questa mod si chiama Ferram Aerospace Research. Adoro Ferram, motivo per cui lo installo ovunque possibile.

Spero che questa storia ti abbia ispirato a creare e creare i tuoi aerei e le tue astronavi! Buona fortuna!

Alexander Marksovich Gaifullin

La costruzione di aerei è il ramo più importante dell’industria moderna. Esiste una competizione tra le aziende produttrici di aeromobili (compresi gli istituti di ricerca ad esse associati), il cui scopo è creare prodotti che siano superiori ai loro concorrenti: per aerei passeggeri e merci - in termini di sicurezza, efficienza, rispetto dell'ambiente; per aerei militari - per qualità di combattimento. Per la ricerca nel campo della moderna scienza aeronautica si utilizzano comunemente modelli matematici adeguati, la cui base è una chiara comprensione della fisica
fenomeni oggetto di studio. Lo sviluppo e la costruzione di nuovi velivoli sono impossibili senza l'uso di scienze "altamente matematiche", come l'aerodinamica, la teoria del controllo, la forza.

Aerodinamica- una scienza che studia l'interazione tra un flusso d'aria e un corpo da esso aerodinamico. La velocità dell'aereo è così grande che il flusso attorno ad esso diventa turbolento. Un flusso turbolento differisce da un flusso laminare "calmo" per un cambiamento caotico delle sue caratteristiche nel tempo (velocità, pressione, ecc.), che porta ad un'intensa miscelazione del gas, alla comparsa di vortici. Il principale problema matematico della turbolenza - la creazione di un sistema di equazioni alle derivate parziali che descriva flussi turbolenti arbitrari e che potrebbe essere risolto sui moderni computer - non è stato ancora risolto. Pertanto attualmente si stanno creando modelli semi-empirici di turbolenza sulla base delle equazioni della fisica matematica, adatti a descrivere solo una ristretta classe di flussi.

Come vengono determinate le caratteristiche aerodinamiche di un aereo? Fondamentalmente due metodi: sperimentale e calcolato. Per condurre ricerche sperimentali nelle gallerie del vento, vengono creati modelli di aerei, copie più volte ridotte degli originali. Ciò è dovuto al fatto che le dimensioni delle gallerie del vento non consentono di effettuare test con velivoli reali. Ma i dati ottenuti durante i test del modello nella galleria del vento non possono essere ricalcolati nelle caratteristiche dell'aeromobile mediante un semplice ridimensionamento, tenendo conto del coefficiente di somiglianza del modello e dell'aeromobile reale.

Il fatto è che le equazioni che governano le caratteristiche del flusso sono piuttosto complesse. Se li portiamo in una forma adimensionale, cioè esprimiamo tutte le quantità dimensionali in termini di parametri caratteristici di un dato flusso, allora le equazioni includeranno quantità adimensionali che portano i nomi di eminenti scienziati: numero di Mach, numero di Reynolds, numero di Strouhal, ecc. Per una rigorosa somiglianza, è necessario che tutti questi valori coincidano durante il volo effettivo dell'aereo e durante il test del modello nel tubo. Ma le proprietà specifiche del flusso d'aria utilizzato nel tubo non consentono di soddisfare tutti i criteri di somiglianza. Inoltre, sia nei casi di tubi chiusi che aperti, il fatto che il flusso non sia illimitato influisce sulle prestazioni aerodinamiche.

Sorge il problema di ricalcolare le caratteristiche integrali (forze e momenti totali) e le caratteristiche distribuite (valori in punti specifici di pressione, temperatura, ecc.) dal modello ad un aereo in scala reale. Questo problema viene risolto eseguendo un calcolo numerico delle equazioni della fisica matematica per due modelli semi-empirici: un aereo in un flusso infinito e un modello di aereo in una galleria del vento. Le caratteristiche aerodinamiche del velivolo si ottengono sommando ai dati ottenuti dalle prove di una copia ridotta del velivolo in galleria del vento, la differenza dello stesso tipo di dati ottenuti per i due modelli semi-empirici descritti.

Sembrerebbe, perché non fare subito un calcolo, senza ricorrere a un esperimento? Il problema qui è la precisione. L'accuratezza dei dati sperimentali ottenuti in buone gallerie del vento è molte volte superiore all'accuratezza del calcolo.

La formula base dell'aerodinamica è la connessione della forza di portanza che agisce sull'ala con la velocità di movimento e la circolazione (intensità) del sistema di vortici generato dall'aereo. Questa formula fu ottenuta dal "padre dell'aviazione russa", il professor N. E. Zhukovsky, e gli fu riferita in una riunione della Società matematica di Mosca nel 1905.

L'ala dell'aereo deve essere ottimale. Uno dei parametri più importanti di un'ala è la sua qualità: questo è il nome dato al rapporto tra portanza e resistenza. Per creare un'ala ottimale ("di alta qualità"), vengono risolti i problemi del calcolo delle variazioni.

Teoria del controllo. Il volo di un aereo è composto da diverse fasi: decollo, salita, crociera, virate, discesa e atterraggio. In ogni fase, l'aereo deve essere controllato. Un flap su un'ala o un elevatore sulla coda sono esempi di controlli. Il sistema di controllo deve essere progettato in modo che i semplici movimenti del pilota nella cabina di pilotaggio vengano trasmessi e raggiungano i comandi, provocando risposte adeguate. D'altra parte, il sistema deve essere sufficientemente “intelligente”, i suoi elementi di progettazione non devono oltrepassare i confini della modalità sicura.

Un altro compito è creare un pilota automatico in grado di controllare il movimento di un aereo senza l'intervento del pilota.

La teoria matematica del controllo automatico degli aerei, basata principalmente sulla teoria delle equazioni differenziali, è responsabile di tutti questi problemi. Con l'aiuto della stessa teoria, viene creato un modello matematico del movimento spaziale dell'aereo e vengono studiati i problemi della stabilità del volo.

Forza. Non basta creare un aereo con buoni dati aerodinamici, è necessario che non collassi in volo, affinché la sua risorsa (longevità) sia sufficientemente elevata. Una scienza chiamata forza è responsabile della risoluzione di questo problema.

I metodi di resistenza vengono utilizzati per studiare le deformazioni elastiche e plastiche degli elementi strutturali dell'aeromobile, la crescita di crepe nella pelle dell'aereo (nel materiale della pelle inizialmente sono presenti microfessure che possono crescere con il tempo) e il cedimento strutturale.

L'arsenale matematico per risolvere problemi di forza comprende metodi classici e moderni di equazioni di fisica matematica, equazioni differenziali, calcolo delle variazioni, analisi complesse, sezioni computazionali di algebra lineare.

Tutti coloro che hanno visto attraverso la finestra come si comporta l'ala di un aereo in volo, hanno notato un'ampiezza piuttosto grande delle sue oscillazioni. Il fatto è che per ridurre l'ampiezza delle oscillazioni delle ali, è necessario aumentarne il peso e nell'aereo si cerca di ridurre al minimo il peso delle strutture. Pertanto, non è possibile eliminare le vibrazioni delle ali. La branca della meccanica che studia i problemi della teoria matematica delle oscillazioni e della risonanza è l'aeroelasticità.

Metodi risolutivi. Parliamo dei metodi per risolvere i problemi matematici menzionati sopra.

Le equazioni costitutive nei problemi reali sono molto complesse ed è impossibile capire a priori cosa accadrà una volta risolte.

Nei problemi molto semplificati dal punto di vista pratico è talvolta possibile ottenere una soluzione esatta.
La maggior parte di questi problemi sono già stati risolti, sebbene trovino ancora soluzioni esatte precedentemente sconosciute alle equazioni di Navier-Stokes o Eulero. Ma l’insieme di tali problemi è limitato e sono lontani dall’essere problemi praticamente importanti.

Allo stesso tempo, lo studio di questi problemi è molto importante, poiché le soluzioni esatte creano immagini fisiche - un vortice, uno strato limite, ecc. - da cui viene costruita un'immagine fisica del processo in studio, proprio come viene costruita una casa dai mattoni elementari. La comprensione ottenuta della fisica del processo consente di scegliere tra i numerosi modelli matematici quello che riflette sufficientemente le proprietà del processo modellato e consente di trovare una soluzione tecnica.

Un modo per risolvere è numerico. Spesso la soluzione numerica di un problema si riduce ad un sistema di equazioni algebriche lineari.

Un altro modo è possibile se nel problema è presente un piccolo parametro. Tale parametro può essere il rapporto tra la corda (larghezza) dell'ala e la sua apertura, il rapporto tra forze viscose e forze inerziali (il rapporto tra la forza di attrito tra gli strati di gas e la forza di inerzia di questi strati), il rapporto tra la larghezza della fessura alla sua lunghezza. Ad oggi sono stati sviluppati metodi asintotici per risolvere problemi con un piccolo parametro, studiati nella teoria matematica delle perturbazioni.

Diamo come esempio la soluzione del problema della portanza di un'ala ad alto allungamento (il rapporto tra il quadrato della campata e l'area dell'ala). Ci sono due piccoli parametri qui: il rapporto tra le forze viscose e quelle inerziali e il rapporto tra la corda alare e la sua apertura.

Grazie al primo parametro la soluzione del problema può essere determinata non dalle equazioni di Navier–Stokes (simulando il moto del gas tenendo conto dell'attrito tra gli strati), ma dalle equazioni di Eulero (non esiste attrito tra gli strati del gas). Per effetto del secondo parametro, ogni sezione dell'ala scorre nello stesso modo in cui scorrerebbe un'ala di allungamento infinito con un profilo corrispondente al profilo alare in questa sezione. Pertanto, il problema del flusso attorno a un'ala tridimensionale si trasforma in una serie di problemi più semplici relativi a un flusso bidimensionale (piatto) vicino ai profili alari.

Quindi, grazie a questi due parametri, il compito è diventato molto più semplice di quello originale.

I requisiti per gli aeromobili vengono costantemente rafforzati: ambientali ed economici, in termini di sicurezza del volo e comfort dei passeggeri. Gli aerei stanno migliorando, sotto molti aspetti, grazie ai risultati matematici, che si concretizzano in soluzioni tecniche.

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Durante la progettazione di un nuovo aereo, è necessario verificare quanto bene vengono scelte la forma e le dimensioni, quanto sarà obbediente al controllo, quanta resistenza esercita l'aereo nell'aria durante il volo, ecc.
Nelle gallerie del vento vengono testati piccoli modelli, che nella forma sono una copia esatta dell'aereo testato. I modelli di aerei che fanno questo vengono chiamati aerodinamico O modelli di spurgo.
La galleria del vento (Fig. 3) è sostanzialmente un canale cilindrico nel quale, con l'ausilio di un ventilatore, si crea un flusso d'aria di notevole velocità (normalmente dai 30 ai 50 SM).

Posizionando nel tubo (nella parte mobile) un modello: un aereo, un'ala, una parte della fusoliera con un motore, ecc., è possibile misurare le forze che agiranno sul modello. L'entità delle forze viene misurata su scale speciali.
Il modello è sospeso in un tubo al centro dello spazio di lavoro utilizzando fili di acciaio - bretelle. Per conferire al modello sospeso una posizione più stabile, i pesi vengono sospesi dal basso su fili fatti passare attraverso la superficie inferiore del tubo.
I test nella galleria del vento sono di grande importanza nello sviluppo dell'aviazione. Aiutano a trovare la forma migliore dell'aereo e delle sue singole parti.
Ad esempio, le ali degli aerei differiscono nella loro sezione trasversale. Questa sezione (o profilo) dell'ala può avere un'ampia varietà di forme (Fig. 4).

Per valutare l'uno o l'altro profilo alare (l'uno o l'altro arco), viene realizzato un piccolo modello dell'ala (Fig. 5) e testato in una galleria del vento a varie velocità e in varie posizioni del modello rispetto all'aria fluire.
Inutile dire che per ottenere risultati rispondenti alla realtà è necessario che il modello corrisponda esattamente nella forma all'aereo in costruzione e differisca da esso solo per le dimensioni.

Pertanto, la realizzazione dei modelli richiede grande cura e coscienziosità da parte del falegname. Tutte le dimensioni e le forme indicate nel disegno del modello devono essere attentamente rispettate.
È necessario prestare particolare attenzione per garantire che tutti i contorni curvi siano lisci e che il modello sia realizzato con un materiale che dia meno distorsioni durante il restringimento. Il modello deve avere una forma stabile, indipendentemente dai cambiamenti di temperatura e umidità all'interno della temperatura ambiente.