Проекты >>  Транспорт I Модели I Компоненты I Разное

Как только появилась концепция велопланеризма, возникло желание спроектировать и построить соответственный планер. Естественно, что проект относится к разряду долгостроя и растянется на несколько лет, но кое-что уже сделано в этом направлении, а также обязательно будет делаться в будущем.

Проект с самого начал раздваивается на два направления:
- проектирование и постройка эффективного велопривода, а также цепи накопления и передачи энергии с высоким КПД;
- проектирование и постройка соответствующего ЛА.
Здесь, в первую очередь, отражается процесс проектирования и постройки планера.

Изначально я думал спроектировать классический планер с большим размахом и соответственным удлинением крыла, с малой взлетной массой. В общем, последнее слово аэродинамики и дорогих КМ. А как иначе, когда задумывается взлетная масса в 200 кг и закладывается качество 40 единиц. В этой связи я естественно обращал внимание на такие образцы планеростроения как, например: LS8. При этом я размышлял, что если избавиться от балласта и ограничить максимальную скорость, добавить закрылки и совершенствовать СУ, то вполне можно получить более легкий аппарат подходящий для полетов с кручением педалей. Кроме того, возможен и обратный вариант, когда планер используется без велопривода, с СУ или без, и даже возможно с балластом. Фактически рассматривается довольно большое количество возможных модификаций и сфер применения для такого планера, дабы проект не был заведомо убыточным и не относился бы только к разряду курьезов. Я уже начал было собирать статистику для прототипов, когда все вдруг резко поменялось, - я зашел в СКБ ХАИ пообщаться с Александром Демченко. При этом я завел разговор о велопланере, он в свою очередь, посоветовал мне подумать над планером с несущим фюзеляжем, и указал на некоторые возможные преимущества этой схемы.

Велопланер вид общий

На рисунке изображен общий вид планера, соответствующий расчетам, о которых будет сказано ниже. Эта схема мне, что называется, запала в душу. Действительно фюзеляж не создает только вредное сопротивление, как на классическом планере. Напротив он создает подъемную силу, а значит я могу получить довольно высокое аэродинамическое качество даже при небольшом размахе и удлинении крыла. Много места в кабине без проблем позволит разместить в ней велопривод. Большая строительная высота по линии отъема консолей позволит получить меньшую массу конструкции. Обратная стреловидность приведет к более позднему срыву консолей и соответственно к малой скорости сваливания. Также есть основание ожидать несрываемости фюзеляжа даже на очень больших углах атаки, что связано с эффектами обтекания тел малого удлинения. Относительно более плоское днище позволит проще разместить двухопорное шасси. А широкий хвост - сдвинуть назад штангу СУ, что позволит применить воздушный винт (ВВ) большого диаметра и уменьшит пикирующий момент от него. На базе общего вида планера построена его мастергеометрия в первом приближении (мне пока не очень нравится, скоро переделаю).

Велопланер мастергеометрия

Немного про расчеты: я начал играться с площадями, размахами, профилями, создал простенькую программу в MathCad, для расчета характеристик планера. Эта программа позволяет подобрать параметры планера при заданном качестве. Так я могу варьировать площадь крыла, размах крыла, взлетную массу, МАК, скорость МАК. При этом я получаю Сх трения планера. Далее я вычисляю Сх трения планера при заданной геометрии и профилях. Для этого профили исследуются с помощью программы X-Foil при заданной скорости, числе Re и коэффициенте подъемной силы. Так, путем изменения МАК и скорости МАК подбирается соответственное минимальное значение Сх, адекватное расчетному. Профили крыла и фюзеляжа были созданы и, на сколько это возможно, оптимизированы мной под заданное значение подъемной силы и минимальное сопротивление с помощью программы X-Foil. В расчете были приняты некоторые допущения, которые еще предстоит проверить.

  • Сопротивление интерференции для этого планера не рассматривалось в принципе.
  • Для вычисления коэффициента индуктивного сопротивления считал А=1,2/пи*лямбда (что связано с пиком циркуляции над фюзеляжем и предстоит проверить).
  • Балансировочные потери подъемной силы принял, как произведение подъемной силы крыла на отношение плеч от центра масс до центра давления крыла (определено примерно) и от центра масс до центра давления оперения.
  • Сопротивление трения от оперения принял пропорционально площади оперения к площади крыла от всего сопротивления трения планера.
  • При расчете характеристик профиля в X-Foil не учитывалась стреловидность и возможно не совсем плоское обтекание в районе фюзеляжа.
  • Рассчитанный в X-Foil коэффициент сопротивления профилей увеличил в 1,2 раза, т.к. есть информация, что тот занижает это значение на 10-20%.

    Велопланер в плане    Велопланер спереди

    Расчетные параметры планера:

  • Взлетная масса - 200 кг;
  • Масса пустого без СУ- 100 кг;
  • Площадь крыла - 9,8 м^2;
  • Размах крыла - 12,6 м;
  • Удлинение - 16,2;
  • Максимальное аэродинамическое качество (МАК) - 40;
  • Путевая скорость МАК - 92 км/ч;
  • Скорость снижения МАК - 0,64 м/с;
  • КПД ВВ - 80%;
  • Потребная мощность двигателя для обеспечения скороподъемности 3 м/с - 10 кВт.

    Велопланер изометрия сверху    Велопланер изометрия снизу

    Такие параметры как скорость сваливания, максимальная скорость, расчетные перегрузки и пр. пока практически не рассмотрены на должном уровне. По предварительному расчету скорость сваливания будет менее 60 км/ч. Так же по сравнению с польским планером AXEL, легко обеспечить эксплуатационную перегрузку до +5. В ближайшее время планируется уточнение и углубление расчетов, а в случае подтверждения их правильности планируется изготовление модели и ее продувка в трубе.