Scelta profilo root

[mattafla]

Qualcuno sa perché in alcuni (non tutti) i tuttala Horten a freccia positiva, senza derive, esiste la pianta centrale dell'ala appuntita posteriormente (ad esempio vedere l'Ho 229)?
Esiste qualche vantaggio direzionale (o altro) per tale configurazione, priva assolutamente di derive, in relazione ad altre configurazioni tuttala totalmente senza la "coda appuntita" centrale (e sempre senza derive di alcun genere)?

Per "coda appuntita" intendo un prolungamento a corda centrale (root) ben maggiore della corda centrale che esisterebbe se non esistesse il prolungamento.
Il prolungamento inoltre potrebbe essere effettuato in parte anche sul muso del tuttala.
La questione quindi riguarda anche i tuttala BWB (Blended Wing Body), nonché coinvolge la stabilità longitudinale dei tuttala, però sono interessato principalmente alla stabilità latero-trasversale, cioè direzionale.

La presenza della "coda appuntita" indubbiamente modifica la linea focale dell'ala, come se ci fosse una freccia ad angolazione crescente, nella maggioranza dei casi.
Ho notato che la "coda appuntita" è presente solo in tuttala a relativamente basso allungamento alare, spesso associata alla presenza di uno o più motori propulsivi.
Nel B2 Spirit esistono addirittura 3 "code appuntite", ma per semplificare il discorso mi limiterei concettualmente ad un'unica coda, come nell'Ho 229.
Persino nell'F117 esiste la "coda appuntita", ma esso presenta anche 2 derive. Sempre per semplificare consideriamo solo tuttala privi di derive.

Per un equo confronto consideriamo 2 tuttala di pari peso e superficie alare, ma nelle 2 diverse configurazioni, con e senza "coda appuntita".
Tollererei in prima approssimazione diverse aperture alari ed allungamenti purché simili, supponendo che le planate delle 2 configurazioni a motori spenti avvengano con la stessa efficienza aerodinamica, in virtù magari di profili diversi.
Le simili frecce alari però sono ben diverse: ciò influisce maggiormente sulla stabilità, in funzione della ripartizione tra superficie portante/autostabile centrale e superfici deportanti delle tips esterne.

Vi prego di rispondere soprattutto agli effetti della stabilità direzionale.
Siccome per evitare le derive nei tuttala occorrerebbe utilizzare la distribuzione della portanza a campana (vedere il precedente thread Scelta profilo tip),
ho separato questo topic denominandolo Scelta profilo root, anche se mi sarebbe piaciuto continuare, pur fuori tema, nel precedente thread.
Infatti root & tip sono strettamente correlati, ma purtroppo io non conosco risposte plausibili, in funzione della vista in pianta dei tuttala a freccia positiva, dotati oppure privi della "coda appuntita".

[Ehstìkatzi]

Ho questo volume di non facile lettura acquistato 21 anni fa ad una cifra onesta. Mi pare che sia ancora disponibile a prezzi da strozzinaggio, potresti trovarci la risposta a molte delle tue domande.

[mattafla]

Cito un video youtube proposto da Manubrio nella discussione Scelta profilo tip:
https://youtu.be/QYlucUIpcbQ (conferenza di Al Bowers).

Per chi non si trova con l'inglese e volesse una traduzione in contemporanea in italiano della conferenza, ho scoperto che è facile avere i sottotitoli in italiano durante il video.
La spiegazione del procedimento è accessibile in:
https://www.aranzulla.it/come-tradur...o-1058036.html

Ovviamente non aspettatevi un italiano perfetto, ma ritengo la cosa accettabile, sapendo qualcos'altro, che la maggioranza di voi credo che sappia (per esempio sapendo che lift in linguaggio aeronautico non significa ascensore).

[Personal Jesus]

Come ho già proposto nell'altra discussione simile la "cuspide" degli Horten era stata introdotta per "compensare" il "fantomatico" effetto mediano che nient'altro era, in teoria, che la "naturale" riduzione della portanza che procede con la legge del coseno in qualsiasi ala a freccia (anche in configurazione convenzionale).

A detta di chi vi ha studiato su a posteriori l'effetto mediano non esiste, basta semplicemente tenere nel giusto conto l'effetto di riduzione della portanza dovuta all'angolo di freccia.

Penso che la cosa fosse ignorata all'epoca dagli Horten in quanto per "dimensionare" i loro tuttala ricorrevano solamente alla "classica e semplice" teoria della linea portante che infatti ignora del tutto l'angolo di freccia di un'ala limitandosi a considerare unicamente nel calcolo la distribuzione delle corde lungo l'asse longitudinale dell'ala e la loro legge di rastremazione.
Per un dimensionamento preliminare la cosa va benissimo, specie per dedurre una legge di svergolamento dei profili ma poi deve essere integrata da altre considerazioni matematiche ed aerodinamiche al fine di avere una stima più veritiera delle prestazioni teoriche dell'ala.

Ad ogni modo i profili alla radice devono possibilmente essere scelti a basso coefficiente di momento al fine di rendere "sicuramente" stabile la configurazione finale.

Non dico che anche con profili decisamente curvati e ad alto coefficiente di momento negativo (picchiante) la cosa non possa funzionare ma bisogna poi fare una "marea" di calcoli preliminari per valutare il momento totale dell'ala ed essere certi che sia nullo o positivo (in alternativa usare moderni programmi di calcolo, ad elementi finiti e non).

Ad ogni modo la "cuspide" non è affatto necessaria ed obbligatoria e può essere, in teoria, tranquillamente ignorata ed evitata anche in ali a forte allungamento, bassa rastremazione ma altrettanto forte freccia positiva.
L'unico motivo valido per considerarla potrebbe essere una ragione strutturale ma non aerodinamica.

[mattafla]

Personal Jesus,
grazie per i molto validi tuoi commenti nelle 2 discussioni sulla Scelta profilo tip & root.
Però il pdf che hai postato sulle Solutions for the Bell-Shaped Lift Distribution non è certo adatto a tutti, me compreso.

Comunque sia, a parte il lieve aumento di portanza centrale quando c'è la cuspide, assodato che con cuspide o senza cuspide la portanza centrale diminuisce per la freccia, poniamo l'attenzione sulla freccia alare senza derive.
Penso che la freccia sia anche la principale responsabile della stabilità direzionale, unitamente ad un diedro trasversale di bassa entità (per evitare il dutch roll), nonché una responsabile della stabilità longitudinale, unitamente alla conformazione delle tips.
Con tips deportanti, la freccia alare positiva posiziona le tips indietro rispetto al baricentro, da creare il necessario "reflex" anche senza usare profili autostabili.
L'idea che mi ero fatto in precedenza che la stabilità direzionale senza derive dipendesse dalla distribuzione a campana della portanza, e che la campana rendesse le derive superflue, non è del tutto esatta.
La distribuzione a campana è una causa indiretta che obbliga ad avere le tips deportanti, ma sono tali tips la causa diretta sia della stabilità longitudinale che di quella direzionale, in assenza di derive di alcun genere.
La conformazione reciproca delle 2 tips (profilo, superficie, incidenze, freccia terminale etc.), determina la planata o la virata, più o meno correggibili modificando le tips in modo opportuno.

La virata dipende dalla modificazione asimmetrica delle tips, la cui conformazione può venir modificata aerodinamicamente dagli alettoni, solitamente posti sul bordo d'uscita dei tuttala classici, o facendo ruotare le stesse tips.
Le parti mobili devono essere azionate in modo differenziale per virare, o simmetricamente per beccheggiare, a meno che non si preferiscano degli elevons aggiuntivi.
Anche per me gli elevons aggiuntivi potrebbero essere teoricamente superflui, come superflue potrebbero essere le derive, ben inteso volando sempre in aria calma.

fabionet31,
se il tuo modello è come il B2 Spirit, cioè è un BWB (Blended Wing Body), ma potevi dircelo subito, non esiste una sola root, bensì un complicatissimo body.

[giocavik]

Raddoppiando il thread si fa solo confusione nella confusione...
Inoltre pare assurdo che si debba saltare da una discussione all'altra...
Chiederei ad uno dei moderatori (..con un po' di santa pazienza e buona volontà..) di accorparle sotto un unico titolo, modificato, perché faccia riferimento anche all'argomento del tutt'ala...che ne so..del tipo..'scelta profilo tip (e root) tuttala'
Effettivamente abbiamo un po' monopolizzato la discussione...ma d'altronde l'autore si e' volatilizzato (..come molti che pensano che fare aerei sia come fare torte o taralli..)
e l'argomento e' di interesse generalizzato.
Siete d'accordo..?..Si avanza la richiesta..?..

[Edima]

Per me va bene, avanza!

[Manubrio]

Bowers ci mette di fronte a una serie di fatti.
Primo, al tipo di ala con la minima resistenza indotta, il che di per sè non è poco.
Secondo lo stesso Prandtl infatti, per ottenere tale caratteristica non si deve avere distribuzione ellittica come stabilì nei suoi primi lavori, bensì come da lui successivamnte determinato, a campana.

Quello studio fu ignorato da tutti ed ancora oggi gli studenti imparano studiano e lavorano per la distribuzion ellittica, nella errata convinzione che sia la soluzione che offre la minima resistenza indotta.
Attenzione: Bowers Prandtl ci parlano dell' ala, non di tutto l'aereo.

A parità di struttura, secondo Bowers che ha verficato conti e dati, e Prandtl che i metodi di calcolo li introdusse, la distribuzione a campana offre, oltre alla minima resistenza indotta, il 12,5% di portanza in più.

Infine, Bowers ci presenta un aerodina che non necessita di timone verticale o freni alari per opporsi all'imbardata inversa. Al contrario, l'estremità alare che dovrebbe produrre maggior resistenza all'uscita dell'alettone, con l'uscita dell'alettone quella estremità accelera.

Il che consente, per la prima volta, ed in modo conscio e conosciuto, di progettare e costruire tuttala che non hanno i difetti dei tuttala, quei difetti che fino ad oggi ne hanno limitato l'adozione, per ragioni di ridotta stabilità e manovrabilità.

Per la prima volta, abbiamo scoperto come volano e manovrano gli uccelli, che non hanno il verticale. Per quanto io possa realizzare, gli uccelli volano decisamente meglio dei nostri aeroplani.

L'eliminazione della resistenza e del peso dei timoni di coda sono ulteriori vantaggi nel costruire aerei più efficienti.

Non si parla solo di tuttala insomma, si parla di una nuova generazione di aeroplani.

[Ehstìkatzi]

Originalmente inviato da Manubrio

Bowers ci mette di fronte a una serie di fatti.
Primo, al tipo di ala con la minima resistenza indotta, il che di per sè non è poco.
Secondo lo stesso Prandtl infatti, per ottenere tale caratteristica non si deve avere distribuzione ellittica come stabilì nei suoi primi lavori, bensì come da lui successivamnte determinato, a campana.

Quello studio fu ignorato da tutti ed ancora oggi gli studenti imparano studiano e lavorano per la distribuzion ellittica, nella errata convinzione che sia la soluzione che offre la minima resistenza indotta.
Attenzione: Bowers Prandtl ci parlano dell' ala, non di tutto l'aereo.

A parità di struttura, secondo Bowers che ha verficato conti e dati, e Prandtl che i metodi di calcolo li introdusse, la distribuzione a campana offre, oltre alla minima resistenza indotta, il 12,5% di portanza in più.
...

La parte finale è quella corretta.
Si trascura sempre la parte che dice " a parità di struttura " il punto chiave è questo.
A parità di apertura e allungamento la distribuzione ellittica è quella che sviluppa meno resistenza.
La distribuzione a campana consente a parità di Momento flettente all'attacco e quindi di struttura resistente, un maggiore allungamento poichè consente una maggiore apertura è per questo motivo che la resistenza è minore.

[Manubrio]

Originalmente inviato da Ehstìkatzi

La parte finale è quella corretta.
Si trascura sempre la parte che dice " a parità di struttura " il punto chiave è questo.
A parità di apertura e allungamento la distribuzione ellittica è quella che sviluppa meno resistenza.
La distribuzione a campana consente a parità di Momento flettente all'attacco e quindi di struttura resistente, un maggiore allungamento poichè consente una maggiore apertura è per questo motivo che la resistenza è minore.

Oppure (da Prandtl): se l'apertura alare è imposta, si conclude erroneamente che la distribuzione ellittica è la migliore.

Oppure (da Manubrio) la distribuzione a campana è sempre quella che garantisce la minima resistenza indotta ma richiede una apertura alare del 22% maggiore. Senza che ciò aggravi costi materiali di costruzione o peggiori la robustezza.
E butta il via il fatto che l'efficienza migliora dell'11%.

"But in 1933 Prandtl published a second paper on the subject in which he conceded that his first conclusion was incomplete: there was a superior spanload solution to maximum efficiency for a given structural weight. “That the wingspan has to be specified,” he wrote, “leads to the invalid assertion that the elliptical distribution is best” (ref. 2). His new bell-shaped spanload creates a wing that is 11 percent more efficient and has 22 percent greater span than its elliptically-loaded cousin, all while using exactly the same amount of structure. It results in the minimum drag solution in every case of physical wings: any other solution will produce greater drag. Oddly, Prandtl’s second spanload remains virtually unknown."