Convertiplano ad ala basculante L.T.V. XC-142

[quenda]

Dall’autunno scorso ho iniziato la semi-riproduzione del quadrimotore VTOL Ling-Temco-Vought XC-142…..già il nome è complicato!

Le motivazioni che mi hanno spinto verso questo progetto sono essenzialmente due:

- Il desiderio di avere un modello a decollo e atterraggio verticale che possa essere pilotato…anche da chi è scarso di pollici.
Infatti il mio Convair XFY-1 Pogo richiede un pilota molto in gamba e quindi il mio ruolo è sempre stato e sempre sarà quello di spettatore....

- Avere un modello VTOL in grado di volare decentemente anche in presenza di vento (non esagerato…).

Sarei riuscito a soddisfare queste due esigenze in modo molto semplice, acquistando l'XC-142 prodotto circa 4 o 5 anni fa dalla Unique Models, ma nonostante le mie ricerche, pare che il modello sia fuori produzione e praticamente introvabile.
Va detto che si trattava di un "giocattolone" in polistirolo piuttosto costoso.....però volava abbastanza bene ed era dotato di un sistema di rotazione dell'ala ben studiato ed efficace. Pazienza!

Ovviamente si sa che costruire un modello partendo dal trittico, se da una parte è un lavoro molto impegnativo, la soddisfazione di vederlo in volo è decisamente maggiore rispetto al comune ARF.

Un altro importante particolare che mi ha portato a questo modello è un “Building-Log” sul forum RC GROUP nel quale viene descritta in dettaglio la costruzione di un piccolo XC-142 (1 m. di apertura lare) da parte di Ran D.St Clair, un ingegnere Americano grande conoscitore del sistema di stabilizzazione OpenAeroVTOL che userò anche sul mio modello.
Ran ha reso disponibile il documento di Excel contenente tutti i parametri utilizzati dal suo modello, il che si rivela di enorme utilità per chi come me ha intenzione di far volare un altro XC-142.

Nel periodo estivo iniziai a fare alcuni calcoli utili per identificare la scala del modello in progetto prendendo in esame la potenza necessaria, il peso, il carico alare e di conseguenza il tipo di motorizzazione. In questa fase ho usato spesso il database di motori e batterie presente in eCalc (www.eCalc.ch).

Dopo molti ripensamenti ho deciso per un modello con un’apertura alare di 132 cm., corrispondente a una scala di circa 1:16.
A sei mesi di distanza, con la struttura del modello finita, posso dire di aver sbagliato: avrei dovuto farlo più grande.
Ora è troppo tardi per tornare indietro e quindi proseguo nella costruzione di un modello che nella migliore delle ipotesi potrà rimanere in hovering…..ma con un carico alare di quasi 130 gr./dmq molto difficilmente riuscirà a volare in orizzontale. Nel prossimo post spiegherò meglio la questione.

Le foto sono del mio amico Riccardo Cordera (www.riccardocordera.it)

ettore

[Ehstìkatzi]

Grande Ettore.
Due domande :
1- vedo che i motori sono gli ultimi SunnySky, qual'è il tipo ?
2- Il profilo da quello che appare è decisamente portante ( piano-convesso ? ) perchè non dovrebbe volare in orizzontale, eliche con poco passo ?

[quenda]

Grazie Grande Capo.

Dopo molte simulazioni con eCalc ho scelto i motori SunnySky X2020-980-III. Dato che l’estate scorsa non riuscivo a trovarli in Italia, li ho acquistati in Cina a 28,16 dollari cadauno. Purtroppo con spese di spedizione e dazio ho dovuto sborsare 190,97 euro.


Questi motori pesano 98 grammi ciascuno e con elica bipala 12 x 6 APC-E e batteria a 3 celle forniscono (al massimo) circa 307W effettivi e una trazione statica di 1,67 Kg..

In un modello VTOL è importante conoscere le prestazioni dei motori a circa il 50% dello stick del gas, posizione nella quale il modello “dovrebbe” rimanere in volo a punto fisso.
Se come prevedo, il mio XC-142 peserà 2,8 ÷ 3Kg., l’hovering verrà eseguito a circa il 60% dello stick del gas.

Per progettare l’ala ho utilizzato DevWing 3 scegliendo il profilo S4233-136-84 (v. disegno) che ha uno spessore massimo del 13,6%. La decisione è stata presa dopo aver letto alcune relazioni sui modelli usati nei “Cargo-Model-Contest” e anche per poter usare un tubo in carbonio da 8 mm. di diametro come longherone di rotazione dell’ala. Utilizzando un profilo più sottile il tubo non ci stava.
Qualora dovessi rifare il modello, per l’ala userei il profilo NACA 63-318 al 18%: lo stesso dell’aereo vero….



Mi sarebbe piaciuto replicare anche il diedro negativo alare del “full-size” ma avrei dovuto utilizzare una baionetta angolata, impossibile da smontare. Quindi mi sono limitato a mantenere in piano il ventre del profilo e così facendo il dorso presenta un leggero diedro negativo……e ho pure evitato di costruire lo scaletto per il montaggio!



Come ho detto il modello finirà per pesare quasi 3Kg. il che si traduce in un carico alare di circa 130g./dmq. e questo nonostante abbia aumentato del 10% la corda alare rispetto alla scala.
Il software eCalc indica una velocità di stallo di 53 Km./h. e le eliche 12 x 6, ottime per l’hovering, possono raggiungere al massimo i 69 Km./h..
Come si vede il “range” di velocità per il volo è molto ridotto.

A parte questi dati che portano a un certo pessimismo, vanno anche considerati due aspetti positivi:

1. Forse, nel calcolo della superficie portante, potrei aggiungere i 5 dmq. del piano di coda tutto-mobile e in questo modo il carico alare scenderebbe a 107 gr./dmq..

2. L’ala è completamente interessata dal flusso delle eliche, il che dovrebbe aumentare in un certo modo la portanza.

La possibilità di utilizzare una batteria a 4 celle ed eliche con maggior passo e minor diametro, la lascio come ultima.
Questo perché sono più interessato alla faccenda del decollo e dell’atterraggio in verticale rispetto al volo tradizionale, che non è una novità.

Alla prossima.

ettore

[Ehstìkatzi]

Io non uso software sofisticati, mi baso sulla mia e altrui esperienza.
Ho comprato ultimamente 3 SunnySky da Jonathan del peso di 150 gr circa che tirano 11x5,5 a 10.500 g/1 per una potenza assorbita a terra di 700-800 W con 3 celle. Posso garantirti che i racer volano veloci e che 2 kg di modello salgono in verticale quanto vuoi. Con batterie da 4200 mAh volo per 4,5 minuti con capacità residua del 20-25 %. Non è il caso di rivedere qualche parametro sulla motorizzazione ?

[Karayatwo]

Il piano di coda è deportante di solito, per cui non puoi contarlo per il carico alare...

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[giocavik]

...ma in hovering...come faresti
a controllarlo sull'asse di
beccheggio..?

[giocavik]

...ok...ho capito...stabilità pendolare...
...immagino avanti-dietro basculando
l'ala e destra-sinistra regolando le
rotazioni e controrotazioni dei motori..
....

[quenda]

Anzitutto prima di proseguire voglio ringraziare gli Amici che mi stanno aiutando nella costruzione del modello:
- Fausto per il taglio laser di tutte le parti dell’ala
- Luigi per aver progettato e tagliato tutte le parti della fusoliera e della coda.
- Corrado per aver realizzato varie parti del modello con la stampante 3D.
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@Ehstìkatzi
Parlando di 700 ÷ 800W, con batteria a 3 celle gli assorbimenti raggiungono i 60÷ 70A.
Nel mio caso è molto importante mantenere bassi gli assorbimenti perché i motori sono 4 (quello in coda assorbe meno di 10A).
Con i SunnySky X2020-980-III riesco a non superare i 32A ciascuno (vale a dire 128A totali) e per ora non mi interessa andare oltre dato che per quello che riguarda la potenza e la trazione statica non sono preoccupato.

@giocavik
Il piccolo XC-142 di Ran D.St.Clair. durante i primi voli, per il controllo del beccheggio, utilizzava solo il motore di coda.
Successivamente ha introdotto un parametro (Autolevel) che affida una parte del controllo del beccheggio ANCHE al servo di rotazione dell’ala, consentendo al modello (…in teoria…) di muoversi in avanti o indietro con maggiore facilità.
In pratica, quando l’XC-142 passa dal volo orizzontale a quello verticale, i quattro motori sull’ala si spostano verso la coda, rendendo il modello (e pure l’aereo vero…) parecchio cabrato.
A questo punto interviene la piccola elica che tira verso l’alto la coda del modello, ovvero mantiene in orizzontale la fusoliera. Durante l’hovering lo stick dell’elevatore agirà sul motore di coda e ANCHE sul servo di rotazione dell’ala.

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Lavoro di domenica scorsa.



Nella foto si vede la deriva in fase di ricopertura con balsa da 1,5 mm.. Il servo del direzionale potrebbe essere eliminato dato che con una miscelazione applicata ai motori si riesce a controllare l’imbardata nel volo orizzontale. La stessa miscelazione controlla il rollio in volo verticale…..semplice no?!?

ettore

[double68]

Ettore, un altro progetto ambizioso, come da tuo stile.
Seguirò con attenzione l'evolversi della cosa.
Nel frattempo sottoscrivo il post!
Per ora ti faccio un grosso in bocca al lupo, i complimenti li rimando a quando ci vediamo....

[Ehstìkatzi]

Ettore
relativamente alla velocità di stallo, mi è venuto in mente che hai un'ala completamente soffiata che quindi dovrebbe consentire velocità minime inferiori a quelle calcolate.