Studio degli aeromodelli con XFLR5

[frank]

Originalmente inviato da gmo78

Ti sto seguendo passo passo per verificare se il mio nuovo progetto calza meglio con l'mh32 o l'mh32 leggermente assottigliato. In particolare sono interessato a vedere le differenze che avrò assottigliando solo le estremità alari.
PS. Con tale programma si calcola in un attimo sia la superficie alare che il K. Conviene scaricarselo anche solo per questo.

Molto molto bene! sono molto interessanti questi confronti!
Vedrai che fra poco avremo la polare completa e potremo vedere le curve di efficienza e velocità di caduta, e allora sì che diventa interessante!

[gmo78]

Originalmente inviato da frank

Molto molto bene! sono molto interessanti questi confronti!
Vedrai che fra poco avremo la polare completa e potremo vedere le curve di efficienza e velocità di caduta, e allora sì che diventa interessante!

Si in effetti non riesco ad andare avanti per calcolare la polare completa.
Mi spaventerebbe scoprire che il comportamento del modello (aliante da pianura da 3,5m di AA) migliorerebbe con un pò di svergolatura, visto che su 4 pannelli per semiala ne ho tagliati già i due più esterni e stasera conto di tagliarne gli altri 2...

[frank]

Originalmente inviato da gmo78

Si in effetti non riesco ad andare avanti per calcolare la polare completa.
Mi spaventerebbe scoprire che il comportamento del modello (aliante da pianura da 3,5m di AA) migliorerebbe con un pò di svergolatura, visto che su 4 pannelli per semiala ne ho tagliati già i due più esterni e stasera conto di tagliarne gli altri 2...

Resisti, sto preparando il prossimo post!

[twentynine]

Stavo cercando di documentarmi sul VLM e ho trovato che praticamente tutti i codici al riguardo considerano un fluido incomprimibile.
Il fatto che questo programma si "unisca" a X-foil quanto vantaggio puo' dare all'analisi?

Altra cosa da 'gnurant...ma c'è qualcosa che contempli anche l'influenza della fusoliera sull'ala? Piloni, karman ecc.?

[frank]

Originalmente inviato da twentynine

Stavo cercando di documentarmi sul VLM e ho trovato che praticamente tutti i codici al riguardo considerano un fluido incomprimibile.
Il fatto che questo programma si "unisca" a X-foil quanto vantaggio puo' dare all'analisi?

Questo non sarebbe un problema, tanto gli effetti di comprimibilità sono del tutto trascurabili alle nostre velocità.

Originalmente inviato da twentynine

Altra cosa da 'gnurant...ma c'è qualcosa che contempli anche l'influenza della fusoliera sull'ala? Piloni, karman ecc.?

In XFLR5, no (non contempla nemmeno la resistenza della fusoliera). In una prima approssimazione puoi considerarle come una resistenza parassita costante (lo fa anche M.Simmons negli esempi del suo libro "Model Aircraft Aerodynamics"), ma in questa versione di XFLR5 non c'è una opzione per aggiungere una costante alla resistenza calcolata.

[twentynine]

Peccato...era interessante vedere come (e quanto) potessero variare la resistenza e la portanza nelle zone nei dintorni di un pilone di sostegno dell'ala...e quindi agire di conseguenza.

[frank]

Siamo finalmente ad un passo dal calcolo della polare del modello completo. La polare viene calcolata in base a un insieme di condizioni al contorno: possiamo scegliere se considerare fissa la velocità all'aria, la portanza generata o l'angolo di incidenza. Dal momento che stiamo studiando il comportamento di un aliante in planata, che genera una portanza tale da equilibrare sempre la forza peso, il nostro interesse si rivolgerà sul secondo tipo di condizioni al contorno. Prima di iniziare il calcolo bisogna informare XFLR5 di questa nostra scelta: dal menù "Polars" scegliamo "Define a Polar Analysis" e ci ritoveremo davanti la finestra che ho riportato nella prima figura; da qui indichiamo il tipo di analisi ("Type 2"), il peso del modello in esame (il mio blade pesa 1450g) e la posizione del centro di gravità desiderato ("Moment ref. location" nella finestra, per il mio blade 79 mm dal bordo d'entrata alla radice, che XFLR5 assume come origine degli assi). Notiamo che il metodo di analisi è necessariamente VLM (il metodo LLT non è applicabile se c'è anche una coda), assicuriamoci che che il tipo di analisi richiesta sia "Viscous" e scegliamo una delle varianti del metodo ("Classic" o "Quads", danno risultati comunque molto simili). A questo punto diamo OK e siamo pronti per iniziare l'analisi: nel pannello a destra della finestra indichiamo che vogliamo analizzare una sequenza (casella "Sequence" selezionata) di angoli di incidenza, per esempio da -2° a 7° a passi di 0,25°, selezioniamo le opzioni "Store OpPoints" e "Store points outside the polar mesh". Infine, diamo il via al calcolo con il bottone "Analyze". Si aprirà una finestra che mostrerà lo svolgersi delle operazioni, ed eventualmente un messaggio finale che ci avvisa che alcuni dei punti di lavoro cadono al di fuori dell'insieme di polari inizialmente calcolato. Vedremo più avanti quale sia il significato di questi messaggi, ma per ora passiamo subito a dare un'occhiata ai risultati del calcolo. Selezionando "3D" dal menù "View" potremo ora vedere in una rappresentazione a colori la distribuzione del coefficiente di pressione locale sulle superfici portanti, e variando l'angolo di incidenza potremo osservare come la distribuzione si modifica. E' coreografico, ma di non immediata interpretazione, anche perché sul grafico sono sovrapposti anche i vettori della portanza, quelli della resistenza, dell'angolo di svio. Ci sono altre rappresentazioni altrettanto interessanti anche se meno belle: proviamo a selezionare "Polars" dal menù "View", quindi facciamo click con il tasto destro sul grafico che sarà comparso e selezioniamo dal menù pop-up "Graph > Variables". Si aprirà una finestra in cui potremo selezionare quale variabile mettere in ascissa e quale in ordinata: proviamo per esempio a mettere sull'asse Y la velocità verticale (Vz) e sull'asse X la velocità orizzontale (X); diamo OK e immediatamente otteniamo il grafico della polare di velocità del modello! Questo grafico ci dice come sono legate tra loro la velocità all'aria e la velocità di caduta, e ci spiega che il Blade 1.9 potrebbe teoricamente scendere a soli 40 cm/s volando a circa 10 m/s (il che non è probabilmente l'uso tipico di un Blade).
Possiamo ottenere un altro grafico molto interessante se mettiamo sull'asse verticale il rapporto di planata ("Glide Ratio Cl/Cd"): otteniamo allora l'andamento della efficienza di planata in rapporto alla velocità all'aria, da cui vediamo che il Blade potrebbe teoricamente planare con una efficienza pari a oltre 25 volando a circa 11 m/s. Ma "a quanto va" il Blade? Per farcene un'idea chiediamo a XFLR5 di disegnare un grafico mettendo in X la velocità orizzontale Vx e in Y il coefficiente di momento di beccheggio ("Pitching moment coefficient"): la velocità di trim è quella per cui il Cm è pari a zero, perché una velocità superiore farebbe cabrare il modello producendo un rallentamento, e una velocità inferiore lo farebbe picchiare ottenendo una accelerazione (l'andamento di questo grafico ci dice anche che la posizione del CG da noi scelta produce una configurazione STABILE). Quindi il Blade 1.9 con diedro longitudinale pari a 1°, con gli spatolini di coda trimmati al neutro e il CG a 79 mm dal bordo d'entrata alla radice, raggiunge la sua velocità di trim a poco più di 19 m/s. Incrociando questo risultato con gli altri già ottenuti scopriamo che in queste condizioni il modello plana con una efficienza di circa 19 e una velocità di caduta di circa 1,1 m/s. Il modello, insomma, si comporta come un "corridore" e non come un "termicatore", il che è più o meno quanto già sapevamo.

[frank]

Mancavano due grafici...

[blinking]

ho appena provato a disegnare un modello con coda a V e ho notato che al variare del diedro dell'elevatore non cambia il rapporto volumetrico di coda! (considera tutta la superficie del piano a V)
ho sbagliato qualcosa?

ciao
davide

Originalmente inviato da frank

la coda a V viene modellata come un elevatore con un diedro di 35° (apertura della V di 110°), ovviamente senza deriva.

[frank]

Originalmente inviato da blinking

ho appena provato a disegnare un modello con coda a V e ho notato che al variare del diedro dell'elevatore non cambia il rapporto volumetrico di coda! (considera tutta la superficie del piano a V)
ho sbagliato qualcosa?

ciao
davide

Argh, purtroppo è vero. Ciò significa che dovremo fare noi, a mano, la conversione da coda a V a piano orizzontale di coda convenzionale. Ora ricalcolo le corde...
Secondo te come si converte l'angolo di incidenza della coda a V in incidenza del piano orizzontale?