Studio degli aeromodelli con XFLR5

[frank]

Originalmente inviato da 'ttafàt

non si era detto che le mail non attinenti alla discussione venivano passate da altre parti?

Hai ragione, mi astengo e continuo a preparare l'ultima puntata.

[frank]

Lo stesso metodo che abbiamo appena applicato può essere reiterato per una serie di diverse flappature, costruendo una famiglia completa di polari del modello. Se, integrando quanto già abbiamo fatto con altri gradi di flappatura (per esempio: +6°, +4°, -2°, -4° oltre all'ala "pulita" e ai +2° già visti), andiamo a studiare gli andamenti delle curve polari di velocità e del rapporto di planata, otteniamo due grafici simili a quelli che riporto nei primi due allegati.
Osservati con attenzione, questi grafici ci dicono alcune cose interessanti. Per esempio, che non c'è una regolazione che vada meglio di tutte le altre su tutto il campo di velocità possibili. Ma ci dicono anche una cosa meno ovvia, cioè che il concetto di "andare meglio" non è univoco: planare alla minima velocità di discesa possibile non è compatibile con il planare alla massima efficienza possibile, bisogna scegliere quale comportamento si desidera a seconda di ciò che vogliamo ottenere dal modello. XFLR5 ci dice che il Blade raggiunge la massima efficienza (miglior rapporto di planata, cioè scendere il meno possibile per unità di distanza percorsa) volando a circa 11 m/s all'aria con l'ala "pulita", senza flap che ne modifichino il profilo; se invece vogliamo scendere il meno possibile per unità di tempo potremmo voler abbassare il bordo d'uscita di 4 gradi e volare a 9 m/s. Abbiamo già osservato che il Blade è un modello da pendio fatto per andare veloce, e che pertanto nessuno lo farà volare in queste condizioni, soprattutto nell'aria turbolenta del pendio che renderebbe velleitario qualunque tentativo di distinguere tra volo stazionario a 11 m/s all'aria e a 9 m/s. Proviamo però ad immaginare di volerlo portare ad una gara di durata in pianura, in aria calma: in questo caso le due situazioni di volo risultano più chiaramente distinte, ciascuna con un suo campo di applicazione: il volo alla massima efficienza per "scovare" la termica coprendo quanta più aria possibile a partire dalla quota di sgancio, il volo alla minima discesa quando le condizioni sono di piatta totale, quando sappiamo che non ci sono termiche da trovare, o quando stiamo girando in una debole termica e vogliamo sfruttare ogni centimetro al secondo di salita; aggiungerei inoltre che se c'è vento o ci troviamo in discendenza è anche importante poter volare più veloci della velocità di massima efficienza. In questo caso è importante saper sfruttare quella che potremmo chiamare "polare estesa" del modello, cioè la curva che risulta dall'inviluppo delle diverse polari corrispondenti alle diverse variazioni di profilo. E per farlo dobbiamo studiare l'andamento delle curve e saper combinare le possibilità teoriche alle nostre capacità di pilotaggio. Mi spiego: i grafici ci dicono che non c'è vantaggio, né in termini di velocità di discesa né in termini di efficienza, nel curvare il profilo verso l'alto per più di 2 gradi; questo dato potrà trovare immediata applicazione nel nostro programma radio che, presumibilmente, dovrà prevedere una fase di volo veloce con 2° di flap e alettoni verso l'alto. Tuttavia la situazione non sembra essere così chiara se deflettiamo il bordo d'uscita verso il basso: il grafico lascia pensare che fino a oltre 6° di deflessione si possa continuare a "limare" qualcosa in termini di velocità di discesa, ma le curve divengono sempre più strette ed appuntite e gli assetti di minima discesa sono sempre più vicini allo stallo. Ciascuno deve decidere quanto vicino al limite gli conviene andare, in base ai propri gusti e alla propria capacità di pilota; ricordo comunque che per volare lenti in volo orizzontale occorre anche dare trim a cabrare (o aumentare il diedro longitudinale, il che equivalente) accettando un comportamento più delfinante, oppure arretrare il baricentro e avere un modello più sensibile. La distinzione tra "sensibile", "manovrabile", "critico" e "ingovernabile" dipende anche in questo caso, almeno in una certa misura, dalle capacità del pilota e dai suoi gusti. Personalmente ho scelto di non andare oltre i 2° verso il basso e ho programmato nella mia radio una fase di volo in questo senso.
C'è anche un'altra possibilità, che akitainu aveva suggerito in uno dei primi messaggi. Mi riferisco al fatto che "presso gli indiani delle grandi pianure" è prassi comune l'uso del cosiddetto snap-flap, ovvero di quella miscelazione che flappa verso il basso l'ala quando si "tira" il cabra. Anche secondo me si tratta di un suggerimento eccellente, e non solo per i modelli veloci da F3F in cui trova solitamente applicazione. L'uso del comando a cabrare produce infatti un rallentamento del modello che ben si combina con un "ingrassamento" del profilo ottenuto usando i flap: insomma, si potrebbe pensare alla miscelazione snap-flap come ad un modo pseudo-automatico per selezionare, semplicemente usando il cabra per controllare la velocità del modello, anche la flappatura con la polare più adatta alla velocità che stiamo impostando. Regolare bene questa miscelazione non è però cosa che si possa fare a occhio, anche in questo caso potrà venirci in aiuto XFLR5 ma ci sarà richiesto di adoperare un occhio particolarmente critico e indagatore.

[Ehstìkatzi]

Originalmente inviato da frank

Lo stesso metodo che abbiamo appena applicato può essere reiterato per una serie di diverse flappature, costruendo una famiglia completa di polari del modello. Se, integrando quanto già abbiamo fatto con altri gradi di flappatura (per esempio: +6°, +4°, -2°, -4° oltre all'ala "pulita" e ai +2° già visti), andiamo a studiare gli andamenti delle curve polari di velocità e del rapporto di planata, otteniamo due grafici simili a quelli che riporto nei primi due allegati.
Osservati con attenzione, questi grafici ci dicono alcune cose interessanti. Per esempio, che non c'è una regolazione che vada meglio di tutte le altre su tutto il campo di velocità possibili. Ma ci dicono anche una cosa meno ovvia, cioè che il concetto di "andare meglio" non è univoco: planare alla minima velocità di discesa possibile non è compatibile con il planare alla massima efficienza possibile, bisogna scegliere quale comportamento si desidera a seconda di ciò che vogliamo ottenere dal modello. XFLR5 ci dice che il Blade raggiunge la massima efficienza (miglior rapporto di planata, cioè scendere il meno possibile per unità di distanza percorsa) volando a circa 11 m/s all'aria con l'ala "pulita", senza flap che ne modifichino il profilo; se invece vogliamo scendere il meno possibile per unità di tempo potremmo voler abbassare il bordo d'uscita di 4 gradi e volare a 9 m/s. Abbiamo già osservato che il Blade è un modello da pendio fatto per andare veloce, e che pertanto nessuno lo farà volare in queste condizioni, soprattutto nell'aria turbolenta del pendio che renderebbe velleitario qualunque tentativo di distinguere tra volo stazionario a 11 m/s all'aria e a 9 m/s. Proviamo però ad immaginare di volerlo portare ad una gara di durata in pianura, in aria calma: in questo caso le due situazioni di volo risultano più chiaramente distinte, ciascuna con un suo campo di applicazione: il volo alla massima efficienza per "scovare" la termica coprendo quanta più aria possibile a partire dalla quota di sgancio, il volo alla minima discesa quando le condizioni sono di piatta totale, quando sappiamo che non ci sono termiche da trovare, o quando stiamo girando in una debole termica e vogliamo sfruttare ogni centimetro al secondo di salita; aggiungerei inoltre che se c'è vento o ci troviamo in discendenza è anche importante poter volare più veloci della velocità di massima efficienza. In questo caso è importante saper sfruttare quella che potremmo chiamare "polare estesa" del modello, cioè la curva che risulta dall'inviluppo delle diverse polari corrispondenti alle diverse variazioni di profilo. E per farlo dobbiamo studiare l'andamento delle curve e saper combinare le possibilità teoriche alle nostre capacità di pilotaggio. Mi spiego: i grafici ci dicono che non c'è vantaggio, né in termini di velocità di discesa né in termini di efficienza, nel curvare il profilo verso l'alto per più di 2 gradi; questo dato potrà trovare immediata applicazione nel nostro programma radio che, presumibilmente, dovrà prevedere una fase di volo veloce con 2° di flap e alettoni verso l'alto. Tuttavia la situazione non sembra essere così chiara se deflettiamo il bordo d'uscita verso il basso: il grafico lascia pensare che fino a oltre 6° di deflessione si possa continuare a "limare" qualcosa in termini di velocità di discesa, ma le curve divengono sempre più strette ed appuntite e gli assetti di minima discesa sono sempre più vicini allo stallo. Ciascuno deve decidere quanto vicino al limite gli conviene andare, in base ai propri gusti e alla propria capacità di pilota; ricordo comunque che per volare lenti in volo orizzontale occorre anche dare trim a cabrare (o aumentare il diedro longitudinale, il che equivalente) accettando un comportamento più delfinante, oppure arretrare il baricentro e avere un modello più sensibile. La distinzione tra "sensibile", "manovrabile", "critico" e "ingovernabile" dipende anche in questo caso, almeno in una certa misura, dalle capacità del pilota e dai suoi gusti. Personalmente ho scelto di non andare oltre i 2° verso il basso e ho programmato nella mia radio una fase di volo in questo senso.
C'è anche un'altra possibilità, che akitainu aveva suggerito in uno dei primi messaggi. Mi riferisco al fatto che "presso gli indiani delle grandi pianure" è prassi comune l'uso del cosiddetto snap-flap, ovvero di quella miscelazione che flappa verso il basso l'ala quando si "tira" il cabra. Anche secondo me si tratta di un suggerimento eccellente, e non solo per i modelli veloci da F3F in cui trova solitamente applicazione. L'uso del comando a cabrare produce infatti un rallentamento del modello che ben si combina con un "ingrassamento" del profilo ottenuto usando i flap: insomma, si potrebbe pensare alla miscelazione snap-flap come ad un modo pseudo-automatico per selezionare, semplicemente usando il cabra per controllare la velocità del modello, anche la flappatura con la polare più adatta alla velocità che stiamo impostando. Regolare bene questa miscelazione non è però cosa che si possa fare a occhio, anche in questo caso potrà venirci in aiuto XFLR5 ma ci sarà richiesto di adoperare un occhio particolarmente critico e indagatore.

Grande Capo delle grandi pianure
applaude incondizionatamente.
Bravo.
Ehstìkatzi

[darthvader]

Originalmente inviato da Ehstìkatzi

Grande Capo delle grandi pianure
applaude incondizionatamente.
Bravo.
Ehstìkatzi

Mi associo ai complimenti, sia per la recensione tecnica, fatta con grande chiarezza e proprietà di linguaggio, sia per le considerazioni pratiche dell'ultimo post: conclusioni semplici ad un tema complesso... cosa non sempre comune da trovare.

[frank]

Originalmente inviato da darthvader

Mi associo ai complimenti, sia per la recensione tecnica, fatta con grande chiarezza e proprietà di linguaggio, sia per le considerazioni pratiche dell'ultimo post: conclusioni semplici ad un tema complesso... cosa non sempre comune da trovare.

Sono lusingato dai vostri complimenti.
Per quanto riguarda la frase di chiusura dell'ultimo post, sto cercando di raccogliere qualche dato sperimentale per capire se XFLR5 può dare indicazioni valide anche da un punto di vista quantitativo oltre che qualitativo; se così fosse, allora sarebbe possibile usarlo anche per la taratura della miscelazione snap-flap.

[Chuk92]

non ho capito

[frank]

Originalmente inviato da Chuk92

non ho capito

Qualcosa in particolare?

Ciao Francesco,
Come stai? A che punto sei con l'articolo? Perdonami ma ho avuto un po' di rogne familiari ultimamamente e non ritrovo più i messaggi che ci eravamo scambiati. Anzi, ti prego di rispondermi a: ventus@mclink.it perché qui sono costretto a svuotare la casella ogni tanto e se non mi ricordo di archiviare perdo tutto.

Cari saluti,
Cesare de Robertis

[Ehstìkatzi]

Sto facendo prove col mio SHK da 9 kg e 4,8 di apertura spostando gradualmente indietro il CG per migliorarne la maneggevolezza e togliere la voglia di scappare in su quando gli si fa prendere un pò di velocità anche con una modesta affondata.
Il modello ha il profondità tutto mobile.
Finora ,dopo aver tolto almeno 2 etti ,per quanto riguarda l'affondata non ho ottenuto niente,in compenso il comportamento sotto traino è peggiorato considerevolmente.Ad un certo punto il modello comincia a delfinare in modo incontrollabile,l'unica soluzione è tirare fuori un pelo di freni e continuare così la salita.
Fortunatamente abbiamo un trainatore che non ha paura di nulla.
Ho provato a introdurre il modello in XFLR5 ,ma sorge,anche qui, un problema :
Il diagramma Cm-alfa si presenta vuoto.
Le polari dei profili introdotti ci sono e sono corrette.
Allego il file ed attendo,speranzoso,una risposta.

[frank]

Originalmente inviato da Ehstìkatzi

Sto facendo prove col mio SHK da 9 kg e 4,8 di apertura spostando gradualmente indietro il CG per migliorarne la maneggevolezza e togliere la voglia di scappare in su quando gli si fa prendere un pò di velocità anche con una modesta affondata.
Il modello ha il profondità tutto mobile.
Finora ,dopo aver tolto almeno 2 etti ,per quanto riguarda l'affondata non ho ottenuto niente,in compenso il comportamento sotto traino è peggiorato considerevolmente.Ad un certo punto il modello comincia a delfinare in modo incontrollabile,l'unica soluzione è tirare fuori un pelo di freni e continuare così la salita.
Fortunatamente abbiamo un trainatore che non ha paura di nulla.
Ho provato a introdurre il modello in XFLR5 ,ma sorge,anche qui, un problema :
Il diagramma Cm-alfa si presenta vuoto.
Le polari dei profili introdotti ci sono e sono corrette.
Allego il file ed attendo,speranzoso,una risposta.

Dipende dal fatto che il modello ha la coda a V ma hai lasciato "attiva" la deriva nella finestra di definizione della geometria. Togli la deriva e tutto andrà a posto.
A proposito del comportamento del modello reale: ho notato che i profili NACA simmetrici a quattro cifre presentano una bella bolla di separazione per i Re di nostro interesse. L'andamento delle curve Cm/alfa e Cl/alfa risulta "strano", con bruschi salti di momento. Spesso è sufficiente la cerniera per causare la transizione a strato limite turbolento, ma nel tuo caso non hai cerniera; hai provato a mettere un turbolatore? A me ha aiutato molto a rendere controllabile un aliante con coda a V a profilo NACA 0010 che in precedenza era "imbizzarrito", cioè che (come nel tuo caso) dovevo centrare molto indietro per il volo lento con il risultato che in presenza di vento o sotto traino succedevano le cose più strane.