Este no es un valor fijo. Esta relación cambiará cuando cambien diferentes parámetros. Te daré un plan general. Mientras sigas este plan, será científico.
El primer paso es el diseño general.
1. Determinar la forma del perfil aerodinámico. Necesitamos elegir diferentes perfiles según los diferentes usos del modelo de avión. Hay muchas formas de perfiles aerodinámicos, miles de ellas. Pero, en resumen, los perfiles aerodinámicos de los aviones se dividen a grandes rasgos en tres tipos. Uno es el perfil aerodinámico plano-convexo, que se caracteriza por una gran sustentación, especialmente cuando se vuela a bajas velocidades. Sin embargo, la resistencia es mediocre y no muy adecuada para vuelos invertidos. Este perfil aerodinámico se utiliza principalmente en aviones de práctica y aviones reales. El segundo es el perfil aerodinámico biconvexo. La característica del perfil aerodinámico simétrico biconvexo es que genera sustentación en un cierto ángulo de ataque y no genera sustentación en un ángulo de ataque cero. La inclinación del morro del avión no cambia mucho cuando vuela hacia adelante y cuando alcanza el vuelo. Este tipo de perfil aerodinámico se utiliza principalmente en aviones acrobáticos. El tercero es el perfil aerodinámico cóncavo y convexo. Este tipo de perfil aerodinámico tiene mayor sustentación, especialmente a velocidades lentas, y tiene un mejor rendimiento de sustentación que otros perfiles, pero también tiene mayor resistencia. Este perfil aerodinámico se utiliza principalmente en planeadores y aviones especiales. Además, el grosor de las alas también es particular. Para el mismo perfil aerodinámico, un perfil aerodinámico más grueso tiene mayor sustentación a baja velocidad, pero también mayor resistencia. Un espesor menor significa menos sustentación a bajas velocidades, pero también menos resistencia. Dado que lo que estoy construyendo es un avión de entrenamiento, utilizaré el clásico perfil aerodinámico plano-convexo Clark Y. Debido a que Viagra tiene una cierta base para volar y puede ir más rápido, elegí un perfil aerodinámico con un espesor del 12%.
De hecho, la selección del perfil aerodinámico es una cuestión técnica y relativamente compleja. La idea básica de determinación es determinar el número de Reynolds requerido para la aeronave en función de la altitud de vuelo, la cuerda del ala, la velocidad de vuelo y otros parámetros, y luego encontrar el perfil aerodinámico apropiado según el número de Reynolds correspondiente y el modelo de su aeronave. Además, muchos perfiles aerodinámicos de aviones reales no se pueden utilizar directamente en modelos de aviones, etc. Este tema no se discutirá en detalle aquí.
Las formas comunes de las alas se dividen en: ala rectangular, ala en flecha, ala delta y ala huso (ala elíptica).
Las alas rectangulares tienen una estructura sencilla y son fáciles de hacer, pero son pesadas y adecuadas para vuelos a baja velocidad. El ala en flecha tiene un cambio gradual desde la raíz del ala hasta la punta del ala. La estructura es compleja y la producción también es difícil. Otra función del retroceso es producir un efecto reflejo hacia arriba de 1 a 2 grados cuando el ángulo de instalación del ala es de 0 grados. El ala delta es complicada de hacer. El ángulo de ataque de la punta del ala es difícil de determinar con precisión. La raíz del ala está sometida a una gran tensión, por lo que es necesario reforzarla especialmente. Este tipo de ala se utiliza principalmente en aviones de alta velocidad. La fuerza del ala del husillo es relativamente uniforme y no es fácil de fabricar. Este tipo de ala se utiliza principalmente en aviones reales. Como estaba haciendo un avión de práctica, elegí hacer un ala rectangular simple.
El tratamiento de las puntas de las alas. Dado que la presión debajo del ala es mayor que la presión sobre el ala, se forma un vórtice en la punta del ala de abajo hacia arriba. Este vórtice genera una resistencia inducida en la punta del ala, provocando una pérdida de sustentación y potencia del motor. Para reducir la influencia de los vórtices de las puntas de las alas, la gente adopta el enfoque de cambiar la forma de las puntas de las alas para resolverlo. Hay tres métodos generales, como se muestra en la figura.
Debido a que lo que estoy haciendo es un avión de entrenamiento, la carga del ala es pequeña y la pérdida de algo de sustentación y potencia del motor no afecta la situación general, por lo que las puntas de mis alas no se procesan.
2. Determina el área del ala. Si un aeromodelo puede volar, si vuela bien, si despega y aterriza rápidamente, la carga alar es muy importante. En términos generales, la carga alar de un planeador es inferior a 35 gramos/decímetro cuadrado, la carga alar de un avión de ala fija ordinaria es de 35 a 100 gramos/decímetro cuadrado y la carga alar de un avión real es de 100 gramos/cuadrado. decímetro, o incluso más. Elijo una carga alar de 60 g/dm2. El peso general de una máquina de entrenamiento de nivel 40 es de unos 2,5 kilogramos. Y debido a la conveniencia de la portabilidad y la facilidad de producción, la envergadura se fijó en 1500 mm. Entonces, toda el área del ala debería ser de 405.000 milímetros cuadrados. Según el cálculo, la longitud de la cuerda es de 270 mm. Además, la relación de aspecto de un avión ordinario de ala fija debe estar entre 5 y 6. Mediante verificación, se sabe que la longitud de la cuerda está dentro del rango especificado.
3. Determinar el área del alerón. Una vez determinadas las dimensiones del ala, llega el momento de calcular el área del alerón. El área de los alerones debe representar aproximadamente el 20% del área del ala y su longitud debe estar entre el 30 y el 80% del ala. Como es una máquina de entrenamiento y no necesita ser demasiado sensible, elijo el 15%. Debido a que uso un servo para impulsar los alerones izquierdo y derecho, la longitud de los alerones debe alcanzar aproximadamente el 90% de la envergadura. Mediante cálculo, el área de los alerones de la aeronave es de 60.750 milímetros cuadrados, por lo que el área de un lado del alerón es de 30.375 milímetros cuadrados.
4. Determine el ángulo de instalación del ala.
Tomando como punto de referencia el eje de tensión de la aeronave, el ángulo entre la línea de cuerda del ala y el eje de tensión es el ángulo de instalación del ala. El ángulo de instalación del ala debe estar entre 0 y 3 grados positivos. El propósito de diseñar el ángulo de instalación del ala es permitir que la aeronave tenga una mayor sustentación a bajas velocidades. La instalación del ángulo durante el diseño depende principalmente de la forma del perfil aerodinámico y de la carga alar de la aeronave. Algunos perfiles tienen ángulos de instalación para generar sustentación, como las alas simétricas doblemente convexas. Sin embargo, la mayoría puede generar sustentación sin ángulos de montaje. Para aeronaves con grandes cargas alares, para garantizar que la aeronave tenga una mayor sustentación durante el despegue, el aterrizaje y el vuelo a baja velocidad, es necesario diseñar el ángulo de instalación. Todo está dividido en dos partes. Un avión diseñado con un ángulo de instalación tendrá una alta resistencia al vuelo y consumirá parte de la potencia del motor. Si el ángulo de instalación supera los 6 grados, debe tener más cuidado. Es fácil detenerse al subir y girar a baja velocidad. Un perfil aerodinámico plano-convexo como el mío puede producir una gran fuerza de sustentación y la carga alar es pequeña, por lo que no es necesario diseñar un ángulo de instalación. Si se debe diseñar el ángulo de instalación, hará que la aeronave ascienda automáticamente después del despegue.
5. Determinar el ángulo del ala. El ángulo diédrico del ala tiene como objetivo garantizar la estabilidad lateral de la aeronave. Un avión con ángulos diédricos aún puede usar el timón para girar cuando los alerones del ala están inactivos. Cuanto mayor sea el ángulo diédrico, mejor será la estabilidad lateral del avión y viceversa. Como se muestra en la imagen.
Sin embargo, el ángulo diédrico también tiene sus dos lados. El avión es demasiado estable lateralmente, lo que no favorece un alabeo rápido, que es exactamente lo que un avión acrobático no necesita. Por lo tanto, las máquinas de acrobacias generales adoptan un ángulo diédrico de 0 grados. Como estaba haciendo una máquina de entrenamiento y quería estabilidad lateral, elegí un ángulo diédrico de 3 grados.
6. Determinar la posición del centro de gravedad. La determinación del centro de gravedad es muy importante. Si el centro de gravedad está demasiado adelantado, la cabeza del avión se volverá pesada, lo que dificultará levantarla durante el despegue y el aterrizaje. Al mismo tiempo, se requiere una gran cantidad de elevadores para el trimado durante el vuelo, lo que también consume mucha energía. Si el centro de gravedad está demasiado atrás, el cabeceo será demasiado sensible, difícil de operar e incluso puede resultar en un cabeceo excesivo. Generalmente, el centro de gravedad de un avión está entre el 25 y el 30% de la longitud media de la cuerda aerodinámica detrás del borde de ataque del ala. Máquinas acrobáticas 27~40%. Dentro del rango permitido, el centro de gravedad está adecuadamente adelantado y la aeronave es relativamente estable.
7. Determinar la longitud del fuselaje. La proporción entre fuselaje y envergadura es generalmente del 70 al 80%. Elijo el 80%. Luego se determina que la longitud del fuselaje es de 1200 mm. Determine la longitud del cabezal de la máquina. La longitud del morro (referida a la distancia entre el borde de ataque del ala y el plano trasero de la hélice) es igual o inferior al 15% de la envergadura. Seleccioné el 15%, que son 225 mm.
8. Determina el área de la cola vertical. La cola vertical se utiliza para garantizar la estabilidad longitudinal de la aeronave. Cuanto mayor sea el área vertical de la cola, mejor será la estabilidad longitudinal. Por supuesto, el tamaño del área vertical de la cola también depende de la velocidad del avión. Un avión con alta velocidad tendrá un área de cola vertical mayor y viceversa. El área vertical de la cola representa el 10% del ala. Como el mío es un avión de entrenamiento y la velocidad de vuelo no es alta, el área de la cola vertical puede ser menor, así que elijo el 9%. Según los cálculos, el área vertical de la cola debería ser de 36.450 milímetros cuadrados. Sobre la base de garantizar el área de la cola vertical, la forma de la cola vertical se puede diseñar según sus propias preferencias.
9. Determinar el área del timón. El área del timón es aproximadamente el 25% del área vertical de la cola. Según el cálculo, el área del timón es de aproximadamente 9113 milímetros cuadrados. Si se trata de una máquina de acrobacias, se puede aumentar el área del timón.
10. Determinar la forma del perfil aerodinámico y el área de la cola horizontal. La cola horizontal también es un tema muy importante para todo el avión. Primero debemos comprender los principios de ajuste aerodinámico de los aviones de diseño convencional. Como se muestra en la imagen.
Para decirlo en sentido figurado, el equilibrio aerodinámico de un avión en el aire es como el de una persona transportando agua. Los hombros son el foco general de la sustentación del avión, el centro de gravedad es el cubo de delante y la cola horizontal es el cubo de atrás. El foco total de sustentación no cambia con el cambio del ángulo de ataque del avión, sino que siempre está fijo en un punto. En primer lugar, el centro de gravedad está delante del foco total de sustentación, por lo que actúa como un momento de descenso del morro. Se puede observar que las funciones de la cola horizontal y las alas son exactamente opuestas. Se utiliza para generar sustentación negativa, por lo que su función es elevar el momento de cabeza para lograr el propósito de trimar la aeronave. De esto se puede ver que la cola horizontal solo puede usar perfiles aerodinámicos simétricos biconvexos y perfiles aerodinámicos planos, y no puede usar perfiles aerodinámicos plano-convexos elevadores. El área horizontal de la cola debe ser del 20 al 25% del área del ala. Seleccioné el 22% y calculé que el área horizontal de la cola es de 89.100 milímetros cuadrados. También tenga en cuenta que el ancho de la cola horizontal es aproximadamente igual a 0,7 longitudes de cuerda del ala.
11. Determinar la zona del ascensor. El área del elevador es aproximadamente del 20 al 25% del área de la cola horizontal. Como no es necesario que la elevación y el descenso de la máquina de entrenamiento sean demasiado sensibles, seleccioné el 20%.
Según los cálculos, el área del ascensor es de aproximadamente 17820 milímetros cuadrados. Si se trata de una máquina de acrobacias, se puede aumentar el área del ascensor.
12. Determine la posición de instalación de la cola horizontal. La distancia desde el borde de ataque del ala hasta el borde de ataque de la cola horizontal (es decir, la longitud del brazo de la cola) es aproximadamente igual a tres veces la longitud de la cuerda. Cuando esta distancia es corta, la respuesta del control es sensible, pero el tono no es preciso. Cuando esta distancia es larga, la respuesta del control es ligeramente más lenta, pero el tono es más preciso. El hecho de que la longitud del fuselaje del F3A sea mayor que su envergadura es la aplicación práctica de esta teoría, y su propósito es principalmente la precisión. Como la mía es una máquina de entrenamiento y puede ser más corta, elegí 2,85 veces. Luego, el borde de ataque de la cola horizontal debe instalarse a 785 mm del borde de ataque del ala.
Los tres elementos de cola vertical, cola horizontal y brazo de cola se combinan para formar la "capacidad de cola". El tamaño del volumen de cola se refiere a su contribución a la estabilidad y cambios de actitud de la aeronave. Usemos un avión real para ilustrar este problema. Los aviones que vuelan a alta velocidad, como el MiG-15 y el F16, tienen colas verticales diseñadas para ser grandes y altas con el fin de garantizar la estabilidad longitudinal durante el vuelo a alta velocidad. Al igual que el SU27 y el F18, incluso están diseñados con colas verticales dobles. En los aviones de transporte y de pasajeros, la cola vertical es mucho más pequeña.
13. Determinar el tren de aterrizaje. Generalmente, el tren de aterrizaje de un avión se divide en dos tipos: tres puntos delanteros y tres puntos traseros. El tren de aterrizaje delantero de tres puntos facilita el control de la dirección durante el despegue y el aterrizaje. Sin embargo, es fácil dañar el tren de aterrizaje durante un aterrizaje brusco y es fácil rodar hacia un lado al girar a gran velocidad, provocando daños en las alas y las hélices. Aunque los últimos tres puntos no son tan buenos como los tres primeros en el control direccional durante el despegue y el aterrizaje. Pero otros aspectos son mejores que los primeros tres puntos. En particular, puede soportar aterrizajes bruscos, aumentando considerablemente la confianza de los principiantes. Por tanto, elijo los últimos tres puntos. El tren de aterrizaje delantero debe instalarse unos 8 centímetros por delante del centro de gravedad del avión para evitar saltos mortales durante el rodaje.
14. Determinar el motor. En términos generales, la relación potencia-peso de un parapente es de aproximadamente 0,5. La relación potencia-peso de los aviones ordinarios es de aproximadamente 0,8-1. La relación potencia-peso del truco es mayor que 1. No es necesario hacer cálculos para mi máquina de entrenamiento. Elijo motores de tres palas 40 o 46 según la experiencia. Al instalar el motor, el ángulo de instalación debe ser hacia abajo y hacia la derecha para solucionar el impacto del rebufo de la hélice en la orientación izquierda del modelo de avión y la cabeza hacia arriba del modelo de avión causado por el aumento de la sustentación durante las altas velocidades. -velocidad de vuelo. El método consiste en utilizar el eje de tracción como punto de referencia. Mirando de atrás hacia adelante, el motor debe tener un ángulo de instalación de 2 grados hacia la derecha y 1,5 grados hacia abajo. Por supuesto, dependiendo de la aeronave, este ángulo debe ajustarse aún más en función de las condiciones reales durante el vuelo.
En términos de relación potencia-peso, nuestros modelos de aviones son muy diferentes de los aviones reales. La relación potencia-peso de nuestros modelos de aviones puede llegar fácilmente a 1, mientras que la relación potencia-peso de los aviones reales suele oscilar entre 0,3 y 0,6. Sólo los aviones de combate de alto rendimiento pueden acercarse o superar 1. Esto significa que muchos de nuestros vuelos en modelos de aviones se realizan en condiciones de pérdida crítica y no grave, como giros bruscos, ascensos bruscos y grúas a bajas velocidades. Es solo que la situación de calado queda disimulada debido a la gran fuerza de tracción del motor. Por lo tanto, cuando volamos aviones modelo, rara vez tenemos la sensación de volar un avión real. Esta es también la razón principal por la que muchos de nuestros amigos son propensos a detenerse y estrellarse cuando vuelan como aviones reales.
El segundo paso es dibujar el diagrama de tres lados.
Basándonos en los resultados del diseño y cálculo anteriores, podemos dibujar el avión que necesitamos. El objetivo principal de dibujar una vista de tres lados es conseguir el aspecto que desea para el avión y determinar la forma y posición de cada componente. Esto le dará un modelo básico para el trabajo futuro. El avión que dibujé no es muy atractivo, pero se centra en los principios rectores de simplicidad, practicidad y facilidad de producción. Al dibujar dibujos tridimensionales, intenté aprender y usar SolidWorks. Es el mismo tipo de software que AUTO CAD, pero este software de dibujo es más simple y fácil de usar.
El tercer paso es dibujar el diagrama de estructura.
El objetivo principal de dibujar el diagrama de estructura es determinar el diseño y los pasos de producción de cada componente. Por ejemplo: qué material se utiliza para qué pieza, qué pieza se fabrica primero y qué pieza se fabrica después, el método de combinación de piezas y piezas, etc. Si tiene confianza, puede omitir este paso.
El cuarto paso es el planteamiento y montaje.
En función de los dibujos que dibujes, se debe realizar un diseño uno a uno. El propósito es unir los componentes en el plano de distribución al ensamblar los componentes de la aeronave. Esto puede ser intuitivo y preciso y mejorar la calidad del trabajo. Hay muchos artículos excelentes en Internet que presentan la producción. Puede consultarlos, así que no entraré en detalles.
Me centraré en contarles a mis amigos sobre el control del ángulo de instalación de las alas y la cola horizontal durante el proceso de producción.
Si el ángulo de instalación es correcto o no está relacionado con si la actitud de la aeronave en el aire se puede controlar de manera efectiva. Si el error del ángulo de instalación es tan grande que ni siquiera se pueden ajustar las superficies del timón, las consecuencias serán muy graves e incluso el avión podría estrellarse. Los ángulos de instalación de las alas y la cola horizontal se basan en el eje de tensión del avión. El eje de tensión del avión es relativamente fácil de encontrar. Como se puede ver en la figura, las partes superiores de los mamparos A, F, G y H son. en línea recta. Esto significa que la línea es paralela al eje de tensión. Trasládela a la posición del cigüeñal del motor, que es el eje de tensión de la aeronave. Una vez completado el esqueleto del fuselaje, se debe pintar en el fuselaje. Luego, al instalar las alas y la cola horizontal, simplemente haga que sus líneas centrales sean paralelas al eje de tensión.