Entendendo comparações entre polares

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alexcmag
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Mensagem por alexcmag »

Exato, Paulo, perfil de bom planeio em asa reta é um perigo na aproximação para pouso, para isto existe o leme para fazer correções leves nesta situação, caso a rampa de pouso esteja muito fora da desejada o ideal é arremeter e tentar novamente (se tiver motor). O washout ajuda também, mas não corrige totalmente se o piloto aplicar muito aileron...

Os modelos 3D com asa plana não têm este problema porque a falta de perfil deles tem um planeio péssimo, mas praticamente não estola. Só não se pode tentar fazer um assim sem um motor muito forte, o empuxo estático tem que ser maior que o peso, pois em ângulos mais elevados o arrasto é tão grande que um motor mais fraquinho não conseguiria manter o vôo horizontal, aí comeca a cair de cauda no chão, o que não é nada legal.

Não existe perfil perfeito para tudo, tudo depende do projeto e das condições.

Num floater interessa planar bem mas afundar pouco e ser lento, para rodar térmicas mais facilmente. O S4083 me parece legal para isto.

A 59000 Reynolds (isto é, lento e não muito grande) ele tem CL acima de 1 no melhor planeio, quando o CL/CD é de cerca de 38, e isto acontece a em uma incidência longe do stall.

A série AG35/36/37/38 do Mark Drela que o Gustavo usou no Allegrinho dele também é legal neste compromisso de CL com CL/CD, mas o CL é pequeno na situação de melhor planeio, e o ângulo de stall é muito mais baixo. Isto significa que precisa voar mais rápido, e se tentar voar lento fica fácil de estolar, por isto a asa do Allegro Lite é feita em 5 painéis com perfis e washouts diferentes, para que evitar stall de ponta de asa.

É um perfil para planar bem se estiver razoavelmente rápido ou para voar com pouco motor, que é o que o Gustavo pretende com ele. É pior para pegar térmicas do que um perfil mais lento, mas se não houver térmica fica no ar muito mais tempo que o S4083 por causa do melhor planeio. Como o stall é em um ângulo baixo, não pode ser pilotado muito descuidadamente.

Não pesquisei muito, mas para encosta algo como o MH32 é legal, ele tem um bom planeio em velocidades mais altas (com 7 graus de incidência a 59000 Reynolds), baixo arrasto em ângulos baixos acima de 99000 Reynolds (permite voar rápido) e o stall a cerca de 12 graus com CL de 1.16 (pode pousar mais lento) a 59000 Reynolds.

Novamente, o planeio não é tão alto quanto o AG35, o afundamento não é tão baixo quanto o S4083, mas plana o suficiente para voltar para o dono se acabar o lift (coisa que não acontece com o perfil normalmente usado nas Zagis), pode correr ou voar lento.

Mas... isto tudo é teoria...

Na prática, a única vez que segui um perfil foi uma desgraça de um Piper de 92cm de envergadura que comprei a planta na Aerobrás.

Antes dele eu tinha tentado um perfil mais grosso (uns 12%) feito a olho que atendeu muito bem à minha necessidade no primeiro modelo. Ficou tão lento e com recuperação fácil de stall e de mergulho que aprendi a voar com ele sozinho em uma praça de 20x30m cheia de árvores e postes (e depois no Paca, que parecia um aeroporto perto da pracinha), sobreviveu ao aprendizado sem nenhuma lenha feia e postariormente foi doado ainda em boas condições, o que é muito difícil de se conseguir.

Claro que o planeio era péssimo, mas isto também ajudou a pousar mais fácil enquanto eu não sabia pilotar.

Como eu queria voar com menos motor e poder planar melhor para conseguir vôos mais longos, passando na Aerobrás um dia achei uma planta para modelo elétrico (o tal do Piper). Segui à risca, mas ficou péssimo.

Tive dois deles, um que eu mesmo fiz em depron e que voou muito mal, se esborrachando a cada vôo. Outro que um amigo fez, não conseguiu fazer voar, e me doou depois de desistir. Coloquei um motor 350 com 3S nele na esperança de que a potência extra faria um serviço, mas ficou provado que potência não é nada sem controle... A única vez que passou de 3m de altura foi um dia na RTC, acelerei tudo, lancei com força e consegui fazê-lo subir e controlá-lo bem, mas quando tireu um pouco de motor estolou feio e foi de nariz no chão.

Depois disto desisti e voltei pros perfis Schultz. Não são top de linha mas funcionam para minhas necessidades, e são altamente customizávels para o modelo da vez. Geralmente não são críticos também. No exemplo de asa reta com aileron sem washout, o perfil Schultz que usei no CL215 plana bem melhor que um Clark-Y, não estola de ponta de asa e posso abusar muito dele sem nenhum risco, mesmo sendo pesado pacas (700g), tendo uma carga alar alta (35g/dm2) e pouca potência , apenas 60% do peso. É difícil um modelo semi-escala voar bem com tão pouca potência, principalmente com a fuselagem quadradona e o casco projetado para funcionar bem na água, não no ar.

Piorei recentemente o planeio dele diminuindo 20% a envergadura, isto me facilitou os pousos no lago e a asa agora cabe atrás dos encostos de cabeça do banco traseiro do carro, mas mesmo assim continua melhor que o Clark-Y.
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Paulo Leitner
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Mensagem por Paulo Leitner »

Alex,

Po.. suas explicações mereciam um "eterno", junto com o post do cebola sobre Perfil LAminar e o S4083. "Demorô....."

1) Vou me manter alheio ao conceito de washout por enquanto, pois não quero bagunçar as idéias. Volto a te perguntar isso mais pra frente,.... :? :?

2) De acordo com a discussão lá no post de "PERFIL LAMINAR", surgiu o conceito de que uma asa pequena é muito menos eficiente que uma asa maior, com as mesmas soluções aerodinãmicas. Isso pois o nºde Reyoilds e consequentemente a sustentação gerada progridemem progrssão graométrica (conta de área). Isso me faz pensar que modelos pequenos tendem a ser mais "maniqueístas" que os maiores, passando mais batido pelas sutilezas do perfil. Num piper pequeno, tanto faz o perfil ter 10 ou 12% de thickness; na prática num vai fazer diferença nenhuma. Num piper de 2mts, essa diferença vai ser muito mais perceptível...Cara, eu não consigo te explicar o que e quero. Me falta conceito.. desculpa...A faixa de Reynolds a que penso que meus odelos voam é 200.000, considerando uma asa de 2mts, 20cm corda e velocidades variadas... a faixa vai de 150 a 250KR

3)Já percei por experiência, que esses modelos da aerob´ras precisam de uma BOA plástica para voarem, pois eles são pensados sendo MUITO mais pesados, MUITO mais rápidos e para voarem em circulos, soltando fumacinha por um escapamento......ACHO que podemos muito bem aproveitar as plntas, pois nos fornecem uma excelente visão do projeto, mas a asa deve ser radicalmente modificada para se adequar a nova exoistência do modelo. Muito mais leve e muito mai lento, acho que deveria ter um perfil muito mais espesso, para poder oferecer sustentação a baixa velocidade dos elétricos. Tá certo? Pensei isso depois de ler o que vc ecreveu acima.


POxa.... muito boa aula.

ABS!
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alexcmag
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Mensagem por alexcmag »

[quote:b07472f2c3="Paulo Leitner"]Alex,

Po.. suas explicações mereciam um "eterno", junto com o post do cebola sobre Perfil LAminar e o S4083. "Demorô....."

1) Vou me manter alheio ao conceito de washout por enquanto, pois não quero bagunçar as idéias. Volto a te perguntar isso mais pra frente,.... :? :?

[/quote:b07472f2c3]
Asa de planador poliédrica com perfil não crítico têm um efeito natural de washout. Devido à geometria e à dinâmica do ar, em baixa velocidade o ar que passa nas pontas tem incidência menor que o da raiz. Se você tem feito planadores poliédricos não precisa de importar muito com washout, se pretende fazer um asa reta com ailerons usando perfis de prateleira, tome cuidado.

[quote:b07472f2c3]

2) De acordo com a discussão lá no post de "PERFIL LAMINAR", surgiu o conceito de que uma asa pequena é muito menos eficiente que uma asa maior, com as mesmas soluções aerodinãmicas. Isso pois o nºde Reyoilds e consequentemente a sustentação gerada progridemem progrssão graométrica (conta de área). Isso me faz pensar que modelos pequenos tendem a ser mais "maniqueístas" que os maiores, passando mais batido pelas sutilezas do perfil. Num piper pequeno, tanto faz o perfil ter 10 ou 12% de thickness; na prática num vai fazer diferença nenhuma. Num piper de 2mts, essa diferença vai ser muito mais perceptível...Cara, eu não consigo te explicar o que e quero. Me falta conceito.. desculpa...A faixa de Reynolds a que penso que meus odelos voam é 200.000, considerando uma asa de 2mts, 20cm corda e velocidades variadas... a faixa vai de 150 a 250KR
[/quote:b07472f2c3]

Sim, praticamente todos os perfis se comportam pior em números de Reynolds menores.

Um modelo muito pequeno qualquer perfil vai ser suficientemente ruim, tanto que nos micromodelos geralmente a asa é só uma placa de balsa curva e funciona bem para eles.

A maioria dos nossos modelos trabalha mesmo em faixas de Reynolds muito baixas.

No seu caso, de um planador, provavelmente o melhor planeio acontece numa velocidade entre 10m/s e 15m/s, o que realmente dá algo entre 150KR e 250KR.

Mas um parkflyer com perfil Clark-Y, asa de 15cm x 1m e 320g de peso ou menos acaba trabalhando entre 60KR e 130KR, o que deixa a coisa ainda pior.

[quote:b07472f2c3]
3)Já percei por experiência, que esses modelos da aerob´ras precisam de uma BOA plástica para voarem, pois eles são pensados sendo MUITO mais pesados, MUITO mais rápidos e para voarem em circulos, soltando fumacinha por um escapamento......ACHO que podemos muito bem aproveitar as plntas, pois nos fornecem uma excelente visão do projeto, mas a asa deve ser radicalmente modificada para se adequar a nova exoistência do modelo. Muito mais leve e muito mai lento, acho que deveria ter um perfil muito mais espesso, para poder oferecer sustentação a baixa velocidade dos elétricos. Tá certo? Pensei isso depois de ler o que vc ecreveu acima.


POxa.... muito boa aula.

ABS![/quote:b07472f2c3]

O malfadado Piper era uma planta para elétrico mesmo... Nem era para motor a explosão...
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Mensagem por jociel luciano »

Como esse topico cresceu rapido, vai dar um trabalhão ler tudo (tentar entender) e acompanhar o progresso do mesmo...

vocês são rapidos hein :wink:
o dificil nao é subir e sim ficar lá em cima....

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Sergio Massara
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Mensagem por Sergio Massara »

Alexandre, onde é que estou errando ? (e feio por sinal)

Gambler + valores aproximados:
S3021
velocidade 5m/s
corda média 0.13m
área 0.16m^2
uns 40k reynolds

Pela formula do lift, o Cl para que o lift seja aproximadamente o peso do modelo (200g) seria 1.25.

Olhando a polar Cl(alpha) para um ângulo de descida pequeno (-1 grau) o Cl é 0.15 !

Por que os Cl estão tão diferentes ?

(usei 0.8 na densidade do ar e polar com turbulador a 30%)
Anexos
polar.gif
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alexcmag
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Mensagem por alexcmag »

Que meleca, acabei achando um erro no RCcalc... Não que gere algum problema, já que estava compensado com outro fator...

Quando estava simplificando as fórmulas, precisei da pressão do ar, e peguei o METAR no dia (1016hPa), temperatura de 15 graus, ponto de orvalho de 15 graus, o que deu 1,22Kg/m3.

Em algum momento simplificando as contas para facilitar o resto das fórmulas troquei 1/2*1,22 por 0.61 e fiquei usando. Mais para a frente achei que era legal usar uma altitude maior, temperatura maior e pressão menor, para dar uma folga para voar alto estando em Pira num dia quente e seco de baixa pressão, por exemplo. Resolvi usar 0,61 como chute para a densidade do ar.

Depois de várias simplificações de fórmula fixei a rotina que calculava o CL e ficou por aí e estava no programa até hoje...

Ou seja, todos os cálculos feitos no RCcalc estão corretos, mas não estão com a margem de segurança para mais nos valores de velocidade de stall que eu queria ter deixado.

Bom, vamos aos seus dados...

Peguei a fórmula que uso no RCcalc já corrigida (que está no RCCalcL.pas) e substituí os valores:

Gravity := 9.8
Weight := 200g
Speed := 5m/s
Density := 0.8Kg/m3
Area := 16dm2

Esta é a que postei algumas mensagens acima (correta): L = (1/2)*d*v2*s*CL , alterada para calcular CL.

O cálculo fica assim:

CL := (Gravity*Weight/1000) / (sqr (Speed) * 0.5*Density * Area/100);
CL := (9,8*200/1000) / (sqr (5) * 0.5*0,8 * 16/100);
CL := 1,96 / (25 * 0,4 * 0,16)
CL := 1,96 / 1,6
CL := 1,225

Pela polar, o CL de 1,225 não existe, a asa estola antes disto, portanto errado mesmo...

Supondo que seu modelo realmente voou a 5m/s, vamos descobrir onde está o erro.

A densidade do ar de 0.8 está meio subestimada para o campão, por exemplo. Se você usou o Gambler a 800m de altura num dia de temperatura e umidade amenos, e voou com ele 50m acima do solo, a densidade aproximada do ar deveria ser algo em torno de 1Kg/m3

Neste caso, o CL é melhor:

CL := (Gravity*Weight/1000) / (sqr (Speed) * 0.5*Density * Area/100);
CL := (9,8*200/1000) / (sqr (5) * 0.5*1 * 16/100);
CL := 1,96 / (25 * 0,5 * 0,16)
CL := 1,96 / 2
CL := 0,98

Para CL de 0,98 a incidência já seria em torno de 7,5°, pouco acima da velocidade de melhor planeio deste perfil.

Não entendi o ângulo de -1° que você citou. Se é o ângulo do movimento do modelo, não é este que você deve considerar como Alpha.

Independente da direção do avião, o ângulo de incidência considera apenas o vento relativo. Portanto você não deve considerar que a asa está com incidência de -1°.

Por exemplo, se seu modelo estivesse planando cerca de 15:1 (e não plana muito bem acima da velocidade de melhor planeio mesmo), a direção do movimento em relação ao solo seria de cerca de -4°.

Chutando que o nariz do modelo estivesse 3° acima da direção do vôo e que a asa tenha uns 3° de incidência em relação ao modelo, daria uns 6° de vento relativo, bem mais perto dos 7,5°. Um tiquinho de ascendente e já chegou no ângulo.

O CL de 0,15 seria em alta velocidade, quando a incidência da asa realmente é menor, no caso a 12,78m/s:

Como o CL é proporcional à raiz da velocidade, para descobrir a velocidade em que ele ocorreria dividi 0,98 por 0,15, obtendo 6,53, extraí a raiz (2,556) e multipliquei pela velocidade a CL=0,98 (5), obtendo os 12,78m/s.

Reaplicando na fórmula para conferir:

CL := (Gravity*Weight/1000) / (sqr (Speed) * 0.5*Density * Area/100);
CL := (9,8*200/1000) / (sqr (12,78) * 0.5*1 * 16/100);
CL := 1,96 / (324 * 0,5 * 0,16)
CL := 1,96 / (163 * 0,5 * 0,16)
CL := 0,15


P.S...

Antes que alguém pergunte porque a fórmula está em inglês, tenho vários bons motivos:
- qualquer programador brasileiro entende nomes de variável em inglês;
- nennum programador americano entenderia nomes de variável em português;
- a maioria das palavras em inglês ocupa menos letras e tem menos sinônimos, portanto menos digitação e menos possibilidade de declarar um nome e tentar usar o sinônimo;
- meu professor de física na faculdade era americano e me deu 0 na primeira prova porque usei as letras P para peso e F para força, , apesar da fórmula, todos os cálculos e resultados estarem corretos (ele preferia W(eight), P(ower), ...)
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Lucas
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Mensagem por Lucas »

Ótimo Tópico !

E eu nem tinha visto ele antes !

Está tudo muito bem explicado !

Só pra complementar minha asa citada lá em cima, já foi cortada eu o perfil escolhido foi o MH45, por apresentar uma melhor condição geral de CL, CD e Cm.

Só pra complementar tudo o que o Alex falou aí vai duas indicações de livros que pra mim são perfeitos ! (mas tem que manjar de Inglês :wink: )

R/C Model Aircraft Design, Andy Lennon

Model Aircrafts Aerodymics, Martin Simons - esse aqui é show de bola !

Aeroabraços !

Lucas
NUNCA se esqueça de que tudo isso é apenas um hobby, e que a finalidade é se divertir...
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Sergio Massara
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Mensagem por Sergio Massara »

Putz Alexandre, ainda bem que isso ajudou a melhorar o RCCalc.

Bom, a diferença grande foi devido a minha escolha do -1 grau. Não escolhi um valor positivo pois não consigo ver como um planador voa para frente com o nariz para cima em velocidade cte !

O peso está na vertical para baixo, o arrasto está para trás, o lift se a incidencia é positiva está na vertical para trás também !

Onde está a componente que leva o planador para frente ? Por isso escolhi -1 grau...

Otcha, e agora ? :?
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gustabmo
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Mensagem por gustabmo »

Sergio,

A posicao do nariz é irrelevante. Nariz apontado muito pra cima ou muito pra baixo apenas causaria um pouco mais de arrasto do que o necessario.

O que interessa é o angulo da asa em relacao ao ar, ao vento aparente digamos.

A energia necessaria pra vencer o arrasto vem da energia potencial que o planador tem atraves da altura, que vai lentamente sendo consumida conforme ele desce.

O grafico de forcas é assim:
- arrasto é paralelo ao vento aparente e para tras (obvio)
- sustentacao é perpendicular ao arrasto (por definicao)
- peso é na vertical pra baixo

Como o planador esta descendo, existe um angulo menor que 180 graus entre a sustentacao e o peso e a soma deles gera um vetor paralelo ao arrasto, de mesmo modulo, mas apontando pra frente, resultando na soma vetorial zero.
Gustavo - São Paulo/SP
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Sergio Massara
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Mensagem por Sergio Massara »

Aeee, agora caiu a ficha :)

Esqueci do ângulo formado pelo aparente devido ao planador descer em diagonal ! Isso aumenta a incidência.

Obrigado Alex e Gustavo =)
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