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【翼型】ポーラーカーブ
翼形は「浮きがよい」だけではダメで、、
L/D(=滑空比)だけが良いだけでもダメで、
あと、CD値も見なくてはなりません。ランチ時に影響するからです。
各モードで影響が大きいのは主に

  ランチ ・・・CD, L/D
  クルーズ・・・L/D、沈下率
  サーマル・・・L/D、沈下率
  スピード・・・L/D、沈下率、CD(大き目にダウンを打って加速する時のみ)

と見ていいと思います。それらの値は、

  ・仰角α
  ・レイノルズ数Re

で変わります。
また、レイノルズ数は

  ・速度
  ・翼弦(すなわち翼根と翼端でも異なる)

で変わります。さらに、仰角が増えると速度が落ちるのでレイノルズ数が減ります。したがって、実はReを固定した1つのポーラーカーブは厳密には正確ではないんですね。しかしそこを省略して、ふつうは、レイノルズ数を固定してシミュレーションします。(少しのReの変化ならどの翼形もほぼ同じようにシフトするとして比較できないこともないので。)
たとえばこれ↓ は4つのDLG翼型について、内翼と外翼の接合部のレイノルズ数で比較したものですが
Airfoils.png
ピンクのヤツは仰角αが大きいとL/Dが良くなるので、重量機を吊る場合はいいですが、仰角αが小さいときはだめで、ランチ時も抵抗が大きいです。

黄色いヤツが、左のグラフで見るとαが小さいときすなわちランチ時にに良さそうですが、αが増えると最悪になりますし、右のグラフでL/Dを見るとほぼ全域でL/Dが悪いのでダメです。

で、個人的には青いやつが最高です。

でもこれは外翼と内翼の接合部のレイノルズ数でのシミュレーションです。
速度が変わったり、翼弦が変わると変わってきます。接合部の翼形が公開されていない場合は、翼根と翼端の翼型を、接合部の位置によって決まる比率でMIXします。図のグラフの1本はそうやって作った翼形のグラフです。

こんな感じで、翼根-接合部-翼端でそれぞれ別のレイノルズ数でシミュレーションして、僕の結論は、

 翼根は○○翼形
 接合部は◇◇翼形
 翼端はは□□翼形

です。つまり場所によってベスト翼形が違います。
なお、○○を公開しても参考にならないので教えません! 接合部の位置が平面形によって異なるので、レイノルズ数が変わってくるからです。

しかも翼面加重でもレイノルズ数が変わってきます。翼根-接合部-翼端、でそれぞれ想定したレイノルズ数でやっているので・・・

精度の高いシミュレーションをするなら、このように異なるReごとに何枚かポーラーカーブを描かせるわけです。
しかし本当は、仰角αが増えるとレイノルズ数Reが減らないとイケマセン!
何枚ものポーラーカーブのデータを1つずつひろってEXCELに入れてやれば、このデータを元に「そんな感じ」のグラフはいちおう描け無くはないです。「そんな感じ」なのはなぜかというと、どこのデータ拾ってくるか、というのも一義的には決まらないからです。というのは、仰角αとレイノルズ数の関係が機体(翼面加重とか)によって変わってくるからです。
そういった厳密な評価が必要になるかもしれないのはなぜかというと、最近のDLG翼形は、翼厚を同じにするとわずかな差しか無くなるからです。

 DLG用の翼形にも色々選択肢が増えましたが、一番違うのは翼厚で、結局翼厚を同じに修正してシミュレーションすると差はわずかになります。その「わずかな差」は工作精度ぐらいの差になってきますから、例えば、

 シミュレーションではいいが、後縁付近が薄すぎてエルロンの剛性が低く、太陽熱でねじれが発生してむしろ性能が悪くなる!

なんてこともあるわけです。例えばエルロンの翼根の合わせ目と、翼端側の合わせ目が合わない、なんていう機体はねじれがあります。
JWにキャンバーだったかを聞いたときも、このぐらいだよ。でもさ、こんな感じ(に、ねじれてる)だからね~、でした。
 高価で頑固な作りの某海外シャーレ機でもねじれは発生することがあります。よって机上のシミュレーションだけでは不十分で、工作精度やつくりかたも考慮する必要があります。翼形によってはエルロンにカーボンパイプを入れる、なんてことが必要になってきます。一番いいのはエルロン内部に構造があるといいです。重くなりますが、L/D重視のF3K指向なら欲しいところです。

で、最終的に問題になるのはバランスです。
例えば

  ランチ時のCD値は小さいけど吊ったときのL/Dは悪い、とか
  高速L/Dはいいけど、吊ったときの低速L/Dは悪い、とか、

結局バランスの問題になります。バランスの取り方には次の条件が関係して来ると思います。

  風速
  競技ルール
  サーマルの発生頻度
  サーマルの大きさ 
  サーマルの持続時間
  ランチャーのランチ能力(速筋・遅筋比、筋パワー、習熟度)
  好み
  その他(なんかあるかな?)

例えば、
 F3Kの場合・・・豆粒にする必要はないですが「外し」は許されないので、比較的L/D重視の翼形で重めの機体になってきます。
 豆粒にしたい! 場合・・・「外れ」が多くても「当たれば大きい」、がいいので沈下率優先の翼形で軽めの機体になってきます。
 ランチ高度大会・・・なら、沈下率やL/Dを犠牲にして薄くすればいいです。

浮きを良くするのは一番簡単で、厚翼、低翼面加重、強キャンバーにすればするほど浮きが良くなります。
ランチ高度を稼ぐだけなら、薄翼、弱キャンバー、やや大きめ翼面加重、にすればいいです。
で、世界中でいつも論点になるのがL/Dで、これは○○になるほどL/Dが良くなる、という一方向性のものではないので難しく、世界中でいまだ議論があるわけです。


で、最終結論です。

 ある程度の性能バランスの取れた機体を持っているのであれば、

 「つくるより練習した方が勝てる!」

と思います。(翼形なんでもいいのさ~)
例えば、あなたの機体をJW選手が飛ばしたら・・・
翼型の見方よりも、サーマルの見方を気にした方がいいと思います。
(ただし、自作機を作ることに面白みがある、という楽しみ方もありますので・・・)

上のポーラーでピンク色は何か判りますか? わかったら翼形マスターかも!

テーマ:ラジコン・空物 - ジャンル:趣味・実用

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