Spørgsmål:
Er der en aerofoil, der giver rimelig god løft i begge luftstrømningsretninger: fremad og bagud?
curious_cat
2015-08-20 12:55:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kunne en aerofoil være designet til at give et rimeligt godt løft i begge strømningsretninger?

Jeg blev motiveret af dette relaterede spørgsmål om Aviation SE: Kan et fly flyve bagud, hvis dets propel er i omvendt ?

Det ser ud til, at de fleste vinger i praksis faktisk er optimeret til en kørselsretning. Og det giver mening i sammenhæng med den brugssag, de er designet til.

Men hypotetisk, havde en designer til at designe en vingeprofil til et fly, der ville være i stand til at flyve begge veje, kunne det gøres ? Midlerne til tilbageførsel af strømmen kunne varieres, f.eks. vendbare propeller osv.

Eventuelle eksempler på sådanne profiler?

Hvorfor vil du gøre dette?

Jeg har ikke et godt svar her. Måske bare nysgerrighed.

Mere spekulation: Det kunne give et kampfly eller akrobatisk fly nogle specielle manøvrer? Evnen til at bakke uden at gå i stå i slutningen af ​​en stejl stigning osv .?

Hvad med en aerofolie, der primært er optimeret til fremadgående flow men stadig har tilstrækkelig løft til ikke at udføre afgrundsmæssigt i omvendt retning? dvs. ikke strengt symmetrisk præstation. Med god løft-til-træk-forhold i fremadgående flyvning, men noget træt i omvendt retning. Sig, et brugstilfælde, hvor 99% af flyvetiden er i fremadgående bevægelse, men for de øvrige 1% ønsker du ikke absolut crap lift i omvendt bevægelse.

Måske kan denne fleksibilitet frembringe mere kreativitet i designene? ​​

[Denne] (http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=ys900-il) ser ud til at være 95% der, så jeg tager et spring og siger "ja, det kan gøres". Men [hvorfor vil du have det] (http://www.imdb.com/title/tt0099810/quotes?item=qt2298892)?
@DevSolar Jeg tilføjer skøre grunde som at ville lande ved rigtige smalle landingsbaner og derefter sidde i cockpittet i den anden ende og flyve væk uden at skulle dreje? :) Undskyld, lyder skørt, ved jeg det. Ingen gode grunde til, at jeg virkelig kan komme på!
Et virkeligt system ville sandsynligvis være baseret på et system af bevægelige elementer. Dvs. roterende kan gøre en kontrolflade bag på vingen til en afrundet næse på forsiden.
Modeller flyver med helt flade skumpladevinger, du har bare brug for kontrolflader på begge sider og en eller anden måde at låse de forreste af.
Jeg snublede også over dette spørgsmål og det accepterede svar, som ifølge andre kilder er "totalt forkert": http://xkcd.com/803/ (Og jeg registrerede mig her hovedsageligt for at stille et lignende spørgsmål som dit). En grundlæggende forklaring gives på http://www.explainxkcd.com/wiki/index.php/803:_Airfoil, men man skal naturligvis skelne mellem tilfældene med at flyve "opad eller ned", selvfølgelig ... .
Den skarpe bagkant er det, der giver Kutta-tilstanden, så hvis den var skarp både foran og bagpå, kunne det fungere, selvom det ville være tilbøjeligt til at gå i stå på grund af den skarpe forkant. Et andet problem er [* tonehøjde-stabilitet *] (http://www.av8n.com/how/htm/aoastab.html#sec-basic-stability).
Relateret stykke trivia - typisk vil et radiostyret modelfly stadig flyve, hvis stiften sættes bagud, så den "skarpe kant" fører og den "afrundede kant" er bagud. Så propens propel skaber stadig noget tryk, dvs. løft, i denne konfiguration. Ydeevnen reduceres dog kraftigt. Hvad angår den tonehøjde stabilitet af et helt fly, der flyver "baglæns"? Jeg vil sige, at der må være en computer, der hjælper det hele med at fungere ok.
Jeg har også set et foto af et modelfly, hvor hele vingesamlingen, der havde dihedral, var gummibåndet på skroget på hovedet og bagud, så det havde anhedral, og så den skarpe kant var førende og den afrundede kant var efterfølgende. Efter sigende fløj den stadig.
Otte svar:
Peter Kämpf
2015-08-20 14:19:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Der er ingen bæreflade med god løft i begge strømningsretninger, men en med noget løft kan tænkes. Lift-to-drag-forholdet er dog ikke noget at skrive hjem om.

En rimelig kandidat ville blive oprettet, hvis vi bruger den forreste halvdel af den ærværdige NACA 66 (2) -415 og kopierer den igen i sidste halvdel. Sådan:

NACA 66415 with mirrored front half

Som du måske genkender fra plottet, blev dette gjort med XFOIL. Imitationen konvergerer imidlertid ikke. Men når ægte luft rammer denne ting, vil den skabe lift, ligesom en buet plade vil gøre. Dens usynlige løftningskoefficient med nul vinkel er allerede 0,5, men viskose virkninger vil reducere denne løftekoefficient.

I en god bæreflade definerer den spidse bagkant kanten for flowadskillelse, mens den afrundede næse overlader den til strømmen for at finde et passende stagnationspunkt. Her har vi en afrundet kontur i begge ender, så adskillelsespunktet udvides til et separationsområde, og dette vil krybe op på oversiden, når strømmen udvikler noget sug i toppen. Derfor vil lift være dårlig, og træk vil være højt.

Med et lille trick kan XFOIL være overbevist om, at dette er en regelmæssig airfoil med en virkelig stump bagkant. Så er dette resultatet med et Reynolds-antal på 5 millioner og Mach 0,3:

XFOIL plot

Nu er imidlertid adskillelsen ved bagkanten ordineret og bevæger sig ikke så let op, så resultaterne kan være for positive. Det ser ud til, at L / D overstiger 70 (hvilket overrasker mig! Den originale 66 (2) -415 har en lavere L / D ved de samme strømningsforhold, hvilket er et stærkt antydning om, at vi misbruger XFOIL her). Sammenlign det med en god svæveflyplade L / D på over 200 på dette Reynolds- og Mach-nummer.

Anvendelighed

Jeg kan ikke tænke på en god grund til at gøre dette. Konsekvenserne af at flyve baglæns inkluderer:

  • Det, der tidligere var stabilt, bliver ustabilt - i alle retninger! Husk, at det neutrale punkt er ved kvartakkorden målt i flowretning. Hvis strømningsretningen vendes, vil afstanden mellem neutralt punkt og tyngdepunkt pludselig være mere end halvdelen af ​​vingeakkorden - i den forkerte retning! Det samme gælder lodret, som nu er destabiliserende.
  • Dette inkluderer alle kontrolflader: De løber ind i deres stop og forbliver i maksimal afbøjning. Et manuelt styresystem bliver ubrugeligt, og selv et hydraulisk, computerstyret system vil opleve ekstreme belastninger, der overvinder konventionelle aktuatorer. Når det kombineres med Gurney-klapper eller rettet blæsning på begge sider, skal kontrolproblemerne blive håndterbare.
  • Hvis det gøres med at vende en propel med variabel stigning, fungerer det meste af propellen ikke længere, fordi klingen vrides nu modsat, hvordan det skal. Du kan dog skabe nok fremdrift, hvis du bruger en VJ-101 fremdrift, hvor motorgondolerne drejer 180 °.

VJ-101 in flight

VJ-101 (billede kilde)


REDIGER: @Marius nævnt i en kommentar under S-72 X-Wing, et forsøg på at få en helikopter til at gå hurtigere ved at stoppe rotoren over en bestemt fremadgående hastighed. X-Wing brugte faktisk en elliptisk vinge og tvang Kutta-tilstanden ved direkte blæsning. Dette gjorde det også i stand til at bruge en stiv vinge og til at justere bladløft til cyklisk og kollektiv kontrol ved at blæse. Dette er faktisk den eneste fornuftige anvendelse af en flyvefolie, der fungerer i begge retninger.


EN ANDEN EDIT: Jeg fandt lige dette på Airfoiltools.com: Sikorsky DBLN-526 dobbeltsidet rotorflyplade. Det blev sandsynligvis brugt på S-72, og dens 26% ville alligevel kun arbejde med rettet blæsning.

Hvis vi ville sammenligne dette med en standardflyfolie (sig noget, der bruges i store kommercielle fly), hvad ville løft til trækforhold for begge være? dvs. hvor meget værre er dette?
@curious_cat: Dette bliver for spekulativt. Jeg har foretaget en subsonisk beregning - at gøre dette i transsoniske hastigheder vil sandsynligvis give endnu mindre troværdige resultater. Jeg har ikke værktøjerne til at analysere denne flyfolie korrekt.
Tak! Men du ved stadig nok til at være sikker på at _ "lift vil være dårlig og træk vil være høj"? _ Eller er der en chance, måske efter en vis optimering, at man måske ender med en bæreflade med ikke så dårlig lift- trækforhold?
@curious_cat: Ja, absolut!
Jeg antager, at det sandsynligvis ville være lettere at lave en vinge med en fleksibel hud strakt over et mekanisk manipulerbart skelet, så formen på vingen kan ændres for at producere en korrekt aerofoilform i en af ​​de ønskede retninger i stedet for at skabe en, der er godt for begge ... men jeg spekulerer bare her ..
@curious_cat Du kan sandsynligvis overvinde * nogle * af ulemperne (f.eks. For vingekontrol, måske en spoiler og delt flap i begge ender af båndet, med en kontrolcomputer, der bruger det sæt, der tilfældigvis er i bagkanten, mens de andre er låst inde sted), men den grundlæggende aerodynamik i "vingen" ville stadig være ugunstig. Det kan være mere fornuftigt at tage det træk, du har brug for, for at få dette fra jorden og bare pege det nedad for at blive luftbåret (på hvilket tidspunkt [hvem har brug for vinger?] (Https://en.wikipedia.org/wiki/ Lunar_Landing_Research_Vehicle))
Jeg tror, ​​det svarer til flyvebladet, der bruges på en stoppet rotorhelikopter, såsom S-72 X-Wing (https://www.helis.com/70s/h_s72.php). Jeg kan ikke finde en reference ud af have, men jeg tror, ​​de bruger en elliptisk vinge for at få symmetrisk aerodynamik fra rotoren, når den stoppes. De brugte cirkulationskontrol for at få tilstrækkelig løft fra rotoren, når den fungerede normalt.
@Marius: Dette er faktisk den eneste gode anvendelse af en sådan flyvefolie, og jeg tænkte ikke på det på det tidspunkt, hvor jeg skrev svaret. Tak for at nævne X-Wing!
Bortset fra frisbees og boomerangs ville en anden anvendelse til en folie som denne være som hydrofoil, leeboard eller centerboard på en proa eller et andet fartøj, der sejler i begge retninger. Hvis du havde en lille hængslet flap omkring 5-10% akkord fastgjort til de nederste overflader et par procent tilbage fra kanten på hver side og fri til at dreje, så den trak, når det var bagkanten, kan du muligvis få en renere flowadskillelse.
Gerry
2016-12-07 00:57:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jeg tror ikke, der var noget koncept med at flyve i omvendt retning, men Lockheed F-104 havde en symmetrisk vinge. Det var en bikonveks form med et tykkelsesforhold på 3,36%. Det havde både forkanter og bagklapper. Lav hastighed var stadig mindre end ideel, men det fungerede godt på Mach 2+.

Greg Taylor
2016-12-07 17:20:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Walter Morrison besvarede dette spørgsmål i 30'erne og fandt også en praktisk anvendelse til det.

Vi kender det som en flyvende underkop eller frisbee.

Koyovis
2017-07-19 14:12:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ja, det kan gøres - faktisk har alle valser løftekapacitet uden for det normale stallområde. Situationen med omvendt flow kan forekomme i helikoptere, der bevæger sig for hurtigt, så den indvendige bit af det tilbagetrækkende blad har omvendt flow.

Uden for det normale driftsområde opfører alle aerofolie sig mere eller mindre som flade plader med en anden maksimal løftekoefficient ved 45 grader og med en trækkoefficient, der er enorm sammenlignet med normal drift.

For eksempel NACA 0012:

enter image description here Du kan se, at løftekoefficienten ved 180 grader svarer stort set til den ved nul grader.

enter image description here

Trækkoefficient er højere ved 180 grader end ved 0 grader. Lidt vanskeligt at se på grund af grafens skala, men $ C_D $ på omkring 180 grader er let 10-20 gange så høj som omkring 0 grader.

En ny bruger [efterlod et svar] (https://aviation.stackexchange.com/a/74947/14897), der spurgte, hvor disse grafer kom fra. Tilføjelse af links eller referencenavne ville være rart.
@ymb1 det er fra en rapport fra NASA-serveren, en NACA- eller NASA-rapport, som jeg brugte for over 10 år siden til at lave flymodellen til en helikoptersimulator. Rapporterne var scannede billeder, tror jeg, jeg skal stadig have dem et eller andet sted, men kan ikke finde dem.
Robin Bennett
2019-09-10 18:01:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Et sted, hvor der anvendes en vendbar aerofoil, er på dolkbrættet på Proas - både, der kan sejles i begge retninger. De har faste sider mod venstre og bagud, snarere end for og bag, så folien er altid forpligtet til at generere løft i samme retning, men strømmen vendes.

Deres form er meget ligesom i Peter Kämpfs svar.

xxavier
2017-04-30 10:56:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Den øverste fløj af Herricks 'Vertaplane' havde en fuldt symmetrisk vinge, hvor de forreste og bageste kanter var udskiftelige. Selvfølgelig fløj det fly ikke baglæns, men den øverste fløj kunne drejes 180º og fungerede lige så godt ... https://airandspace.si.edu/collection-objects/herrick-hv-2a-vertaplane

Peter R. McMahon
2019-04-17 10:13:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Enten af ​​vingerne i diagrammet frembringer løft i begge retninger. Den ene til højre har form af en boomerang-vinge, så den fungerer, men der ville være mindre tab, hvis luften ved spidsen adskilles begge op ad & ned. enter image description here

Velkommen til Av.SE.
quiet flyer
2019-09-11 03:52:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Et eller andet sted på webstedet rcgroups.com så jeg engang et indlæg, der beskriver, hvor nogen tog vingen af ​​et RC-modelfly og vendte det rundt, så bagkanten var foran og fastgjort det til skroget med gummibånd. Flyvning var mulig.

Eller for sjov, hvordan ** ikke ** gøre det (FliteTest): https://www.youtube.com/watch?v=Ika-qrX-vhQ


Denne spørgsmål og svar blev automatisk oversat fra det engelske sprog.Det originale indhold er tilgængeligt på stackexchange, som vi takker for den cc by-sa 3.0-licens, den distribueres under.
Loading...