Come Progettare un Aeromodello!

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1 Guida alla Progettazione di un Aermodello Issue 1 31/07/2011 Come Progettare un Aeromodello 1. Si inizia con la scelta della forma dell ala; generalmente l ala re5angolare è consigliata per la maggiore semplicità costru:va. a. Fissare l apertura Alare: Nel caso di ali con le estremità con angolo di diedro diverso dalla zona centrale, bisogna considerare che tali parc portano meno del resto dell ala. Si riporc quindi come apertura alare la parte centrale, e, si consideri solo il 60-70% dell estensione dello sbalzo di estremità. b. Si scelga la Corda di radice e quella di estremità: Valori consigliac sono di cm; (Nei miei aeromodelli la zona centrale ha una apertura di 18 cm, mentre il resto dell ala può essere ingrandito a 20 cm). 2. Scelta del peso del velivolo, che inizialmente va fissato in base ai modelli precedentemente realizzac a. Peso di grammi con apertura alare di 1 metro e ba5eria al lico b. Peso di grammi con apertura 1.20 m e ba5eria al lico c. Verifica che il carico alare sia in linea con i valori della seguente tabella d. Nel caso in cui il valore trovato sia inferiore a quello indicato dalla tabella si evince che la superficie alare prevista è troppo grande; è quindi possibile ridurla. e. Se il valore è superiore la superficie alare è troppo piccola; è necessario ingrandirla aumentando apertura e corda f. Ricorda che più il carico alare è grande maggiore è la velocità dell aereo 3. Calcolo dell allungamento alare; nella tabella so5ostante sono riportac i valori di riferimento per varie categorie di aeromodelli. 1

2 Guida alla Progettazione di un Aermodello Issue 1 31/07/2011 a. A parità di superficie alare un ala è più performante quanto più è importante l allungamento. Ma se l allungamento è eccessivo le varie corde alari diventano troppo piccole per far lavorare bene il profilo e le performance generali decadono. Come al solito è solo quescone di trovare il giusto compromesso. Inversamente più l allungamento è piccolo (ala più tozza) più le corde alari sono grandi e la costruzione risulta più robusta e rigida. 4. E ora possibile disegnare la forma in pianta dell ala. a. Il So\ware calcola la corda media, ovvero la corda che da sola rappresenta l ala. Funziona sono per ala re5angolare o semplicemente rastremata 5. Si passa ora al dimensionamento preliminare del piano di coda orizzontale: La superficie del piano di coda deve essere compresa tra il 15 ed il 25% della superficie alare. a. Fissare L Apertura della coda, la corda di radice e quella di estremità verificando che i valori scelc siano percentualmente corre: rispe5o a quanto de5o nel punto 5 b. Bisogna ora inserire il rapporto volumetrico del piano di coda ( A indica modelli veloci come acrobacci ed ala bassa; B modelli lenc, ala alta ala media motoveleggiatore): Rapporto Volumetrico Coda Orizzontale Rapporto Volumetrico Coda Veritcale Margine Statico A , B , I. Per avere un modello con una velocità vi volo bassa scegliere un Vs elevato; per avere un modello con una velocità di volo elevata, scegliere invece un Vs piccolo c. Conoscendo Vs è possibile trovare il BL, braccio di leva: 2

3 Guida alla Progettazione di un Aermodello Issue 1 31/07/2011 d. Dove la BL indica distanza tra un punto situato al 33% della CAM ALA e un altro punto situato al 25% della CAM CODA. L efficacia dello stabilizzatore aumenta aumentando BL e la superficie dello stabilizzatore. e. Per semplicità si trova anche B, distanza tra i bordi di a5acco dei piani di coda. Vedi 24C f. La superficie dello stabilizzatore va divise in questo modo: I % Parte fissa; 30-40% Parte mobile. Maggiore è la parte mobile più il velivolo sarà manovrabile. Sarà inferiore la stabilità però. II. Verificare che le superfici scelte rispe:no le percentuali richieste. 6. Consideriamo ora la vista frontale dell ala; a. L angolo di Diedro va calcolato in base alla seguente tabella; l ala alta ha un angolo di diedro naturale di 2-3. b. Si consideri che nel caso di diedro o5enuto solo grazie all estremità dell ala bisogna incrementare il valore dell altezza di estremità di un 30-40% 7. Dimensionamento degli ale5oni: la superficie degli ale5oni deve essere compresa tra il 10 ed il 20% delle dimensioni dell ala. a. Partendo dalla percentuale prescelta, si considerino la lunghezza e la larghezza degli ale5oni ( la larghezza degli ale5oni non dovrebbe superare il 30% della corda dell ala. Nel posizionamento degli ale5oni bisogna ricordare che da un lato vi è l esigenza di me5erli all estremità per i problemi di 3

4 Guida alla Progettazione di un Aermodello Issue 1 31/07/2011 stallo e per aumentarne l efficienza, ma daltro canto me5endoli nella zona piu centrale, saranno invescc dal flusso d aria delle eliche, e, quindi il comportamento in virata migliora. b. Controllare che il dimensionamento effe5uato sia corre5o. 8. Dimensionamento del piano di Coda VerCcale; la percentuale del piano di coda deve essere compresa tra il 7 ed il 10% dell ala. a. L allungamento alare del piano di coda verccale deve essere superiore a 2; b. Si verifichi che le dimensioni scelte rispe5ano il rapporto percentuale scelto. E che il rapporto volumetrico trovato sia corre5o. 9. Dimensionamento della deriva mobile: deve essere compresa tra il 30 ed il 50% della deriva fissa; a. Verificare che i valori scelc consento di rispe5are la percentuale prescelta. Parametri di Volo: Profilo Alare 10. Inizia ora la seconda parte della proge5azione. Si considerano i parametri di volo. a. Si scelga il Cpo di profilo; il Clark Y è fortemente consigliato per via della sua affidabilità b. UClizzare il programma profili 2 o simili per l analisi del profilo. Diagrammare polare per un certo numero di Reynolds. I. Per aerei veloci o con corda di 20 cm o maggiore scegliere un numero di Re iniziale sui II. Per velivoli con corda inferiore ai 15 cm iniziare con Re di c. Da profili prendere il valore di Cm0, ricordando che è variabile con il Cl.. ma nella zona di interesse ( tra ) è solitamente costante o quasi. d. Inserire in 48A 48B e 48C i valori richiesc da profili e. In 48D è calcolato il valore di CL dell ala f. In 48E e F sono calcolac il CD del velivolo per un aliante e per un aereo( CD aliante incrementato del 20%) g. In 35G è calcolata l efficienza del velivolo. h. Sono successivamente calcolate la valocità in trai5oria 48H, la velocità orizzonatale in 48I e il rateo di discesa in 35J i. In 48 K è calcolato il numero di Reynolds effe:vo del profilo. Va confrontato con quello scelto per i calcoli. j. In 48L è invece calcolato il Re di estremità. Ripetere i calcoli anche con tale numero e nel caso la polare esca poco pulita è necessario aumentare il valore della corda. 4

5 Guida alla Progettazione di un Aermodello Issue 1 31/07/2011 k. Da valore di 48 K si trova un Re piu preciso con il quale ripetere tu: i passaggi dal 7b nelle caselle indicate da step 2 l. Inserire anche i valori del Cm0 questa volta in 68D 11. Si passa ora ai risultac del proge5o. a. In 78A è riportato il centro di spinta: Il CG di proge5o si fa coincidere con tale valore; b. In 78B è riportato il limite di centraggio posteriore. Il baricentro non dovra trovarsi dietro tale punto per un volo stabile c. Nella tabella al punto 5 sono riportac i valori consigliac di margine stacco. Una volta trovato il valore in base a quello del centro di spinta, inserire il valore di margine prescelto e verificare la posizione del baricentro quale deve essere per avere il margine voluto. In tale modo è possibile evitare piani di coda troppo grandi o fusoliere troppo lunghe. d. Va scelto l angolo di cale5amento dell ala osservando i valori di E; generalmente il valore o:mane è compreso tra i 2-5 gradi. e. Per determinare come posizionare l ala è possibile rifarsi alla figura successiva: 5

6 Guida alla Progettazione di un Aermodello Issue 1 31/07/2011 f. Copiare la riga con i valori prescelc in 101 g. Per cale5are l ala con profilo piano convesso vedere pag 27 manuale Pesi del velivolo 12. Lo studio preliminare è concluso. Si passa dunque alla scheda pesi velivolo ora che si hanno le dimensioni di massima per trovare un peso piu preciso. a. Scheda Pesi ( idonea solo per velivolo con configurazione classica) e realizzato in depron. b. Una volta calcolato il nuovo peso di massima consideralo per la riproge5azione di tu5o il velivolo se necessario. 6

7 Guida alla Progettazione di un Aermodello Issue 1 31/07/ Passare alla scheda ala per un proge5o piu preciso della sudde5a a. Inserire i valori in blu ed in parccolare la velocità minima presa dalla scheda proge5o velivolo b. Dalla scheda profili di base inserire i valori presi da profili e confrontarli grazie ai grafici con i dac calcolac nel proge5o preliminare. Se non discostato troppo il proge5o preliminare è ok. AltrimenC è conveniente usare i valori trovac con proge5o ala e rivedere le cose 14. Si passa ora alla scheda polare velivolo completo per verificare che la polare corrisponda a quella derivante dal proge5o preliminare. 15. Consideriamo ora la scheda proge5o coda: ci perme5e di verificare la corre5ezza delle dimensioni della coda. a. Prendere i proge: di 4 velivolo simili per apertura alare e cara5eriscche ed inserire tu: i dac richiesc dalle schede con sfondo blu. b. Entrare nelle tabelle o5enute con i valori del nostro velivolo e trovare i valori del rapporto volumetrico di coda c. Inserire tali valori in 66A C ed E d. Verificare la somiglianza tra 70 A e 70D con i valori trovac in precedenza e regolarsi di conseguenza e. Ripetere tu5o anche per il piano di coda verccale Altre Considerazioni 16. Realizzazione dei terminali alari. Il terminale alare ha per lo piu uno scopo estecco. La sua funzione nella riduzione dei vorcci di estremità è nulla per gli aeromodelli. L uclizzo di un terminale verccale ha invece la funzione di realizzare un angolo di diedro posicvo. Un piccolo terminale verccale all estremità crea un angolo di diedro posicvo di 1-1, Realizzazione della fusoliera. La proge5azione della fusoliera va effe5uata con cura in quanto genera una grande resistenza parassita; inoltre disturba il flusso d aria sull ala e sulla coda e puo causare fenomeni destabilizzanc. a. Allo scopo di o5enere stabilità e manovrabilità la lunghezza della fusoliera dietro l ala, quindi a parcre dal bordo di uscita, deve essere compresa tra 2 e 6 volte la corda alare. b. La forma è fondamentale per quanto riguarda per la determinazione del coefficiente di resistenza: Quadrata: 0.05 Lievemente Re5angolare ( H=3, L=2): Tonda: Re5angolare ( H=3, L=1)= 0.04 Quasi elli:ca:

8 Guida alla Progettazione di un Aermodello Issue 1 31/07/2011 Elli:ca con alta eccentricità: Un elica Destrorsa, ovvero come la maggior parte delle eliche, tenderà a creare un flusso che si avvolge intorno alla fusoliera, e che colpirà la parte sinistra della coda verccale; in tal modo il velivolo tende a virare verso sinistra. 19. L elica genera una certo momento nel senso di rotazione; il velivolo quindi sarà sogge5o ad un momento opposto di quello dell elica. Comunque questo fenomeno per gli aeromodelli è trascurabile o quasi. 20. Una lunga Fusoliera tende a destabilizzare il velivolo causando una riduzione del margine stacco di , LA scia vorccosa dell elica ha un fa5ore di ; modelli molto caricac dietro hanno una riduzione di Per migliorare la stabilità l elica deve trovarsi il piu vicino possibile al baricentro. Quindi la zona posteriore deve essere piu leggera possibile. 21. Effe5uare sempre il calcolo del centro di superficie laterale. Ovvero osservara la sezione laterale del velvolo come fa5a da singolo materiale e calcolarne il baricentro. Tale punto deve trovarsi poco dietro al baricentro reale e lungo l asse x- x del velivolo passate per il baricentro. 22. La stabilità di un modello è tanto maggiore quando piu il baricentro è basso rispe5o alla corda media alare 23. Rollio Olandese: serie di oscillazioni laterali simili ai movimenc di un pa:natore sul ghiaccio. Si verifica quando la deriva è troppo piccola ed il diedro alare troppo grande. 24. La posizione in cui parte lo stallo dipende dipende dalla rastremazione alare: Punto innesco Stallo= 1- TR ; TR è il rapporto di rastremazione( corda estremità/ corda radice) 25. 8