Memorial Construtivo Asa Voadora Termal

User Rating:  / 35
PoorBest 

Apelido do Projeto: Zabelê II

 

           Em razão da perda de uma asa voadora para uma forte termal, e consequentemente vivendo a angustia também da perda do equipamento eletrônico instalado, decidi construir uma nova versão daquela excelente asa.

            Cito a angustia de perder o equipamento, pois atualmente com o dólar americano valorizado, a perda de receptor, motor e ESC é uma verdadeira tragédia.

            Tenho como parâmetros para a construção os seguintes pontos:

·         Construção robusta em isopor, em razão dos difíceis pousos no Morro da Capelinha

·         Comportamento mais termal que colina

·         Asa enflexada

·         1,7 m de envergadura

            A literatura cita os perfis (aerofólio) com coeficiente de momento próximo de zero, como os mais adequado para asas enflexadas. Um bom aerofólio é o MH 45. É um aerofólio moderno, com bom desempenho, porém de execução mais difícil em razão do bordo de fuga bem estreito. Foi esse o perfil escolhido.

            Escolhido o aerofólio, parti para a geometria da asa.

            De início escolhi um ângulo de enflexamento de 20 graus. Esse é um valor citado na literatura como bastante adequado. Tive também a experiência de escolha de um ângulo maior que esse, em uma asa toda em balsa que construí anos atrás. Em razão do ângulo acima de 25 graus escolhido naquela experiência, percebi que foi necessário aplicar muito momento na pontas das asas para conseguir equilíbrio. Fiz isso elevando os elevons e consequentemente causando mais arrasto. Assim, espero que o ângulo de 20 graus escolhido para esse projeto minimize o problema.

            Faço aqui um parêntese para explicar melhor o que citei acima sobre a escolha do ângulo de enflexamento. As asas enflexadas necessitam de momento mais momento nas pontas das asas para manter o equilíbrio entre o centro de gravidade e o centro de  pressão. Funciona semelhante ao momento que é aplicado para os aviões com cauda.

            De posse do ângulo de enflexamento, tracei um esboço em escala 1/20  para analisar o aspecto geométrico da asa que desejava. Defini que a ponta teria uma corda de 15 cm. A partir daí tracei a raiz com 25, 30 e 35 cm de comprimento. Em razão do aspecto geométrico que mais me agradou, escolhi a raiz com 30 cm de corda.

            O próximo passo seria encontrar o ângulo de torção para a asa nas pontas. Esse ângulo as vezes é chamado também de washout.

            Há dois métodos para encontrar tal medida. Uma é a análise das curvas polares e por interpolação encontrar o ângulo adequado. O site do projetista Martin Hepperler traz esse cálculo de forma didática em : http://www.mh-aerotools.de/airfoils/flywing1.htm

            Há também a fórmula de Walter Pankin para o mesmo objetivo. Pode ser encontrada em : http://www.b2streamlines.com/Panknin.html

            Escolhi esse último método em razão da simplicidade. Há planilhas Excel já programadas com a fórmula, o que facilita bastante o trabalho.

            Parâmetros como a velocidade em que o modelo irá operar, a altura e corda média determinam o valor do número de Reynolds. A obtenção do número de Reynolds é importante, pois a partir dele determina-se os valores para as curvas polares, necessárias no próximo passo dos cálculos.

            Utilizando o Profili (http://www.profili2.com/eng/default.asp), obtive as curvas polares para o perfil MH 45.

            Preenchi a planilha para a fórmula de Pankin e obtive os seguintes resultados:

 
 
 
 
             
                 

                    Fill In this Stuff

     

                               This Stuff Will Be Calculated

 

Wingspan

59,05

inches

 

Wing Loading

4,67905

ounces/ft^2

 

Root Chord

11,81

inches

 

Lift Coefficient

0,24

CALCULATED FROM LOADING AND SPEED

Tip Chord

5,91

inches

 

Wing Area

523,2

in^2

   

Angle of Sweep

20

degrees

 

Wing Area

3,6

ft^2

   

Root Airfoil Zero Lift Angle

0

   

Mean Chord

8,9

inches

   

Tip Airfoil Zero Lift Angle

0

   

Aspect Ratio

6,7

     

AirfoilMoment coefficient- root

0

   

Taper Ratio

0,5

     

AirfoilMoment coefficient- tip

0

   

Aerodynamic Center

7,7

INCHES BEHIND LEADING EDGE AT ROOT

Stability Factor (static margin)

0,03

VARIABLE

 

Alpha aero

-1,7

     

Speed (average)

22

miles/hr

           

Weight

17

ounces

 

Alpha geo

-1,7

DEGREES TWIST REQUIRED

       

CG

7,5

INCHES BEHIND LEADING EDGE AT ROOT

                 

Prepared by Joa Harrison ( This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. )

           

Twist formulas the work of Dr. Walter Panknin

               

This sample calculation is for a Speed 400 delta I designed using the EH1203 foil

               
                 

These cals added by G Fonteneau based on "Tailless Aircraft in theory and
practice"

               

Winglet ht

5,91

             

Dihedral due to winglet in degs

4,00

             

Dihedral due to sweep

1,20

             

Geometric dihedral say

-1,00

             

Diff between effective and geometric

4,20

             

Aim for 4 - 4.5 degs @ cl = 0.1

             
                 
                 

CONCLUSÃO:

            A partir do cálculos acima, chegamos então aos números mais relevantes para o projeto, nesse ponto, que são o ângulo de washout e a localização do Centro de Gravidade, respectivamente:

            Alpha Geo : -1,7

            CG: 7,5''

                Além desses valores, observamos que a planilha nos oferece outras importantes informações para orientar nosso projeto. Podemos destacar, entre eles, a razão de aspecto (no caso em tela de 6,7), a carga alar (4,67 ounces/ft square), A altura de ângulo dos winglets, entre outros.

                Obviamente o método aqui descrito não garante a performance do modelo tal qual desejamos, mas nos guia para otimizar o projeto no sentido do objetivo que desejamos.

                Nos projetos aeronáuticos amadores, ainda hoje contamos com uma grande margem de otimização que só pode ser feito na prática do voo. Inúmeros fatores concorrem para isso, cito, por exemplo, a geometria do modelo. Não temos como calcular toda a influência desse fator no desempenho do modelo. Soluções técnicas adotadas na construção também influenciam. A localização das lincagens, por exemplo; o tipo de material que utilizaremos, e por vai.

                Em razão disso, somente nos primeiros voos é que teremos uma real medida do que deu certo e do que podemos melhorar.

                Espero ter contribuído para esclarecer um pouco o método de projeto de uma asa voadora.

Additional information