Was ist das beste Design für einen kleinen Nurflügel mit spezieller Flughülle?

Ich entwerfe ein kleines, leichtes und tragbares UAV mit fliegenden Flügeln, das über ein Kipprotorsystem vertikal starten und landen wird. Ich versuche, das Programm XflrV5 zu verwenden, habe aber Schwierigkeiten, die Zahlen zu verstehen. Ich bin ein Design- und Elektronik-Typ, aber ein schlechter Ingenieur.

Das Fahrzeug hat eine Spannweite von 6 ', einen Grundakkord von ~ 8 ". Da es sich um ein VTOL handelt, muss es nicht langsam fliegen - unter 15-20 MPH. Ich hätte gerne eine Höchstgeschwindigkeit von ~ 100 MPH. das Endprodukt wird wahrscheinlich mit Kohlefaser gebaut werden, also sollte die Komprimierbarkeit kein Problem sein.Nach einigem Lesen verwende ich versuchsweise das s5020-Tragflächenprofil , aber ich bin nicht damit verheiratet.

Meine Hauptpriorität ist die Vorwärtsflugeffizienz, die zweite Priorität ist eine angemessene Stabilität, da sie für Aufklärungszwecke (Waldbrände, Such-/Rettungsmilitär) verwendet wird, aber dies kann durch die Verwendung eines stabilisierten Kamera-Gimbals gemildert werden. Die Manövrierbarkeit hat eine niedrige Priorität, wenn es darum geht, die oben genannten Gegenstände unterzubringen.

Meine Frage ist mit diesen Parametern, welche Art von Flügeldesign am besten funktionieren würde und ob Sweep und Twist unter Berücksichtigung der Geschwindigkeitshüllkurve erforderlich wären?

Ein UAV mit einer ähnlichen Hülle wäre der Boeing Scan Eagle , da er mit einem Katapult gestartet und zum Abrufen in ein Netz geflogen wird.

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Ich habe einige Bilder möglicher Designs beigefügt, um einige ideale Designs zu zeigen, um die Portabilitätsanforderungen zu erfüllen. Hinweis: Die äußeren 2' (660 mm) des Flügels sind zum Transport abnehmbar.

Es wäre eine große Hilfe, Ihre Meinung zu hören, was am besten wäre.

Flaches Delta mit kleinem Schwanz Hoher gepfeilter Flügel umgekehrte Deltaplanke Scan Eagle - dünner Flügel mit hohem Aspekt

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Ein ähnliches Modell wie meins ist der Firefly6 ... meins wird einige Verbesserungen sowie einen anderen Markt haben. Ich habe vergessen hinzuzufügen, dass die AUW 6 - 7 lbs betragen wird. (~3Kg)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ein früherer Beitrag von mir wurde als zu viele Fragen gekennzeichnet, also habe ich diesen mit einem engeren Fokus erneut gepostet. Danke!
Sieht für mich jetzt gut aus, Jeff. Hoffen wir, dass hier jemand das Fachwissen hat, um Ihnen zu helfen. Peter Kampf wird wahrscheinlich bald vorbei sein...

Antworten (1)

Ich weiß, fliegende Flügel sind cool. Aber sobald Sie einen gebaut und geflogen haben, erhalten Sie eine nuanciertere Sicht. Um die richtige Konfiguration zu finden, beginnen Sie mit einem Blick auf Ihre Ziele. Sie wollen:

  • hervorragende Leistung u
  • eine Aussichtsplattform mit guter Stabilität.

Lassen Sie uns nun sehen, was ein fliegender Flügel für Sie tun wird. Entschuldigung für die starke Verwendung von Fachbegriffen; Bitte folgen Sie den Links für ausführlichere Erklärungen:

  • Es hat eine geringe Nickdämpfung, sodass Ihre Flugzeugzelle bei jeder Böe oder jedem Steuerbefehl durch die Luft wackelt. Sie benötigen einen Flügelschwung, um zumindest ein wenig aerodynamische Nickdämpfung zu erzielen.
  • Je nach Flügelpfeilung, Flügelholmsteifigkeit und Nickträgheit können die Frequenzen der Flügelbiegeschwingungen und des schnellen Periodenmodus innerhalb des gewünschten Geschwindigkeitsbereichs konvergieren, was zu Flattern führt .
  • Mit einer Spannweite von 2 m und einer Grundsehne von 20 cm liegt die Streckung über 10. Wenn Sie den Flügel streichen, werden Ihre Eigenschaften bei niedriger Geschwindigkeit geradezu unangenehm . Ich weiß, Sie werden Motorleistung für Start und Landung verwenden, aber sobald Sie einen engen Kreis fliegen, bringen Sie den Flügel auch bei höherer Geschwindigkeit nahe an den Stall, und dann beginnt ein gepfeilter Flügel mit hohem Seitenverhältnis darauf zu rollen besitzen und aufschlagen. Mit anderen Worten: Es wird unkontrollierbar.
  • Ein Reflexprofil erzeugt nur in seinem vorderen Teil Auftrieb. Der hintere Teil erzeugt bei hoher Geschwindigkeit etwas Abtrieb und proportional viel weniger Auftrieb als der vordere Teil bei niedriger Geschwindigkeit, sodass der gesamte Flügel weniger effizient wird. Es ist besser, die Flügelfläche zu reduzieren und ein Profil mit einem hervorragenden Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand zu verwenden.

Mein Rat: Legen Sie einen Teil der eingesparten Fläche am Ende des Rumpfes als horizontale Leitwerksfläche an. Dies gibt Ihnen eine ausreichende Nickdämpfung (steigt mit dem Quadrat des Hebelarms der Leitwerksfläche) und ermöglicht es Ihnen, ein Hochleistungsprofil auf einem sehr kleinen Flügel zu verwenden, der viel weniger Luftwiderstand erzeugt als ein Nurflügel mit der gleichen Mindestgeschwindigkeit. Wenn Sie eine gute Hochgeschwindigkeitsleistung wünschen, ist es wichtig, den benetzten Bereich auf einem Minimum zu halten, um den Reibungswiderstand zu minimieren .


Nun, da Sie die Frage erweitert und Portabilität hinzugefügt haben, lassen Sie mich etwas vorschlagen, das alle drei Eigenschaften kombiniert: The Leading Systems Amber. Es wurde entwickelt, um sich auf die Größe eines Torpedos zu falten, der an Bord von Navy-Schiffen transportiert werden kann, indem der Flügel um 90 ° geschwenkt und die beiden Heckflächen nach vorne gefaltet werden. Kombinieren Sie dies mit einem Faltpropeller und starten Sie ihn von Hand, um herkömmliche Starts zu vermeiden.

Führende Systeme Bernstein im Flug

Leading Systems Amber im Flug ( Bildquelle )

Die Landung erfolgte durch Deep-Stalling des Flugzeugs. Um aus einem Artikel über Abe Karem in der Zeitschrift Air&Space zu zitieren :

Am raffiniertesten von allem konnte Amber geborgen werden, indem es in einen „Deep Stall“ gebracht wurde – eine Funktion, die in Freiflug-Segelflugzeugmodellen verwendet wird, um thermischen Aufwinden zu entkommen und innerhalb der Flugzeitbegrenzungen zu bleiben. Der Stand würde Amber zu „einer nahezu senkrechten Landung bringen, damit sie von kleinen Schiffen, U-Booten oder Lastwagen/Anhängern aus verwendet werden kann“.

Zumindest würde ich Folgendes tun: Ein maßstabsgetreues Modell von Amber bauen.

Hallo Peter und vielen Dank für deine Zeit. Für einige Hintergrundinformationen besitze ich einen RVJet, der großartig fliegt, aber aufgrund eines großen Bodeneffekts einen enorm langen Landeanflug benötigt (ich habe ihn 100 Meter in 1 Meter Höhe geflogen, bevor er aufsetzte). Daraus entstand die Idee für dieses Flugzeug. Ich frage mich, ob die Verwendung eines Flügels wie diesem (ein leichtes Delta) als Ihre Lösung in Frage kommt? Danke
Entschuldigung für einen weiteren Kommentar ... Ich versuche, ein schwanzloses Flugzeug zu verwenden, damit es in einen Rucksack gesteckt werden kann. Danke
Ich habe meinen ursprünglichen Beitrag bearbeitet und einige Bilder hinzugefügt, wenn das in Ordnung ist ... Jeff
@jeffdelvecchio: Ja, es ist in Ordnung und hilft mir zu verstehen, dass Portabilität auch ein Designziel ist. Die schwierigste Frage ist nun, wie man den Nurflügler mit einem Kipprotor kombiniert. Das ist nicht einfach!
Hallo Peter, der Pixhawk-Autopilot kann jetzt ziemlich gut mit den Übergängen umgehen und es wird immer besser. Die Propellerkonfiguration ist im Grunde ein Tricopter-Layout, bei dem die 2 vorderen Propeller nach vorne / oben und der 1 hintere Propeller nach Backbord / Steuerbord geneigt sind, um die Giersteuerung im Schwebeflug zu steuern und im Vorwärtsflug abzuschalten. Es sind andere Steuerungsschemata verfügbar und es gibt 2 ähnliche Modelle ... eines, das sehr ähnlich ist, heißt Firefly6. Danke
fügte dem Hauptthema ein Bild des Glühwürmchens und meines AUW von 6-7 lbs (~3Kg) hinzu
Das ist ein sehr interessantes Design, Peter! Ich mag den schwenkbaren Flügel ... er löst einige Designprobleme und ermöglicht eine Menge Effizienz ... Ich nehme an, ein Plankenflügel braucht keine Drehung oder keinen Reflex? Danke dafür .... Jeff
@jeffdelvecchio: Abhängig vom Verjüngungsverhältnis und dem konstruktiven Auftriebskoeffizienten ist eine Verdrehung erforderlich. Am Ende ist es ein Kompromiss zwischen Stalleigenschaften und Leistung. Amber hatte keinen Twist und einen konstanten Flügelakkord, so dass es im Deepstall stabil war. Kein Reflexprofil erforderlich - wählen Sie einfach das beste L/D.
Vergessen Sie nicht, dass fliegende Flügel beim Gieren schrecklich instabil sind; Dieser niedrige vertikale Kiel, den ich in Ihrer Skizze sehe, befindet sich größtenteils in der Nähe des Mittelpunkts der Länge des Fahrzeugs und fügt wenig oder gar keine Richtungsstabilität hinzu.