Eredeti megjelent:
Repülés
1958.12. szám 24. old.
Rőser Ottó
Hol a súlypont?
Ebben a cikkben a repülőmodellek
hosszstabilitását döntően befolyásoló tényezőnek, a súlypont helyének
meghatározását kívánom ismertetni K. P. Bauermann és W. Thies-nek a
„derFlugmodellbau”-ban megjelent cikke alapján.
Nyugodt repülésnél a felhajtóerő eredője a modell súlypontján megy át.
Ha a modellt széllökés, termikdobás éri ez az egyensúlyi helyzet felborul, mert
a felhajtóerő a megváltozott állásszög következtében elvándorol. Ha modellünk
stabil, ez az elvándorolt felhajtóerő és a súlypontban ható súlyerő olyan
nyomatékot eredményez, amely a modellt visszabillenti normális repülési
helyzetébe. A modell stabilitása akkor kielégítő, ha a normális repülési
helyzet néhány (3-5) lengés után, kis magasságvesztéssel visszaáll.
A visszatérítő nyomatékot egy erőpár szolgáltatja, melynél az egyik erő a
súlyerő, a másik pedig a felhajtóerő. Hogy a súlyerőt megfelelően helyezhessük
el (a modell súlypontja a megfelelő helyre kerüljön), szükséges ismerni az
erőpár másik tagjának, a felhajtóerőnek az állásszög módosításakor bekövetkező
változását.
Vizsgáljuk először az egyedülálló szárnyat. Az 1. ábra kísérleti mérések
alapján készüt, és feltünteti a szárny különböző állásszögeinél az eredő légerő
nagyságát és helyét. Ha ez a szárny 2°-os állásszöggel repül, a súlypont a
felhajtóerő hatásvonalába esik. Ha ennek a szárnynak az állásszöge repülés
közben megváltozik, pl. az állásszög 6°-ra nő, a hozzátartozó felhajtóerő (F) a
súlyerővel (G) olyan erőpárt alkot, amely a szárnyat még nagyobb állásszögű
repülésre készteti. Ez az önmagát erősítő folyamat az oka, hogy az egyedülálló
szárny repülése instabil. Stabillá, csillapító felület alkalmazásával tehetjük.
Ugyanis a csillapítófelületen fellépő légerő az előbb említett erőpár ellen
dolgozik.
A súlypont helyének megállapításánál jelentős szerepe van az „N” pontnak
(aerodinamikai középpont, semleges pont). Kísérleti mérésekkel megállapították,
hogy az általánosan használatos szelvényeknél a felhajtóerőnek az N pontra
felírt nyomatéka állandó, és, hogy az N pont a belépőéltől kb. a szárnymélység
25%-ában van.
Matematikai úton levezethető,
hogy nemcsak az egyedülálló szárnynak, hanem az egész modellnek is van egy
olyan pontja, amelyre a felhajtóerő nyomatéka –az állásszög megváltozásakor is-
állandó (2. ábra). Igazolható, hogy ennek az N pontnak a helye csak a szárny és
a csillapító egymástól való távolságától, valamint a felületek nagyságától és
oldalviszonyától függ. A 2. ábra mutatja, hogy hogyan vándorol az egész modell
nyomásközéppontja az állásszög változásakor. Ha a súlypont (S) és ezzel együtt
a nyomásközéppont az N pont előtt van, akkor az állásszög megnagyobbodásakor a
nyomásközéppont hátrafelé, tehát azN pont felé vándorol. A súlyerő (G) és a
felhajtóerő (F) erőpárja ekkor „orrnehéz” nyomatékot eredményez, ami a modellt
normálhelyzetbe forgatja vissza.
Elmondhatjuk tehát, hogy ha a modell súlypontja és ezzel együtt a
nyomásközéppontja az N pont előtt van, a modell stabil, ha mögötte van,
instabil. A tapasztalat szerint vitorlázó modelleknél a szárnymélység
15-25%-ával kell a súlypontnak az N pont előtt lenni (s=15-25% t) . Mechanikus
modelleknél s=5-10% t, gumimotorosnál s= 30-40% t.
Minél előbbre van a súlypont az N ponttól, a stabilizáló nyomaték annál
nagyobb. Előállhat az az eset is, hogy a modell mégsem nyugszik meg. Ekkor
ugyanis a stabilizáló nyomaték a modellt nem csak visszafordította a normális
repülési helyzetbe, hanem azon túl is fordította. A modell ekkor ahelyett, hogy
megnyugodna, még erősebben „pumpál”. Ez esetben az s távolságot csökkenteni
kell, azaz a súlypontot hátrább kell helyezni.
A súlypont helyének meghatározása tehát nagyon fontos és az alábbiakban
számítással történő kijelölését pontokba foglalva ismertetjük. Végül egy
gyakorlati példa keretben emutatjuk (3.ábra) az IKARUS IV. vitorlázó modell
súlypontjának meghatározását.
A számítás a következő: 1.
kijelöljük a szárnyon és a csillapítón a közepes mélység 25%-át. 2. lemérjük az 1. pontban meghatározott
vonalak egymástól való távolságát (A) 3.
Meghatározzuk a szárny és a csillapító oldalviszonyát (λ).
4. a 4. ábra
felhasználásával meghatározzuk a „B” tényezőt. A 4. ábra vízszintes tengelyén a
szárny oldalviszonyának megfelelő pontból függőlegest húzunk. Ahol ez metszi a
csillapító oldalviszonyához tartozó görbét, azt a pontot kivetítjük a baloldali
függőleges tengelyre és leolvassuk B értékét. 5. Meghatározzuk az N pont helyét, ami a szárnymélység első 25%-tól
hátra „y” távolságra van.
A súlypontnak az N pont előtt „s”
távolságra kell lenni. (Vitorlázó modellnél s=0,15-0,25*t között van. A
számpéldában s=0,163*t értéket vettünk fel)
Ha modellünk súlypontjának helyét a leírt módon meghatároztuk, s a
modellt be is súlyoztuk (szobában, szélmentes helyen) , a berepítésnél a
súlypontot már ne változtassuk, hanem a szárny és a csillapító közötti
állásszögkülönbség változtatásával állítsuk be modellünket a legkedvezőbb
siklásra.
Rőser Ottó
♣ Archiválta SRY 2006 január 03. ♣ CANON
LiDE system ♣ Microsoft Word ♣ SRY MODELL 2005