|
Различные схемы компоновки конструктивных элементов крыла.
|
|
| ДокторЛивси | Дата: Среда, 06.02.2013, 00:16 | Сообщение # 1 |
 Лейтенант
Группа: Администраторы
Сообщений: 64
Репутация: 1
Статус: Offline
| Добрый день всем участникам форума!
В этой теме я хотел бы обсудить, как следует из названия, различные схемы компоновки силового и формообразующего наборов крыла параплана. Вполне очевидно, что рациональная схема расположения конструктивных элементов крыла способна существенно уменьшить количество точек подхода строп к крылу, повысить его жесткость и улучшить его форму, что, в свою очередь, приведет к уменьшению сопротивления и повышению надежности системы.
На рис.1 представлены некоторые из возможных вариантов компоновки конструктивных элементов. На мой взгляд, наиболее простыми и достаточно рациональными являются схемы а) и б). Здесь аэродинамическая нагрузка снимается с верхней поверхности и передается на стропу посредством набора силовых нервюр. Формообразующие нервюры нужны лишь для правильного формировании геометрии нижней поверхности. Различие между этими двумя схемами состоит в количестве секций, приходящихся на один ряд (3 против 4-х). Первую схему рационально применять в случае малого количества секций крыла и большой их ширины.
Вот еще один забавный пример. Однажды, при просмотре видеоматериалов, посвященных парапланерной тематике, я был неприятно удивлен, встретив схему, представленную на рис.1,в. И это в модели, выпускающейся серийно одним из почтеннейших производителей. Эта схема, хотя и выдает 5 секций на 1 ряд, но должна существенно искажать крыло. Здесь нагрузка с наклонных нервюр (выполненных в виде широких трапециевидных косынок ) передается на стропу через нижние полотнища. Естественно ячейка, имеющая (в идеале) прямоугольную форму фронтального сечения, превратится в параллелограмм. А учитывая кривизну верхней образующей профиля, стоит ожидать появления искажений и морщин. Я начал искать объяснения такому выбору конструктора и успокоил себя тем, что, возможно я не замечаю на фотоснимках верхнего яруса строп. Такая схема (Рис.1,г), как мне кажется, достаточно хороша и не дает существенного увеличения длины стропной системы. Хотя, неприятный осадочек все же остался. В этой модели первые (внутренние) наклонные нервюры подходят прямо к нулевой формообразующей (как показано на Рис.1,в). Можно ведь было между ними пару ячеек вставить.
А какие интересные схемы компоновок можете предложить Вы?
Добавлено (06.02.2013, 00:16)
---------------------------------------------
Подправил ссылку
Сообщение отредактировал ДокторЛивси - Среда, 06.02.2013, 00:20 |
| |
| |
| Petr | Дата: Пятница, 08.02.2013, 10:29 | Сообщение # 2 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 36
Репутация: 0
Статус: Offline
| Несколько фраз о предыстории вопроса.
Предельное количество секций (ячеек) между двумя смежными силовыми нервюрами зависит, в частности, от появлением локальной арочности крыла между смежными стропами подходящими к этим смежным силовым нервюрам. Чем больше секций между двумя смежными силовыми нервюрами, тем сильнее в полете они будут выпучены наружу, тем больше локальная арка на крыле.
Т.е., по существу, крыло вдоль размаха будет состоять из совокупности локальных арок, появившихся между смежными силовыми нервюрами, что уменьшит его расчетный и проекционный размахи и приведет к уменьшению подъемной силы.
Кроме того, такое крыло при совершении пилотом маневров будет аэродинамически несовершенно, следствием чего будет резко возрастающее сопротивление и, вероятно, близость к срывным режимам. Не считая даже существенного снижения его жесткости вдоль размаха, что в условиях слабой турбулентности уже начнет давить на психику пилота колебаниями крыла различных частот и амплитуд.
Таким образом, предельное количество ячеек между двумя смежными стропами, в частности, определяется началом появления уже заметной глазу локальной арочности. Полный силовой набор конструкции крыла (включая косые нервюры) призван снизить локальную арочность до ее визуальной незаметности.
Отсюда – задача конструктора: из всех возможных вариантов силовых наборов выбрать такой, с минимально возможным расходом материала и максимально возможными характеристиками прочности и жесткости, который способен подавить локальную арочность между смежными стропами и сделать крыло вдоль размаха аэродинамически совершенным.
Как правило, разметку точек подхода строп к крылу (а, значит, и выбор расстояния между смежными силовыми стропами) конструктор выполняет после определения формы крыла в плане и разметки секций нервюрами вдоль размаха крыла. Здесь в основе лежит продольный размер ячейки крыла, выбор которого конструктор определяет обычно по лучшим образцам аналогам и с учетом требуемой площади воздухозаборника.
Итак, в большинстве случаев первичным, на данном этапе процесса проектирования, можно считать разметку точек подхода строп к крылу и выбор стропной системы, а вторичным – определение оптимального для нее силового набора крыла по критериям минимальной локальной арочности, массы, максимальных прочности и жесткости набора (наверное, есть еще и ряд других не менее важных критериев).
Оптимальный силовой набор крыла обычно определяется методом перебора вариантов и последовательных приближений. Т.е. этот процесс также является итерационным, как и все остальное в проектировании. Основополагающим кирпичиком, в поиске наилучших комбинаций силового набора для выбранной конструктором стропной системы, на мой взгляд, все же следует считать схему представленную на рисунке а) в сообщении предыдущего автора.
|
| |
| |
| Zaytsev | Дата: Пятница, 08.02.2013, 23:24 | Сообщение # 3 |
 Рядовой
Группа: Модераторы
Сообщений: 8
Репутация: 0
Статус: Offline
| Согласен с Петром Ивановичем и добавлю, что из представленных схем приемлемой является только схема а). В остальных необходимо добавить точки крепления строп. Кроме того, на качество формы верхней поверхности повлияет и конфигурация диагональных нервюр, особенно при повышении удельной нагрузки на купол.
|
| |
| |
| ДокторЛивси | Дата: Вторник, 12.02.2013, 02:10 | Сообщение # 4 |
|
Лейтенант
Группа: Администраторы
Сообщений: 64
Репутация: 1
Статус: Offline
| Благодарю за интерес к теме!
У меня возникло несколько встречных вопросов.
Петр Иванович, при выборе схемы стропной системы, я бы не стал опираться на "предельное количество ячеек " между точками крепления строп. Скорее использовал бы "предельное расстояние вдоль размаха". И определял бы его на основании статистических данных для множества реальных аппаратов соответствующего класса. Действительно, удельная массовая нагрузка на крыло для DHV-3 и DHV1 различается в 1,5 раза, а количество ячеек - в 2 и более. Кроме того, на конце консоли, в силу малости ширины ячейки, на мой взгляд, допустимы еще более "экзотические" схемы.
Олег Николаевич, для Вас, как практикующего конструктора, схема а) представляется приемлемой только среди представленных схем или вообще единственной? Мне кажется, что схема б) похожа не схему, использовавшуюся, к примеру, в отечественных Aeros Rival и Mister X . Какие схемы Вы предпочитаете использовать в собственных разработках? Извиняюсь за вопрос. Просто не было возможности "пощупать" Ваши аппараты.
И еще вопрос. Что Вы подразумеваете под конфигурацией диагональных нервюр. Если я правильно понимаю - их раскройная форма (набор косынок или цельное полотно) и координаты носка нервюры.
Добавлено (12.02.2013, 02:10)
---------------------------------------------
Еще немного информации по теме нашел на одном испанском сайте.
Кстати, там весь сайт интересный.
Сообщение отредактировал ДокторЛивси - Вторник, 12.02.2013, 02:12 |
| |
| |
| Petr | Дата: Вторник, 12.02.2013, 12:30 | Сообщение # 5 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 36
Репутация: 0
Статус: Offline
| Интересным является вопрос об оптимальной конфигурации диагональных (косых) нервюр в силовом наборе крыла по ряду критериев.
В данном случае под конфигурацией диагональных (косых) нервюр понимается их раскройная (плоская) геометрическая форма.
Ясно, что цельную вдоль хорды косую нервюру (КН) делать нецелесообразно по причине сильных искажений ее геометрической формы под нагрузкой, так как она, во-первых, не может быть идеально плоской, поскольку должна соединять пространственные кривые верхней и нижней образующих смежных нервюр, во-вторых, она неравномерно нагружена в заделке, в третьих, это очень неудобно с точки зрения технологии сборки и, в четвертых, это ведет к увеличению массы крыла.
Искажения геометрической формы КН под нагрузкой приводят к потере ее функциональной способности качественно, полно и эффективно снимать нагрузку с верхней панели крыла и передавать ее на нижние силовые вкладыши, содержащие уздечки (петли строп) в точках их подхода к крылу, а также, к потере способности сохранять заданные конструктором плавные линии верхней и нижней образующих нервюр.
Решение проблемы было найдено в том, чтобы не делать КН цельной, а сделать ее составной, состоящей из отдельных элементов, представляющих собой неравнобочные трапеции, у которых верхнее основание, крепящееся к верхней части нервюры, значительно больше (в 3-4 раза), чем нижнее основание и установить их вдоль хорды нервюры только в зоне точек подхода строп к крылу.
Это позволило существенно уменьшить искажение как самих КН, так и верхней, и нижней образующих профиля крыла. Это также позволило значительно уменьшить и массу крыла за счет уменьшения массы КН.
Технологически проще также оказалось при сборке верхней поверхности крыла одновременно соединять не четыре детали (две верхних панели, нервюру и КН) а только три (две верхних панели и нервюру), а КН прикрепить (пристрочить) заранее, непосредственно к верхней части нервюры, несколько выше отверстий ее конструктивной проницаемости.
Также нужно иметь в виду, что одновременно с косонервюрными элементами желательно вводить ленты-стяжки между нижними образующими нервюр в точках подхода строп, что обеспечивает требуемое формообразование поперечного сечения секции между нервюрами в форме криволинейной трапеции с меньшим нижним основанием. Это, в свою очередь, позволяет обеспечить аэродинамически совершенную форму крыла во фронтальной проекции.
Важной теоретической является задача исследования нагрузок, действующих на косонервюрный элемент (неравнобочную трапецию) и деформаций, которым он подвергается, одновременно деформируя верхнюю и нижнюю образующие нервюры, ослабленной отверстиями конструктивной проницаемости.
Успешное ее решение позволит найти оптимальную конфигурацию косонервюрных элементов по таким критериям, как минимальное искажение геометрии как самой КН, так и верхней, и нижней образующих нервюры, а также учесть влияние остаточных деформаций, возникающих в элементах конструкции с течением временем под воздействием циклических нагрузок.
Кроме того, после решения этой задачи, появляется возможность создания общедоступной (бесплатной), эффективной, качественной программы проектирования силового набора конструкции крыла с учетом косонервюрных элементов на базе математического аппарата аналитической геометрии в пространстве и аппарата теории упругости, при заданной аэродинамической нагрузке на крыло.
|
| |
| |
| ДокторЛивси | Дата: Среда, 13.02.2013, 01:55 | Сообщение # 6 |
|
Лейтенант
Группа: Администраторы
Сообщений: 64
Репутация: 1
Статус: Offline
| Петр Иванович, в ходе личной переписки, любезно указал мне на некоторые неточности, допущенные мною в этой теме.
1. На рис.1в) и 1г) штрих-пунктиром обозначено центральное сечение системы.
2. Удельная массовая нагрузка на крыло для разных классов парапланов может отличаться в 1,5 раза или около того.
3. Под "предельным расстоянием вдоль размаха между силовыми нервюрами" я понимаю либо абсолютную величину, узко зажатую между этими показателями прототипов с близкими геометрическими характеристиками, либо величину относительную, определяемую отношением между указанным расстоянием и размахом крыла для рассматриваемого класса аппаратов.
В ходе обсуждения у меня возник вопрос. Точнее этот вопрос зрел уже давно. И только сейчас представилась возможность задать его людям, компетентным в области парапланостроения. На рис.2 представлена схема сшивки КН и подкрепленной ею формообразующей нервюрой (ФН). Если я правильно понял, именно такую схему имеет ввиду Петр Иванович, описывая "технологически упрощенную" сборку крыла.
На мой взгляд, верхний шов, как наиболее нагруженный, будет раздирать ткань ФН. Учитывая наличие переменной составляющей нагрузки на ФН, могу предположить, что надежность такой конструкции оставляет желать лучшего. А как на практике реализуется такая сборка?
Сообщение отредактировал ДокторЛивси - Среда, 13.02.2013, 02:38 |
| |
| |
| Petr | Дата: Четверг, 14.02.2013, 11:17 | Сообщение # 7 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 36
Репутация: 0
Статус: Offline
| 1. Конечно, лучше рассматривать понятие «предельного относительного расстояния между соседними силовыми нервюрами вдоль полуразмаха крыла» как для центроплана, так и для консоли в отдельности. Тогда можно ожидать (после экспериментальной проверки для каждого класса парапланерных систем) появление нового безразмерного критерия, который можно, наверное, будет использовать при разметке точек подхода строп к крылу.
2. По схеме соединения косой нервюры (КН) с формообразующей нервюрой (ФН). На практике даже не нужно делать загиб ткани при стыковке КН с ФН, ведь современные ткани не сыпятся на краях обреза, тем более проводится оплавление краев. Учитывая, как показала практика, что нагрузки, действующие на небольших размеров КН в зоне соединения относительно невелики, в большинстве случаев оказалось вполне достаточным соединения простой плоской накладкой (без загиба) с использованием двухстрочной сшивки.
|
| |
| |
| ДокторЛивси | Дата: Воскресенье, 17.02.2013, 01:27 | Сообщение # 8 |
|
Лейтенант
Группа: Администраторы
Сообщений: 64
Репутация: 1
Статус: Offline
| Еще один достаточно интересный, на мой взгляд, вопрос.
При нагружении крыла в потоке, ширина ячейки уменьшается вследствие "выпучивания" верхнего и нижнего полотнищ. При этом КН провиснет без нагрузки. Конечно, необходимо ввести поправку на это при расчете геометрии наклонной нервюры. Но как определить величину сжатия ячейки?
В книге Петра Ивановича "Проектирование, изготовление и испытания парапланов" представлена теоретическая зависимость сжатия от размеров секции крыла. Но справедлива она будет лишь в случае постоянной по высоте ячейки. На практике, геометрия фронтального сечения ячейки вдоль хорды непрерывно изменяется. И даже, приняв плоскости двух соседних нервюр параллельными, вопрос определения относительного сжатия представляется мне весьма сложным. Возможно это какая-то интегральная зависимость, аргументами которой являются форма профиля и эпюры распределения давления вдоль хорды. Если я не прав, поправьте меня.
|
| |
| |
| Zaytsev | Дата: Воскресенье, 03.03.2013, 23:17 | Сообщение # 9 |
|
Рядовой
Группа: Модераторы
Сообщений: 8
Репутация: 0
Статус: Offline
| Извиняюсь за долгое молчание. Отвечая на вопрос ко мне, скажу, что схема а). предпочтительна из представленных. Применение схемы б). на указанных парапланах показало и недостатки формообразования верхней поверхности, что выражается в выпуклостях в местах установки отдельных (без диагональных) ФН. Кроме того, в полете Rival очень жестко отрабатывал турбулентность с какой-то дополнительной вибрацией, что я увязывал с большими пролетами вдоль размаха, не подкрепленными стропами.
О своих схемах собираю материалы, которые в ближайшее время представлю на этом сайте в виде AVIX-технологии. Для примера, приведу лишь общую длину строп (без учета с.у.) - 257м, для параплана AVIX-35 (35 кв. м), предназначенного для моторных полетов со взлетным весом от 120 до 300 кгс. Этот же купол можно использовать и для тандемщиков.
Сообщение отредактировал Zaytsev - Среда, 06.03.2013, 22:04 |
| |
| |
| Petr | Дата: Среда, 13.03.2013, 13:01 | Сообщение # 10 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 36
Репутация: 0
Статус: Offline
|
1. Олег Николаевич, спасибо за ценную экспериментальную информацию по поведению Rival в турбулентности в связи с большими пролетами вдоль размаха. Я смутно, интуитивно догадывался об этом, но почему-то не мог озвучить это, по- видимому мне просто не хватало экспериментальной информации.
2. Будем рады разместить на научно-техническом сайте информацию по вашим наработкам. Опыт ведущих конструкторов сделает сайт значительно интереснее для нашего круга специалистов.
3. Наверное, как Вы думаете, имеет смысл сделать еще дополнительно отдельную страничку на сайте: «Мотопарапланы» (где я рад был бы видеть Вас научным консультантом)?
|
| |
| |
| Zaytsev | Дата: Среда, 13.03.2013, 23:07 | Сообщение # 11 |
|
Рядовой
Группа: Модераторы
Сообщений: 8
Репутация: 0
Статус: Offline
| Ввести страницу, посвященную мотопарапланам считаю целесообразным.
|
| |
| |
| ДокторЛивси | Дата: Суббота, 05.07.2014, 02:15 | Сообщение # 12 |
|
Лейтенант
Группа: Администраторы
Сообщений: 64
Репутация: 1
Статус: Offline
| Нашел такую интересную схему наклонных нервюр (Рис.4, Рис.5 а). Считаю ее очень перспективной. Целых четыре ячейки между соседними точками крепления строп.
Рис. 4
Рис. 5
Я бы предложил для крыльев с узкими секциями попробовать схему Рис.5 б.
|
| |
| |
| ДокторЛивси | Дата: Пятница, 08.07.2016, 21:11 | Сообщение # 13 |
|
Лейтенант
Группа: Администраторы
Сообщений: 64
Репутация: 1
Статус: Offline
| The old Hannes Papesh's idea realised in new Nova's Phantom are shown in this movie. I name it "double-V-ribs". Two v-ribs stretch from straps mounting point to upper edges of two nearby vertical ribs.
Интересная идея схемы внутреннего силового набора показана в рекламном ролике нового Nova Phantom.
|
| |
| |
парашюты и парапланы
