Welk profiel te kiezen voor de vleugel?
Van de huidige topmodellen heb ik geen profielen kunnen vinden, hoogstens maximale dikte en maximale welving. En die blijken verassend weinig af te wijken van de 15 jaar oude Fletcher (Fletcher: 8,4%dik en 1,55% welving / Radical: 8,55% dik en 1,65% welving).
Frits heeft de ontwerpoverwegingen van de Fletcher-vleugel mooi beschreven op zijn website:
Fletcher Design Study
Volgens mij staat dat hele verhaal nu nog steeds overeind.
Dus waarom is die Fletcher dan 'verouderd'? Wat is er zo anders aan een moderne topkist?
Het leeg-gewicht is nu lager en er kan waarschijnlijk wat stijver gebouwd worden door betere composieten, maar dat verklaart toch niet de enorme verbetering van de tijden in speed?
Ik heb eerst eens simpelweg het Fletcherprofiel (DD92-8416, staat in de database van Profili) dunner geschaald tot 7,5% dikte, maar dit gaf alleen maar slechtere prestaties, van thermiek tot speed. Kennelijk moet de skeletlijn zelf, de verdeling van de dikte over de koorde, worden aangepast.
Mijn kennis van de aerodynamica is onvoldoende om te begrijpen in welke richting ik moet veranderen. Grootste dikte en maximale welving meer naar voren? Hoe snel mag je de druk op laten lopen zonder een enorme 'laminar separation bubble' te riskeren? Wat ik weet heb ik uit Martin Simmons beginersboek 'model aircraft aerodynamics', de website van Hartmut Siegman (
aerodesign.de) en ondervragingen van Frits en Theo V.
Als tool heb ik het programma Profili, een gebruiksvriendelijke schil rondom Xfoil, een programma dat (o.a., ik weet niet wat het allemaal kan) polaires kan berekenen voor allerlei profielen bij allerlei Reynoldsgetallen. Er zit een flinke database aan profielen bij, en de mogelijkhied om bestaande profielen aan te passen (veranderen dikte en welving, klepstand, overgang naar een ander profiel, etc.)
Om een idee te krijgen van de verschillen tussen profielen heb ik de polaires van een aantal min of meer bekende profielen geplot voor verschillende klepstanden en Re-getallen en onderling vergeleken.
De volgende profielen heb ik vergeleken:
DD92-8416 (8,4% dik, van Frits, hoofd-profiel van de Fletcher)
SD7003 (8,5% dik, van Selig en Donovan, gebruikt in de tip van de Fletcher wegens goed gedrag bij lage Re)
MH32 (8,7%dik, van Martin Hepperle, zeer veel gebruikt in F3J en F3B in de jaren '90)
MH30 (7,7% dun, van Martin Hepperle, ontworpen voor pylonracen)
MH43 (8,5%, van Martin Hepperle, ontworpen voor pylonracen)
RG15 (8,9%, van Ralf Girsberg, een klassieker uit de jaren 80 tot 90)
RG14 (8,5%, van Ralf Girsberg, iets sneller dan de RG15)
HD45 (7,5%, van Hannes Delano, voor pylonracen)
HD46 (8,0%, van Hannes Delano, voor pylonracen)
HD48 (8,0%, van Hannes Delano, bedoeld voor F3B maar vele te traag)
Met een geschat leeggewicht van 1,9kg, een spanwijdte van 3,1m, een slankheid van 15,5 en geschatte snelheden voor duur, afstand, speed en start, heb ik de typische liftcoëfficienten bepaald die bij deze taken horen: 0,8, 0,25, 0,03 en 0,9.
Voor elke taak heb ik de Re-getallen voor tip en wortel berekend (van 50.000 tot 770.000).
Vervolgens heb ik Profili de polaires laten plotten van elk profiel voor Re=50k, 100k, 200k, 400k en 700k, voor het standaard profiel en klepstanden van +10 tot -4 graden.
Per taak en profiel heb ik de meest optimale klep-stand genomen en die met elkaar vergeleken.
Het resultaat is de moeder aller excel-sheets, zo ongeveer:
Jullie kunnen natuurlijk niet wachten om al die grafiekjes van dichtbij te bekijken, daarom kun je het excel-bestand downloaden op:
http://rapidshare.com/files/29645987...iolos.xls.html (ps:22-10-09 nieuwe versie geplaatst) (maximaal 10x en voor 90 dagen, dus ff waarschuwen als ie het niet meer doet).
Voor wie geen zin heeft in downloaden maar toch een idee wil krijgen, hier drie plaatjes met een mix van polaires voor de taken afstand, start en speed, voor hoofd-deel van de vleugel:
Afstand (Cl=0,25):
Start (Cl=0,9):
Speed (Cl=0,03):
Tja, en nu?
Ik had veel grotere verschillen in polaires verwacht.
OK, de MH32 krijgt duidelijk meer weerstand dan de rest bij Cl=0, en de MH30 is geen uitblinker wat betreft maximale lift, maar ik kan niet zeggen dat er nu direct één uitspringt.
De RG15 en RG14 staan niet in de plaatjes boven (wel in de xls), maar ook die passen ongeveer tussen de MH32 tot MH30.
Kijk ik op een verkeerde manier? Zijn die kleine verschillen al zo doorslaggevend? Zou een Radical-Ceres-Evolution-Empi-profiel hier bovenuit springen?
Op dit moment vind ik de MH43 nog het meest aantrekkelijk omdat er (voor zover ik weet) nog geen F3B model mee gebouwd is en het profiel volgens Hartmut Siegman redelijk tolerant is voor onnauwkeurigheden (in tegenstellingtot bv de MH30).
De MH30 is ook verleidelijk omdat het de laagste weerstand heeft bij Cl=0 en het niet ten kostte lijkt te gaan van z'n vermogen om lift te leveren.
Wie het weet mag het zeggen...
