Какова наилучшая конструкция небольшого летающего крыла со специальной оболочкой полета?

Я разрабатываю небольшой, легкий и портативный БПЛА с летающим крылом, который будет запускаться и приземляться вертикально с помощью системы наклона ротора. Я пытаюсь использовать программу XflrV5, но мне трудно понять цифры. Я дизайнер и электронщик, но плохой инженер.

Корабль имеет размах 6 футов, корневую хорду ~ 8 дюймов. Поскольку это СВВП, ему не нужно лететь медленно - ниже 15-20 миль в час. Я хотел бы максимальную скорость ~ 100 миль в час. Конечный продукт будет вероятно, будет построен из углеродного волокна, поэтому сжимаемость не должна быть проблемой.После некоторого чтения я предварительно использую аэродинамический профиль s5020, но я не женат на нем.

Моим главным приоритетом является эффективность полета вперед, вторым приоритетом является разумная стабильность, поскольку она используется для разведки (лесные пожары, поисково-спасательные операции), но это можно смягчить с помощью стабилизированного подвеса камеры. Маневренность является низким приоритетом, если она должна соответствовать вышеперечисленным пунктам.

Мой вопрос заключается в том, какой тип конструкции крыла с этими параметрами будет работать лучше всего, и будут ли необходимы стреловидность и крутка, учитывая огибающую скорости?

БПЛА с похожей оболочкой был бы Boeing Scan Eagle , поскольку он запускается с катапульты и летит в сеть для поиска.

-------------------РЕДАКТИРОВАТЬ 1 -----------------------

Я включил несколько фотографий возможных конструкций, чтобы показать некоторые идеальные конструкции, отвечающие требованиям портативности. Примечание: внешние 2 фута (660 мм) крыла будут съемными для переноски.

Было бы очень полезно услышать ваше мнение, что было бы лучше.

Неглубокая дельта с небольшим хвостом Стреловидное крыло большого удлинения планка с обратной дельтой Scan Eagle - тонкое крыло большого удлинения

-------------------РЕДАКТИРОВАТЬ 2 -----------------------

Модель, похожая на мою, это Firefly6... моя будет иметь некоторые улучшения, а также другой рынок. Забыл добавить, что AUW будет 6 - 7 фунтов. (~3 кг)

введите описание изображения здесь

мой предыдущий пост был помечен как содержащий слишком много вопросов, поэтому я перепостил этот с более узкой направленностью. Спасибо!
Теперь мне хорошо, Джефф. Будем надеяться, что у кого-то здесь есть опыт, чтобы помочь вам. Петер Кампф, вероятно, скоро уйдет...

Ответы (1)

Я знаю, летающие крылья — это круто. Но как только вы его построили и запустили, вы получаете более детальное представление. Чтобы найти правильную конфигурацию, начните с рассмотрения ваших целей. Вы хотите:

  • отличная производительность и
  • смотровая площадка с хорошей устойчивостью.

Теперь давайте посмотрим, что сделает для вас летающее крыло. Приносим извинения за интенсивное использование технических терминов; пожалуйста, следуйте ссылкам для более подробных объяснений:

  • У него будет небольшое демпфирование по тангажу, поэтому ваш планер будет раскачиваться в воздухе при каждом порыве ветра или команде управления. Вам понадобится стреловидность крыла, чтобы получить хотя бы небольшое аэродинамическое демпфирование тангажа.
  • В зависимости от стреловидности крыла, жесткости лонжерона и инерции по тангажу частоты изгибных колебаний крыла и режима быстрого периода могут сходиться в желаемом диапазоне скоростей, что приводит к флаттеру .
  • При размахе 2м и корневой хорде 20см удлинение выше 10. Если стреловидность крыла, то ваши низкоскоростные характеристики становятся откровенно скверными . Я знаю, вы будете использовать мощность двигателя для взлета и посадки, но как только вы пролетите по узкому кругу, вы доведете крыло до сваливания даже на большей скорости, и тогда стреловидное крыло большого удлинения начнет катиться по своей собственный и шаг вверх. Другими словами: он станет неуправляемым.
  • Рефлекторный аэродинамический профиль создает подъемную силу только в своей передней части. Задняя часть производит небольшую прижимную силу на высокой скорости и, соответственно, намного меньшую подъемную силу, чем передняя часть на низкой скорости, поэтому все крыло станет менее эффективным. Лучше будет уменьшить площадь крыла и использовать аэродинамический профиль с отличным отношением подъемной силы к сопротивлению.

Мой совет: поместите часть сохраненной площади в конце фюзеляжа в качестве горизонтального хвостового оперения. Это даст вам достаточное демпфирование тангажа (увеличивается с квадратом плеча рычага хвостовой поверхности) и позволит вам использовать высокопроизводительный аэродинамический профиль на очень маленьком крыле, которое создает гораздо меньшее сопротивление, чем летающее крыло с той же минимальной скоростью. Если вам нужны хорошие высокоскоростные характеристики, важно поддерживать минимальную смачиваемую площадь, чтобы свести к минимуму сопротивление трения .


Теперь, когда вы расширили вопрос и добавили мобильность, позвольте мне предложить что-то, что сочетало бы в себе все три характеристики: янтарь ведущих систем. Он был спроектирован так, чтобы складываться до размеров торпеды, которую можно нести на борту кораблей ВМФ, за счет поворота крыла на 90 ° и складывания двух хвостовых поверхностей вперед. Объедините это со складным пропеллером и запустите его вручную, чтобы избежать обычного взлета.

Компания Leading Systems Amber в полете

Компания Leading Systems Amber в полете ( источник изображения )

Посадка производилась путем глубокого сваливания самолета. Цитата из статьи об Эйбе Кареме в журнале Air&Space:

Самое интересное, что Эмбер можно было восстановить, поместив его в «глубокое сваливание» — функция, используемая в моделях планеров для свободного полета, позволяющая избежать тепловых восходящих потоков и оставаться в рамках ограничений по времени полета. Стойло должно было привести Эмбер к «почти вертикальной посадке, чтобы ее можно было использовать с небольших кораблей, подводных лодок или грузовиков / трейлеров».

По крайней мере, я бы сделал следующее: построил масштабную модель Амбера.

Привет, Питер, и большое спасибо за ваше время. Для справки, у меня есть RVJet, который отлично летает, но нуждается в чрезвычайно долгом заходе на посадку из-за сильного эффекта земли (я пролетел на нем 100 метров на высоте 1 метр, прежде чем он приземлился). это то, что породило идею для этого самолета. Мне интересно, будет ли использование такого крыла (небольшая дельта) вашим решением? спасибо
извините за еще один комментарий ... я пытаюсь использовать бесхвостый самолет, чтобы его можно было положить в рюкзак. спасибо
Я отредактировал свой первоначальный пост и добавил несколько фотографий, если можно... Джефф
@jeffdelvecchio: Да, это нормально, и это помогает мне понять, что переносимость также является целью дизайна. Теперь самый сложный вопрос, как совместить летающее крыло с поворотным винтом. Это не легко!
Привет, Питер, автопилот Pixhawk теперь может довольно хорошо справляться с переходами и становится лучше. Конфигурация винта в основном аналогична компоновке трикоптера, где 2 передних винта наклоняются вперед/вверх, а 1 задний винт наклоняется влево/вправо для контроля рыскания при зависании и отключается при полете вперед. доступны и другие схемы управления, и есть 2 похожие модели... одна из них очень похожа и называется Firefly6. спасибо
добавил фото светлячка и моего AUW в 6-7 фунтов (~3 кг) в основную тему
Питер, очень интересный дизайн! Мне нравится поворотное крыло... оно решает некоторые конструктивные проблемы и обеспечивает большую эффективность..... Я полагаю, планочное крыло не нуждается в повороте или отражении? спасибо за это .... Джефф
@jeffdelvecchio: Скручивание необходимо в зависимости от коэффициента конусности и расчетного коэффициента подъемной силы. В конце концов, это компромисс между характеристиками сваливания и производительностью. У Amber не было закрутки и постоянная хорда крыла, поэтому он был стабилен в глубоком срыве. Не требуется рефлекторный аэродинамический профиль — просто выберите то, что дает наилучшее L/D.
Не забывайте, что летающие крылья ужасно неустойчивы при рыскании; тот низкий вертикальный киль, который, как мне кажется, я вижу на вашем эскизе, в основном находится около середины длины корабля и почти не добавит курсовой устойчивости.