Varför kan inte modellflygplan användas för att upptäcka snurra och stallbeteende hos bemannade flygplandesigner?

Vem säger att skalmodeller inte kan användas för snurrmodellering?

Den viktigaste informationen är att Reynolds nummer inte påverkar uppförandet av separerat luftflöde så mycket, så du gör inte behöver öka hastigheten för att kompensera för de mindre dimensionerna. Bara när stallbeteendet studeras skulle Reynolds-numret vara materiellt, men här är också meningsfulla resultat möjliga vid lägre hastigheter.

Modeller används rutinmässigt i spinntunnel . Här är både hastighet och dimensioner mindre, men resultaten kan överföras till det ursprungliga flygplanet. Det finns två typer av rotertunnlar:

Bildfråncentrifugetestpåen Grumman E-2 -modell i NACA 20-fotspinnstunneln (bild < a href="http://crgis.ndc.nasa.gov/historic/File:L-59-6221.jpg"> källa )

Modellerna som används i fria tunnlar måste skalas både geometriskt och inertiellt, så deras massfördelning matchar originalets. Om rotatunneln använder en roterande balans behövs inte ens den dynamiska skalan av massor och tröghet, och en vanlig tunnelmodell kan användas. Om den resulterande centrifugeringen är av oscillerande natur, är den fria centrifugaltunneln till en fördel, eftersom detta blir lätt uppenbart i testet. I en sluten tunnel får du bara två jämviktspunkter och måste ansluta dig själv.

En tredje väg är modeller med gratisflyg, men de är mycket dyrare och tillåter mindre observationer än vindtunnelar.

Stallkaraktäristiken är lite svårare att förutse med modeller, men återigen kan man dra slutsatser från vad som kan ses i tunneln. För att komma fram till den maximala lyftkoefficienten som börjar från det uppmätta värdet vid Re = 1.000.000, kan du använda denna skalering: $$ \ Delta c_ {L_ {max}} = \ frac {log_ {10} \ left (Re ^ {\ frac {1} {6}} \ right)} {3,5} $$

I diagrammet nedan visas skillnaden i lyftkoefficient mellan en liten modell och ett fullskaligt flygplan. De största skillnaderna är runt stall, och vid de höga angreppssätten som ses i spinnen visar båda ganska likartade beteenden.

Lyftkoefficientenöverangreppsvinkelförmodellochfullskaligaflygplan,tagetfrånJosephChambersmonografiomtestningmedmodeller( Modelleringsflyg: rollen av dynamiskt skalade fria flygmodeller till stöd för NASA: s rymdprogram ).

För småflygplan är den relativa kostnaden för ett tunnelprov normalt otillräcklig. Istället används den verkliga saken. Eftersom de involverade hastigheterna är små, utförs centrifugeringstest med en spinnruta eller en frigörbar massa vid flygets svans. På moderna mönster kan även ett fullflygplan ballistic fallskärm användas för att förhindra en krasch om spin-testet slutar i en oåterkallelig situation.

SpinnväxelinstallationpåColumbia400(bild källa )

Skalade modeller används för att bestämma rotationsegenskaper hos bemannade flygplan. Se till exempel den här bilden från Modeling Flight - Rollen av dynamiskt skalade fria flygmodeller till stöd för NASA: s rymdprogram av Joseph R. Chambers:

Detfinnsdockstorasvårigheterattkorrektmodelleraflygplanetsrotationsegenskaper.

Förattenmodellskakunnasimuleraettfullskaligtflygplankorrektmåstebådavaradynamisktlikartade,dvsflygvägenochvinkelförskjutningarnahosmodellochflygplanetkommerattvaraidentiskt(geometriskt)mentidsskalabrukarvariera.

Förmodellensomtrogetåtergerluftfartsspinnkarakteristika,bör(balansav)aerodynamiskaochtröghetsparametrarvaralikartade.Modellenskaskalas(förutomdegeometriskaparametrarna)imassan,tröghetsmomentet,linjärochvinkelhastighetetc.Exempelvisärskalningsfaktorernavidinkomprimerbartflöde:

BildfrånModelingFlight-RollenavdynamisktskaladefriaflygmodellertillstödförNASAsrymdprogramavJosephR.Chambers

Vidkomprimerbartflödekrävsfortfarandemerskalning:

Bild från Modeling Flight - Rollen av dynamiskt skalade fria flygmodeller till stöd för NASAs rymdprogram av Joseph R. Chambers

Problemet är med tanke på att duplicera hela denna skalning är inte möjlig. du är korrekt att Reynolds-numret är det viktigaste problemet. Spin innefattar (partiellt eller fullständigt) separerade flöden, som påverkas signifikant av Reynolds-talet.

Ovannämnda rapport avslutar:

The data show significant increases in the magnitude and angle of attack for maximum lift as Reynolds number increases from model conditions to the full- scale value. Such results can significantly affect the prediction of flight characteristics of the airplane near and above stall.

En annan fråga är kostnaden för att skapa en modell; Det finns betydande kostnader för korrekt modellering och testning (vid minst dropptestning) av dessa system, vars resurser inte är tillgängliga för alla utan de dyraste programmen. Till exempel Spinnande av flygplan - En diskussion om spinnprognostekniker , Rapport nr AD-A216-200 avslutar:

The drop-model technique using approximately 1/4 scale-models ... has the potential to cover all phases of the spin. However, because of cost and substantial manpower requirements it only becomes viable for major projects.

Det här är anledningen till att vi inte ser att skalmodeller används för att modellera rotationsegenskaperna hos GA och ultralätta flygplan.