Springen naar inhoud

profielwerkstuk aerodynamica


  • Log in om te kunnen reageren

#1

vliegtuigman

    vliegtuigman


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 januari 2014 - 17:29

Voor school bouwen wij een vliegtuig van depron en gaan we hier een aantal tests mee doen om oa de liftkracht te berekenen.

voor onze eerste deelvraag willen wij de lift berekenen van de vleugel.
wij hebben helaas geen windtunnel tot onze beschikking. Wat is de beste manier om de liftkracht te meten zonder een windtunnel?

Alvast bedankt.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Flisk

    Flisk


  • >1k berichten
  • 1270 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 20 januari 2014 - 18:11

Niet simpel, maar het gaat:

Je zou met een deftige camera een testvlucht kunnen filmen.
Uit de glijhoek en verticale/horizontale snelheid kan je redelijk wat informatie halen.
Die gegevens haal je dan uit de camerabeelden door deze te analyseren.
Dit kan je dan doen door bvb te kijken hoeveel afstand het vliegtuigje aflegt na hoeveel tijd, verticaal en horizontaal. Belangrijk is wel dat je een stabiele vlucht hebt, m.a.w. het toestel moet een constante snelheid hebben, anders gelden de formules niet.
Let wel op, om een lengte te kunnen meten in een video moet er een referentie aanwezig zijn. Leg bijvoorbeeld een stok van 1 meter in beeld. Film ook niet vanuit een hoek, dat maakt alle berekeningen moeilijker,

Uit de wetten van behoud van energie volgt er immers dat:
LaTeX
Waarbij Fd de drag , vt
de totale snelheid, vh de horizontale component van de totale snelheid, m de massa en g de zwaarteversnelling is.

Als je de drag en de glijhoek weet, kan je ook makkelijk de lift berekenen.
Formules daarvoor vind je op wiki.

Veranderd door Flisk, 20 januari 2014 - 18:25

Je leest maar niet verder want je, je voelt het begin van wanhoop.

#3

vliegtuigman

    vliegtuigman


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 23 januari 2014 - 17:00

Bedankt voor uw antwoord. Hier kunnen we al een heel stuk verder mee komen.

We hebben een beetje gegoogled, en zijn uitgekomen bij een polar curve. Nou nemen wij aan dat dit de glijhoek is waarover u het heeft. Verder heb ik kunnen vinden dat de lift coefficient (Cl) af te lezen is uit deze "polar curve'. Alleen niet precies op welke manier deze af te lezen is.
Misschien zou iemand ons daar nog mee willen helpen. Ik denk dat de rest van het invulwerk en berekenen ons dan wel zelf gaat lukken.

Als het bovenstaande totaal niet klopt, of dat er iets mis mee is, zouden jullie dit dan kunnen corrigeren. Zelf ga ik nog veel googlen om wijzer te worden,

Alvast hartelijk bedankt

Groetjes Vliegtuigman

#4

Flisk

    Flisk


  • >1k berichten
  • 1270 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 23 januari 2014 - 21:11

We hebben een beetje gegoogled, en zijn uitgekomen bij een polar curve. Nou nemen wij aan dat dit de glijhoek is waarover u het heeft. Verder heb ik kunnen vinden dat de lift coefficient (Cl) af te lezen is uit deze "polar curve'. Alleen niet precies op welke manier deze af te lezen is.

De vleugel polaire (of polar curve) heb je niet direct ter beschikking. Deze is afhankelijk van het toestel en haal je best uit testvluchten/windtunnel.
De polar curve geeft de sink speed (verticale snelheid) in functie van de horizontale snelheid. Dus je zou ook een polar curve kunnen construeren van je toestel, maar dan moet je een manier vinden om verschillende testvluchten te doen aan verschillende snelheden. Je kunt inderdaad daaruit de glijhoek halen door een rechte vanuit de oorsprong te verbinden met een punt op die curve.
Als je de polar curve hebt uitgeplot in een orthogonaal assenstelsel is je glijhoek gelijk aan de hoek tussen je getrokken rechte en de x-as. Als je hier meer uitleg over wilt, kan ik die gerust geven.

Hetgeen ik voorstelde bepaald eigenlijk slechts één punt op de polar curve, waarbij je lift en drag kunt berekenen.
Het moeilijkste bij mijn werkwijze zal zijn om het toestel een stabiele testvlucht te laten maken. Daarmee bedoel ik dat volgende voorwaarden zijn voldaan:
Snelheid constant, glijhoek constant.
Als dat lukt, kun je de lift berekenen die gegenereerd wordt bij die specifieke snelheid.

In verband met het berekenen van je lift:
Ik had het over de lift/drag ratio:
http://en.wikipedia....t-to-drag_ratio
In dit Wikipedia artikel staat ergens hetgeen ik bedoelde (hoe je met drag en glijhoek (of glide ratio) de lift kan bepalen).

Die formule LaTeX heb ik zelf afgeleid, ik zie nu wel dat ik een foutje gemaakt heb, het moet in het rechterlid vv in plaats van vh (de verticale snelheid i.p.v. de horizontale dus).

Ik heb nu wel even gekeken op het internet en heb bronnen gevonden die hetzelfde beweren:

Ik citeer:
'In a gliding airplane (weight times sink rate) equals (drag times TAS).'
http://www.eaa.org/e...009-08_drag.asp

Ook op wiki, ik citeer:
'The power required is equal to the drag times the speed'
http://en.wikipedia....ft-induced_drag

In glijvlucht (zonder motor) is de enige bron van energie de zwaarte energie, en het vermogen (power) daarvan is gelijk aan de zwaartekracht maal de verticale snelheid.

Die twee bronnen bevestigen dus die denkwijze.

EDIT:
Glijhoek is dit:
glijhoek.jpg

Veranderd door Flisk, 23 januari 2014 - 21:45

Je leest maar niet verder want je, je voelt het begin van wanhoop.

#5

shimmy

    shimmy


  • >1k berichten
  • 1123 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 24 januari 2014 - 11:02

Zou het als experiment niet veel simpeler zijn om jullie vliegtuig met een auto of brommer te bewegen en daarbij de verticale kracht (en eventueel ook de horizontale weerstand) te meten. Zo is kan je verschillende metingen doen bij vaste snelheden en invalshoeken. Lijkt me praktisch veel haalbaarder.

Bij een dergelijke situatie is het verleidelijk om een grote invalshoek te gebruiken. Probeer dit te voorkomen omdat je dan een overtrokken situatie beschouwd.

Veranderd door shimmy, 24 januari 2014 - 11:03


#6

vliegtuigman

    vliegtuigman


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 januari 2014 - 01:33

Erg bedankt voor uw reactie. We snappen nu hoe we het moeten berekenen.
Er is echter één ding dat we nog niet snappen. En dat is hoe u aan de volgende formule komt:

"Die formule LaTeX heb ik zelf afgeleid, ik zie nu wel dat ik een foutje gemaakt heb, het moet in het rechterlid vv in plaats van vh (de verticale snelheid i.p.v. de horizontale dus)."

Alvast bedankt.

#7

Flisk

    Flisk


  • >1k berichten
  • 1270 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 29 januari 2014 - 09:43

Dat kan door heel simpel te redeneren.
-Het vermogen dat je nodig hebt wordt bepaald door de drag maal snelheid, drag is immers de enige kracht die je afremt.
-Het vermogen wordt geleverd door de zwaartekracht, je hebt immers geen motor, hoe snel je daalt maal de zwaartekracht geeft je vermogen.

Als je dit niet direct ziet, kan je het ook op een andere manier vinden:
Teken je vliegtuig onder een hoek alpha naar beneden (zijaanzicht).
Teken daarna alle krachten die erop inwerken (lift, drag en zwaartekracht).
Ontbind nu de zwaartekracht in de richting van lift en drag.
Gegeven is dat de snelheid en richting constant blijft, dus de resultante van alle krachten moet gelijk aan nul zijn.
Dan kan je alles halen uit de tekening (stel de drag gelijk aan de component van de zwaartekracht in die richting).
Uit de tekening kan je zelfs rechtstreeks de lift halen i.f.v. Fg en alpha.
Teken het eens, als je er niet uitkomt, post dan je tekening en wat je al gevonden hebt.

Nog één ding dat ik vergat te zeggen, als je het op die manier met testvlucht zou doen, mag er geen wind zijn. Dat doe je dus best indoor in een sportzaal ofzo.

Veranderd door Flisk, 29 januari 2014 - 10:00

Je leest maar niet verder want je, je voelt het begin van wanhoop.

#8

vliegtuigman

    vliegtuigman


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 januari 2014 - 11:05

Dankuwel, het is nu duidelijk hoe de formule tot stand komt.

We hebben op dit moment nog geen motor op ons vliegtuig maar zijn dat wel van plan te doen.
Als we dan nog willen testen met de motor erop levert de motor dus ook vermogen, moeten we die dan gewoon meenemen in de formule? Of wordt de berekening dan ineens veel gecompliceerder?

#9

Flisk

    Flisk


  • >1k berichten
  • 1270 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 29 januari 2014 - 12:21

Wat is het doel van de testen met motor? Wil je het effectieve vermogen van je motor bepalen? De maximum stijgsnelheid bepalen?
Als het nog steeds gaat over het berekenen van lift/drag, heb je die motor niet nodig.
Uiteindelijk wordt alle data van lift/drag berekend zonder motor. Met motor maak je het jezelf gewoon moeilijker.
Merk wel op dat je motor een extra gewicht zal toevoegen. Extra gewicht veranderd de polar curve, die schuift dan naar rechts/beneden.
Je zou dus je testvluchten best maken met dat extra gewicht.
Hier een voorbeeldje van een polar curve van een zweefvliegtuig 450kg en 500kg:
Geplaatste afbeelding

Eens je de polar curve hebt, kan je daaruit alle vlieghoeken berekenen, met motor in functie van de snelheid en het vermogen.

Maar dan moet je natuurlijk een polar curve hebben. Zonder windtunnel is het niet gemakkelijk om deze te verkrijgen.
Die methode die ik voorstelde geeft slecht 1 punt op die curve.
Je zou verschillende testvluchten kunnen doen, door het hoogteroer telkens in een iets andere stand te zetten. Zo krijg je verschillende testpunten. Daarna kan je een curve fitten (een zo best mogelijk passende curve van de vorm ax2+bx+c vinden). Daar bestaan wel genoeg gratis computerprogramma's voor (bijvoorbeeld gnuplot). Met de hand gaat het ook vrij makkelijk hoor. Dit maakt het zoals je ziet wel al wat ingewikkelder en ik vraag me af of dat de bedoeling is in je profielwerkstuk.

Merk ook op dat je voor de polar curve niet je lift en drag moet berekenen. De polar curve is de verticale snelheid in functie van de horizontale snelheid.
zie ook:
http://en.wikipedia....curve_(aviation)
http://www.5c1.net/G...e Airspeeds.htm
Je leest maar niet verder want je, je voelt het begin van wanhoop.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures