Co jsme poznali a jaká k tomu může být teorie
1. část

Při „provozování“ leteckého modelářství, ale i u některých skutečných menších letadel, se můžeme setkat s okolnostmi, které nějak nesouhlasí s tím co se hlásá a co má platit. Oč jde? Následující stránky jsou věnovány tomu co se může stát, když se vypočtené a nakreslené podklady liší od skutečnosti. Všimněme si profilů nosných ploch a listů vrtulí pro něž jsou dány jejich teoretické tvary souřadnicemi a pak těch skutečných tvarů, které vznikly v různých dílnách a při použití rozličných materiálů.

Kdo staví modely z nosníků žeber a potahuje je netuhým potahem( papírem, folií) si mohl všimnout jednak toho, že měkký potah vytváří na nosné ploše i na ocasních plochách profily jiného tvaru, než mají pečlivě a přesně vyřezaná žebra a pak, pokud o to stál, si nemohl nevšimnout, že nevelké modely s takovými nosnými plochami létaly a chovaly se v ovzduší velmi dobře. Nemnozí si také jistě všimli, že modely s týmiž nosnými plochami a se stejnými profily se chovaly dost odlišně, když byly jejich povrchy tvořeny například potahem z tenké balzy nebo z papíru či folie. Jak je to možné?

„Tak si dávám práci s co nejpřesnějším dodržením tvaru profilu pečlivým vyřezáváním žeber a křídlo potáhnu balzou a ejhle tentýž model bez balzového potahu(s přibližně stejnou hmotností) jen s papírovým potahem létá přinejmenším tak dobře jako ten můj a dokonce se chová ve vzduchu stabilněji?“ je možné nezřídka slyšet na loukách i letištích.

Teorie zdá se být k ničemu a je proto naivní se s ní nejen zabývat, ale brát ji i na vědomí. To dost příznivců letectví, nejen v leteckém modelářství, činí a zhusta hlučně propagují.

A aby toho nebylo málo podívejte se na vrtule. Některé připomínají na náběžných a odtokových hranách svých listů něco jako mnohostěn a jiné, s přibližně stejnými geometrickými parametry (průměr, stoupání, tvary a velikosti listů), ale velmi dobře řemeslně zpracované, jsou jen o něco málo lepší.

Setkal jsem se vícekrát s těmito skutečnostmi, jež jsem posbíral i získal vlastními experimenty a vzal jsem je na vědomí s tím, že to tak má asi, v těchto rozmezích proudění nízkými rychlostmi, být. Ale nějak jsem se s tím definitivně nevyrovnal.

Tak mě napadlo zkusit program, který by mohl porovnat aerodynamické charakteristiky „správných“ profilů s těmi „všelijak pokřivenými“. Zvolil jsem opět Profili 2.20 a zkoušel co to udělá. I s vědomím toho, že pro Re čísla pod 50 – 60 000 nemusí být získané údaje z nejvěrohodnějších, protože při kritických a podkritických podmínkách proudění se dějí věci prapodivné, se kterými se zřejmě žádný dostupný program nedokáže zatím vypořádat pravdivě.

Jsou to ale právě malé a některé středně velké modely s malými zatíženími nosných ploch a také modelářské vrtule, které jsou takovými okolnostmi postiženy.

A co jsem tedy poznal, když jsem se tím trochu zabýval?!

Na obr.č.1 jsou dva obrysy jednoho profilu. Horní je teoretický a spodní je přibližný, skutečný. Ten skutečný se v nějakém podobném tvaru vyskytuje vždy, když je použita konstrukce z žeber, nosníků a měkkého potahu(papír, folie).

Na obr.č.2 jsou porovnány aerodynamické charakteristiky(poláry)obou tvarů pro Re čísla 40 000 a 60 000. Z nich je patrno, že skutečný deformovaný tvar profilu vykazuje ve střední části výrazně lepší výkony. Odpor se zde velmi zmenšil, zejména při Re= 40 000. U vyššího Re čísla již tak velký rozdíl ve výkonech( vztlak ku odporu) není.Přesto je stále lepší až do součinitele vztlaku kolem 1,1. Nad touto hodnotou začíná být lepší teoretický tvar. Když půjdeme ve srovnávání dále zjistíme, že při Re=100 000 je již jasně lepší teoretický tvar pro součinitele vztlaku nad 1,0, pro něž je vlastně tento profil určen. Při Re=150 000 je teoretický profil lepší již od součinitele vztlaku 0,6. Skutečný „nepovedený“ profil není ale stále ani tady o tolik horší.

Na obr.č.3 jsou uvedena konkrétní porovnání aerodynamických charakteristik Re číslech 120 000 a 250 000. Sami můžete posoudit, že teoretický profil i při měkkém potahu, který jeho tvary zdeformuje, nabývá vrchu. Je lepší než ten skutečný. Jsou to případy platné pro větší a velké modely, dnes většinou užívané v kategoriích „old timerů“ a dříve, tj. asi před 50 lety u největších, tehdy pouze volně létajících, modelů jejichž nosné plochy byly potaženy papírem nebo tenkým plátnem.

Když bychom chtěli postupovat ve srovnávání dále zjistili bychom, že např. při Re=1 200 000 nejsou rozdíly mezi oběma variantami tak velké a že při Re=2 500 000 jsou dokonce trochu menší. To byly případy letounů před a za I. světové války a nedávno i u některých ultralightů.

Něco podobného jsme zažili mnohokrát nejen sami, ale společnými s jinými modeláři a piloty skutečných malých letadel. Letečtí modeláři vědí, že u menších a středních, především volně létajících modelů kategorií F1, byly modely s měkkými potahy nejméně tak dobré jako ty co měly oboustranně potaženou přední část křídla(torzní skříň) nebo dokonce celý balzový potah. Takže teď to potvrdil i počítač s programem Profili 2.20.

Vy si z toho, vážení čtenáři, vyberte to podstatné a tím jsou horší výkony velkých modelů i skutečných strojů, jejichž nosné plochy jsou zdeformovány nedostatečně tuhým potahem, ve srovnání s plochami u nichž je tvar profilů i plochy dodržen podle návrhu a výpočtu a podél rozpětí se na jejich površích nevyskytují zvlněná pole, zaviněná nesprávnými materiály a technologiemi. To platí nejen pro letadla stojící v klidu na zemi, ale také velmi často pro létající stroje ve vzduchu. Pokud má někdo tu možnost a povšimne si nedostatečně dimenzovaného, byť i přesného kompozitového potahu,například horní strany nosné plochy stroje v němž sedí, může spatřit zvlnění patrné zejména mezi žebry(pokud jsou použita). Skutečné profily pak v těchto případech „zůstaly“ na letišti a „zaujmou“ svoje místa teprve když se letoun zase zastaví.