ВОЗДУШНЫЕ ЗМЕИ
Гость!
Вход

главная страница

новости проекта
опросы
соревнования

авиамодели
воздушные змеи
ла
библиотека

гостевая
раздел воздушных змеев

Описание конструкции Трайдент - каркасный кайт

kiting.org.ua

Автор статьи - Pass

В статье описаны теоретическое обоснование и методика построения трайдента - каркасного кайта с высокими аэродинамическими характеристиками.

Для изготовления кайта с высокими аэродинамическими показателями не обойтись без определенных выкладок и обоснований. Самодельщики же (да, похоже и некоторые именитые фирмы), зачастую используют два критерия - это "а мне так нравится" или "этот кайт хорошо летает (по крайней мере так говорят) и я его скопирую". Оба варианта абсолютно не гарантируют сколько-нибудь прогнозируемого результата.
Что же нужно знать и учитывать при проектировании и изготовлении действительно хорошего кайта?
Во-первых, это тип кайта, который вы собираетесь строить. По поводу этого отсылаю к своей статье на нашем сайте "Виды кайтов, различные мнения". Там более подробно описаны различные типы кайтов, их достоинства и недостатки.
Каким требованиям должен отвечать хороший кайт?
Во-первых это высокое аэродинамическое качество, т.е.отношение подъемной силы кайта к его лобовому сопротивлению. Почему именно оно, а не абсолютная тяга (подъемная сила) кайта. Все очень просто. Максимальную тягу кайта можно создать за счет большей площади. Но! При движении тяга кайта распадается на две силы: собственно силу, движущую кайтера вперед и силу, стягивающую его по ветру, перпендикулярно движению. Т.е. вполне в соответствии с правилом параллелограмма. Очевидно, что чем больше впереди будет находиться кайт в движении, тем больше полезной, тянущей вперед силы удастся от него получить. В движении перпендикулярно ветру появляется встречный ветер, который относит кайт с большим лобовым сопротивлением по ветру, уменьшая полезную тянущую прямо силу и увеличивая силу стаскивания по ветру. В конце концов, такой кайт с большой силой нагружает ноги кайтера и срывает его с кантов, а скорость не растет. Так работают, например баллонники, да и многие фойлы. И наоборот, кайт с низким лобовым сопротивлением, позволяет не только двигаться с большой скоростью перпендикулярно ветру, но и повернуть лыжи против ветра (до 30 градусов, используя имеющийся запас полезной, тянущей вперед силы), что выражается в остроте хода против ветра. Поэтому у многих вызывают удивление успешное использование в гонках небольших, низко летающих кайтов с не слишком большой тягой, но с отличным ходом против ветра (типа параски). Поэтому эмпирически (методом проб и ошибок), кайтеры и выбирают кайты с низким лобовым сопротивлением. Я же, как некоторое время назад молодежь выбирала пепси - выбираю ТРАЙДЕНТ.
Что это за зверь, и почему именно его я считаю вершиной кайтостроения на сегодняшний день?
Больше всего он похож на широко сейчас известную параски (приближаются к этим параметрам и современные флет-кайты BOW, но толстые баллоны не дают возможности достигнуть максимума по этим показателям), но как бы существенно доработанную аэродинамически для увеличения подъемной силы при сохранении низкого лобового сопротивления. Т.е. это однослойный каркасный кайт с 5-7 продольными нервюрами и редкой расстроповкой по всему куполу. Свою родословную он ведет от кайтов Питера Линна.
Итак, давайте попробуем его грамотно спроектировать, учитывая требования аеродинамики и обосновывая каждый свой шаг.

Первое, что необходимо сделать, это выбрать площадь кайта (его тип мы как бы уже выбрали - трайдент). Для этого воспользуемся формулой P=0.05*V^2*S
Эта формула означает, что подъемная сила кайта равна коэффициенту качества крыла (0.05), умноженному на скорость ветра в м/сек в квадрате и умноженному на проекционную площадь кайта в кв.м.. Для езды по снегу минимальная для движения сила равна 5-7 кг, а максимально переносимая равна где-то 2/3 веса кайтера. Отсюда для ветров 4-12 м/с площадь кайта от 7 до 12 м кв. Для воды лучше несколько увеличить площадь (больше сопротивление движению и мягче падать).

Второе - форма крыла в плане (сверху). Аэродинамические опыты говорят, что наилучшей формой крыла в плане является эллипс (вспомните крылья истребителей времен войны ЯК или ЛА). Как модификацию, облегчающую изготовление кайта можно одну из кромок сделать прямой. При этом, если прямой будет передняя кромка, а задняя эллипсная, то у кайта будет выше подъемная сила, но хуже устойчивость, если же прямой будет задняя кромка, то заметно улучшается устойчивость и управляемость при незначительном уменьшении подъемной силы.

Третье. Удлинение, т.е. отношение квадрата размаха крыла к его площади. Визуально определяется так: крылья с большим удлинением - узкие длинные крылья (планер), с меньшим - короткие и широкие (современные истребители с треугольными крыльями). Удлинение крыла: чем больше - тем лучше для создания подъемной силы. Суть этого утверждения та, что разрежение над поверхностью крыла засасывает воздух из-под крыла на его верхнюю часть через концы крыла, что формирует закрученный жгут воздуха, сбегающий с концов крыла. Для создания этого жгута тратится большое количество энергии, что приводит к высокому лобовому сопротивлению и уменьшению разницы давлений между верхней и нижней плоскостями крыла, т.е. уменьшению подъемной силы и аэродинамического качества. Достаточно хорошим удлинением будет около 6, т.к. его увеличение конструктивно усложняет изготовление кайта, а прирост аэродинамического качества уменьшается с увеличением удлинения.

Четвертое. Профиль крыла. Существует огромное количество профилей, собранных в атласы. Их скрупулезная подгонка возможна только при продувке в аэродинамических трубах и применяется для проектирования "взрослых" самолетов (есть еще программки типа Xfoil – прим. редактора). В нашем случае подойдет профиль с плавными формами (типа CLARK V или EPPLER) с относительной толщиной 12-17% и расположением максимальной толщины на 25-40% от передней кромки. Такой выбор обусловлен тем, что при помощи ткани невозможно создать устойчивую форму, например S-образного профиля, т.к. в полете она будет все время меняться. Относительная толщина выбрана из тех соображений, что подъемная сила крыла напрямую и сильно зависит от этой величины, но при увеличении толщины профиля более 17% начинает резко расти лобовое сопротивление. Пусть вас не смущает, что мы используем только верхние обводы профиля, ведь именно верхняя часть профиля на 2/3 обеспечивает характеристики крыла, а вогнуто-выпуклые профили (однослойные кайты) создают повышенную подъемную силу при приемлемом лобовом сопротивлении и неплохих срывных характеристиках на небольших скоростях (числах Рейнольдса)

Пятое. Арочность крыла - дугообразность при виде спереди (сзади). От нее в первую очередь зависит устойчивость-управляемость кайта. Чем она больше (баллонники С-типа), тем выше устойчивость. Попутно отогнутые вниз уши играют роль аэродинамических шайб, т.е. уменьшают перетекание воздуха с нижней поверхности на верхнюю, т.е. как бы увеличивают удлинение крыла. Отрицательным свойством большой арочности является уменьшение проекционной площади крыла, а именно она создает подъемную силу. Достаточной для устойчивого полета будет арочность (отношение размаха крыла к его "горбатости") 15-40%. Форма арки может быть просто круглой, но лучше всего опять все тот же эллипс (посмотрите на современные парапланы).

Вот в общем-то и все аэродинамические характеристики, обеспечивающие создание хорошего кайта.
Как же конструктивно его спроектировать?
Раскрой ткани купола конечно же лучше всего произвести с помощью программы типа Surfplan или аналогичной, но можно попытаться и вручную, убирая лишнюю ткань в выточки (как на параски канадского изготовления)

Программу "Surfplan" можно скачать здесь: http://www....s/index.htm

Передняя кромка должна представлять собой устойчивую к лобовому сопротивлению конструкцию, лучше всего в виде жесткого каркаса (его отсутствие или недостаточная жесткость приведет к сминанию передней кромки набегающим потоком воздуха с потерей полетной формы кайта). Конечно же, годятся и надувные конструкции, но в них очень трудно сочетать достаточную жесткость и небольшую толщину (низкое лобовое сопротивление). Поэтому мы и выбираем трубки и стержни диаметром до 30-40 мм. Материалы легкие, прочные и жесткие (уголь, стеклопластик, дюраль).
Для улучшения формы крыла в полете применяем пришитые к нижней плоскости крыла 5-7 нервюр - плоских полотнищ из ткани с формой профиля крыла в данном месте, пришитых вертикально за верхнюю кромку снизу к полотнищу кайта. Верхняя кромка нервюр задает форму профиля, а в продольный карман нижней вставляются латы (те же трубки или стержни, только потоньше). Такие нервюры, кроме формообразующей функции, еще и формируют поток воздуха вдоль движения и препятствуют его перетеканию через концевые кромки, т.е. работают как весьма эффективные аэродинамические шайбы, увеличивая эффективное удлинение крыла.
В полете форма крыла поддерживается расстроповкой. Достаточно 3 ряда редко поставленных строп, прикрепленных к передней кромке, к нервюрам в месте максимальной толщины профиля и к их "хвосту". Передние два ряда - силовые, третий - управляющий. Количество управляющих строп может быть меньше (например всего 2). Удлиняющих строп (так называемых «удлинителей» - прим. редактора) может быть 2,3,4 с соответствующими достоинствами и недостатками. Органами управления могут быть ручки (чаще всего), бар как у баллонника или даже ручка кайта параски при небольшой длине строп.
Таким образом, мы спроектировали аэродинамически весьма совершенный кайт, для пошива которого требуется минимум ткани и усилий.
Как конструктивно реализовать проект я подробно не рассказываю, т.к. тут широчайшее поле для фантазии самодельщиков, а идеи, не загнанные в русло готовых решений, бывают очень неожиданными и эффективными. Так что дерзайте! С интересом прочту отклики на статью, особенно с конструктивной критикой (т.е. с обоснованием своего мнения хоть какими-нибудь соображениями, а не просто "они же, наверное, не дураки, раз так сделали")

Для тех, кому очень нужно, но не получается, можем разработать и изготовить кайт с заданными характеристиками.
(обратится к админам сайта http://kiting.org.ua )

Удачи всем в изготовлении кайтов!!!

Опубликовал:
загрузок 2500 (размещено 1 Января 1970)

версия для печати
Комментариев: 2

1. Гость 999     (25 Февраля 2009, 07:34)
почему негде не говорят про систему упавления
2. Гость     (26 Августа 2009, 22:27)
а как получить викройки с єтой проги

>> хотите задать вопрос или есть что сказать?
Написать комментарий

Имя:
 :)  ;)  :(  >:-[
 :D  B)  :-/  :-o
Охраняется законом об авторском праве. При использовании материалов ссылка на источник обязательна.