انتخاب ایرفویل هواپیمای مدل

در مطلب قبلی مقدمه ای در مورد برخی از کدهای تحلیل ایرفویل مثل Xfoil و Profil پرداختیم. در این قسمت قصد داریم که یک ایرفویل برای هواپیمای مدل خود انتخاب کرده و سپس آن را توسط نرم افزار فلوئنت تحلیل کنیم.

صدها مقطع ایرفویل برای انتخاب وجود دارد. این ایرفویلها در قالب نمودارهایشان شناسانده می شوند. مثلا نمودار ایرفویل E197 را ببینید. انتخاب ایرفویل بستگی به فهم درست از مفاهیم این نمودارها دارد.

در مطلب آشنایی با ایرفویل (Airfoil) – قسمت ششم توضیحات جامعی درباره این مفاهیم داده شده است. در اینجا قصد تکمیل این مبحث را خواهیم داشت، بنابراین لازم است که ابتدا آن پست را مطالعه کنید و سپس ادامه این مطلب را بخوانید.

در اینجا قصد داریم سه ایرفویل E214, E197, E168 را از نظر نمودار ضریب لیفت-زاویه حمله مقایسه کنیم. این سه ایرفویل به ترتیب بدون انحنا (یعنی متقارن E168)، با انحنای متوسط (E197) و با انحنای زیاد (E214) هستند.

این نمودارها اطلاعات خوبی برای مقایسه این سه ایرفویل می دهد. اولین ویژگی متقارن بودن ایرفویل است. از نمودار مشخص است که E168 در زاویه حمله صفر نیروی لیفت ندارد پس متقارن است. اما دو ایرفویل دیگر در زاویه حمله صفر نیروی لیفت تولید می کنند. همین موضوع می تواند پارامتر مهمی برای انتخاب ایرفویل برای هواپیمای مدلی باشد که از آن انتظار داریم نیروی لیفت بیشتری به ما بدهد (ایرفویل E214). همچنین اگر از هواپیما انتظار مانورپذیری دارید ایرفویل متقارن ایرفویلی مناسب است زیرا در حالت پرواز معکوس نیز همان عملکرد پرواز معمول را برای هواپیما داشته باشد (E168). همچنین اگر هواپیما سرعتی است نیازی نیست که ایرفویل نیروی لیفت زیادی بدهد. به عبارت دیگر لزومی ندارد حتما نامتقارن یا ضخیم باشند. ایرفویل متقارن و نازک گزینه خوبی برای هواپیماهای سرعتی هستند زیرا نیروی لیفت آنها از طریق سرعت بالای هواپیما تامین می شود.

نکته دیگر زاویه حمله ای است که در آن Stall (واماندگی) رخ می دهد. اگر از هواپیمایتان انتظار مانورپذیری بیشتری دارید طبیعتا باید آن ایرفویلی را انتخاب کنید که دیرتر و نرم تر Stall کند (ایرفویل E197). منظور از Stall نرم تر این است که به یکباره نیروی لیفت آن کاسته نشود. برای مثال ایرفویل E168 در زاویه حمله بیش از 10 درجه به طور ناگهانی کاهش نیروی لیفت می دهد اما ایرفویل E197 اینگونه نیست.

انتخاب بر اساس ماموریت هواپیما

همانطور که گفته شد با توجه به ماموریت هواپیما باید ایرفویل مناسب انتخاب شود. به طور کلی در گلایدرها که کم سرعت هستند و مانور زیادی ندارند، ایرفویلی مناسب است که لیفت زیاد، درگ و گشتاور پیچشی کم در عدد رینولدز پایین داشته باشد.

در هواپیمای مدل نمایشی و آئروباتیک، ایرفویل متقارن مناسب است تا بتواند پرواز معکوس داشته باشد و گشتاور پیچشی کمی ایجاد کند. این امر باعث می شود که هواپیما راحت تر از حالت spin و Snap roll (که بعد از Stall ناگهانی رخ می دهد)، فرار کند.

برای هواپیمای مدل Sport ایرفویلی مثل E 197 مناسب است. این ایرفویل ضریب لیفت ماکزیمم (Clmax) بالایی دارد. درگ کم و گشتاور پیچشی متوسطی دارد. وضعیت Stall آن نیز بسیار خوب است. همچنین ایرفویل دیگری که در بین هواپیماهای Sport خیلی طرفدار دارد، Clark Y است که سطح زیرین آن تخت است.

علاوه بر توضیحات فوق در انتخاب ایرفویل، موضوعی که بسیار اهمیت دارد، توانایی ساخت هواپیماست. اگر ایرفویل انتخاب شده سادگی در ساخت نداشته باشد و یا اینکه به هر صورتی شما نتوانید ایرفویل ها را یک شکل و مطابق الگوی طراحی شده ی بال، بسازید، هواپیمای تان دچار مشکل خواهد شد. توصیه اکید بنده در تجربه های ساختی که داشتم این است که اگر تا کنون تجربه عملی در ساخت هواپیما نداشتید، حتما با ایرفویل هایی که سطح زیرین آنها تخت هستند، شروع کنید. اصطلاحا به این ایرفویل ها “flat bottom airfoil” می گویند.