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Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Aeromodelos con propulsión eléctrica avanzados, de altas prestaciones, conversiones glow-electrico, configuraciones complejas, etc.
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Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Mortio
-  Mar, 28 Abr 2020 15:31 #1405522
Hola, soy Mortio abro este hilo para ir informando del proyecto que yo y un amigo iremos desarrollando a lo largo de este año.
La idea principal es usar un sky surfer que tengo desde hace unos años
20191117_104818.jpg
como podeis ver en la imagen ya tiene instalado un sistema de FPV pero es lo más barato que pude encontrar en banggood y tiene ya bastantes golpes, todo el morro lleno de ciano y cinta americanana al igual que un alerón augantado por celo ese marrón que se llevó tras colisionar en el aire con esas bestias de hobby king los EFX racer.

La idea es hacer varias alas con perfiles bastante distintos para ver cual es la afectación en términos de velocidad pico, media, tasa de ascenso, autonomia... y poderlas adaptar al sky surfer así nos ahorramos la parte de comprar nuevos motores fuselaje... y nos podemos centrar en el tema del proyecto.

Disponemos de un presupuesto máximo de 100€ y de una impresora 3D, ordenador potente para diseñar las piezas y varios amigos que nos podrían ayudar en el proceso de cortar con CNC entre otros.

Todas las propuestas de ayuda están bienvenidas, iré informando del tema editando este mensaje.

Hecho/Resuelto:
  • 28/04/2020:
    Hasta ahora hemos hecho un poco de documentación necesaria para el trabajo y próximamente estableceremos unos terminios para seguir una especie de rutina. Web que nos podria ser de gran ayuda Airfoil Tools
  • 13/5/2020: Hemos pedido los artículos de la lista siguiente en banggood, esperando que tarden por lo menos 20 días en llegar.
Usaremos:
  1. F405-WING con SD y mission planner como nos ha sugerido Capitán_Pattex:
    Si entiendo bien, ¿vuestra idea sería montar un avión con alas hechas en distintos perfiles, y comparar su comportamiento? Para eso en realidad no necesitáis transmitir con la APM, tiene su propia "caja negra" donde grabar.
  2. Módulo GPS Radiolink TS100 sugerido por LUAR
  3. Pitot analógico Matek Airspeed Sensor ASPD-7002
Cosas a resolver:
  • Que material seria mejor: fibra de carbono (casi descartado), balsa, probar con impresión 3D, o algun tipo de espuma
Última edición por Mortio el Mié, 13 May 2020 11:00, editado 4 veces en total.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Capitán_Pattex
-  Mar, 28 Abr 2020 16:36 #1405525
Mortio escribió: ↑
Mar, 28 Abr 2020 15:31
Cosas a resolver:
  • No sabemos que usar, AMP y mission planner o caja negra como nos ha dicho Capitán_Pattex:
    Si entiendo bien, ¿vuestra idea sería montar un avión con alas hechas en distintos perfiles, y comparar su comportamiento? Para eso en realidad no necesitáis transmitir con la APM, tiene su propia "caja negra" donde grabar.
A lo que me refería es que la propia APM guarda sus propios "logs" o registros de parámetros de vuelo, documentación en inglés aquí.

Respecto a lo de las alas, yo empezaría por modelizar el avión con XFLR5 (manual en español aquí, copiando la forma en planta aproximada de ala y estabilizador, y usando cuatro o cinco perfiles distintos, como el Clark-Y, S3021, MH32, NACA 4412 y Aquila. Así ves cómo varía el comportamiento entre unos y otros sin cortar material, y qué esperar.

Si ya tienes la APM instalada y funcionando, dar unos vuelos planeados para sacar de los logs (fundamental GPS, ideal también con Pitot) las curvas Cl-Cd (o más fácil y equivalentes, Vh-Vv) para ver entre esos perfiles por dónde andas.

A partir de ahí, hacer un ala de secciones planas paralelas cortando con hilo sobre foam (tienes un hilo muy bien explicado, y compruebas cómo te ajustas.

Mi experiencia es que el ajuste es siempre malísimo, así que por lo menos usando el XFLR5 podrás comparar cosas consistentes :D Sacar datos de vuelo es un arte en sí mismo...

Ánimo y suerte con el proyecto!
Alfredo
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Luis Gil
-  Mar, 28 Abr 2020 16:42 #1405526
Mortio escribió: ↑
Mar, 28 Abr 2020 15:31
  • No sabemos que usar, AMP y mission planner o caja negra como nos ha dicho Capitán_Pattex:
    Si entiendo bien, ¿vuestra idea sería montar un avión con alas hechas en distintos perfiles, y comparar su comportamiento? Para eso en realidad no necesitáis transmitir con la APM, tiene su propia "caja negra" donde grabar.
    De todas maneras yo ya había pensado comprarme una APM y usarla en el Phoenix 2400 con un sistema de FPV mejor.
    Como seria esa "caja negra" y donde podría conseguir una?

Yo creo que lo suyo sería usar las dos cosas. Me explico.

Para ser rigurosos con vuestras pruebas imagino que tendréis previsto realizarlas siempre en las mismas condiciones. Las meteorológicas va a ser casi imposible que coincidan entre sí, por lo que deberéis repetir una misma prueba varias veces y sacar promedios. Aquí es donde entra en juego Mission Planner o cualquier otro GCS que podáis usar. Los vuelos deberían ser siempre los mismos, una misma misión repetida todas las veces. Para ello lo mejor es que sea automática.

Y los datos que vais recogiendo son el ingrediente principal del proyecto. Esos datos recibidos por telemetría pueden sufrir cortes, lagunas, interferencias, etc. Para ello lo mejor es contar con una controladora que disponga de logger y almacenamiento, generalmente una tarjeta SD.

Controladoras con esa capacidad tenéis unas cuantas en el mercado. Como tenéis poco presupuesto, yo os recomendaría usar algún modelo de Matek, muy compactas y capaces de las prestaciones que os comento arriba.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Mortio
-  Mar, 28 Abr 2020 18:03 #1405528
Luis Gil escribió: ↑
Mar, 28 Abr 2020 16:42
Para ser rigurosos con vuestras pruebas imagino que tendréis previsto realizarlas siempre en las mismas condiciones. Las meteorológicas va a ser casi imposible que coincidan entre sí, por lo que deberéis repetir una misma prueba varias veces y sacar promedios. Aquí es donde entra en juego Mission Planner o cualquier otro GCS que podáis usar. Los vuelos deberían ser siempre los mismos, una misma misión repetida todas las veces. Para ello lo mejor es que sea automática.

Y los datos que vais recogiendo son el ingrediente principal del proyecto. Esos datos recibidos por telemetría pueden sufrir cortes, lagunas, interferencias, etc. Para ello lo mejor es contar con una controladora que disponga de logger y almacenamiento, generalmente una tarjeta SD.

Controladoras con esa capacidad tenéis unas cuantas en el mercado. Como tenéis poco presupuesto, yo os recomendaría usar algún modelo de Matek, muy compactas y capaces de las prestaciones que os comento arriba.
Si, esa era la idea. La controladora de vuelo supongo que es ir conectando los sensores en los pines y configurar las con algún software, porque a parte de brújula no creo que lleven ningún sensor más integrado... y seria conectar todos los servos y eso en la placa y después el receptor a la placa o todo en el receptor como siempre y la placa enchufarla en el receptor? Estas
controladoras que me has pasado tienen muy buena pinta, dice que llevan barometro y eso pero es que lo llevan o que lo pueden llevar?
Si es así que modulos GPS recomendais? Yo había pensado en poner sensor de velocidad del aire, GPS y barómetro

Gracias por todo chicos
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por LUAR
-  Mar, 28 Abr 2020 18:07 #1405529
Hola Mortio:
Me apunto al carro para aprender a estudiar perfiles y ayudar en lo que pueda.
Mientras escribía ya te ha orientado Luis Gil y Capitán_ Patexx.
Estas son la preguntas que te quería formular:
1.- ¿Tienes el perfil que usa el Sky Surfer?
2.- Entiendo que los 100 € de presupuesto es solo para materiales de construcción y no la controladora de vuelo para poder registrar datos. ¿No?
3.- ¿Qué conocimientos tienes en la construcción clásica (balsa, entelado, enchapado, etc).
4.- ¿Qué conocimientos tienes en el manejo de materiales compuestos (fibra de vidrio, carbono, resinas, foams, etc)?
5.- ¿Qué conocimientos tienes en la impresión de los nuevos filamentos espumables de impresión 3D?
6.- ¿Qué conocimientos tienes de estructuras para el diseño de alas de impresión 3D?
7.- ¿Que conocimientos tienes en manejo de software de simulación aerodinámica, Flow simulation de SolidWorks o similares, XFLR,etc...?
8.- ¿Qué conocimientos tienes de controladoras de vuelo y estaciones de tierra para sacar datos?

Desgraciadamente solo en alguna cosa te podré ayudar (3,4 y 8) las (5,6 y 7) me encantaría sacarlas de la bandeja de "Tareas pendientes".

Sobre cosas a resolver, comparto totalmente lo que te comenta Luis Gil sobre la forma de realizar la captura de datos (vuelo autónomo mediante Mission Planner por ejemplo) y la controladora de vuelo, las Matek encajarían perfectamente en este proyecto y la respuesta de Capitán Patexx, tanto en el uso de un software de simulación, como en la construcción de alas de foam cortadas con hilo caliente.

Solo un pensamiento, si con los 100 € tengo que comprar el sistema de captura de datos y realización de ensayos reproducibles, para esto necesito la controladora, el gps , un tubo de pitot con su electrónica y ya puestos la telemetría, en solo esto se nos va un 75% del presupuesto. Pero con el 25% que nos queda si pasamos de fibra y resina, y de filamentos de impresión tenemos suficiente para hacer un montón de alas de foam que conjugadas con el uso de varillas de carbono y cinta de embalar a modo de recubrimiento, será más que suficiente para desarrollar el proyecto y sacar conclusiones sobre las alas comercializadas con el Sky Surfer.

Bueno ya nos iras comentando y aquí estoy para lo que pueda ayudarte, tengo uno encima de un armario con una MiniPixhawk esperando el levantamiento del estado de alerta para comenzar a hacer pruebas con Luis Gil, en la distancia claro (estamos a más de 1000 km), sobre vuelo térmico con Ardupilot y Mission Planner.
Un saludo.
Raúl.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Mortio
-  Mar, 28 Abr 2020 18:31 #1405530
Bueno, en tema de presupuesto: El límite es más un reto que otra cosa porque todos sabemos que a la mínima nos ponemos a añadir cosas y el avión sale 4 veces más caro de lo previsto. Si se pude hacer con 100 seria todo un logro la verdad.
Por tema de filamento 3D no creo que sea un problema porque tengo rollos para aburrir y en alibaba se encuentran por unos 8€/Kg que tampoco es problema.

Tus preguntas:
  1. No, pero seria question de buscarlo, no le he hecho modificaciones pero el perfil está lejos de ser el original por los golpes y eso
  2. Lo que decía antes, es más un reto que otra cosa.
  3. Tengo 0 conocimientos en hacer aviones a la antigua usanza, hasta ahore he sido de los de comprarlo todo PNP
  4. Tengo experiencia haciendo moldes con resina y fibra de vidrio pero no tengo el material.
  5. Hasta ahora he impreso con los filamentos típicos PLA y ABS pero rollos de LW-PLA no he usado ninguno, me he visto vídeos de como funciona y eso pero no lo he probado en mano.
  6. Hasta este momento lo único que he diseñado en 3D son piezas de repuesto y cosas de este estilo con Fusion 360 pero no he tocado 3D y aviones
  7. He mirado por internet pero nunca he usado nada
  8. Toda la experiencia que tengo es ver los de mi club usándolo y mi deseo de entrar en este mundo.
Como puedes ver soy un inexperto, todo lo he ido aprendiendo con los del club
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por LUAR
-  Mié, 29 Abr 2020 10:49 #1405548
Hola Mortio:
Gracias.
Tenemos un buen reto por delante y muy interesante.
Lo primero de todo será buscar el perfil del Sky Surfer y si no lo encontramos lo podemos sacar del mio, de todas formas habrá que sacar varios a lo largo del ala para ver su evolución y poder modelar el ala.
También necesitamos un tríptico del avión o al menos de la planta, tengo esta de la propia web de X-UAV. No recuerdo si en la documentación del avión lo incluía.
PLANTA.jpg
PLANTA.jpg (7.1 KiB) Visto 2458 veces
Cuando lo tengamos hay que hacer lo que dice Capitán_Patexx, compararlo con una colección de perfiles.
Bueno, vamos buscando esto por el momento.
Un saludo.
Raúl.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Mortio
-  Mié, 29 Abr 2020 11:47 #1405553
Gracias Raúl, yo no puedo acceder al avión ni a los posibles planos que aparezcan en las instruciones ya que no lo tengo en casa y ahora esta difícil salir. Pero lo iré buscando por internet, lo más importante es tener el perfil del centímetro que encaja dentro del fuselaje para que justamente encaje y se quede sujeto.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por LUAR
-  Mié, 29 Abr 2020 13:24 #1405554
Hola Mortio:
Mortio escribió: lo más importante es tener el perfil del centímetro que encaja dentro del fuselaje para que justamente encaje y se quede sujeto
Ese afortunadamente lo tenemos.
IMG_20170601_162812.jpg
Ahora no, pero lo tengo en dwg y dfx en otro ordenador.
Te dejo el enlace para que veas alguna foto más.
como-convertir-un-sky-surfer-en-un-quad ... tol-277216
Un saludo.
Raúl.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Mortio
-  Mié, 29 Abr 2020 15:19 #1405555
LUAR escribió: ↑
Mié, 29 Abr 2020 13:24
 Ahora no, pero lo tengo en dwg y dfx en otro ordenador.
Te dejo el enlace para que veas alguna foto más.
como-convertir-un-sky-surfer-en-un-quad ... tol-277216
Un saludo.
Raúl.
Que suerte, gracias.
Muy interesante lo del VTOL, te salió un proyecto estupendo, éxito total!
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Capitán_Pattex
-  Mié, 29 Abr 2020 15:40 #1405556
LUAR escribió: ↑
Mar, 28 Abr 2020 18:07
 Bueno ya nos iras comentando y aquí estoy para lo que pueda ayudarte, tengo uno encima de un armario con una MiniPixhawk esperando el levantamiento del estado de alerta para comenzar a hacer pruebas con Luis Gil, en la distancia claro (estamos a más de 1000 km), sobre vuelo térmico con Ardupilot y Mission Planner.
Un saludo.
Raúl.
Esto tengo ganas de verlo ;)

¿Los DXF del perfil los puedes pasar a coordenadas y compartirlos? A lo mejor con eso podemos empezar a modelar ya y sacar sus propias polares en XFLR5/Xfoil. Lo que es seguro es que podremos obtener las relaciones espesor/cuerda y curvatura/cuerda, con lo que será fácil construir una primera aproximación. Si no, pues a ojo sobre la foto. Yo lo hice así con el CONDOR 270 y saqué el perfil filtrando por esos parámetros en airfoiltools.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Mortio
-  Jue, 30 Abr 2020 10:17 #1405597
Mortio escribió: ↑
Mar, 28 Abr 2020 18:03
Si, esa era la idea. La controladora de vuelo supongo que es ir conectando los sensores en los pines y configurar las con algún software, porque a parte de brújula no creo que lleven ningún sensor más integrado... y seria conectar todos los servos y eso en la placa y después el receptor a la placa o todo en el receptor como siempre y la placa enchufarla en el receptor? Estas
controladoras que me has pasado tienen muy buena pinta, dice que llevan barometro y eso pero es que lo llevan o que lo pueden llevar?
Si es así que modulos GPS recomendais? Yo había pensado en poner sensor de velocidad del aire, GPS y barómetro

Gracias por todo chicos

Básicamente, a parte de la placa se necesita algun sensor extra? Si es así seria barómetro, velocidad del aire y GPS? Al final la controladora que usaremos es la F405-WING
Gracias a todos los que estáis interesando en el proyecto.
Aún estamos en la fase de recopilar información, ya llegará el momento que todos esperamos de ponernos manos a la obra :wink:
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por LUAR
-  Jue, 30 Abr 2020 11:03 #1405598
Hola Capitán_Patexx:
Capitán_Pattex escribió:Esto tengo ganas de verlo :wink:
Claro, lo documentaremos lo mejor que sepamos.
Capitán_Pattex escribió:¿Los DXF del perfil los puedes pasar a coordenadas y compartirlos?
Sí, sin problemas.

Hola Mortio:
Mortio escribió:Básicamente, a parte de la placa se necesita algun sensor extra? Si es así seria barómetro, velocidad del aire y GPS? Al final la controladora que usaremos es la F405-WING
Perfecta la F405-Wing.
Además necesitas el gps, yo suelo usar el TS100 (más caro y 0.5 m de precisión horizontal) pero mucha gente esta usando el BN880 (es más barato pero con 2 m de precisión horizontal).
Importante un tubo de pitot y la electrónica, los tienes analógicos y digitales estos últimos más caros. Pero ambos funcionan por el estilo (siempre hay que calibrarlos antes del vuelo), la diferencia esta en que el digital se conecta a través de I2C.
Si quieres ver en el Mission Planner el vuelo en tiempo real, necesitas también el módulo de telemetría.
Por el momento y si no lo vas a usar para otro avión en breve, yo esperaría a comprar todo esto.

Un saludo.
Raúl.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Mortio
-  Jue, 30 Abr 2020 12:10 #1405600
Ok, el tema del GPS supongo que pondré este que dices tú, el TS100 porque tiene 3 veces más precisión por solo 6€ de diferencia. Y pitot este de Matek que viene con el tubo y todo creo que es analógico pero casi que mejor. Telemetría ya me la pediré después de hacer este proyecto, tengo pensado montar una estación de tierra para long range usando el phoenix 2400 pero poco a poco.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Luis Gil
-  Jue, 30 Abr 2020 14:07 #1405607
Estos dos GPS están bien probados y te funcionan sin problema en aviones no tripulados. Ambos con compás (brújula) incorporado. Tienen de bueno su tamaño para aviones no muy grandes, sobre todo el Matek:

20200424_195650.jpg

Respecto al sensor de presión dinámica (pitot), si no andas muy sobrado de puertos serie en la controladora es casi mejor que uses el digital conectado al puerto I2C. suelen tener también algo menos de ruido parásito en su señal.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por jota.sr
-  Jue, 30 Abr 2020 16:28 #1405612
Luis Gil escribió:Respecto al sensor de presión dinámica (pitot), si no andas muy sobrado de puertos serie en la controladora es casi mejor que uses el digital conectado al puerto I2C. suelen tener también algo menos de ruido parásito en su señal.
Hola Luis en el caso de que el use el sensor pitot de matek que me parece la mejor opción ,no le ocupa un puerto serial ya que va conectado en el rssi analogico de la fc (Matek 405), si se usa uno digital se debe ocupar el i2c2 junto con al compass, el i2c1 solo soporta barómetro, adicional el precio esta bastante bien.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Capitán_Pattex
-  Vie, 01 May 2020 10:10 #1405636
Hola a todos,

Le he pegado unas secciones guarreras al ala sobre una cuadrícula de 1cm y he sacado la distribución y posición de cuerdas, diría que con precisión de unos 5mm, que no está mal para empezar.
Estimación ala.PNG
Las posiciones de borde de ataque, salida y cuerda quedan así:
tabla cuerdas.PNG
tabla cuerdas.PNG (7.83 KiB) Visto 2328 veces
También he medido a ojímetro la relación entre cuerda, espesor y curvatura del perfil a partir de la foto de Luar:
Estimación perfil.PNG
Estimación perfil.PNG (3.86 KiB) Visto 2328 veces
Y con eso dando algo de margen a los porcentajes he entrado en Airfoiltools y me he quedado con estos tres, que son los que más creo que se parecen:
Airfoil comparison.PNG
En cuanto a comportamiento son bastante similares (he limitado la comparación a Reynolds 200.000 para no emborronar), aunque el NACA parece que es el más suave en la pérdida aunque tiene menor L/D... al menos a ese Reynolds
Aero Coeff Re200k.PNG
Y con esto y un bizcocho... en breve lo meteré en XFLR5.

Saludos!
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por LUAR
-  Vie, 01 May 2020 19:58 #1405654
Hola Capitán_Patexx:
Muy buen trabajo, pero si puedes esperar, el próximo martes tengo acceso al ordenador donde tengo todo lo relacionado con el Sky Surfer y a lo mejor podemos afinar algo más con la selección de los perfiles.
Ya comentas, gracias.
Un saludo.
Raúl.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Capitán_Pattex
-  Sab, 02 May 2020 2:22 #1405673
Hola Raúl!

Me temo que me he adelantado... he ido sacando ratillos entre pañal y pañal para ir lanzando cosas, y tengo ya las alas con perfiles USA-48 y MH-32 sacadas. Como la cosa va de comparar, pues cuantos más tengamos mejor; una vez que pillas la mecánica de XFLR5, ir sacando modificaciones no lleva mucho (otra cosa es diseñar... con lo que aún no me he atrevido).

He elegido estos dos perfiles porque uno se parece al que tenemos, y el otro es muy diferente. El MH32 tiene un espesor del 8.7% (~15% en el original) y una curvatura del 2.3% (~3% en el original). Que ahora que lo pienso, quería tocar sólo uno de los dos parámetros... fallo. Me lo apunto en la lista de tareas.

La mecánica es más o menos siempre la misma; descargo las coordenadas del perfil desde Airfoiltools, y las salvo a un fichero .dat. Lanzo los análisis del perfil tipo 1 para Reynolds por bloques: de 1.000 a 9.000 con saltos de 1.000, de 10.000 a 90.000 con saltos de 10.000, y de 100.000 a 900.000 en saltos de 100.000. Creo que es mejor empezar por este último bloque, ya que a Reynolds altos converge mejor, y va usando las soluciones anteriores como valores iniciales para las siguientes.
Airfoil Batch Analysis Config.PNG
Análisis de bloques por Reynolds
Con estos valores tenemos las polares generadas, y ya nos podemos ir al avión en sí, aunque de momento sólo he hecho el ala. Además de las secciones en planta, he metido algo de dihedro en la punta para hacer el wingtip... aunque inventado. Cuando tengáis el avión en las manos, medid por favor en las últimas secciones a ver qué va saliendo. Mi objetivo era llegar suavemente a 30 grados en la punta.
Tip Dihedral.PNG
Diedro progresivo de la punta de ala
Y queda un ala muy cuca... y creo que ajustada a la real, salvo por la punta, que en algunas imágenes he visto que era plana, aunque me suena más tipo EasyStar o EasyGlider, curvada.
Wing.PNG
Modelo Ala SkySurfer
Os dejo adjunto el fichero del ala por si queréis enredar vosotros. No he metido diedro en ningún otro sitio, ni torsión en la punta ni nada. Hay que renombrarlo como .xml, no podía subirlo en ese formato y he cambiado la extensión a .txt

Teniendo el ala, hay que cargar los ficheros de polares del perfil que queremos usar. Aquí podríamos irlos variando a lo largo de la envergadura, pero de momento lo dicho, no lo he hecho. Hecho esto, definimo el análisis como Tipo 2 (Sustentación constante), tipo de análisis LLT, inercia con 700g, CG a 55 mm y 10mm debajo del ala (bastante inventado, pero sólo influye en estabilidad que no voy a medir ahora), y lanzo en secuencia desde -15º a 25º cada 0.25º. Esta parte es muy rápida, se tarda más en poner los perfiles en todas las secciones que en calcular.

Y ya tenemos nuestras polares del ala. Lo primero que me ha llamado la atención es que en ambos casos, el diseño geométrico de la punta hace que se evite la entrada en pérdida por ahí; para el máximo ángulo de ataque, las puntas tienen coeficientes de sustentación más bajos que el resto, y cuando vemos alas que entran en pérdida por la punta, las puntas de ala tienen picos hacia arriba y no hacia abajo:
MH32 distr sustentación alto alfa.PNG
Distribución de sustentación a 11.8º
MH32 distr sustentación alto alfa.PNG (7.66 KiB) Visto 2303 veces
Ahora nos toca comparar qué aporta cada uno de los perfiles (en ambos casos, peso del avión 700g, CG a 55mm):

Polares del USA-48:
USA48, 700g, CG55mm.PNG
Polares del MH32:
MH32, 700g, CG55mm.PNG
A primera vista el rendimiento del ala con perfil MH32 es algo mejor, con un CL=10 para 4º de ángulo de ataque frente al CL=0.9 del ala con USA-48. La pendiente del coeficiente de sustentación CL frente al ángulo de ataque también es más lineal en el caso de usar MH32. El máximo de CL/CD poniendo el USA-48 es de algo menos de 18, aunque varía suavemente, mientras que llega hasta 20 cuando usamos el MH32

Ambos perfiles nos dan máximos de CL/CD cerca de los 4º, así que ese será el ángulo de incidencia que elija para el ala respecto al estabilizador. Un poco por inercia y no complicarme, porque en realidad el punto de CL/CD máximo nos da la configuración de máxima autonomía (tiempo de vuelo), pero para nuestro avión podríamos apuntar al punto de máximo alcance (distancia recorrida), que viene dado por (CL)^(3/2)/CD, y que en el caso del ala con MH32 estaría en unos 6.75º, con un valor por debajo de 18.
Max Range vs Max Endurance.PNG
Máximo alcance vs Máxima autonomía MH32
Max Range vs Max Endurance.PNG (10.09 KiB) Visto 2303 veces
De nuevo el USA-48 presenta valores algo más bajos, aunque en una zona mayor y con variaciones menos acusadas.
Max Range vs Max Endurance, USA48.PNG
Máximo alcance vs Máxima autonomía USA-48
Max Range vs Max Endurance, USA48.PNG (9.33 KiB) Visto 2303 veces
El coeficiente de momento de ambos es similar a 4º, aunque el MH32 varía menos bruscamente.

Lo que esto me dice a mi, y corregidme si me equivoco, es que con el USA-48 tenemos peores prestaciones, pero en un rango más amplio de velocidades (ángulo de ataque).

Y hasta aquí he llegado hoy. Tareas pendientes que pretendo hacer, modelar las superficies de los estabilizadores, para lo que supongo que usaré un NACA0012 por simplicidad, y volver a correr estos dos modelos con el avión completo. Además, lanzar otros tres perfiles, uno de ellos el que salga del modelo CAD de Raúl, otro con espesor del ~9% y curvatura ~3% (como el USA-48) y otro que tenga un espesor cerca del 15% como el USA-48, pero menos curvatura (~1%), tirando más a simétrico. Supongo que usaré perfiles NACA por simplicidad al generarlos... pero se admiten sugerencias.

Cuando tengáis el avión en las manos, si podéis medir la altura del borde de salida, os lo agradezco.

Buenos vuelos y felices aterrizajes para todos!
Alfredo
Adjuntos
Modelo xml del ala
(9 KiB) Descargado 124 veces
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Mortio
-  Sab, 02 May 2020 9:40 #1405678
Wow chicos realmente me tenéis asombrado, iré recopilando todos los datos que se publiquen en este post, manteniendo el autor claro. Yo voy avanzando pero no tengo tanto tiempo ni conozco tanto sobre el tema, gracias a todos los que ayudais :)
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por LUAR
-  Sab, 02 May 2020 11:10 #1405680
Hola Capitán_Patexx:
¡Que pasada!

El martes me copio la carpeta para disponer en el ordenador de casa todo lo que generé en su día.
Cogeré también la regla de puntas para sacar los perfiles en las secciones que tu has modelado.
Lo malo es que no tengo escaner pero bueno, creo que haciendo las fotos correspondientes se pueden modelar los perfiles.

Gracias por tu implicación y sigue con las explicaciones de que vemos con cada curva y que conseguimos sacar de ellas.

No he conseguido descargarme el fichero, mi ordenador me dice que no es una aplicación Win32 válida, generalmente me pasa con algún txt.

Un saludo.
Raúl.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por pa22
-  Sab, 02 May 2020 14:48 #1405685
Interesante propuesta, Alfredo vas bien con tu ojo % :lol:

Mírate las series HQ 3 de 12 a 15 o la HQ 2 de 12 a 13, en su momento utilizando un calibre de contornos saqué el perfil del Easy Star pero no recuerdo si era de la serie 2 o 3, o si era de 12 a 13 o hasta 15 pero por ahí va ...... siendo que casi todos esos aviones son clones del Easy Star y viendo la foto de Raúl con el Sky Surfer pienso que van por el mismo camino, Multiplex ha trabajado mucho sus aviones con los perfiles HQ y HN. El ala del Sky Surfer 1400 como el que tratan aquí es como la has proyectado, varió en el 1400 V4 y el de 2400 que tomaron la geometría del Bixler 3.

Si te es posible dale una mirada al Atmos7 de CATUAV :shock:

Me quedo por aquí con un café y un cigarrillo :mrgreen:

EDITO: para la geometría de ala/perfil utiliza Rn entre 300k y 600k, son pocos los HQ con los que puedes jugar a bajo Rn (y los USA olvídalos por debajo de 600K), así como Alpha entre -8 y 13 :wink:
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Capitán_Pattex
-  Dom, 03 May 2020 22:55 #1405734
Pues con Pa22 ya sólo nos falta el Tío Juan :D Sintiendo vuestra mirada me noto más tranquilo, si meto la gamba me daréis un toque.

A los perfiles les daré una vuelta más adelante... de momento creo que ya hay bastante para empezar a masticar. Y otro día comentaré con calma lo del número de Reynolds y los perfiles pequeños. Buenas pistas las de los HQ, aunque creo que merece la pena darle un tiro también a las que saque Raúl. El Atmos ya lo conocía... en el UAV lo que manda son los sistemas, y la célula está ahí sólo para transportarlos, está claro.

En plan perspectiva histórica, ¿de dónde salen los perfiles USA?

De momento el fin de semana me ha cundido para sacar el modelo de alas y cola, copiando información e imágenes de esta presentación de lo que parece el trabajo fin de carrera de alguien:
https://prezi.com/q8d8egges77d/bixler-2 ... roperties/
No se lo curra tanto como nosotros con el perfil, pero tiene bastantes seccione medidas. Desde aquí gracias :)
wireframe no fuselage.PNG
Adjunto los modelos .xml con la extensión cambiada a .txt y .pdf, para ver si Raúl puede abrirlos.

Mi siguiente paso es meterme con el fuselaje... cosa que no he hecho nunca en XFLR5, así que supongo que me llevará un ratillo.

Para el estabilizador había pensado meter un NACA 0012 y a correr (como nuestros amigos), pero si queréis medir el espesor y su punto máximo, hacemos perfiles a medida. Yo no me complicaría en tratar de sacarlos con mucha exactitud...

Venga, con esto y un bizcocho... la próxima semana seguimos.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Capitán_Pattex
-  Lun, 04 May 2020 11:32 #1405760
Luis Gil escribió:Con esa cuerda alar y velocidades de vuelo razonables para ese modelo, no tires más alto de un Reynolds de 400K, no sería real.
Cierto Luis, de hecho creo recordar que me fijé en el MH32 y variaba entre 60.000 en la punta y unos 650.000 en la raíz en cierto momento (hablo de memoria)... pero eso es el propio programa quien lo elige para cada condición de vuelo del avión, interpolando entre los valores que tú has lanzado en el análisis previo de los perfiles. Me gusta generar las polares en el intervalo más amplio posible (normalmente entre 1000 y 1 millón) porque como las puedes exportar, luego las reciclo de un avión a otro y no repito el análisis cada vez.

Para los que el número de Reynolds os suene a chino... Es un valor que compara las fuerzas viscosas (rozamiento) con las gravitatorias (relacionadas con el peso) cuando nos movemos en un fluido, y que nos dice cómo de laminar (suave) o de turbulento es nuestro movimiento. Tiene mucha aplicación en aviones, pero también en movimiento por tuberías, y en los desplazamientos de bichos pequeños, desde insectos en el aire a bacterias en la sangre.

En nuestro campo, moviéndonos en un fluido libre y a menos de 0.6 veces la velocidad del sonido, el número viene dado por la expresión
Imagen
donde ρ es la densidad del aire, µ es la viscosidad del fluido (pensad en moverse en el aire, en agua, en aceite o en miel), v es la velocidad del aire y l la longitud característica. La velocidad y longitud pueden ser sobre el perfil o sobre el ala, con lo que el valor puede variar más o menos con un x10.

Típicamente en aeromodelismo podemos simplificar diciendo que el número de Reynolds es
Re = v · l · 70000 para alas, usando la velocidad en m/s y la longitud en m.

Los efectos se notan de forma exponencial, es decir, si un número es el doble o el triple de otro nos quedamos más o menos igual, pero cuando multiplicamos por 100 o por 1000 es cuando empezamos a notar cambios. Su valor en nuestro modelo va a dictar si el aire se mueve de forma laminar o turbulenta, y cuándo se nos desprende la capa límite.

Los perfiles tradicionales, heredados de aviación, suelen funcionar bien a partir de Reynolds 500.000, y por encima del millón no dan muchos problemas. Pero con los aeromodelos es común estar por debajo de 100.000, como en nuestro caso, así que o elegimos perfiles específicos (afortunadamente hay muchos), o veremos cómo en seguida perdemos cualidades.

Como ejemplo, aquí están las curvas del USA-48 que metí en el análisis anterior; si nos fijamos en la eficiencia CL/CD, que como ya hablamos nos da la máxima autonomía, vemos cómo se va degradando cuando bajamos desde 1 millón hasta 50.000:
USA 48 CL vs CD.JPG
Eficiencia vs ángulo de ataque
USA 48 CL vs CD legend.JPG
Eficiencia frente a ángulo de ataque, tabla
Lo que ya nos avisaba Pa22... ese perfil por debajo de 100k, básicamente no rinde. Si miráis la misma gráfica para el MH-32, va peor que a 1M (como al 30%), pero sigue estando en CL/CD=35 para Re=50k.

Saludos a todos... y que podamos volar pronto. Vaya días de térmicas nos estamos perdiendo :)
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por pa22
-  Lun, 04 May 2020 12:52 #1405763
Capitán_Pattex escribió: ↑
Dom, 03 May 2020 22:55
 En plan perspectiva histórica, ¿de dónde salen los perfiles USA?
Son casi tan viejos como matusalem, se remontan a 1917 con la primera serie de seis perfiles. USA es acrónimo al ejército de los EEUU (United States Army), fueron perfiles muy utilizados hasta mediados de los 60's junto a los Clark y los Gotinghem. En particular solo tengo experiencia con el USA35B muy utilizado por Taylor (T-Craft) y Piper en particular con el Cub (PA18), todos los ala corta desde el Pacer (PA11) hasta el Colt (PA22), el Azteca (PA23) y algún otro que no recuerdo. Sin ánimo de menospreciar en mi opinión, utilizar perfiles RAF, USA, CLARK o Gothingem y la GRAN MAYORIA de NACA previos a 1933 lo cual incluye muchos de las series de 4 dígitos como el 2412 (TR 460 de 1933), a día de hoy sino es por alguna remembranza histórica, educativa o de derivación es pérdida de tiempo. Una de las cosas por las que estos perfiles caen en desuso es porque eventualmente se dieron cuenta que la relación perfil/geometría alar es lo que realmente hace eficiente un perfil.

Nota aparte y dado el tema que están tratando, si realmente quieren hacer eficiente el Sky Surfer 1400 no solo han de evaluar los perfiles sino también la geometría del ala y utilizar Rn => 100k y <= 600k, optar por Rn menor a 100k para un aeromodelo de ese tipo no es una buena administración del tiempo. Sobre la geometría del ala, algo parecido a la nueva del V4, Bixler 3 o el SF 2400 compensa las variaciones de Rn en alto Alpha.
Animo y GRACIAS, está interesante el tema :wink:
Última edición por pa22 el Lun, 04 May 2020 13:37, editado 1 vez en total.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por LUAR
-  Lun, 04 May 2020 13:12 #1405764
Hola Capitán_Pattex:
Ya he podido descargar el fichero.
Mañana tendré los datos de lo que hice en su día.
¿Puedes compartir el fichero de XFLR? para poder ir siguiendo tus actuaciones y aprender algo de su manejo.
Gracias, un saludo.
Raúl.
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por Capitán_Pattex
-  Lun, 04 May 2020 15:12 #1405771
pa22 escribió: ↑
Lun, 04 May 2020 12:52
 Sin ánimo de menospreciar en mi opinión, utilizar perfiles RAF, USA, CLARK o Gothingem y la GRAN MAYORIA de NACA previos a 1933 lo cual incluye muchos de las series de 4 dígitos como el 2412 (TR 460 de 1933), a día de hoy sino es por alguna remembranza histórica, educativa o de derivación es pérdida de tiempo. Una de las cosas por las que estos perfiles caen en desuso es porque eventualmente se dieron cuenta que la relación perfil/geometría alar es lo que realmente hace eficiente un perfil.
Lo que me gusta de los NACA de 4 cifras es que se entiende muy bien qué cambia de uno a otro, así que lo que dices, en plan educativo muy bien. Pero tal vez sea sólo porque no me he puesto a entender los MH o los HQ...
pa22 escribió: ↑
Lun, 04 May 2020 12:52
 Nota aparte y dado el tema que están tratando, si realmente quieren hacer eficiente el Sky Surfer 1400 no solo han de evaluar los perfiles sino también la geometría del ala y utilizar Rn => 100k y <= 600k, optar por Rn menor a 100k para un aeromodelo de ese tipo no es una buena administración del tiempo. Sobre la geometría del ala, algo parecido a la nueva del V4, Bixler 3 o el SF 2400 compensa las variaciones de Rn en alto Alpha.
Je je, de momento mi objetivo es sólo reproducir un Sky Surfer como el de Mortio. Cuando llegue el momento de optimizar, ya nos meteremos.

Y a modo de modificación de bajo coste... probar a jugar con los alerones para meter Camber/Reflex en las secciones con alerón me parece de coste 0. El comportamiento del avión variará sin duda. Y así aprendo otra cosa de XFLR5, que aún no he tocado lo de generar fuselajes (hoy he empezado, y me ha costado un poco entender el sistema. Pero creo que para esta semana muy mal se tiene que dar la cosa para no conseguirlo.

El uso del Reynolds es a título informativo; XFLR5 te dice a qué número estás trabajando, igual que te dice la superficie alar. No es una variable de entrada.
LUAR escribió:Hola Capitán_Pattex:
Ya he podido descargar el fichero.
Mañana tendré los datos de lo que hice en su día.
¿Puedes compartir el fichero de XFLR? para poder ir siguiendo tus actuaciones y aprender algo de su manejo.
Gracias, un saludo.
Raúl.
Hola Raúl!
¿Qué fichero de XFLR necesitas? La geometría del avión la subí hace un par de posts como .pdf y .dat. No sé si quieres los perfiles que tengo ya generados (descargados de airfoiltools, tienen que ser .dat para XFLR5), o las polares. En cualquier caso, hoy soy yo quien los tiene en el otro ordenador, así que tendrá que esperar a la noche.
¿Sabes si al foro se pueden subir ficheros .zip, o algún otro similar, para ensamblarlo todo? Si no, armaré un fichero del avión con perfiles puestos y lo comparto; será xml pero se puede renombrar fácil.
El manual en español está bastante bien, y de hecho hay un hilo antiguo en miliamperios donde contribuyen al mismo. También me gusta de la documentación en la web de XFLR5 un artículo del Radio Control Soaring Digest de 2008 en el que hacen un ejercicio parecido al nuestro de replicar un avión existente. Página 26 y siguientes. Y en todas las demás fotacas de aviones :D
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Re: Estudio de los perfiles Aerodinámicos

Por LUAR
-  Lun, 04 May 2020 16:39 #1405776
Hola Capitán_Pattex:
Perdona no me he explicado.
Solo me he podido descargar el .pdf. Y lo he convertido a xml sin problemas. Si cambio este .pdf a .dat, al abrirlo con el XFLR solo me aparece el spline foil por defecto y fila nueva con ningún dato.
El .txt no lo puedo descargar.
Me refería si puedes enviarme el fichero del proyecto, entiendo que son las extensiones .xfl y wpa.
He cambiado el .pdf a estas extensiones y me da error al intentarlos abrir con el XFLR.
Capitán_Pattex escribió:Sabes si al foro se pueden subir ficheros .zip, o algún otro similar, para ensamblarlo todo?
No, los informáticos lo tienen capado para evitar posibles desastres.
Tranquilo cuando puedas.
Respecto a la documentación estuve estudiándola hace años pero no fui capaz de entender muchas cosas, seguramente por mi falta de base en conocimientos de aerodinámica, pero creo que ahora con un buen profe será distinto.

Gracias por tus aportes y dedicación.
Un saludo.
Raúl.
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