- Mié, 07 Abr 2010 11:49
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Buenos dias a todos. Tras la avalancha de grandes ideas de ayer tengo una receta que me podria servir para construir alas de foam en futuros proyectos y que os comento por si os puede ser util, le veis alguna pega insalvable o mejora aconsejable. Os adjunto un dibujo a lapiz para intentar ser mas claro en la exposicion. La idea no es mas que un compendio de los aportes de todos los participantes en el hilo, y que fundamentalmente retoma el objetivo de obtener una estructura poco pesada y muy resistente.
Entrando en materia. Mi problema con las alas, sin importar su construccion, es compensar la resistencia del ala a convarse o romperse pero siempre con un minimo peso. En la primera figura (1) se muestran las fuerzas que actuan sobre el avion: G (gravedad, peso o inercia del avion en un rizo) que tira del fuselaje hacia abajo y en oposicion F, la sustentacion de las alas, que tira de cada ala hacia arriba.
En la figura (2) aparece el resultado de las fuerzas sobre el ala, estas se flexionan en el eje Y (altura). Si la resistencia del ala es grande, la felexion no se aprecia. Si por el contrario la resistencia del ala es baja la flexion puede ser tan grande que llegue a romper el ala (a mi me ha ocurrido en vuelo). Pese a que el ala no se rompa, el hecho de perder la geometria influye en el vuelo. En resumen, necesito que mi estructura alar ponga la maxima resistencia posible en el eje Y.
En la figura (3) represento un semiala visto desde arriba. A mi parecer las fuerzas en direccion del eje Z no son preocupantes (salvo porrazo gordo, que siempre van en esa direccion). La propia estructura plana del ala sería capaz de neutralizar la escasa fuerza para vencer la resistencia del aire. En resumen, NO necesito que mi estructura alar ponga resistencia en el eje Z.
Llegados a este punto, recalco que mi estructura alar solo debe aguantar fuerzas en una direccion (el eje Y). Por otro lado la solucion de estructura sencilla y comercialmente rentable es poner un tubo con mas o menos diametro. Como ya habeis dejado claro, un tubo tiene extraordinarias cualidades de compresion/tension. El tubo, por ser redondo logra una resistencia constante en todas las direcciones (en nuestro caso, en el eje Y y en el Z la resistencia es la misma). Como acabo de exponer, mis alas no necesitan resistencia en el eje Z y aportar material (peso) para dar resistencia innecesaria no es lo mas adecuado. Por tanto, creo que un sistema de viga hecha con tubos de carbono es la solución de minimo peso y maxima resistencia, ver figura (4).
Las vigas tienen una estructura clasica, probada de sobra, y que estamos acostumbrados a ver en planos de aeromodelimo. Cuando aparece una fuerza en el eje Y una varilla sufre compresion y la otra un estiramiento, y entre las dos soportan muy bien la deformacion y/o rotura. Las vigas podrian ser del estilo A) con travesaños inclinados en diagonal o B) travesaños en angulo recto o una combinacion de las dos.
Finalmente la posicion de la viga en el ala debe ser como se muestra en la figura (5).
Este sistema en teoria está muy bien, pero tiene varias pegas y contras, de momento salvables para mi caso:
- La viga debe ser un todo, esto es las solduras de los travesaños deben ser resistentes.
- La viga debe ir encajada y pegada en el encastre el ala, en toda la superficie, no solo en determinados puntos. Habria que rellenar los huecos perfectamente con material ligero, ya habeis apuntado el uso de microbalones como solucion perfecta.
- Hay que evitar que la viga despege hacia afuera. Tambien habeis apuntado la solucion de usar una cinta (mecha) de carbono. Creo que serviria tambien algo menos drastico, como fibra de vidrio o asgurarnos que la viga queda perfectamente pegada en su encastre.
- La altura de la viga (separacion entre las varillas de carbono) debe ser suficiente para que se produzca la respuesta esperada, sinembargo tenemos la limitación del grosor del ala, y que debemos dejar un margen para no cortar el ala longitudinalmente. En mi caso para un grosor de ala de 3cm se puede dejar la viga en 2cm o un poco mas.
- El trabajo que supone hacer la viga. No tengo solucion a este problema, es mas, creo que hay que ser manitas y cortar los travesaños todos igualitos, pegandolos cuidadosamente con tiras de fibra o algo que asegure su soldadura perfecta. En una escala grande como mi caso (2,5 mts de envargadura) es mas facil. En escalas pequeñas es trabajo de precision. Creo que esta es la pega mas insalvable de esta idea.
- Si el ala es desmontable gran problema, no tengo solucion. Unir las dos vigas de cada semiala es un problema gordo. Me gustaria que a alguien se le ocurriera algo bueno. De momento yo esquivo el problema haciendo alas de una pieza (con todo el rollo que supone para transporte y almacenaje).
Me imagino que vosotros encontrareis mas contras al sistema, si podeis publicaros mejor que mejor, esto nos pone en antecedentes si alguno se mete con el tema.
He realizado algunos calculos de pesos y coste economicos a groso modo para poner esta estructura en un ala de 2,5 mts. Los datos lo he basado en lo publicado por Dedalo 1111.
- Peso de la estructura: inferior a 100 gramos, solo las 4 varillas necesarias rondan los 54 gramos a razon de 18 gramos varilla. Poniedo travesaños y 'pegamento' no creo que supere los 80g. Los refuerzos de pino que he metido en un ala similar ascienden a 300 grs. por tanto la ganancia en el peso es importante. Ahorramos 200grs.
- El coste de las 4 varillas suponen unos 12,5 euros a razon de unos 3,5 - 3,6 cada varilla. Habria que añadir algo por el relleno de microbalones, fibra si se opta por ponerla y resina para soldar los travesaños. El coste de la pieza de foam de 1,25 mts x 0,3 mts y 3 cm de grosor anda por los 4 eruos. El coste de entelar es agusto del consumidor (balsa, oracover u otros).
Espero no habero aburrido mucho, lo cierto es que he aprendido mucho con vuestras ideas. Ahora solo necesito tiempo para ponerlas en practica.
Un saludo y gracias por haber seguido en tema.