Diseño Aeronaútico ¿Alguien sabe la velocidad máx. que aguanta la estructura alar ?

Tema en 'R/C Diseño Aviones FPV & UAV' iniciado por picblanc, 7 Nov 2009.

  1. picblanc Miembro

    picblanc
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    Buenas a todos.

    Alguien sabe como calcular de una manera eficiente la velocidad máxima de la que no debería nunca exceder mi Electro Junior para garantizar la integridad de la estructura alar y evitar que se rompa en algún viraje??
     
  2. Eduardo Núñez Miembro

    Eduardo Núñez
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    Madre mía con la pregunta!

    No sabes de la cantidad de factores de la que depende. A ver si te puedo explicar un poco, para que sepas el jardín que es ese.

    La velocidad máxima en un viraje que puede soportar sin romperse, depende de los G´s a los que esté sometido en el viraje, eso para empezar ya depende del radio del viraje, lo que se puede cerrar un viraje depende del coeficiente de sustentación, ya no del perfil, sino del ala (porque se ve afectado por su geometría y rendimiento). El momento máximo de flexión de la estructura ( es mayor en el centro que en los marginales) depende de cómo esté construída la estructura, osea, el espesor del perfil, la cantidad de largueros que haya, de cómo estén dispuestos y de qué material sean (existen tablas con la propiedades de diversos materiales, maderas, metales, plásticos, fibras, .....). Si no se se hiciera ningún viraje, tampoco se podría volar a una velocidad ilimitada. Existe un fenómeno conocido como resonancia, todos los cuerpos y estructuras tienen una frecuencia a la que "les gusta vibrar", dicho mas a lo bestia "a la que suenan si se golpean", como ocurre con los tablones de madera, al golpearles, como un xilófono (txalaparta vascos). El avión al volar genera unos torbellinos que lo sacuden, a determinada velocidad (alta), la frecuencia de "golpeo" de estos torbellinos, coincide con la resonancia del ala, la amplitud de la oscilación es cada vez mayor, se produce el conocido flutter y puede llegar a partir el ala. Es como cuando al niño del columpio se le empuja periódicamente en el momento justo, cada vez coje mas altura.

    El famoso ejemplo del puente de Tacoma Narrows, estaba diseñado para soportar el empuje lateral de vientos de mas de 120Km, pero por entonces no se calculaba la resonancia, un día que sopló 66Km, entró en resonancia y pasó esto http://www.youtube.com/watch?v=j-zczJXSxnw En valladolid en el puente colgante, estaba prohibido que pasasen tropas marcando el paso, la frecuencia del paso coincidia con la resonancia del puente.

    La resonancia en un velero real http://www.youtube.com/watch?v=kQI3AWpTWhM

    Si desconoces toda esta cantidad de variables no se puede calcular, aparte de la complejidad del calculo, como te podrás imaginar.

    Yo en mis veleros lo hago al revés. A partir de la velocidad máxima y ya que conozco el perfil que he puesto y de las estimaciones de peso, calculo el larguero (en doble T, número de mechas, separación entre el superior y el inferior,...), que es mucho mas sencillo, puesto que es algo ya muy estudiado, y ya teniendo los datos en cuanto a resistencia de materiales (fibra de carbono) que da el fabricante. Como el larguero viene a aportar el 90% de la resistencia total a la flexión, el resto lo hace el enchapado del ala (éste se encarga de de la totalidad de la torsión), habrá mas margen de seguridad.
     
  3. picblanc Miembro

    picblanc
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    Hola Eduardo,

    No sabes el gusto que da dar con alguien que sabe de lo que habla....

    Bueno, ya se que expuse la cuestión de modo muy breve y poco explícito para lo extensa que es.

    La intención de este hilo es intentar hablar de los límites aerodinámicos y mecánicos de nuestra aeronaves (de cualquier material) para que la gente rigurosa sepa hasta donde puede llegar. Así mismo tener criterio para poder programarse las alarmas convenientes para evitar el desastre.

    En cuanto a la preguntita, no he estudiado ingeniería aeronáutica, pero en la carrera que hice si me tocó mucha física y cálculo de estructuras, así que me imagino la complegidad final, pero lo que intento es encontrar algún tipo de aproximación sencilla que se acerque a cada magnitud.

    Por ejemplo, a partir de los materiales y de los datos del manual de cada avión que se pueda obtener una aproximación gruesa de los límites para poder incluso optimizar parámetros.

    De momento te propongo:

    1# saber la velocidad máxima sin virar (a la escala que nos movemos, ya sabes que no llegaremos a velocidades Mach ni se van a producir ondas de choque ni nada de eso que tu y yo ya sabemos) se trata de algo genérico adaptado a los perfiles alares que usamos.

    2# La velocidad máxima angular del viraje para que podamos soltar mando si uno se acerca (ya se que las fuerzas de aceleración o G's dependen del radio y la velocidad al cuadrado e.t.c...) pero se trata de saber en función del perfil, material, superficie alar e.t.c... que velocidad no es aconsejable sobrepasar si no queremos ver en la cámara como perdemos un ala, je je je j......

    3# Otra cosa que creo muy conveniente que se pudiera cuantificar, es el peso extra con respecto el de origen que se le carga con toda la electrónica, baterias, e.t.c... ya que ese factor de lastre además de peligroso para la sustentación hace que el avión necesite demasiada propulsión para sustentar y por lo tanto ser un avión con mucho consumo.

    No se si ves la intención del tema....

    Cambio!!
     
  4. xavi Maestro FPV

    xavi
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    Hola, buen cuestionamiento haces. Ese dato a lo mejor de una manera empírica puedes aproximar para cada modelo en cuestión.

    Lo digo porque a más de uno se le ha salido un ala en pleno vuelo. O bien hace el burro con el avión y no le pasa nada.

    Si tienes alguno medio en desuso, haz acrobacias lastrándolo y busca el momento del desastre jeje. No se me ocurre otra cosa, ya que tenemos diferentes aviones, pesos y materiales.

    El caso de los corchos, pues la varilla central del ala es el soporte que aguanta todo.

    Si te sirve de algo pregunta a miquelS.M. cuanto pesa su avión, que lleva dentro, si ha reforzado algo y cual es la burrada más grande que le ha hecho a su avión, y si no mira alguno de sus videos.

    Yo te puedo adelantar que con mi twin star hago loopings totalmente cerrados y seguidos, 3 o 4 sin parar, flexa que da miedo pero no se parte.
    Y pesando 2 kg. Sin un solo refuerzo, todo original.

    A lo mejor lo que necesitas es meter un medidor de G y logear un vuelo y rezar para que no se te parta en pedasos el avión. O si estás dispuesto a llevar al límite un avión de corcho para saber el momento de su destrucción. pues ánimo! todo sea por la ciencia jeje.

    Porque como tambien me acabo de enterar gracias a Eduardo Núñez, se complica con tanta variable.

    Suerte en el hallazgo!

    Eduardo, tu diseñas modelos?
     
  5. Eduardo Núñez Miembro

    Eduardo Núñez
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    puedes hacer alguna prueba.

    La de máxima velocidad en vuelo nivelado, la vas a conseguir haciedo un picado, para que la velocidad suba mas lentamente, a unos 30º, (mejor que bajar a la vertical), cuando veas que empieza a temblar, SUAVEMENTE, recupera el picado esperando no romper. Si llevas gps, puedes ver la velocidad máxima. Mas sencillo que calcular frecuencias de resonancia. Pero claro, es velocidad dependerá también de la densidad, viscosidad, humedad, presión y temperatura del aire, que son variables.

    En cuanto a la del viraje, si el velero es de foam con un tubo de fibra, puedes calcular la resistencia del tubo, es mas fácil. Los G´s del viraje dependen de la velocidad y radio de giro, el radio mínimo de giro depende del Cl máximo que soporta el ala, si intentases cerrar mas, el ala entra en pérdida y aumenta el radio. Tienes que saber que la fuerza centrífuga que tiene que soportar el larguero, la provoca el peso de todo el avión, menos el peso del ala.

    En lugar de hacer todo esto, no es mejor que hagas unos vuelos agresivos, viéndo el avión desde abajo, observando lo que curvan las alas, y después analizas datos para ver la velocidad a la que ibas en ese instante?

    Creo que preguntas todo esto porque desde el punto de vista FPV, no se aprecia la velocidad, debido a la altura, y temes pasarte.
     
  6. Sprint_99 Miembro Activo

    Sprint_99
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    del elektro junior en concreto, si no llevas la versión 2 (servos en cola), la bayoneta romperá fácilmente, puesto que en la versión 1 venia una bayoneta finísima.

    el elektro lo he visto a mas de 100 kmh sin problemas, aunque si pretendes hacer movimientos amplios y rápidos de mando a alta velocidad, más que calcular 200 factores preocupate de poner un servo fuerte o se romperán piñones y de más.


    saludos
     

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