Charakterystyki aerodynamiczne kadłuba wiatrakowca dla różnych kątów zaklinowania usterzenia poziomego

• Autorzy: Ruchała P. , Stryczniewicz W. , Czyż Z. , Łusiak T.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1202198

Warianty tytułu

EN

The aerodynamic characteristics of an gyroplane fuselage for various angles of incidence of horizontal stabilizers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy przedstawiono eksperymentalne badania wpływu kąta zaklinowania usterzenia poziomego na charakterystyki aerodynamiczne wiatrakowca. Obiektem badań był model kadłuba wiatrakowca, wraz z usterzeniem w układzie H. Kąt zaklinowania usterzenie był zmienny. W badaniach pominięto wpływ wirnika nośnego i śmigieł napędowych. Badania przeprowadzono w tunelu aerodynamicznym T-l w Instytucie Lotnictwa za pomocą sześcioskładowej wagi tensometrycznej WDP-01. Przeanalizowano kadłub z usterzeniem przy różnych wartościach kąta zaklinowania usterzenia poziomego (od -10° do +10°), a także kadłub izolowany. Dla każdej analizowanej konfiguracji wyznaczono obciążenia aerodynamiczne dla kątów natarcia w zakresie od -16°do 18° i prędkości przepływu niezaburzonego równej 30 m/s. Wyniki badań tunelowych wskazują, że zmiana kąta zaklinowania usterzenia może powodować zarówno ilościową, jak i jakościową zmianę charakterystyk aerodynamicznych. Oznacza to, że parametr ten wpływa nie tylko na przewidywane osiągi wiatrakowca, ale również na jego stateczność podłużną. W związku z tym, wiatrakowiec o nieprawidłowo dobranym kącie zaklinowania może być niestateczny, co oznacza niebezpieczeństwo użytkowania.

EN

This paper presents the experimental investigation of an influence of the horizontal stabilizer's angle of incidence on the aerodynamic characteristics of a gyroplane. The object of investigation was a scaled model of a fuselage of a gyroplane, equipped with a H-shaped tailplane. The angle of incidence of the horizontal stabilizer was changeable. An effect of the main rotor and the propellers of the gyroplane was excluded from this investigation. The wind tunnel tests were conducted in the T-l wind tunnel in the Institute of Aviation for the speed of undisturbed flow of 30 m/s. In the investigation the 6-component strain-gauge balance WDP-01 has been applied. During the investigation the fuselage with the tail plane (for the angle of incidence of horizontal stabilizer from -10° to 10°) and without the tailplane. For each configuration the aerodynamic loads were obtained as a function of the angle of attack (in the range from -16° up to 18°). The results of the wind tunnel tests show that the change of the angle of incidence of the horizontal stabilizer may cause both quantitative and qualitative change of the aerodynamic characteristics. In other words, this parameter may affect not only the performance of a gyroplane, but also its longitudinal stability. Thus, a gyroplane with an improper angle of incidence of the horizontal stabilizer can be unstable, which means that it cannot be flown safely.

Słowa kluczowe

PL

aerodynamika wiatrakowców; mechanika lotu wiatrakowców; tunel aerodynamiczny; badania tunelowe

EN

aerodynamics of gyroplane; flight mechanics of gyroplane; auto gyro; wind tunel; wind tunel tests

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 4 (241)
• Strony: 96--107
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., fot., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Ruchała P.

• Zakład Aerodynamiki, Instytut Lotnictwa, al. Krakowska 110/114, 02-256 Warszawa, Polska

autor

Stryczniewicz W.

• Zakład Aerodynamiki, Instytut Lotnictwa, al. Krakowska 110/114, 02-256 Warszawa, Polska

autor

Czyż Z.

• Katedra Termodynamiki, Mechaniki Płynów i Napędów Lotniczych, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Polska

autor

Łusiak T.

• Katedra Termodynamiki, Mechaniki Płynów i Napędów Lotniczych, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycak 36, 20-618 Lublin, Polska

Bibliografia

• [1] de la Cierva, J., Rose, D., 1931, Wings of Tomorrow: The Story of the Autogiro, Brewer, Warren and Putnam, New York.
• [2] de la Cierva, C. A., 1998, Juan de la Cierva - A Universal Spaniard, Constructiones Aeronaticas S.A. (CASA), Madrid.
• [3] Leishman, G. J., 2004, "Development of the Autogiro: A Technical Perspective," Journal of Aircraft, 41(4), pp. 765-781.
• [4] Coton, F. N., Smrcek, L., 1998, "Aerodynamic Characteristics of a Gyroplane Configuration," Journal of Aircraft, 35(2), pp. 274-279.
• [5] Dąbrowska, J., Szczepanik, T., 2009, „Wiatrakowce jako przewidywany kierunek rozwoju wiropłatów w XXI wieku," Prace Instytutu Lotnictwa, 201, s. 178-186.
• [6] Department of Transportation, FAA, 2000, Rotorcraft Flying Handbook, D.C.: Federal Aviation Administration (FAA-H-8083-21), Washington.
• [7] Liberty Fly, 2016, „Wiatrakowce," http://www.libertyfly.pl/WIATRAKOWCE-2.html.
• [8] Czyż, Z., Łusiak, T., i Magryta, P., 2013, „Badania numeryczne CFD wpływu usterzenia na charakterystyki aerodynamiczne wiatrakowca," Prace Instytutu Lotnictwa, 232, s. 3-14.
• [9] Łusiak, T., Czyż, Z., Kłoda, Ł., Chabros, M., i Dżaman, E., 2013, Analiza porównawcza wyników badań numerycznych wiatrakowca z wynikami badań w tunelu aerodynamicznym. Jachowicz, T., Kłonica, M., i Rudawska, A. (Redaktorzy), Postęp w technikach wytwarzania i konstrukcji maszyn - wybrane zagadnienia problemowe, s. 5-18, Perfekta Info, Lublin.
• [10] Łusiak, T., Wendeker, M., 2013, „Badania aerodynamiczne kadłuba wiatrakowca Fusioncopter," Politechnika Lubelska, Katedra Termodynamiki, Mechaniki Płynówi Napędów Lotniczych, 2/92/NN/2013, Lublia
• [11] Conner, B. P., Manogharan, G. P., Martof, A. N., Rodomsky, L. M., Rodomsky, C. M., Jordan, D. C. and Limperos, J. W., 2014, "Making sense of 3-D printing: Creating a map of additive manufacturing products and services," Additive Manufacturing, 1-4, pp. 64-76.
• [12] Bassett, K., Carriveau, R., and Ting, D. S-T., 2015, "3D printed wind turbines part 1: Design considerations and rapid manufacture potential," Sustainable Energy Technologies and Assessments, 11, pp. 186-193.
• [13] Wiśniowski, W., 2011, „Specjalizacje Instytutu Lotnictwa - przegląd i wnioski," Prace Instytutu Lotnictwa, 235, s. 7-16.
• [14] Ruchała, P., 2013, „System pomiarowo-sterujący tunelu aerodynamicznego T-l," Prace Instytutu Lotnictwa, 232, s. 63-78.
• [15] Krysztofiak, G., 2011, „Opis przygotowań i metodyka prowadzenia badań tunelowych wirników nośnych wiropłatów w ujęciu odwzorowania modelowego wahliwego wirnika wiatrakowca," Prace Instytutu Lotnictwa, 219, s. 227-233.
• [16] Krysztofiak, G., 2011, „Kryteria podobieństwa aeromechanicznego w tunelowych badaniach modeli wirników wiropłatowych statków powietrznych," Modelowanie Inżynierskie, 42, s. 217-226.
• [17] Stalewski, W., Zalewski, W., 2011, „Analiza wybranych stanów lotu wiatrakowca w oparciu o obliczeniowe charakterystyki aerodynamiczne jego komponentów," Prace Instytutu Lotnictwa, 219, s. 280-288.
• [18] Sznajder, J., 2011, "Efectiveness of an Inverted-V-Shaped Control Surfaces of a Gyroplane at Low Speed and High-Angles-of-Attack," Transactions of the Institute of Aviation, 218, pp. 86-96.
• [19] Krzymień, W., 2014, „Aspekty krótkiego startu wiatrakowca," Mechanika w Lotnictwie ML-XVI, s. 89-95
• [20] Cieślak, S., 2014, „Niestabilność huśtawkowego wirnika nośnego wiatrakowca działającego w opływie osiowym," Prace Instytutu Lotnictwa, 235, s. 28-37.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę