Salve a tutti, mi chiamo Edoardo e mi sto per laureare in Ingegneria Meccanica, l altro giorno assistendo alle lezioni di meccanica razionale (materia a mio avviso inutile che mi porto dietro da 2 anni) mi è venuta un illuminazione: perche gli alianti hanno tutta quella codona? non si potrebbe eliminare??

la prima cosa che mi è venuta in mente sono delle alette canard, ad alto allungamento , profilo laminare e completamente pivotabili , e dietro due alone lunghe e strette , anche esse a profilo laminare , magari a freccia lievemente negativa con winglet su tutte le superfici portanti. In questo modo l abitacolo si potrebbe allungare molto ottenendo un aereodinamica migliore (avevo pensato anche ad un abitacolo portante, ma forse è troppo impegnativo come concetto e i pesi in gioco non valgono il poco guadagno di resistenza)e una deriva verticale.

Potrebbe funzionare? la domanda pero mi è sorta spontanea : allora perche tutti gli alianti hanno quella coda lunghissima? la mia ipotesi è che per via della mancanza del motore per assicurare autorevolezza alla coda bisogna darle un braccio molto lungo. è possibile sostituire questo braccio (peso inutile) con un abitacolo piu lungo e con le canard a profilo laminare pivotanti??

mi sono studiato un attimo le polari e le distribuzioni della pressione sui profili, non li o guardati tutti ma l occhio mi è caduto inevitabilmente sul AH 79 - 100B un profilo laminare dalle caratteristiche non estreme, con un buono spessore ed una polare che non ci si crede!

a reynolds 500 000 ha un rapporto tra portanza e resistenza (teorico spero) di 150! con 5 gradi di incidenza .... sinceramente non saprei cosa altro chiedere da un ala!

considerando che non voglio un aliante da 9 g ma un mulo da turismo (non mi dispiacerebbe tra una 20 ina d anni viaggiare in silenzio e tranquillita tra termiche dinamiche e risalite a motore alimentato ad olio di semi) non potrebbe essere un idea praticabile? prima di perdere un anno della mita vita a smanettare con autocad (odio le superfici tonde!) qualcuno puo dirmi se è una soluzione gia tentata (e naturalmente fallimentare visto che mi è venuta in mente a me)? non mi interessano costi e difficolta di costruzione , non mi importa se ci vorra titanio carbonio e kevlar , vorrei sapere solo se secondo voi è fattibile (cioè se vola , e se casca alla prima raffica)

ps: piccolo appunto: il profilo di cui mi sono innamorato anche a -8 gradi di incidenza non genera portanza negativa :S è un problema?? se devo pivotare anche le ali principali ditemeno non mi spaventa! cerco solo la massima efficienza di volo

Allego alcune immagini , tra cui la polare del suddetto profilo e uno schizzo dell idea per chi non avesse compreso le mie parole (cioè molti credo)

visione dell idea



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polare del profilo



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ps: lasciate perdere l ala con flaps slat aerofreni e quant altro era giusto per scherzare, probabilmente non avra bisogno di nient altro che degli aerofreni classici..e lasciate perdere pure le wingler tonde sul canard , non mi sembrano necessari a prima vista (ci andrebbero delle blended a prima vista al massimo, le tonde le riserverei ai tip dell ala principale)

edit edit : aggiungo polare per reynolds piu estremi (metti che capita una picchiata a 300 km orari a 5000 metri , non si sa mai )



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In effetti non credo ci siano in produzione alianti canard. Il canard stesso è un concetto poco diffuso in aviazione. Non credo però che la lunghezza della fusoliera, e quindi il peso che tu accenni, sia un fattore molto importante. Considera che addirittura gli alianti prevedono la possibilità di aumentare il peso con acqua nelle ali (il maggior peso permette maggiore velocità a parità di efficienza).
Diversa la possibilità di passare da un profilo deportante (il timone orizzontale posteriore) ad uno portante (l'ala canard anteriore).
Il motivo per cui non è diffuso potrebbe essere lagato alla stabilità. Mentre il piano di coda è autostabile una volta ottenuta una corretta trimmatura, quello anteriore... boh! Tempo fa alcuni alianti, per avere minore resistenza, avevano il piano di coda completamente mobile (ho volato con uno di questi alianti). Essendo completamente mobile, non aveva un piano fisso e la parte mobile, che modificando il profilo modifica portanza e resistenza. Il risultato è però quello di un aliante con una stabilità inferiore (il piano completamente mobile è più difficile da trimmare in modo preciso) per cui alla fine si è abbandonata questa scelta.

Interessante comunque!

Benvenuto, se vuoi presentarti...

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Franco

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ciao, grazie della risposta, in effetti avevo in programma di presentarmi ma stavo facendo tardi a lezione, anzi ora sono sul bus! Sapevo il fatto del piano di coda deportante ma non l'avevo citato perché insito nel concetto canard , la mia idea era invece di togliere peso dalla fusoliera e concentrarlo tutto nelle ali in modo fa aumentare il carico "pagante" ....negli alianti classici l'acqua si mette nelle ali , il punto critico della struttura di qualunque macchina volante sta nella connessione ala fusoliera, la dove il momento flettente dovuto alla portanza è massimo. Quindi un alleggerimento della struttura della fusoliera permette di usare ali più leggere e quindi con un profilo meno vincolato fa motivi strutturali ma un aereo del genere ha anche bisogno di meno portanza per volare, ha una velocità di stallo più bassa etc etc ....prometto che appena aprito a casa dopo lezione provo a postare qualche dato... Che bel forum!

In effetti uno dei punti "critici" della fusoliera di un aliante è proprio il trave di coda, dove viene connesso al timone. Il piano orizzontale posto sopra al timone verticale aumenta il carico flettente in quel punto (spero di non aver suato termini improprio, non sono un tecnico...), soprattutto in caso di imbardate a terra. Quindi anche questo problema verrebbe risolto.

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Mi è venuta in mente un'altra cosa. Il forte allungamento alare di un aliante impone un timone con molta autorità. Probabilmente, posto così vicino alle ali come nel tuo disegno dovrebbe avere una superficie molto maggiore (e quindi maggiore resistenza) che non uno posto più lontano, con un braccio maggiore.

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grazie mille per le risposte! in effetti penso che l unico problema di questo canard privo di motore sia la poca autorevolezza del timone (verticale ma sospetto anche orizzontale), mi piacerebbe avere qualche parere di volovelista anche perche un timone si puo sempre fare TUTTO MOBILE

Eccomi! Non sono convinto che fare un timone tutto mobile porti vantaggi in termini di autorità. Già adesso la parte mobile del timone è di circa 1/3 dell'intera superficie. Ma più che un volovelista qui ci vuole un aerodinamico...

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Non ho letto tutto perchè sono di corsa,se ripeto cose già dette scusatemi.
Comunque la prima cosa che mi viene da pensare è che vista la notevole portanza prodotta dall'ala occorre una forte deportanza di coda per tenere l'aliante centrato.
Non avendo apparato motopropulsore (e quindi peso che aiuta) l'unica cosa da fare è allungare il braccio per avere un momento che vinca lo "squilibro" tra portanza alare e deportanza sul piano di coda.
Abbandonerei a priori l'idea del canard,penserei a una soluzione tutt'ala con timoni di direzione integrati nelle winglet...

come mai abbandoneresti l idea del canard? come posso fare un profilo tutt ala stabile? non penso con il profilo da me scelto, a proposito mi sai dire come va interpretato il momento prodotto dall ala? in che verso va? scusa le domande ma l idea di partenza era un tutt ala , quindi mi si sono illuminati gli occhi

Io proverei a distribuire un po' di pesi a bordo per verificare la fattibilità dell'idea o le eventuali modifiche necessarie.
Dallo schizzo concettuale (bello ) si vede che l'abitacolo è tutto avanti l'ala (a proposito pensi ad un biposto?), inoltre visto che si tratta di un motoaliante ci sarà anche un motore posto più o meno nel naso.
Quindi il baricentro di queste masse sarà circa a metà strada tra ala e piano canard, ma visto che l'ala dovrebbe generare la maggior parte della portanza (è molto più grande del canard) dovrebbe risultare difficile assettare l'aliante.
Una soluzione potrebbe essere mettere il motore in coda con elica spingente (tipo il Vary Ez), per arretrare il baricentro.

Il modo di plottare la polare nel grafico che hai plottato non lo avevo mai visto (comunque non sono un addetto ai lavori), di solito c'è CD in ascissa e CL in ordinata, comunque è da tener presente che si tratta di un profilo ad allungamento infinito; nell'ala reale CD aumenterà proporzionalemte a CL^2 ed inversamente all'allungamento.

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Massimiliano

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“Carri nemici fatta irruzione a sud dell’Ariete, con ciò Ariete accerchiata. Trovasi circa 5 km nord-ovest Bir el Abd. Carri Ariete combattono”.

EL ALAMEIN, 3 NOVEMBRE 1942

Abbandonerei l'idae del canard perchè per come la vedo io oltre che a lavorare al contrario e essere molto instabile saresti allo stesso punto di partenza però al rovescio.
Ti troveresti con il dover creare una deportanza sul muso,e visto che hai l'ala dietro,per vincere la portanza alare dovresti fare un muso abbastanza allungato.
Cosa intendi per interpretare il momento?
Detto in parole povere,con i piani di coda devi vincere il momento picchiante generato da portanza e peso che l'aereo avrebbe senza piani di coda,e vista l'enorme differenza di superficie tra ala e stabilizzatore devi per forza avere un braccio notevole per far si che il prodotto forza x braccio dia lo stesso momento.
Particolare attenzione bisogna averla per far si che il baricentro sia davanti al tuo centro di pressione,senò addio stabilità.
Comunque da quanto studiato in aerotecnica in 5 anni di itaer posso dirti che il velivolo tutt'ala non è proprio semplice da realizzare e soprattutto non gode di eccezionale stabilità,per questo dicevo delle derive integrate nelle winglet e comunque per quanto riguarda il centraggio è un discorso a sè.

oddio mi avete dato migliaia di spunti di riflessione!!! GRAZIEE!!! vediamo di trattare con ordine i problemi

1) profilo tuttala : profilo instabile sull asse del beccheggio , a meno di non usare un profilo instrinsecamente stabile (ne o visto tra gli aereomodellisti , e comunque adatti a reynolds molto piu bassi) che comunque non penso abbia un efficenza di 200 a 1 milione reynolds , pero mi consentirebbe una realizzazione meccanica a portata del mio garage

2)profilo Canard: deluso dal tutt ala mi cono concentrato su un Canard per via della doppia superficie portante con la quale posso tranquillamente giocarmi le forze che tengono su il velivolo. Ho elaborato la distribuzione delle pressioni



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da quello che vedo mi verrebbe da dire che posizionando l'ala alla giusta distanza dal centro di massa posso anche far volare l aereo con solo l ala a patto di non modificare mai quota velocita e peso , poco utile per un aereo ma sicuramente mi risparmio il peso del carrello visto che per tutta la sua esistenza non atterrerebbe mai!

domanda: mettendo un canard di profilo adeguato in punta e l ala in posizione centrame (molto vicina al centro di massa) cosa avrebbe questo aereo in meno dei suoi fratellastri configurati standard? per decolli e atterraggi il canard se ne srarebbe portante per alzare il muso e aumentare l angolo d attacco dell ala , in volo livellato in posizione pressoche neutra (quanto basta per bilanciare il velivolo) e per picchiare basterebbe aumentare la portanza dell ala (alettoni) in modo da far abbassare il muso ... sbagli oqualcosa? in questo modo non dovrebbe mai essere deportante no?

3)andiamo sul classino : ala portante molto avanzata e coda portante , si puo fare?

scusate ma i calcoli strutturali va bene ma l aerodinamica non l ho fatta quasi per niente e i miei amici che hanno gia dato fluidodinamica ne sanno molto meno di me! sto messo male!

Intanto complimenti per l'impostazione del lavoro.


Se parli di aereo, nulla di diverso; è una configurazione che Rutan ha introdotto negli anni '70.
Ci sono anche alianti che negli anni '70 hanno avuto la configurazione canard:


In realtà non esiste la configurazione ideale e dipende tutto dal profilo di missione che vuoi adottare; per il turismo le canard potrebbero rappresentare una soluzione adatta.

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Stefano@
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Ala portante molto avanzata e coda deportante semmai!
Al resto provo a dare una risposta o un aiuto domani,ma le mie conoscenze da semplice perito aeronautico per di più neanche specializzato in costruzioni,ma alla navigazione aerea,mi accorgo che sono un tantino superficiali per questi discorsi così approfonditi.

bellissimo!!! cioè con quella V enorme la dietro non so quanto efficiente ma l idea è poco dissimile dalla mia, pero vedo che il profilo del canard è un bel mattone!!!

ah altra domanda:

ma se il reynolds varia con quota velocita e CORDA ALARE , che si fanno a fare i modellini se hanno u nreynolt di qualche ordine di grandezza piu piccolo??

edit : giusto avevo toppato alal grande, se non disegno le cose non so bono a ragiona , domani con piu calma vedo di fare qualche ragionamento piu serio ! grazie ancora!

No Nicholas, non te ne andrai mica dalla discussione??
In un brainstorming più si è e migliori sono i risultati che si ottengono; ognuno mette del proprio e alla fine il lavoro è un insieme degli apporti di tutti.
E poi fresco come sei di licenza inquadri subito i problemi pratici.

Riguardo al canard; io non lo escluderei a priori.
Proprio per l'uso 'turistico' che isd dice di voler dare al veleggiatore.

Un vantaggio dei canard è sulla sicurezza; un canard ben disegnato stalla prima dell'ala principale. Quindi, quando l'ala aumenta troppo di incidenza il canard stalla rpima e abbassa il muso, facendo riguadagnare velocità e rendendo il velivolo 'stall safe'.

Ma al solito "la coperta è corta" e c'è da fare un compromesso; infatti un canard ben disegnato, che stallasse prima dell'ala principale, non le permetterebbe di raggiungere il suo massimo valore del Cl (che ricordo si trova poco prima del punto di stallo). Questo, per un veleggiatore, è un problema da considerare.

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Con la quota la densità diminuisce, ma diminuisce anche la temperatura che fa aumentare la viscosità. Quindi Reynlds cambia pochissimo con la quota e nel progettare un aeroplano si considera costante.
Sotto condizioni di atmosfera standard sia la densità che la viscosità sono considerate costanti e quindi anche il Reynolds.

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anche il fatto dello stallo del canard è una cosa che non avevo considerato! ma pivotando il canard non risolvo il problema di sfruttamento dell ala?

edit: comunque per il prolema del reynolds intendevo per via della corda alare del modello molto piu piccola del reale

Si lavora in similitudine aerodinamica con i modelli in galleria il vento.

PS anche io, che pero' non mi occupo di aerodinamica esterna ormai da secoli... non ho mai visto una polare rappresentata in quel modo, ma solo Cl/Cd... IN realtà, se non sono cambiate in questi anni; la definizione di polare è proprio quella Cl/Cd..

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Non sono esperto di alianti, ma l'uso delle canard non è molto diffuso in questi velivoli; l'unico esempio di aliante commerciale con canard è il Rutan Solitaire: http://stargazer2006.online.fr/aircraft/solitaire.htm

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No no non me ne vado Mi piace questa discussione però intendevo dire di prendere tutto con le pinze perchè sui fluidi e sui profili non abbiamo fatto studi così dettagliati
Comunque se non sbaglio il problema del tutt'ala era per il centraggio,poichè il baricentro dovrebbe muoversi nella mean aerodinamic chord,e in un tutt'ala non era così palese la cosa,essendo l'ala parte della fusoliera!
Mi ricordo di esempi di centraggio con il grafico della polare,dove si riportava la corda media aerodinamica e prendendo un punto a caso H sulla corda si collegava con l'origine degli assi,il punto di incontro tra la linea e la polare era l'alfa di trim ovvero l'unica incidenza alla quale il velivolo poteva intendersi centrato.
Al di sopra della polare si avevano i momenti positivi,al di sotto negativi...ma mi sembra che per il tutt'ala era ben diverso,per questo dicevo che era complicato!
Però l'idea del canard in effetti non è male,visti i benefici allo stallo ai quali non pensavo!

Una cosa che non ho mai capito del canard è la stabilità. Mentre il piano di coda posteriore, in caso di variazione non voluta di assetto, ad esempio cabrante, diminuisce la sua portanza permettendo al momento picchiante dell'ala di riportare in assetto il velivolo, il canard lavora al contrario. Essendo portante, una variazione di assetto cabrante porta il canard ad avere un assetto maggiormente portante e quindi ad accentuare la cabrata. Sbaglio?

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Franco

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Esattamente.
Per questo il design di un velivolo con canard è da condurre in maniera accuratissima per quanto riguarda la stabilità.

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Stefano@
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mica ci avevo pensato a sta cosa!!! i pregi del canard non sono poi cosi tanti , se devo mettere un sistema FBW che controlla il canard decine di volte al secondo la cosa comincia a farsi grossa pesante , ROMPIBILE ...sara per questo che solo gl iaerei militari volutamente instabili hanno i canard! adesso mi aspettano 2 ore di ficisa 2 poi mi metto giu a fare 2 conti .... tenete presente pero che non ne so nulla di progettazione di aerei , quasi quasi mi seguo qualche lezione di aereospaziale! pensavo fosse piu semplice , ed in effetti co nentrambe le ali pivotanti è semplice ma un aereo classico , è frutto di compromessi veramente ardui da scegliere!!! speriamo che l argomento svergolamento dell ala esca fuori mooolto tardi!

grazie mille di tutto!!

ah un piccolo appunto : questi grafici sono stati fatti al volo con Profili 2 , un software piu che altro per aereomodellismo (i reynolds di default arrivano a 400 mila , cioè piu o meno al decollo ) ma con le dovute accortezze si puo estendere questa analisi a qualunque situazione, compreso un aliante che vola a 150 km all ora a 2000 metri

ah un piccolo appunto : a canard fermo , un involontaria cabrata comunque mette l ala in condizione di produrre molta piu portanza (specialmente con il profilo che mi sto studiando io), quindi se l ala è oltre il baricentro ho ipotizzato che contiubuisca a NON FAR CAPPOTTARE L AEREO , poi certo se il canard reagisce cambiando angolo il problema non si pone , ma sono comunque supposizioni di un povero meccanico :S

comunque tutto mi fa pensare che per il canard non vada bene un probilo laminare, sospetto ci voglia un simmetrico per comodita di comando (il laminare difficilmente va a portanza negativa secondo quei grafici )

Questa cosa l'avevo studiata come l'influenza di una raffica verticale su aeroplano in moto rettilineo uniforme.
Dovrei ripescare gli appunti di aerotecnica e dargli un occhio!

Mi intrometto velocemente: ho fatto una veloce ricerca in rete trovando cosette interessanti riguardo alianti in configurazione non convenzionale.
Il Genesis, che credo troverai molto interessante per la coda corta ed il pianetto molto piccolo:



Il Pioneer:


Poi mi viene in mente un bellissimo velivolo che ho avuto occasione di vedere qualche volta in volo che in pratica è un deltaplano, tuttala, carenato con winglet alle estremità alari con funzioni di timone (in questa galleria fotografica terza foto http://falkenclub.jimdo.com/air-show-2005/)

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Daniele

Da volovelisti mi permetto di inserirmi in questa interessante discussione che a mio avviso tende a trascurare un elemento fondamentale che distingue un normale aereo da un aliante.
Ragionando in termini molto essenziali, quasi rozzi, bisogna precisare che l'aereo (motorizzato) vola, ma l'aliante non deve solo volare, deve anche veleggiare e scusate se è poco....
Gli alianti non vengono studiati solo per il comportamento in volo livellato o in virata o quant'altro viene normalmente compiuto da un normale aereo. Gli alianti sono studiati con assoluta precisione anche per quanto riguarda il comportamento in termica.
Azzeccare il giusto centraggio è assolutamente fondamentale per settare, esattamente come una monoposto da formula uno, un aliante che si arrampica molto bene in termica a bassa o bassissima velocità e parimenti riesce a filare via ad alta velocità durante il traversone.
Un aliante non perfettamente centrato, oltre ad essere per certi aspetti un pò estremi (ma tutt'altro che impossibili) estremamente pericoloso in caso di stallo, non si comporta bene in volo.
In termica l'aliante sale male e la velocità scappa continuamente.
La soluzione di una coda così corta e tozza, lo dico anche con la massima franchezza, mi disturba sul fatto estetico. Gli alianti hanno una estetica per molti aspetti insuperabile da altri velivoli.
Però lasciamo stare l'estetica e parliamo dell'aspetto pratico e funzionale.
Suglia alianti non si può nella maniera più assoluta introdurre i canard in quanto ciò creerebbero una inevitabile perturbazione nel flusso aerodinamico che "bagna" le ali. Se bastano i moscerini che si attaccano sul bordo di entrata delle ali a ridurre del 30% le prestazioni dell'ala di un moderno aliante, non mi immagino cosa può causare un canard messo sul muso.
Non parliamo poi sulle complicazioni meccaniche per introdurre un sistema così complesso, in quanto un canard è una superficie mobile, non certo un sistema di alette fisse.
A livello pratico non riesco a pensare quante alette canard verrebbero inevitabilmente stroncate negli aeroporti dalla gente che ci inciampa, anche solo per andare ad agganciare il cavo.
Ovviamente non tengo in considerazione il caso del fuoricampo, dato che in quel caso il canard te lo metti come cappello se ti capita di finire in un campo con l'erba alta.
Gli alianti, tutti quanti ma specialmente i classe libera che hanno elevate aperture alari, possono risentire di instabilità sul piano dell'imbardata. In pratica serve molto timone, serve continuamente piede insomma.
Una coda così corta non può che rendere assolutamente ingovernabile l'aliante. A meno di non introdurre una deriva monumentale e un timone grande come lo sportello di un tir. Ma tutto ciò provoca tanta resistenza, specialmente quando si spedala.

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think positive, flaps negative!

Intervento dottissimo, libelle!

Grazie mille!!

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Stefano@
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interventi meravigliosi!!! grazie dei consigli! in effetti all inizio avevo scritto che mi sarebbe piaciuto il consiglio di un pilota di alianti , e mi è stato molto utile! l influenza del canard l'avevo messa in conto , pero non pensavo fosse cosi critica! e comunque l'idea canard è stata abbandonata, ora mi sto concentrando su un altra idea (probabilmente sbagliata e inconcludente): l'ala mobile!

Vediamo se riesco a scpiagare la mia malsana idea

Problema: la coda per aumentare l'angolo di attacco deve essere deportante

Possibile soluzione:

agendo sul bilanciamento dei pesi ho pensato che per rendere il velivolo efficiente a qualunque angolo di attacco e qualunque velocita potrei rendere l'ala traslante! in questo modo il baricentro dell aliante cambia e consente alla coda di rimanere portante ma nel contempo comandare la cabrata/picchiata. So che al 99% il gioco non vale la candela però mi piacerebbe svilupparla come idea perchè altrimenti rimaniamo per sempre all'aliante monoposto in carbonio da 600 kg! invece ottimizzando l'efficienza su un piu ampio range di velocita ed assetti, anche a costo di 150 kg in piu sull aliante, è possibile renderlo un mezzo da viaggio (quello che voglio ottenere io). Non so se la cosa è stata gia tentata (con esiti catastrofici immagino) o è puramente inventata....Appena ho qualche ora di tempo (esame di fisica 2 e meccanica applicata alle macchine permettendo) tiro giu un disegno di massima del sistema completo. L'altro giorno a lezione ho disegnato la coppia prismatica che dovrebbe consentire il controllo del centro di massa del velivolo e non mi è parsa complessa , per sicurezza l'ho anche fatta 3 volte ridondante il controllo di questo sistema dovrebbe essere simile a quello del collettivo di un elicottero : a mo di freno a mano! e magari con un sistema anche elettrico .

Un piccolo appunto : le vostre risposte mi hanno dato un sacco di spunti su cui riflettere ed il progetto si sta affinando. Calcolando che neanche i miei modelli di carta con centine in cartoncino volano poi molto bene era da aspettarselo! PEro c è anche da dire che il volo il termica momentaneamente l'avevo trascurato perche interessato piu a vedere se il mio coso cascava come un sasso o neanche decollava (o alla prima raffica si esibiva in una serie di tonneaux a 12 piedi di altitudine)....pero prometto che ci faro un pensierino su ..... io la termica l ho provata solo su flight simulator , ma non equivale ad una planata pero con una velocita ascenzionale positiva? io pensavo che fosse una specie di discesa nel flusso che sale , non è cosi? in questo caso il bilanciamento che fa planare il velivolo in aria calma dovrebbe essere lo stesso che in termica no?

grazie a tuti per le stupende risposte , chissa che un giorno non dovrete stare alla larga da quello strano coso con l ala traslante e guida FBW che se ne plana tranquillo e veloce quanto un mulo dormiente ....