Как определить центровку

[amigaman 67]

Вот, по просьбе трудящихся, подумал, что может оно действительно интересно.

Рисовать, как я и говорил - на компе не умею, поэтому наглядно, но словами.

На данный момент я встречал в качестве FPV носителей только монопланы, поэтому речь пойдет про них.

Как правильно заметил уважаемый HON, крылья бывают разные: простые и сложные.

На пальцах: прямоугольное крыло, трапецевидное, стреловидное. Названия говорят сами за себя.

Самый, на мой взгляд, важный показатель планера - нагрузка на крыло (соотношение веса к площади)

Есть еще такая "штука", как профиль (толстый, тонкий), сужение крыла (у корня больше, чем на законцовках), и есть еще такая вещь, как крутка крыла. Крутки бывают разные, но с ними все очень не просто и очень часто, на практике, по наитию, поэтому дальнейшее будет относиться к крыльям без крутки.

По поведению:

1. Прямоугольное крыло быстрее срывается в штопор (естественно, для срыва в штопор должны быть созданы определенные условия: потеря скорости, изменение угла атаки, чрезмерная нагрузка на крыло)

2. На стреловидном крыле срыв начинается с концов, т.е оно, с моей точки зрения, под FPV лучше (перетяжеленные "чемоданы", набитые электроникой, зачастую, имеют очень большую нагрузку на крыло)

3. Крыло с тонким профилем может свалиться в штопор само по себе, не показывая никаких симптомов перед этим (хотя очень сильно, все же, зависит от профиля и кучи других показателей, но тем не менее - общая их тенденция такова)

4. Крыло с тонким профилем сперва покачается, и только потом попытается сорваться в штопор. Почему в этой теме говорю про пррофили и про геометрию крыла? Потому что все параметры ВМЕСТЕ характеризуют поведение модели, а не только какой-то один из них, в отдельности. И нужно четко понимать, к чему может привести чрезмерно задняя, например, центровка.

Как же центровка влияет на полет модели?

В принципе, понятие "передняя-задняя" являются интимными, и для каждого пилота существуют свои нормы, но будем отталкиваться от общей для всех тенденции. А уж кому что выбрать - каждый из нас решит сам.

1. Передняя центровка - самолет будет обладать очень хорошей путевой устойчивостью. В штопор не будет стремиться входить сам. Но если уж умудрился штопорнуть - выйти будет трудно :) Ухудшается маневренность (для FPV - пофиг), улучшается устойчивость против ветра (именно при движении против ветра, в буквальном смысле), но зачастую, будет плохо планировать (или не очень хорошо), и возможно, если вдруг выключить газ, то станет сам клевать носом, и Вам придется удерживать самолет в горизонте на ручке руля высоты (что не есть хорошо).

2. При задних центровках (на самом деле их может быть несколько, и для экстрима некоторые из них очень даже актуальны и при полетах FPV), самолет можно легко свалить в штопор просто неуклюжим движением (особенно если не настроены расходы). Если центровка уж очень задняя ("заднее-не бывает" :)), то самолет будет иметь склонность к переходу в "плоский" штопор (когда нибудь видели, как падает кленовый листок?). Самолет станет более вертлявым, против ветра может задирать нос (по ветру, при этом, опускать), что очень нехорошо при полетах FPV. При сбросе газа может задирать нос и выходить на кабрирование (то задирает нос в свободном полете, то вдруг, потеряв скорость, начинает резко пикировать, после чего, набрав скорость, вновь резко поднимает нос и т.д. пока не доставит владельцу удовольствие лицезреть "морковку").

Как всегда, задача пилота - найти "золотую середину", под свои цели и задачи, под свой стиль полета...

Edited September 16, 2012 by amigaman

[amigaman 67]

Поиски золотой середины

Как я говорил ранее, центровку модели следует определять не по пупырышкам на крыле, а в процентах САХ (Средней Аэродинамической Хорды) крыла.

Как правило, безопасная центровка находится в пределах 10-22 процента САХ. От 20 до 25 - уже "задневатая" во многих случаях, а 25-33 уже, как правило, экстрим. Летают, правда, и с центровкой 50 процентов и больше, бывает, но этот полет больше похож на полет самолета в режиме вертолета :)

1. Простое крыло (передняя кромка - прямая, задняя кромка - прямая, сужение либо есть, либо его нет).

Кладем модель на гориз. поверхность. Смотрим на крыло. У него левая и правая консоль, соответственно.

Длина каждой консоли - половина размаха крыла.

Берем теперь мысленно и делим консоль пополам вдоль размаха. В этом месте можно маркером по линейке провести линию вдоль оси самолета (т.е. перпендикулярно размаху).

Аналогично делаем на второй консоли.

Берем линейку и измеряем длину этого отрезка (он ограничен передней и задней кромками крыла, соответственно).

Полная его длина и есть величина Средней Аэродинамической Хорды, т.е. 100 процентов. Если нам надо 20 процентов, то от передней кромки откладываем одну пятую длины САХ по самой этой линии и точку отмечаем маркером.

Повторяем на второй консоли.

Полученные точки соединяем по линейке, в месте пересечения образовавшейся линии со стыком консолей (хордой крыла) и должна быть центровка модели.

2. Крыло относительно большой стреловидности (если стреловидность не ярко выражена, то в наших условиях можно САХ и центровку находить также, как в пункте 1, хотя меня за это, конечно же, профессора шапками все равно закидают :) )

Берем корневую хорду (там обычно нервюра стоит в наборном крыле) крыла (отрезок посередине крыла, поперек размаха). Делим пополам. Берем концевую хорду крыла (отрезок на законцовке, поперек размаха). Делим пополам. Через эти "пополамные" точки проводим линию. Назовем ее средней линией по размаху.

Теперь, мысленно или по линейке, к корневой хорде прибавляем по оси в сторону "хвоста" самолета длину концевой хорды. Запоминаем или отмечаем точку.

Аналогично, к концевой хорде прибавляем длину корневой хорды, но только в другую сторону (т.е. в сторону "морды" самолета). Запоминаем или отмечаем точку.

Полученные таким образом точки соедияем отрезком. Этот отрезок пересекается со средней линией по размаху (см. выше). В этом месте, вдоль оси самолета (поперек размаха), проведем отрезок от передней до задней кромки. Величина этого отрезка и есть САХ.

Центровку находим, как и в первом случае, в процентах от величины САХ, от передней кромки, по корневой хорде крыла.

3. Сложное крыло (в нашем крыле "поместятся" несколько простых), обе кромки крыльев, либо одна из них могут быть ломаными линиями.

Пример сложного крыла - стандартное крыло СКАЯ, крыло СКАЯ 1900. Хотя изменения геометрии в них невелики, и условно можно "домыслить" их до такого же, но простого крыла, по уму нужно исходить из следующего:

Разложим мысленно крыло на составляющие его трапеции. Каждая такая трапеция, образующая крыло, имеет свои основания (там обычно нервюры стоят в наборных крыльях: корневые и концевые) . Берем "корневое" основание одной образующей крыло трапеции. Делим пополам. Берем "концевое" основание образующей крыло трапеции (отрезок на "законцовке" трапеции, поперек размаха). Делим пополам. Через эти "пополамные" точки проводим линию. Назовем ее средней линией образующей крыло трапеции по размаху. Так для каждой трапеции, которые образуют крыло (как правило, их 2).

Теперь, к корневым "нервюрам" (их там в пенопласте нет, но в наборном были бы) трапеций прибавим концевые в сторону "хвоста" самолета, к концевым - корневые, в обратную сторону (т.е. в сторону "морды"). И соединяем полученные точки для каждой из трапеций, в отдельности - отрезками. Эти отрезки пересекаются с уже найденными нами средними линиями образующих крыло трапеций по размаху, соответственно.

В местах этих пересечений соединяем вдоль оси самолета (поперек размаха) переднюю и заднюю кромки. Получаем таким образом САХ для каждой из трапеций, образующих крыло. (САХ1, САХ2, и т.д.)

Теперь банальная арифметика: считаем площади образующих крыло трапеций (площадь трапеции равна произведению полусуммы ее оснований на высоту).

САХ = (САХ1 * площадь 1 трапеции + САХ2 * площадь 2 трапеции...) / (площадь крыла которая равна сумме площадей каждой из этих трапеций).

Центровку находим, как и в первом случае, в процентах от величины САХ, от передней кромки, по корневой хорде крыла.

Edited September 17, 2012 by amigaman

[Ivan 0]

Спасибо, познавательно.

Но все равно непонятно. Вот у скайвокера 1900 какой профиль крыла? Сложный... Насчитаю сейчас...

Тут читаю с картинками : http://gavrosh-mk.narod.ru/Teoriya.htm

Edited September 17, 2012 by Ivan

[Ivan 0]

Ну, кто-то посчитал уже? Крылья-то одинаковые у всех, а значит и цифры полученные тоже.

[KIR 1,536]

[Ivan 0]

Ну, а я сначала так и центровал.

[amigaman 67]

Спасибо, познавательно.

Но все равно непонятно. Вот у скайвокера 1900 какой профиль крыла?

Профиль и центровка - немного разные вещи. Мое мнение - у СКАЯ 1900 абсолютно безграмотные крылья. На тех, что мне попадались наблюдалась положительная крутка. Зачем?

Да и тяжелое оно слишком, и прожорливое... Собственно, поэтому и заморочились со своими крыльями.

По центровке: конечно, не нужно каждый раз просчитывать центровку по формулам. Но знать, хотя бы отдаленно - думаю, стоит. Особенно про то, как она сказывается на полете.

Например, при смещении центровки назад - расходы по рулю высоты и по крену логично уменьшить. Не все обращают на это внимание.

[KIR 1,536]

Ну, а я сначала так и центровал.

Значит проблема не в центровке - триммируй! Еще одна заметка про крылья 1900мм - если изменить угол атаки этого крыла градуса на 3, то полет на этом крыле значительно улучшается.

[Hon 9]

Вот картинки с текстом по теме.

[Hon 9]

Еще схемка отыскалась... Может несколько мудрено изображено, но суть везде
одна и та же - САХ это условная граница, паралельная продольной оси самолета
и делящая консоль крыла на две равных по площади части. Наиболее просто
определяется САХ у прямоугольного крыла. Она совпадает с хордой крыла. И
делит консоль пополам вдоль размаха.

В случае трапециевидного крыла или крыла, имеющего стреловидность, а так же
крыла, имеющего стреловидность с сужением, корневая и концевая хорды консоли
имеют различие как по величине, так и по расположению вдоль продольной оси
самолета, и поэтому определение САХ здесь имеет особенности.

Поскольку такие характеристики самолета, как устойчивость и управляемость
напрямую зависят от расположения центра тяжести относительно центра давления
на крыле в продольном отношении ( в поперечном, понятно, ЦТ должен находится
на оси симметрии), то, понятно, что для определения правильного местоположения
центра тяжести необходимо знать некую среднюю геометрическую величину на
крыле, относительно которой и ведется расчет центровки.Автор этой ветки верно
на пальцах изложил методы определения САХ.

По центровке от себя добавлю, что при ее определении необходимо учитывать
поведение центра давления крыла в зависимости от угла атаки (эксплуатационного) на
конкретном используемом профиле крыла. Есть профили с неизменным расположением
центра давления, есть профили, где центр давления гуляет вперед, есть где назад.
Поэтому в зависимости от типа самолета и используемых в его крыле профилей наблюдаются
различные величины центровок.

Стоит отметить, что существует эксплуатационный диапазон
центровок, в котором ЛА может безопасно эксплуатироваться. Для самолетов различных
схем он имеет разное значение. У самолетов классической схемы этот диапазон больше,
чем у летающих крыльев или смолетов, выполненых по схеме "утка", "тандем".

С уважением.

[Hon 9]

Осмелюсь внести небольшую поправочку в суждения уважаемого amigaman. В случае крыла с сужением, нестреловидного, или

другими словами трапециевидного, определение САХ никак нельзя приравнивать к способу определения САХ для прямого без

сужения крыла. Посудите сами. Если взять сужающееся крыло (широкое в корне и поуже у законцовки) и, как советует упомянутый

автор мысленно (а лучше с помощью мерила) разделить пополам вдоль размаха, то мы ни в коем случае не получим две равные

по площади половины консоли. Половина у корня будет больше, чем у законцовки, и чем больше сужение, тем более заметна

эта разница в площадях и следственно САХ, определнная таким образом не будет верной. И ЦТ, отсчитанный от нее соответственно

будет располагаться с ошибкой. Поэтому для определения САХ сужающегося крыла следует использовать способ, указанный на

приведенных мною ранее схемах для трапециевидного крыла. Наличие или отсутствие стреловидности здесь не важно.

С уважением.

PS в случае определения САХ для X-5 указанным уважаемым amigaman способом, САХ расположится несколько " заднее".

Edited September 18, 2012 by KIR

[amigaman 67]

Согласен. Но как упрощенный вариант - пойдет. Так как носители FPV как правило, не имеют большого сужения.

Если и дальше "вдариться" в точность расчетов, то, согласитесь, нужно будет учитывать также и длину хвостовой балки, площадь горизонтального оперения, и особенности профиля как крыла, так и стабилизатора :)

В данном же случае - чем проще, тем лучше.

Edited September 18, 2012 by amigaman

[amigaman 67]

предварительно (без специнструмента и без калькуляций) для Ская 1680

передняя центровка - 15% САХ - 31.5 мм от передней кромке по корневой хорде,

диапазон нормальных центровок от 25 % САХ - 52.5 мм, до 35 % - 73.5 мм

"задневатая" - больше 75.0 мм.

более точно (с измерит. инструментом и с вычислениями)

передняя центровка - 15% САХ - 43.5 мм от передней кромки по корневой хорде,

диапазон нормальных центровок от 25 % САХ - 72.5 мм, до 35% - 101.5 мм,

"задневатая" - больше 102.0 мм

Вроде бы старался писать по-русски, а почему-то простой пример 15 % центровки (т.е. то, чему равны эти 15 % САХ) был воспринят неверно.

Edited September 18, 2012 by KIR

[KIR 1,536]

Ок, а как узнать какой надо % CAX для конкретного носителя? Простыми русскими словами. Я новичок. У меня Скай, но я не знаю центровку. Я пришел в эту тему и прочитал все формулы, как мне узнать какой процент брать и где она собственно находится и какая нужна? Чтобы в первом полете не ошибиться и не разбить модель.

[amigaman 67]

Ок, а как узнать какой надо % CAX для конкретного носителя?

Собственно, это самый важный вопрос.

Есть типовой (для классики) диапазон центровок, который я отобразил в посте 26.

Облет обычно лучше производить при "передневатой" центровке. Из соображений, что если взлетит - 100 процентов гарантии нормальной посадки, если руки не кривые (если центровка будет задняя - то взлетев - хрен посадишь, потому как при выключении газа самолет будет задирать нос и сваливаться, а при даче газа почему-то:) не теряет скорость, и его придется "втирать").

Затем, центровка сдвигается постепенно назад, и делается поправка на поведение модели. При необходимости, регулируются расходы рулей (при смещении ЦТ назад - уменьшаются).

Далее алгоритм прост: если выкос мотора сделан верно (т.е. если не самоделка и безе переделок, то предполагаем, что с этим все ОК), то по прямой в безветрие в оттриммированном состоянии, с выключенным мотором полет не должен сильно отличаться от моторного полета на среднем газу. При выключении двигателя модель должна лететь ровно со снижением по высоте, не задирая нос и не опуская его. При бросании ручек, как на среднем газу так и в безмоторном варианте она должна лететь без необходимости поддерживания ее по тангажу.

Когда я этого добиваюсь, начинаю еще раз настраивать расходы. Но это уже на вкус и цвет...

Edited September 18, 2012 by amigaman

[KIR 1,536]

Принцип понятен.

То есть первый полет нужно попробовать на:

передняя центровка - 15% САХ - 31.5 мм от передней кромке по корневой хорде,

а потом двигаться назад?

Я бы на своем не рискнул даже в траву кинуть с такой центровкой Ская... Что-то мне подсказывает, это будет полет НУ очень короткий. У вас есть возможность проверить на крыльях 1680? Может ошибаюсь.

[amigaman 67]

Вот даст мне Альгис подопытного СКАЯ, обязательно проверю. Пока что я каждый раз на чужой модели, поэтому о серьезных экспериментах речи быть не может. Все очень субьективно.

[bay7777 44]

Вы забыли о профиле крыла который тоже влияние на центровку оказывает

есть профили с 50% центровкой

Edited September 18, 2012 by bay7777

[amigaman 67]

Да, но мы вроде бы решили привязаться к тематике этого сайта, то есть говорить про доступные FPV носители широкого потребления.

Edited September 18, 2012 by amigaman

[KIR 1,536]

Даже в пределах одного носителя (Ская) крылья 1680 и 1900 в корне отличаются по профилю - как небо и земля. А носителей этих.....ух!

[Hon 9]

Ок, а как узнать какой надо % CAX для конкретного носителя? Простыми русскими словами. Я новичок. У меня Скай, но я не знаю центровку. Я пришел в эту тему и прочитал все формулы, как мне узнать какой процент брать и где она собственно находится и какая нужна? Чтобы в первом полете не ошибиться и не разбить модель.

Для конкретного носителя производственного происхождения уважающий себя производитель мог бы и указать для

потребителя требуемый диапазон эксплуатационных центровок в инструкции. Не вдаваясь в дебри расчетов простым

русским языком скажу: для Ская да и не только для него центровка должна быть в пределах 25-30% САХ. Этот показатель

подойдет большинству самолетов классической схемы. В литературе приходилось встречать и больший диапазон

ценровок: например у с-та Ан-2 ЦТ может находится в пределах 17,2-33% САХ. Пусть пример этот и не модельный,

но что самолет, что модель летают по одним и тем же законам.

Вообще центровки меньше 20% являются передними, они добавляют устойчивости, но делают самолет склонным

к пикированию, резкому и неуправляемому на малых скоростях. Чем более вперед она смещена, тем сильнее будет проявлятся склонность к пикированию, и успешность пилотирования будет зависеть от наличия скорости и запаса продольной устойчивости (эффективности стабилизатора, т.е. его площади и плеча).

Упоминаемые в этой теме центровки в 50% САХ и даже более тоже применяются, но в моделизме это относится к

свободнолетающим парителям (планера, таймерные, резиномоторные). В "большой" авиации такие центровки применялись

на самой заре на самолетах типа "Илья Муромец" и других аппаратах того времени. Как модели так и самолеты с такой

центровкой имеют НЕСУЩИЙ стабилизатор. Это само по себе хорошо для однорежимных парителей, но не совсем хорошо

для многорежимных полноразмерных самолетов, что и приводило к авариям, а впоследствии к отказу проектирования

самолетов с такой центровкой, и теперь все самолеты классической схемы имеют стабилизатор, создающий

ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ подьемную силу и отрицательный (3-5 градусов) установочный угол (исключение- пилотажки, может

быть и 0 градусов).

Вообще, на мой взгляд не стоит заморачиваться формулами, и залазить в дебри точных расчетов. Даже полноразмерные

самолеты никогда на испытаниях не подтверждают расчетных данных на 100% и доводятся до кондиции годами.

Для новичка, попавшего в эту тему достаточно понять, как правильно определить САХ и отложить на ней от передней

кромки крыла 25-30% для самолета классической схемы, каковым и является Скай. Для летающего крыла с полжительной

стреловидностью это значение должно быть в районе 15%. Но это в случае, если сам производитель не указывает иного...

С уважением.

[Hon 9]

Согласен. Но как упрощенный вариант - пойдет. Так как носители FPV как правило, не имеют большого сужения.

Если и дальше "вдариться" в точность расчетов, то, согласитесь, нужно будет учитывать также и длину хвостовой балки, площадь горизонтального оперения, и особенности профиля как крыла, так и стабилизатора :)

В данном же случае - чем проще, тем лучше.

Простота простоте рознь. Согласен, у X-5 сужением в общем то может и можно пренебречь (сам долго смотрел на фото, чтобы

узреть сужение крыла).Но в случае например Х-8 сужение имеет место быть очень явным, и он тоже может быть носителем

FPV. Я сам не сторонник "вдарится" по расчетам и схемки о САХ в тему выложил не для того, чтобы пользователи рассматривали

там всякие формулы и "грузились" ими по самое нехочу. Кроме формул на схемах доходчиво графически отображено построение

САХ, что проясняет сам прицип его определения. И без формул.

И вовсе не заморачиваясь высшими материями (профилями и т.п.) можно получить различные значения в определении САХ и ЦТ

для одного и того же ЛА. К примеру у двух классных пилотов есть по одинаковому Х-5. И летают они одинаково хорошо, и центровка у них

в одном и том же месте, только один пилот при этом говорит: у моего Х-5 ЦТ расположен на 10% САХ, а другой скажет, что у его Х-5 центровка

расположена на 15%. А тут еще где то рядом оказался новичок (тоже с Х-5) и услышал это... Как Вам такой расклад? Я говорю про то, что это не

есть плохо, когда приходят к единому знаменателю, а не о залезании в дебри расчетов.

С уважением.

[KIR 1,536]

Упоминаемые в этой теме центровки в 50% САХ и даже более тоже применяются, но в моделизме это относится к

свободнолетающим парителям (планера, таймерные, резиномоторные). В "большой" авиации такие центровки применялись

на самой заре на самолетах типа "Илья Муромец" и других аппаратах того времени. Как модели так и самолеты с такой

центровкой имеют НЕСУЩИЙ стабилизатор.

Так вот почему центровка Ская так сильно сдвинута назад (35% если Василий в расчетах не напутал). У него стабилизатор вероятно обладает определенными несущими свойствами, он довольно большой и расположен выше плоскости крыла.

[amigaman 67]

У него длинная хвостовая балка:) т.е. хорошая точка опоры позади.

[amigaman 67]

Посмотрел на хвост СКАЯ, у него симметричный, а не несущий профиль. Так что способность летать при "задних" центровках обусловлена, скорее всего, плечом, которое обеспечивает расположение гориз. стабилизатора.