SONG DESIGN OF A CONTROL SYSTEM FOR POWERED SAILPLANE SONG

´ UCEN ˇ Í TECHNICKE ´ V BRNE ˇ VYSOKE BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

ˇ YRSTV ´ Í FAKULTA STROJNÍHO INZEN ´ USTAV ´ LETECKY FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AEROSPACE ENGINEERING

´ ˇÍZENÍ ULTRALEHKEHO ´ ´ ´ NAVRH R MOTOROVEHO KLUZAKU SONG DESIGN OF A CONTROL SYSTEM FOR POWERED SAILPLANE SONG

´ PRACE ´ DIPLOMOVA MASTER’S THESIS

´ AUTOR PRACE

Bc. JAKUB CEJPEK

AUTHOR

´ VEDOUCÍ PRACE SUPERVISOR

BRNO 2011

ˇ Ph.D. Ing. MICHAL MALIS,

Abstrakt C´ılem této práce je pˇrevz´ıt a dále rozvinout typov´ y návrh letounu SONG. V´ ysledkem bude základn´ı aerodynamick´ y v´ ypoˇcet, návrh pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı vˇcetnˇe pevnostn´ı kontroly vybran´ ych ˇca´st´ı. Takto navrˇzen´ y letoun bude pˇripraven´ y pro dalˇs´ı v´ ypoˇcty (mechanika letu, pevnost kˇr´ıdla, trupu a ocasn´ıch ploch) a pro konkrétnˇejˇs´ı konstrukˇcn´ı návrh jednotliv´ ych ˇca´st´ı letounu. Summary The objective of this work is to adopt and further expand the type design of the SONG motor glider. The study will result in the basic aerodynamic calculation and the design of lateral control system including structural strength inspection of selected parts. Subsequently, the proposal will allow for further calculation to be made (of flight mechanics, wings strength or fuselage and empennage firmness) and for more specific constructional design of individual components of the glider. Kl´ıˇ cov´ a slova ˇr´ızen´ı letounu, flaperon, kˇridélko, klapka, motorov´ y kluzák Keywords aircraft flight control system, flaperon, aileron, flaps, motor glider

CEJPEK, J. Návrh ˇr´ızen´ı ultralehkého motorového kluzáku SONG. Brno: Vysoké uˇcen´ı technické v Brnˇe, Fakulta strojn´ıho inˇzen´ yrstv´ı, 2011. 90s. Vedouc´ı Ing. Michal Maliˇs, Ph.D.

Prohlaˇsuji, ˇze svou diplomovou práci jsem vypracoval samostatnˇe a pod veden´ım svého supervizora s pouˇzit´ım odborné literatury a dalˇs´ıch informaˇcn´ıch zdroj˚ u, které jsou vˇsechny citovány a uvedeny v seznamu literatury na konci práce. Bc. Jakub Cejpek

OBSAH

Obsah ´ 1 Uvod 2 Statistick´ y pˇ rehled obdobn´ ych letoun˚ u 2.1 Dvoum´ıstné motorové kluzáky . . . . . 2.1.1 L-13SE Vivat . . . . . . . . . . 2.1.2 Scheibe SF25 . . . . . . . . . . 2.2 Jednom´ıstné motorové kluzáky . . . . 2.2.1 TST-9 Junior 2000 . . . . . . . 2.2.2 AMS Carat A . . . . . . . . . . 2.2.3 Noin Exel . . . . . . . . . . . . 2.2.4 ASK-14 Schleicher . . . . . . . 3 N´ avrh zadavatele 3.1 Discus T . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 SONG V0 . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Popis základn´ıch charakteristik 3.2.2 Uspoˇra´dán´ı trupov´ ych pˇrepáˇzek 3.2.3 Pr˚ ubˇeˇzné kˇr´ıdlo . . . . . . . . .

4

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

5 . 5 . 5 . 6 . 7 . 7 . 8 . 9 . 10

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

11 11 12 12 14 15

4 Postup aerodynamick´ eho n´ avrhu letounu 4.1 Profil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Kˇr´ıdlo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1 Zadán´ı parametr˚ u do programu Glauert 4.2.2 V´ ystupn´ı u ´daje z Glauerta . . . . . . . . 4.2.3 V´ ypoˇcet poláry kˇr´ıdla . . . . . . . . . . 4.3 Letoun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1 Sklon vztlakové ˇcáry letounu . . . . . . . 4.3.2 Neutráln´ı bod letounu s pevn´ ym ˇr´ızen´ım 4.3.3 Polára letounu . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Letové v´ ykony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.1 Pádové rychlosti . . . . . . . . . . . . . ´ 4.4.2 Uhel klouzán´ı a klouzavost . . . . . . . . 4.4.3 Rychlostn´ı polára . . . . . . . . . . . . . 4.4.4 Motorov´ y let . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

16 16 16 16 17 17 18 18 20 22 22 22 23 23 23

5 Varianta s flaperonem 5.1 Profil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.1 Odhad Reynoldsov´ ych ˇc´ısel . . . . . . . 5.1.2 Data profilu UAG 88-143/20 . . . . . . . 5.1.3 Charakteristiky profilu UAG 88-143/20 . 5.2 Kˇr´ıdlo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Letoun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.1 Sklon vztlakové ˇcáry celého letounu . . . 5.3.2 Neutráln´ı bod letounu s pevn´ ym ˇr´ızen´ım 5.3.3 Polára letounu . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

24 24 24 24 26 27 30 30 31 32

1

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

OBSAH 5.4

Letové v´ ykony . . . . . . . . . . . 5.4.1 Pádové rychlosti . . . . . ´ 5.4.2 Uhel klouzán´ı a klouzavost 5.4.3 Rychlostn´ı polára . . . . . 5.4.4 Motorov´ y let . . . . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

33 33 33 34 35

6 Varianta s kˇ rid´ elkem 6.1 Poloha a velikost kˇridélka . . . . . . . . . . . . 6.2 Profil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.1 Odhad Reynoldsov´ ych ˇc´ısel . . . . . . . 6.2.2 Data profilu LS(1)-0417 MOD . . . . . . 6.2.3 Data profilu LS(1)-0413 MOD . . . . . . 6.2.4 Charakteristiky profilu LS(1)-0417 MOD 6.2.5 Charakteristiky profilu LS(1)-0413 MOD 6.3 Kˇr´ıdlo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Letoun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.1 Sklon vztlakové ˇcáry celého letounu . . . 6.4.2 Neutráln´ı bod letounu s pevn´ ym ˇr´ızen´ım 6.4.3 Polára letounu . . . . . . . . . . . . . . . 6.5 Letové v´ ykony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5.1 Pádové rychlosti . . . . . . . . . . . . . ´ 6.5.2 Uhel klouzán´ı a klouzavost . . . . . . . . 6.5.3 Rychlostn´ı polára . . . . . . . . . . . . . 6.5.4 Motorov´ y let . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

37 37 38 38 39 40 41 42 43 45 45 45 47 47 48 48 49 50

7 Konstrukˇ cn´ı n´ avrh a zhodnocen´ı obou variant letounu 7.1 Pravidla konstrukˇcn´ıho návrhu . . . . . . . . . . . . . . 7.1.1 Materiál a technologie . . . . . . . . . . . . . . . 7.1.2 Odhad v´ yrobn´ıch náklad˚ u . . . . . . . . . . . . . 7.1.3 Poˇzadavky na systém ˇr´ızen´ı . . . . . . . . . . . . ´ 7.1.4 Uprava odtokové hrany profilu . . . . . . . . . . . 7.1.5 Tvorba 3D modelu . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Varianta s flaperonem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2.1 Ovládán´ı flaperonu . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2.2 Paralelogram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 Varianta s kˇridélkem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.1 Podélné ˇr´ızen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.2 Pˇr´ıˇcné ˇr´ızen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4 Zhodnocen´ı variant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

51 51 51 51 51 52 52 54 54 55 58 60 60 61

. . . . . .

64 64 64 64 65 65 66

8 V´ ypoˇ cet vnˇ ejˇ s´ıho zat´ıˇ zen´ı 8.1 Letová obálka . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.1 Menévrovac´ı obálka . . . . . . . . . . 8.1.2 Poryvová obálka . . . . . . . . . . . 8.1.3 Poryvová a menévrovac´ı obálka . . . 8.2 Závˇesov´ y moment kˇridélka . . . . . . . . . . 8.2.1 CS-22, podm´ınky pozemn´ıho poryvu

. . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

2

OBSAH 8.2.2 8.2.3

CS-23, ploˇsné zat´ıˇzen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 V´ ysledn´ y závˇesov´ y moment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

9 Rozbor zat´ıˇ zen´ı trasy ˇ r´ızen´ı 68 9.1 Kinematické vazby pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 9.2 S´ıla od pilota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 9.3 S´ıla od závˇesového momentu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 10 Pevnostn´ı v´ ypoˇ cet vybran´ ych souˇ c´ ast´ı trasy pˇ r´ıˇ cn´ eho ˇ r´ızen´ı 10.1 Trubky táhel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.1 Vlastn´ı frekvence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.2 Kritická s´ıla ztráty stability . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2 Trubka ˇr´ızen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3 Ostatn´ı ˇcásti ˇr´ızen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

11 Z´ avˇ er

76 76 76 77 77 80 81

A Aerodynamick´ e podlkady I A.1 UAG 88-143/20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I A.2 LS(1)-0417 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III A.3 LS(1)-0413 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI B Vlastnosti pouˇ zit´ ych kovov´ ych materi´ al˚ u B.1 Slitina AL 6061.T6 . . . . . . . . . . . . . B.2 Ocel LCM 4130 . . . . . . . . . . . . . . . B.3 Slitina AL 2024.T3 . . . . . . . . . . . . . B.4 Slitina bronzu CuSn8 . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

VIII . VIII . VIII . VIII . IX

C Pˇ rehled spoˇ cten´ ych bezpeˇ cnostn´ı C.1 Táhla pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı . . . . . . . C.1.1 Vzpˇer . . . . . . . . . . . C.1.2 Kritické otáˇcky motoru . . C.2 Trubka ˇr´ızen´ı . . . . . . . . . . . C.2.1 Páka pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı . . . C.2.2 Uloˇzen´ı ˇr´ıdic´ı páky . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

D V´ ykresov´ a dokumentace

3

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

X X X X X X X XI

´ 1 Uvod Pˇredmˇetem této práce je základn´ı aerodynamick´ y návrh motorového kluzáku pro rekreaˇcn´ı létán´ı a zvolen´ı vhodného uspoˇra´dán´ı orgán˚ u pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı. Zadavatel, firma TechProAviation, má základn´ı pˇredstavu o uspoˇrádán´ı, tvaru a profiláˇzi. V této práci budou provedeny následuj´ıc´ı kroky: 1. statistika podobn´ ych letoun˚ u, 2. popis zadán´ı, 3. aerodynamick´ y návrh letounu s flaperonem, 4. aerodynamick´ y návrh letounu pouze s kˇridélkem, 5. vytvoˇren´ı 3D modelu obou variant (pouze v´ yznamné souˇca´sti), 6. zhodnocen´ı obou variant a v´ ybˇer vhodnˇejˇs´ı, 7. v´ ypoˇcty aerodynamického (vnˇejˇs´ıho) zat´ıˇzen´ı, 8. rozbor zat´ıˇzen´ı trasy pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı, 9. pevnostn´ı v´ ypoˇcty vybran´ ych souˇcást´ı. V porovnán´ı obou navrˇzen´ ych variant se budou hodnotit spoˇctené v´ ykony, tvar kˇr´ıdla, dodrˇzen´ı poˇzadovan´ ych v´ ychylek, um´ıstˇen´ı podvozku a dalˇs´ı parametry.

4

2 Statistick´ y pˇ rehled obdobn´ ych letoun˚ u 2.1 Dvoum´ıstn´ e motorov´ e kluz´ aky 2.1.1 L-13SE Vivat Vivat je odvozen od kluzáku L-13 Blan´ık. Aby byla moˇzná zástavba motoru, byl trup rozˇs´ıˇren a oba piloti sed´ı vedle sebe (narozd´ıl od tandemového uspoˇra´dán´ı Blan´ıku). Letoun je pohánˇen motorem Walter Mikron III SE o v´ ykonu 37 kW . Vivat má na kˇr´ıdle klapku a kˇridélko. Kˇr´ıdlo má m´ırnˇe záporn´ y ˇs´ıp s lichobˇeˇzn´ıkov´ ym p˚ udorysem. Profil koˇrenu kˇr´ıdla Profil konce kˇr´ıdla Maximáln´ı vzletová hmotnost Rozpˇet´ı Délka V´ yˇska Plocha kˇr´ıdla

NACA 63(2)615 NACA 63(2)612 700 17 8,3 2,3 20,2

Tabulka 2.1: Parametry letounu L-13SE Vivat.

Obrázek 2.1: [43]L-13SE Vivat.

5

kg m m m m2

´ MOTOROVE ´ KLUZAKY ´ 2.1 DVOUMÍSTNE

2.1.2 Scheibe SF25 Letoun proˇsel dlouh´ ym v´ yvojem. Verze C je pohánˇena motorem Limbach 1700 o v´ ykonu 48, 5 kW . Podvozek se liˇs´ı podle varianty; m˚ uˇze b´ yt tˇr´ıkolov´ y s ostruhou nebo s pˇredn´ım kolem. Trup je vyroben z ocelové pˇr´ıhradové konstrukce potaˇzené plátnem, kˇr´ıdlo a ocasn´ı plochy jsou dˇrevˇené. Maximáln´ı vzletová hmotnost Rozpˇet´ı Délka V´ yˇska Plocha kˇr´ıdla

650 15,3 7,6 2,5 18,2

kg m m m m2

Tabulka 2.2: Parametry letounu Scheibe SF25.

Obrázek 2.2: [44] Scheibe SF25.

6

´ MOTOROVE ´ KLUZAKY ´ 2.2 JEDNOMÍSTNE

2.2 Jednom´ıstn´ e motorov´ e kluz´ aky 2.2.1 TST-9 Junior 2000 Hornoploˇsn´ık se záporn´ ym ˇs´ıpem. Nemá klapky, pouze kˇridélka. Konstrukce je dˇrevˇená. Tˇr´ıkolov´ y podvozek je pˇr´ıd’ového typu. Letoun je pohánˇen motorem Rotax 447 o v´ ykonu 31 kW . Profil koˇrenu kˇr´ıdla Profil konce kˇr´ıdla Maximáln´ı vzletová hmotnost Rozpˇet´ı Délka V´ yˇska Plocha kˇr´ıdla

Wortmann FX 61-184 Wortmann FX 61-184 300 12,4 5,9 2,1 10,0

Tabulka 2.3: Parametry letounu TST-9 Junior 2000.

Obrázek 2.3: [45]TST-9 Junior 2000.

7

kg m m m m2


2.2.2 AMS Carat A Carat je dolnoploˇsn´ık s tˇr´ıkolov´ ym podvozkem zád’ového typu (hlavn´ı podvozek je zatahovan´ y smˇerem vpˇred). Konstrukce vyuˇz´ıvá kompozitn´ıch materiál˚ u se sklenˇen´ ymi a uhl´ıkov´ ymi vlákny. Motor je vzduchem chlazn´ y ˇctyˇrtakt od firmy Volkswagen o v´ ykonu 40 kW . Pr˚ umˇer vrtule je 1, 4m. Profil koˇrenu kˇr´ıdla Profil konce kˇr´ıdla Maximáln´ı vzletová hmotnost Rozpˇet´ı Délka Plocha kˇr´ıdla

DFVLR HQ 2.5/12.10 DFVLR HQ 2.5/12.10 470 15 6,21 10,58

kg m m m2

Tabulka 2.4: Parametry letounu AMS Carat A.

Obrázek 2.4: [46] AMS Carat A.

8


2.2.3 Noin Exel Exel je jednom´ıstn´ y dolnoploˇsn´ık s motorem v tlaˇcném uspoˇrádán´ı. Pˇr´ıˇcné ˇr´ızen´ı je zabezpeˇceno flaperonem. Flaperon má základn´ı symetrické v´ ychylky (klapkové) δF L = {−5; 0; +5}◦ . Konstrukce vyuˇz´ıvá kompozitn´ıch materiál˚ u zaloˇzen´ ych na sklenˇen´ ych a uhl´ıkov´ ych vláknech. Podvozek je tvoˇren hlavn´ım kolem pod pilotem a ostruhov´ ym koleˇckem. Dvoutaktn´ı motor JPX má v´ ykon 13, 4 kW . Maximáln´ı vzletová hmotnost Rozpˇet´ı Délka Plocha kˇr´ıdla

310 13,74 5,9 11,62

kg m m m2

Tabulka 2.5: Parametry letounu Noin Exel.

Obrázek 2.5: [47] Noin Exel.

9


2.2.4 ASK-14 Schleicher Konstrukce letounu je tvoˇrena ze dˇreva potaˇzeného plátnem. Pohon zajiˇst’uje motor Hirth o v´ ykonu 19 kW . Jako podvozek slouˇz´ı jedno zatahovac´ı kolo pod pilotem a ostruhové koleˇcko. Pˇr´ıˇcné ˇr´ızen´ı je zajiˇstˇeno kˇridélkem. Profil koˇrenu kˇr´ıdla Profil konce kˇr´ıdla Maximáln´ı vzletová hmotnost Rozpˇet´ı Plocha kˇr´ıdla

NACA 63-618 NACA 63-615 360 kg 14,3 m 12,68 m2

Tabulka 2.6: Parametry letounu ASK-14 Schleicher.

Obrázek 2.6: [41] ASK-14 Schleicher.

10

3 N´ avrh zadavatele Firma TechProAviation pˇrijala návrh na v´ yvoj letounu SONG od tˇret´ı strany. Zadavatel se inspiroval kluzákem Discus CS.

Obrázek 3.1: Posloupnost v´ yvoje letounu. SONG V0 je typov´ y návrh zadavatele. SONG V1a a V1b jsou pˇredmˇetem této diplomové práce.

3.1 Discus T Discus T je motorovou variantou letounu Discus CS. Po ukonˇcen´ı produkce v Nˇemecku ˇ e republiky. roku 1995 se pˇresunula v´ yroba letoun˚ u Discus do Cesk´ Konstrukce letounu je kompozitová. Kˇr´ıdlo má lomen´ y eliptick´ y tvar. Profil koˇrenu kˇr´ıdla Profil konce kˇr´ıdla Maximáln´ı vzletová hmotnost Rozpˇet´ı Délka V´ yˇska Plocha kˇr´ıdla

DFVLR HX 83 DFVLR HX 83 525 15 6,58 1,3 10,58

Tabulka 3.1: Parametry letounu Discus.

Obrázek 3.2: [42]Discus.

11

kg m m m m2

3.2 SONG V0

3.2 SONG V0 3.2.1 Popis z´ akladn´ıch charakteristik Letoun je jednom´ıstn´ y motorov´ y celokovov´ y kluzák. Kˇr´ıdlo je obdéln´ıkového p˚ udorysu s lichobˇeˇzn´ıkov´ ym ukonˇcen´ım, které má vzepˇet´ı. Ocasn´ı plochy jsou typu T”. Motor je ” um´ıstˇen pˇred pilotem. Podvozek tvoˇr´ı hlavn´ı zatahovac´ı kolo pod pilotem a ostruha. Maximáln´ı vzletová hmotnost Poloha tˇeˇziˇstˇe Rozpˇet´ı Délka V´ yˇska Plocha kˇr´ıdla Profil koˇrenu kˇr´ıdla Profil konce kˇr´ıdla

215 1,739 8 5,53 1,3 6,26 UAG 88 143/20 UAG 88 143/20

kg m m m m m2

Tabulka 3.2: Parametry letounu SONG.

12

3.2 SONG V0

Obrázek 3.3: Muˇska zadaného letounu.

13

3.2 SONG V0

3.2.2 Uspoˇ r´ ad´ an´ı trupov´ ych pˇ rep´ aˇ zek Trup je tvoˇren pˇrepáˇzkami a podéln´ ymi nosn´ ymi prvky. V trupu jsou dva v´ yˇrezy, do kter´ ych se zasouvj´ı nosn´ıky pr˚ ubˇeˇzného kˇr´ıdla.

Obrázek 3.4: Roviny pˇrepáˇzek trupu. 1 - závˇesné pˇrepáˇzky hlavn´ıho nosn´ıku; 2 - pˇrepáˇzka závˇesu pomocného nosn´ıku; 3 - sedaˇcka pilota; 4 - poˇzárn´ı pˇrepáˇzka. Pr˚ uˇrezy trupu se mˇen´ı od ˇsirokého zaobleného obdéln´ıku v motorové ˇcásti pˇres vysok´ y obdéln´ık se zakulacenou horn´ı stranou v m´ıstˇe pilotn´ı kabiny po kruhov´ y pr˚ uˇrez ocasn´ıho kornoutu.

Obrázek 3.5: Pˇr´ıˇcné ˇrezy trupem. Souˇradnice ˇrez˚ u (z leva do prava): x {700; 850; 2376; 2600; 3070} mm.

=

14

3.2 SONG V0

3.2.3 Pr˚ ubˇ eˇ zn´ e kˇ r´ıdlo Kˇr´ıdlo je pr˚ ubˇeˇzné, do trupu je uchyceno pomoc´ı ˇctyˇr ˇcep˚ u. Lichobˇeˇzn´ıková koncová ˇcást kˇr´ıdla je odn´ımatelná.

Obrázek 3.6: Zjednoduˇsen´ y nákres centroplánové ˇca´sti pr˚ ubˇeˇzného kˇr´ıdla pro flaperonové ˇr´ızen´ı. 1 - hlavn´ı nosn´ık; 2 - m´ısto závˇesu hlavn´ıho nosn´ıku; 3 - závˇes zadn´ıho nosn´ıku; 4 - koˇrenové ˇzebro; 5 - flaperon; 6 - otvor pro zasunut´ y podvozek.

ˇ pr˚ Obrázek 3.7: Rez ubˇeˇzn´ ym nosn´ıkem a pohled na koˇrenové ˇzebro.

15

4 Postup aerodynamick´ eho n´ avrhu letounu 4.1 Profil Reynoldsovo ˇc´ıslo Bod 1 Bod 2 Maximáln´ı souˇcinitel vztlaku ´ Uhel nábˇehu nulového vztlaku Sklon vztlakové ˇca´ry Souˇcinitel klopivého momentu Minimáln´ı souˇcinitel odporu

ReP · 10−6 [CL; α] [CL; α] [CLP max ; αCLP max ] αP 0 aP CmP 0 CDP min

CL1 −CL2 • Sklon vztlakové ˇca´ry profilu: aP = α2 −α1 ·

180 π

´ • Uhel nábˇehu nulového vztlaku: α0 = α1 −

·

CL1 aP

= [rad−1 ]

180 π

= [◦ ]

Z parametr˚ u profilu lze urˇcit funkˇcn´ı závislosti: • Závislost souˇcinitele vztlaku na Reynoldsovˇe ˇc´ısle: CL = f (Re) • Závislost u ´hlu nábˇehu nulového vztlaku na v´ ychylce kˇridélka: α0 = f (δAI ) • Závislost souˇcinitele klopivého momentu na v´ ychylce kˇridélka: Cm0 = f (δAI ) ∂α0 Ze závislosti α0 = f (δAI ) lze stanovit derivaci ∂δ a ze závislosti Cm0 = f (δAI ) AI ∂Cm0 se stanov´ı hodnota derivace ∂δAI . Tyto derivace lze vyuˇz´ıt pˇri interpolaci profilov´ ych charakteristik.

4.2 Kˇ r´ıdlo 4.2.1 Zad´ an´ı parametr˚ u do programu Glauert V této fázi návrhu jsou známy parametry profilu pˇri r˚ uzn´ ych Reynoldsov´ ych ˇc´ıslech. Pˇredpokládá se, ˇze tato Reynoldosva ˇc´ısla korespenduj´ı s hloubkou profilu a pˇredpokládanou rychlost´ı letu. Podle geometrie kˇr´ıdla se zadaj´ı hodnoty do programu Glauert: ˇ Rez

y [m]

c [m]

CLP [−]

aP [rad−1 ]

α0 [◦ ]

ϕ P [◦ ]

Parametry, zadávan´ ymi do programu Glauer jsou rozpˇet´ı, hloubky kˇr´ıdla v d˚ uleˇzit´ ych ˇrezech, polohy klapky a kˇridélka a maximáln´ı souˇcinitel vztlaku profilu pˇri jejich v´ ychylkách. Pro v´ ypis ˇreˇsen´ı je vhodné zvolit ˇrezy kˇr´ıdla do v´ yznamn´ ych m´ıst konstrukce, jako jsou napˇr´ıklad závˇesy a ˇzebra. 16

ˇ ÍDLO 4.2 KR

4.2.2 V´ ystupn´ı u ´ daje z Glauerta Kromˇe rozloˇzen´ı vztlaku po rozpˇet´ı jsou d˚ uleˇzité i tyto hodnoty: • Sklon vztlakové ˇca´ry kˇr´ıdla: aW [rad−1 ] • Glauert˚ uv opravn´ y souˇcinitel delta: ∆ [−] • Maximáln´ı souˇcinitel vztlaku kˇr´ıdla: CLW max [−] • Plocha kˇr´ıdla: S [m2 ] ˇ ıhlost kˇr´ıdla: λ [−] • St´ ´ • Uhel nulového vztlaku kˇr´ıdla: αW 0 [◦ ]

4.2.3 V´ ypoˇ cet pol´ ary kˇ r´ıdla Pro zvolené hodnoty souˇcinitele vztlaku se spoˇctou: • Souˇcinitel indukovaného odporu kˇr´ıdla: CDi =

CL2 π·λW

· (1 + ∆)

• Tlaková sloˇzka souˇcinitele odporu na minimáln´ı rychlosti: CDRe min = CDi + CDP min Re min • Tlaková sloˇzka souˇcinitele odporu na maximáln´ı rychlosti: CDRe max = CDi + CDP min Re max • Celkov´ y souˇcinitel odporu na minimáln´ı rychlosti: CDmin = CDi + CDRe • Celkov´ y souˇcinitel odporu na maximáln´ı rychlosti: CDmax = CDi + CDRe

min max

• V´ ysledn´ y souˇcinitel odporu: CDW = CDmax · wmax + CDmin · wmin Konstanty wmax a wmin uprav´ı pomˇer souˇcinitele odporu tak, ˇze na mal´ ych rychlostech je CD niˇzˇs´ı, protoˇze letoun let´ı na niˇzˇs´ım souˇciniteli vztlaku. Naopak, pˇri vyˇsˇs´ım u ´hlu nábˇehu se zvyˇsuje souˇcinitel vztlaku i souˇcinitel odporu. V pˇr´ıpadˇe, ˇze se pouˇz´ıvá aerodynamické kroucen´ı, je nutno tento postup modifikovat. Avˇsak v pˇr´ıpadˇe aerodynamického kroucen´ı mezi profily stejné rodiny je toto ˇreˇsen´ı akceptováno.

17

4.3 LETOUN CL -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4

wmin 1,0000 0,8750 0,7500 0,6250 0,5000 0,3750 0,2500 0,1250 0,0000 0,0769 0,1538 0,2308 0,3077 0,3846 0,4615 0,5385 0,6154 0,6923 0,7692 0,8462 0,9231 0,9500 1,0000

w max 0,0000 0,1250 0,2500 0,3750 0,5000 0,6250 0,7500 0,8750 1,0000 0,9231 0,8462 0,7692 0,6923 0,6154 0,5385 0,4615 0,3846 0,3077 0,2308 0,1538 0,0769 0,0500 0,0000

4.3 Letoun Pro stanoven´ı celkov´ ych charakteristik letounu bude nezbytné m´ıt k dispozici 3D model letounu, ze kterého lze odeˇc´ıtat potˇrebné rozmˇery. Staˇc´ı pouze ploˇsn´ y model, kter´ y bude obsahovat trup, kˇr´ıdlo, ocasn´ı plochy a vrtuli.

4.3.1 Sklon vztlakov´ eˇ c´ ary letounu Postup stanoven´ı sklonu vztlakové ˇca´ry je pˇrevzat z [8]. • Vzdálenost ˇctvrtinov´ ych bod˚ u koˇrenov´ ych ˇrez˚ u kˇr´ıdla a stabilizátoru: LW HT 25% [m] • Rozpˇet´ı vodorovné ocasn´ı plochy: bHT [m] • Plocha vodorovné ocasn´ı plochy: SHT [m2 ] ´ • Uhel ˇs´ıpu vodorovné ocasn´ı plochy: χHT [◦ ] • Souˇcinitel sn´ıˇzen´ı dynamického tlaku1 : kHT [−] 1

Pro vodorovné ocasn´ı plochy typu T plat´ı kHT = 1; pro um´ısten´ı na k´ ylové ploˇse kHT = 0, 95 a pro um´ıstˇen´ı na trupu je rozmez´ı hodnot kHT = 0, 85 ÷ 0, 95.

18

4.3 LETOUN • Vzdálenost ˇctvrtinového bodu koˇrenu vodorovné ocasn´ı plochy od ˇca´ry nulového vztlaku koˇrenu kˇr´ıdla: hHT [m]

Obrázek 4.1: [8, 113]Definice vzdálenosti hHT (na obrázku znaˇceno jako hV OP ). Z namˇeˇren´ ych a jiˇz znám´ ych hodnot se spoˇcte: • Z´ uˇzen´ı kˇr´ıdla: η =

cR cT

= [−]

• Redukované rameno vodorovné ocasn´ı plochy: LW HT = ˇ ıhlost vodorovné ocasn´ı plochy: λHT = • St´

b2HT SHT

2·LW HT 25% b

= [−]

= [−]

Z grafu se urˇc´ı sklon vztlakové ˇca´ry vodorovn´ ych ocasn´ıch ploch:

Obrázek 4.2: [8, 112]Graf pro urˇcen´ı skolnu vztlakové ˇcáry vodorovné ocasn´ı plochy pomoc´ı hodnot λHT a χHT • Sklon vztlakové ˇca´ry vodorovné ocasn´ı plochy: aHT = [rad−1 ]

19

4.3 LETOUN • V´ ypoˇcet derivace srázového u ´hlu:

∂ ∂α

=

1,75·aWr π·λ·(1+|hHT |)·

• Sklon vztlakové ˇca´ry letounu: a = aW + aHT · kHT ·

4 LW HT η

SHT S

· 1−

∂ ∂α

= [rad−1 ]

4.3.2 Neutr´ aln´ı bod letounu s pevn´ ym ˇ r´ızen´ım V´ ypoˇcet dle [8]. Zanedbává se stlaˇcitelnost proudˇen´ı (to má za následek totoˇznost aerodynamického stˇredu s neutráln´ım bodem). Aerodynamick´ y stˇ red kˇ r´ıdla • Neutráln´ı bod kˇr´ıdla2 : X N W [−] • Stˇredn´ı aerodynamická tˇetiva: cM AC [m] • Vzdálenost aerodynamického stˇredu kˇr´ıdla od poˇca´tku souˇradného systému: LWCP [m] Pˇ r´ıspˇ evek propulze • Poˇcet list˚ u vrtule: nB [−] • Pr˚ umˇer vrtule: DP [m] • Vzdálenost disku vrtule od aerodynamického stˇredu kˇr´ıdla: LP WCP [m] • Pˇr´ıspˇevek propulze: ∆X N P = −0, 05 ·

2 ·L nB ·DP P WCP S·cM AC ·aW

= [−]

Pˇ r´ıspˇ evek trupu • Délka trupu letounu: L [m] • Vzdálenost 25% koˇrene kˇr´ıdla od poˇca´tku souˇradnicového systému: LCR25% [m] • Hloubka koˇrenového ˇrezu kˇr´ıdla: cR [m]

2

• Pomˇer:

cR L

• Pomˇer:

LCR25% L

[−] [−]

Vztaˇzeno k velikosti a poloze stˇredn´ı aerodynamické tˇetivˇe cM AC

20

4.3 LETOUN

Obrázek 4.3: [8, 110]Graf pro urˇcen´ı faktoru vlivu trupu. • Faktor vlivu trupu: kN F [−] ˇıˇrka trupu v m´ıstˇe kˇr´ıdla: bF [m] • S´ • Pˇr´ıspˇevek trupu: ∆X N F = −kN F ·

bF ·c2R S·cM AC

= [−]

Pˇ r´ıspˇ evek VOP • Vzdálenost aerodynamického stˇredu VOP od poˇca´tku souˇradného systému: LHTCP [m] • Vzdálenost aerodynamick´ ych stˇred˚ u VOP a kˇr´ıdlo+trup: LHT = LHTCP − LWCP + cM AC · ∆XN F + ∆X N P = [m] ∂ HT ·bHT • Pˇr´ıpsˇevek VOP: ∆X N HT = kHT · aHT · SS·c · 1 − = [−] a ∂α M AC V´ ysledn´ a poloha neutr´ aln´ıho bodu • Poloha neutráln´ıho bodu: X N = X N W + ∆X N F + ∆X N P + ∆X N HT = [−] • Poloha neutráln´ıho bodu v˚ uˇci souˇradnému systému: LN = LWCP + cM AC · X N − X N W = [m] Krajn´ı zadn´ı poloha tˇ eˇ ziˇ stˇ e Pro letoun, kter´ y nen´ı vybaven automatick´ ym ˇr´ızen´ım a nen´ı urˇcen k akrobacii je doporuˇcená poloha tˇeˇziˇstˇe taková, aby byla vzdálena minimálnˇe (0, 1 ÷ 0, 15) · cM AC od neutráln´ıho bodu s pevn´ ym ˇr´ızen´ım. 21

´ VYKONY ´ 4.4 LETOVE • Krajn´ı zadn´ı poloha tˇeˇziˇstˇe (15%): LCG = LN − 0, 15 · cM AC = [m]

4.3.3 Pol´ ara letounu D˚ uleˇzitou charakteristikou letounu je jeho polára. Jiˇz je stanovena letová polára kˇr´ıdla, ke které se nyn´ı pˇripoˇc´ıtaj´ı odpory dalˇs´ıch ˇca´st´ı letounu. Souˇ cinitel odporu ocasn´ıch ploch Kv˚ uli charakteru ploch je zp˚ usob stanoven´ı odporu stejn´ y, jako u kˇr´ıdla. Proces se dá v prvn´ım pˇribl´ıˇzen´ı zjednoduˇsit tak, ˇze je pouˇzit CDmin profilu pouˇzitého pro danou plochu. Charakteristick´ y rozmˇer u vodorovn´ ych ocsasn´ıch ploch je jejich p˚ udorysná plocha. U svisl´ ych ocsasn´ıch ploch je t´ımto rozmˇerem jejich bokorysná plocha. Souˇ cinitel odporu podvozku Podle [6, 23] se vybere typ podvozku co nejpodobnˇejˇs´ı tomu pouˇzitému. V literatuˇre se uvád´ı souˇcinitelé odporu vztaˇzeny k ˇceln´ı ploˇse kole (pr˚ umˇer x ˇs´ıˇrka kola). Souˇ cinitel odporu trupu Charakteristick´ y rozmˇer trupu je jeho celkov´ y pˇr´ıˇcn´ y pr˚ uˇrez SF max [m2 ]. Souˇcinitel je stanoven podle tabulky [6, 23]. Souhrnn´ a tabulka odpor˚ u ˇ ast letounu C´ Trup VOP SOP Podvozek

Charakteristick´ a plocha Sx SF max SHT SV T Stire

Poˇ cet

CDx

Sx S

· CDx

CDF CDP CDP CDgear P Souˇcet P 10% interference 0, 1 · P Celkov´ y souˇ cinitel ˇ skodliv´ eho odporu ∆CD

Tabulka 4.1: Seznam uvaˇzovan´ ych ˇskodliv´ ych odpor˚ u a jejich hodnoty.

4.4 Letov´ e v´ ykony 4.4.1 P´ adov´ e rychlosti Je uvaˇzováno pouze samotné kˇr´ıdlo bez pˇr´ıspˇevku vodorovn´ ych ocasn´ıch ploch a trupu. Vypoˇctená rychlost je sn´ıˇzena o 5% jako korekce vlivu trupu.

22

´ VYKONY ´ 4.4 LETOVE P´ adov´ a rychlost bez pˇ rist´ avac´ıch klapek q = [m · s−1 ] vS1 = 0, 95 · ρ·CL2·m·g W max ·S P´ adov´ a rychlost s pˇ rist´ avac´ımi klapkami q vS0 = 0, 95 · ρ·CLW2·m·g = [m · s−1 ] F Lmax ·S

´ 4.4.2 Uhel klouz´ an´ı a klouzavost ´ Uhel klouz´ an´ı V´ ysledkem je graf ´hlu klouzán´ı na souˇciniteli vztlaku. závislosti u γ = arctg CD CL Klouzavost V´ ysledkem je graf závislosti klouzavosti na rychlosti. q v = 2·m·g·cos(γ) = [m · s−1 ] ρ·S·|CL|

4.4.3 Rychlostn´ı pol´ ara V´ ysledkem je graf závislosti vertikáln´ı rychlosti na celkové rychlosti. vZ = v · sin (γ) = [m · s−1 ]

4.4.4 Motorov´ y let Maxim´ aln´ı rychlost q 2·PE ·ηP = [km · h−1 ] vmax = 3, 6 · 3 ρ·CD min ·S Potˇ rebn´ y a vyuˇ ziteln´ y v´ ykon Postup stanoven´ı potˇrebného v´ ykonu je takov´ y, ˇze se pro danou rychlost stanov´ı potˇrebn´ y 2·m·g souˇcinitel vztlaku CL = ρ·v2 ·S . Tomuto souˇciniteli vztlaku odpov´ıdá podle letové poláry souˇcinitel odporu CL → CD a z nˇej se spoˇcte potˇrebn´ y v´ ykon PD = D·v = 21 ·ρ·v 3 ·CD·S. Vyuˇziteln´ y v´ ykon PT závis´ı na maximáln´ım trvalém v´ ykonu motoru a charakteristice vrtule. Maxim´ aln´ı stoupavost Z pr˚ ubˇehu PT a PD se stanov´ı (PT − PD )max , coˇz je maximáln´ı pˇrebytek tahu. (P −PD )max vZmax = T m·g = [m · s−1 ]

23

5 Varianta s flaperonem Tato varianta rozv´ıj´ı podobu zadán´ı.

5.1 Profil Profil UAG 88-143/20 byl mˇeˇren v aerodynamickém tunelu a v´ ysledky byly publikovány v [17]. Mˇeˇren´ı byla provádˇena pro Reynoldsova ˇc´ısla Re = {0, 5; 1, 0; 2, 1} · 106 .

5.1.1 Odhad Reynoldsov´ ych ˇ c´ısel Pádová rychlost letounu je pˇribliˇznˇe 60 km · h−1 , cestovn´ı 120 km · h−1 a maximáln´ı 200 km · h−1 . Hloubka v koˇreni kˇr´ıdla je cR = 0, 85 m a na konci cT = 0, 40 m. vT AS [km · h−1 ] 60 120 200

MT AS [−] 0,05 0,10 0,16

c [m] 0,85

Re [−] 1 011 905 2 023 810 3 373 016

c [m] 0,40

Re [−] 476 190 952 381 1 587 302

Tabulka 5.1: Seznam Reynoldsosv´ ych ˇc´ısel.

5.1.2 Data profilu UAG 88-143/20 Aerodynamick´ a data pro nulovou v´ ychylku Reynoldsovo ˇc´ıslo ReP · 10−6 Bod 1 [CL; α] Bod 2 [CL; α] Maximáln´ı souˇcinitel vztlaku [CLP max ; αCLP max ] ´ Uhel nábˇehu nulového vztlaku αP 0 Sklon vztlakové ˇca´ry aP Souˇcinitel klopivého momentu CmP 0 Minimáln´ı souˇcinitel odporu CDP min

0,5 [0;-5,2] [0,44;0] [1,49;9] -5,2 4,79 -0,099 0,0079

1,0 [0;-5,8] [0,47;0] [1,49;14] -5,8 4,66 -0,104 0,0068

2,1 [0;-6,0] [0,50;0] [1,49;13] -6,0 4,81 -0,109 0,0058

Tabulka 5.2: Parametry profilu bez v´ ychylky.

24

5.1 PROFIL Aerodynamick´ a data pro v´ ychylku δAI = +10◦ Reynoldsovo ˇc´ıslo ReP · 10−6 Bod 1 [CL; α] Bod 2 [CL; α] Maximáln´ı souˇcinitel vztlaku [CLP max ; αCLP max ] ´ Uhel nábˇehu nulového vztlaku αP 0 Sklon vztlakové ˇca´ry aP Souˇcinitel klopivého momentu CmP 0 Minimáln´ı souˇcinitel odporu CDP min

1,0 [0;-8,2] [0,75;0] [1,65;12,5] -8,2 5,23 -0,15 0,0110

2,1 [0;-8,8] [0,75;0] [1,65;12,5] -8,8 4,85 -0,16 0,0099

3,5 [0;-8,9] [0,81;0] [1,65;11,0] -8,9 5,20 -0,16 0,0089

Tabulka 5.3: Parametry profilu s v´ ychylkou dol˚ u δAI = +10◦ . Aerodynamick´ a data pro v´ ychylku δAI = −12, 5◦ Reynoldsovo ˇc´ıslo ReP · 10−6 Bod 1 [CL; α] Bod 2 [CL; α] Maximáln´ı souˇcinitel vztlaku [CLP max ; αCLP max ] ´ Uhel nábˇehu nulového vztlaku αP 0 Sklon vztlakové ˇca´ry aP Souˇcinitel klopivého momentu CmP 0 Minimáln´ı souˇcinitel odporu CDP min

1,0 [0;0,02] [-0,002;0] [1,3;15] 0,02 5,72 -0,024 0,0076

2,1 [0;0,15] [-0,016;0] [1,3;14] 0,15 5,94 -0,022 0,0065

3,5 [0;0,25] [-0,026;0] [1,3;15] 0,25 5,90 -0,020 0,0057

Tabulka 5.4: Parametry profilu s v´ ychylkou nahoru δAI = −12, 5◦ .

25

5.1 PROFIL

5.1.3 Charakteristiky profilu UAG 88-143/20

Obrázek 5.1: Závislost maximáln´ıho souˇcinitele vztlaku ˇcistého profilu na Reynoldsovu ˇc´ıslu. Konstantn´ı pr˚ ubˇeh zp˚ usoben nedostateˇcn´ ym rozsahem dat [17].

Obrázek 5.2: Závislost u ´hlu nábˇehu nulového vztlaku na v´ ychylce.

Obrázek 5.3: Závislost souˇcinitele klopivého momentu na v´ ychylce. 26

ˇ ÍDLO 5.2 KR

5.2 Kˇ r´ıdlo Trup je v m´ıstˇe kˇr´ıdla ˇsirok´ y bF = 600 mm. Do programu Glauert se zadávaj´ı tyto hodnoty:

Obrázek 5.4: Nárysn´ y a p˚ udorysn´ y tvar kˇr´ıdla. ˇ Rez Koˇren Pˇrechod Konec

y [m] 0, 0 2, 8 4, 0

c [m] 0, 85 0, 85 0, 40

CLP [−] 1, 49 1, 49 1, 49

aP [rad−1 ] 4, 81 4, 81 4, 81

α0 [◦ ] −6, 0 −6, 0 −6, 0

ϕP [◦ ] 0 0 0

Kˇ r´ıdlo bez v´ ychylky flaperonu • Plocha kˇr´ıdla S = 6,26 m2 ˇ ıhlost kˇr´ıdla Lambda = 10,224 • St´ • Max. souˇcinitel vztlaku kˇr´ıdla je Clkˇr´ıdla = 1,413 • Sklon vztlakové ˇca´ry kˇr´ıdla = 4,1439 rad-1 ´ • Uhel nulového vztlaku kˇr´ıdla (v ose kˇr´ıdla) Alfa0kridla = -6 ° (bez uvaˇzován´ı vlivu vztlakové mechanizace) • Glauert˚ uv opravn´ y souˇcinitel delta = 0,0359 (pro v´ ypoˇcet indukovaného odporu urˇcen´ y z normáln´ıho rozloˇzen´ı) • Souˇcinitel indukovaného odporu Cxi = 0,0644 (pro souˇcinitel vztlaku kˇr´ıdla Clkˇr´ıdla = 1,413)

27

ˇ ÍDLO 5.2 KR

Obrázek 5.5: Rozloˇzen´ı vztlaku po rozpˇet´ı. Flaperon je v neutráln´ı poloze bez v´ ychylky. Kˇ r´ıdlo s v´ ychylkou flaperonu na polohu klapky

Obrázek 5.6: Rozloˇzen´ı vztlaku po rozpˇet´ı. Flaperon je v poloze klapky δF R = δF L + δAI = 10 + 0 = 10◦ . Kˇ r´ıdlo s v´ ychylkou flaperonu na polohu klapky a kˇ rid´ elka • Plocha kˇr´ıdla S = 6,26 m2 ˇ ıhlost kˇr´ıdla Lambda = 10,224 • St´ • Max. souˇcinitel vztlaku kˇr´ıdla je Clkˇr´ıdla = 1,3577 28

ˇ ÍDLO 5.2 KR • Sklon vztlakové ˇca´ry kˇr´ıdla = 4,1439 rad-1 ´ • Uhel nulového vztlaku kˇr´ıdla (v ose kˇr´ıdla) Alfa0kridla = -6 ° (bez uvaˇzován´ı vlivu vztlakové mechanizace) • Glauert˚ uv opravn´ y souˇcinitel delta = 0,0359 (pro v´ ypoˇcet indukovaného odporu urˇcen´ y z normáln´ıho rozloˇzen´ı) • Souˇcinitel indukovaného odporu Cxi = 0,0595 (pro souˇcinitel vztlaku kˇr´ıdla Clkˇr´ıdla = 1,3577) • Symetrická v´ ychylka kˇridélka dsym = -3° (záporná hodnota = v´ ychylka nahoru) • Antisymetrická v´ ychylka kˇridélka dsym = 9° • Souˇcinitel momentu klonˇen´ı od v´ ychylky kˇridélka cmx = 0,043 (od antisymetrického rozloˇzen´ı) • Bezrozmˇerná u ´hlová rychlost klonˇen´ı wx = 0,107

Obrázek 5.7: Rozloˇzen´ı vztlaku po rozpˇet´ı. Flaperon je v poloze klapky a kˇridélka δF R = δF L + δAI = 10 + 6 = 16◦ .

29

5.3 LETOUN

Obrázek 5.8: Polára kˇr´ıdla.

5.3 Letoun 5.3.1 Sklon vztlakov´ eˇ c´ ary cel´ eho letounu • Vzdálenost ˇctvrtinov´ ych bod˚ u koˇrenov´ ych ˇrez˚ u kˇr´ıdla a stabilizátoru: LW HT 25% = 3, 56 m • Rozpˇet´ı VOP: bHT = 2, 2 m • Plocha VOP: SHT = 0, 88 m2 ´ • Uhel ˇs´ıpu VOP: χHT = 2, 6◦ • Souˇcinitel sn´ıˇzen´ı dynamického tlaku: kHT = 1 • Vzdálenost ˇctvrtinového bodu koˇrenu VOP od ˇcáry nulového vztlaku kˇr´ıdla: hHT = 1, 5 m Spoˇctené hodnoty: • Z´ uˇzen´ı kˇr´ıdla: η = 2, 125 • Redukované rameno VOP: LW HT = 0, 89 ˇ ıhlost VOP: λHT = 5, 5 • St´ • Sklon vztlakové ˇca´ry VOP: aHT = 3, 75 rad−1 30

5.3 LETOUN • Derivace srázového u ´hlu:

∂ ∂α

= 0, 1427

• Sklon vztlakové ˇca´ry letounu: a = 4, 6 rad−1

5.3.2 Neutr´ aln´ı bod letounu s pevn´ ym ˇ r´ızen´ım Aerodynamick´ y stˇ red kˇ r´ıdla • Neutráln´ı bod kˇr´ıdla: X N W = 0, 25 • Stˇredn´ı aerodynamická tˇetiva: cM AC = 0, 762 m • Vzdálenost aerodynamického stˇredu kˇr´ıdla od poˇca´tku souˇradného systému: LWCP = 1, 79 m Pˇ r´ıspˇ evek propulze • Poˇcet list˚ u vrtule: nB = 2 • Pr˚ umˇer vrtule: DP = 1, 3 m • Vzdálenost disku vrtule od aerodynamického stˇredu kˇr´ıdla: LP WCP = 1, 7m • Pˇr´ıspˇevek propulze: ∆X N P = −0, 0147 Pˇ r´ıspˇ evek trupu • Délka trupu letounu: L = 5, 6 m • Vzdálenost 25% koˇrene kˇr´ıdla od poˇca´tku souˇradnicového systému: LCR25% = 1, 82 m • Hloubka koˇrenového ˇrezu kˇr´ıdla: cR = 0, 85 m • Pomˇer:

cR L

• Pomˇer:

LCR25% L

= 0, 15 = 0, 32

• Faktor vlivu trupu: kN F = 0, 58 ˇıˇrka trupu v m´ıstˇe kˇr´ıdla: bF = 0, 6 m • S´ • Pˇr´ıspˇevek trupu: ∆X N F = −0, 062 Pˇ r´ıspˇ evek VOP • Vzdálenost aerodynamického stˇredu VOP od poˇca´tku souˇradného systému: LHTCP = 5, 38 m • Vzdálenost aerodynamick´ ych stˇred˚ u VOP a kˇr´ıdlo+trup: LHT = 3, 47 m • Pˇr´ıpsˇevek VOP: ∆X N HT = 0, 286

31

5.3 LETOUN V´ ysledn´ a poloha neutr´ aln´ıho bodu • Poloha neutráln´ıho bodu: X N = 0, 46 • Poloha neutráln´ıho bodu v˚ uˇci souˇradnému systému: LN = 2, 0 m Krajn´ı zadn´ı poloha tˇ eˇ ziˇ stˇ e • Krajn´ı zadn´ı poloha tˇeˇziˇstˇe: LCG = 1, 89 m

5.3.3 Pol´ ara letounu ˇ ast letounu C´ Trup VOP SOP Podvozkov´ a vzpˇ era Kolo podvozku Ostruha

Charakteristick´ a plocha Sx 0,554 0,880 0,582 0,010

Poˇ cet

CDx

Sx S

1 1 1 2

0,140 0,011 0,011 0,045

0,0124 0,0015 0,0010 0,0001

0,027 0,003

1 1

0,120 0,100 Souˇcet 10% interference Celkov´ y souˇ cinitel ˇ skodliv´ eho odporu ∆CD

· CDx

0,0005 0,0000 0,0156 0,0016 0,0172

Tabulka 5.5: Seznam uvaˇzovan´ ych ˇskodliv´ ych odpor˚ u a jejich hodnoty.

32

´ VYKONY ´ 5.4 LETOVE

Obrázek 5.9: Polára letounu.

5.4 Letov´ e v´ ykony V´ ypoˇcet plat´ı pro maximáln´ı vzletovou hmotnost m = 215 kg.

5.4.1 P´ adov´ e rychlosti • Pádová rychlost bez pˇristávac´ıch klapek: vS1 = 67 km · h−1 • Pádová rychlost s pˇristávac´ımi klapkami: vS0 = 65 km · h−1

´ 5.4.2 Uhel klouz´ an´ı a klouzavost ´ Uhel klouz´ an´ı Minimáln´ı u ´hel klouzán´ı je γmin = 4, 5◦ pˇri rychlosti vγmin = 109 km · h−1 .

33


´ Obrázek 5.10: Uhel klouzán´ı. Klouzavost Maximáln´ı klouzavost je kmax = 12, 72 pˇri rychlosti vkmax = 109 km · h−1 .

Obrázek 5.11: Klouzavost.

5.4.3 Rychlostn´ı pol´ ara Vertikáln´ı rychlost klouzavého letu pˇri optimáln´ı rychlosti vopt = 109 km · h−1 je vZγmin = 2, 4 m · s−1 .

34


Obrázek 5.12: Rychlostn´ı polára.

5.4.4 Motorov´ y let Maxim´ aln´ı rychlost Maximáln´ı rychlost letounu s motorem o nomináln´ım v´ ykonu PE = 30 HP a u ´ˇcinnosti vrtule 85% je vmax = 216 km · h−1 . Potˇ rebn´ y a vyuˇ ziteln´ y v´ ykon ´ cinnost vrtule je závislá na rychlosti podle [14] takto: Uˇ ηP = −3, 2191 · 10−4 · v 3 + 2, 4553 · 10−6 · v 2 + 0, 0057 · v − 0, 1959. Rychlost se dosazuje v km/h.

35


Obrázek 5.13: Potˇrebn´ y v´ ykon a vyuˇziteln´ y v´ ykon. Maximáln´ı stoupavost vZmax = 5, 2 m · s−1 je pˇri maximáln´ım pˇrebytku tahu pˇri rychlosti vmax climb = 133 km · h−1 .

36

6 Varianta s kˇ rid´ elkem Tato varianta zachovává ménˇe prvk˚ u z p˚ uvodn´ıho letounu. Kˇr´ıdlo jiˇz nen´ı pr˚ ubˇeˇzné, ale skládá se z obdéln´ıkového centroplánu, lichobˇeˇzn´ıkového kˇr´ıdla s m´ırn´ ym vzepˇet´ım a kompozitového zakonˇcen´ı s wingletem. Zvˇetˇsen´ı rozpet´ı má návaznost na stabilitu, proto byla zvˇetˇsena ocasn´ı ˇca´st letounu ve stejném pomˇeru1 . Maximáln´ı vzletová hmotnost byla nav´ yˇsena na 330 kg a trup byl pro vˇetˇs´ı pohodl´ı rozˇs´ıˇren o 100 mm Dalˇs´ı zásadn´ı zmˇena je v trase ˇr´ızen´ı. Oproti pˇredchoz´ı variantˇe nen´ı potˇreba sloˇzit´ y paralelogram v prostoru za pilotovou sedaˇckou. Trasa ˇr´ızen´ı vede stˇredem letounu a v m´ıstˇe mezi nosn´ıky se vyh´ ybá zataˇzenému podvozku.

6.1 Poloha a velikost kˇ rid´ elka Koncov´ y ˇrez kˇridélka bude totoˇzn´ y s koncov´ ym ˇrezem plechové ˇca´sti kˇr´ıdla na souˇradnici y = 4, 5 m. Procentuáln´ı hloubka kˇridélka cAI = 20 % bude konstantn´ı po celém jeho rozpˇet´ı. Poˇcáteˇcn´ı ˇrez se stanov´ı podle konstrukˇcn´ıch moˇznost´ı a podle parametr˚ u ze [6, 234]: • Pomˇer plochy obou kˇridélek a celého kˇr´ıdla: • Statick´ y souˇcinitel kˇridélka: kAI =

SAI ·lAI S·b

SAI S

= 0, 07 ÷ 0, 1

= 0, 055 ÷ 0, 07

Obrázek 6.1: Oznaˇcen´ı rozmˇer˚ u pro v´ ypoˇcet statického souˇcinitele kˇridélka. 1

Toto line´ arn´ı zvˇetˇsen´ı kˇr´ıdla i ocasn´ı ˇcásti letounu je nutno zkontrolovat pozdˇejˇs´ım v´ ypoˇctem stranov´ ych a podéln´ ych stabilit.

37

6.2 PROFIL

Obrázek 6.2: Hodnoty pomˇeru plochy kˇridélka a kˇr´ıdla a statického souˇcinitele kˇridélka. Byl proveden v´ ypoˇcet pomˇer˚ u ploch a statick´ ych souˇcinitel˚ u kˇridélka pro varianty zaˇc´ınaj´ıc´ı na souˇradnic´ıch y = h2; 3, 5i m. Jak je naznaˇceno v grafu, poˇzadavky kladené v [6] nebyly splnˇeny. Z konstrukˇcn´ıch d˚ uvod˚ u bude kˇridélko zaˇc´ınat na souˇradnici y = 3 m. T´ım z´ıská rozpˇet´ı bAI = 1, 5 m.

6.2 Profil Obdéln´ıková ˇcást kˇr´ıdla má profil LS(1)-0417 MOD. Lichobˇeˇzn´ıková ˇcást kˇr´ıdla jiˇz plynule pˇrecház´ı do koncového profilu LS(1)-0413 MOD.

6.2.1 Odhad Reynoldsov´ ych ˇ c´ısel Pro relevantnost dat je nutné stanovit podm´ınky proudˇen´ı kolem profilu. Letoun je urˇcen pro rychlosti menˇs´ı neˇz Mach 0,3 (100 m · s−1 ), tud´ıˇz rozhoduj´ıc´ım faktorem je Reynoldsovo ˇc´ıslo. Pádová rychlost letounu je pˇribliˇznˇe 60 km · h−1 , cestovn´ı 120 km · h−1 a maximáln´ı 200 km · h−1 . Hloubka v koˇreni kˇr´ıdla je cR = 0, 9 m a na konci cT = 0, 45 m vT AS [km · h−1 ] 60 120 200

MT AS [−] 0,05 0,10 0,16

c [m] 0,9

Re [−] 1 071 429 2 142 857 3 571 429

c [m] 0,45

Re [−] 535 714 1 071 429 1 785 714

Tabulka 6.1: Seznam Reynoldosv´ ych ˇc´ısel.

38

6.2 PROFIL

6.2.2 Data profilu LS(1)-0417 MOD Data byla interpolována pro poˇzadované podm´ınky z [19]. Aerodynamick´ a data pro nulovou v´ ychylku Reynoldsovo ˇc´ıslo ReP · 10−6 Bod 1 [CL; α] Bod 2 [CL; α] Maximáln´ı souˇcinitel vztlaku [CLP max ; αCLP max ] ´ Uhel nábˇehu nulového vztlaku αP 0 Sklon vztlakové ˇca´ry aP Souˇcinitel klopivého momentu CmP 0 Minimáln´ı souˇcinitel odporu CDP min

1,0 [0;-3,4] [0,39;0] [1,6;14,6] -3,4 6,59 -0,08 0,0065

2,1 [0;-3,4] [0,34;0] [1,7;15,4] -3,4 6,66 -0,08 0,0057

3,5 [0;-3,4] [0,41;0] [1,78;15,4] -3,4 6,88 -0,08 0,0052

Tabulka 6.2: Parametry profilu bez v´ ychylky. Aerodynamick´ a data pro v´ ychylku δAI = +12◦ Reynoldsovo ˇc´ıslo ReP · 10−6 Bod 1 [CL; α] Bod 2 [CL; α] Maximáln´ı souˇcinitel vztlaku [CLP max ; αCLP max ] ´ Uhel nábˇehu nulového vztlaku αP 0 Sklon vztlakové ˇca´ry aP Souˇcinitel klopivého momentu CmP 0 Minimáln´ı souˇcinitel odporu CDP min

1,0 [0;-7,7] [0,81;0] [1,78;12,8] -7,7 6,01 -0,16 0,0076

2,1 [0;-8,2] [0,89;0] [1,88;13,6] -8,2 6,18 -0,17 0,0065

3,5 [0;-8,5] [0,94;0] [1,94;13,8] -8,5 6,37 -0,17 0,0060

Tabulka 6.3: Parametry profilu s v´ ychylkou dol˚ u δAI = +12◦ . Aerodynamick´ a data pro v´ ychylku δAI = −17◦ Reynoldsovo ˇc´ıslo ReP · 10−6 Bod 1 [CL; α] Bod 2 [CL; α] Maximáln´ı souˇcinitel vztlaku [CLP max ; αCLP max ] ´ Uhel nábˇehu nulového vztlaku αP 0 Sklon vztlakové ˇca´ry aP Souˇcinitel klopivého momentu CmP 0 Minimáln´ı souˇcinitel odporu CDP min

1,0 [0;4,9] [-0,54;0] [1,14;16,8] 4,9 6,30 0,094 0,0068

2,1 [0;4,7] [-0,52;0] [1,25;17,6] 4,7 6,29 0,098 0,0059

Tabulka 6.4: Parametry profilu s v´ ychylkou nahoru δAI = −17◦ .

39

3,5 [0;4,7] [-0,52;0] [1,31;17,6] 4,7 6,46 0,101 0,0055

6.2 PROFIL

6.2.3 Data profilu LS(1)-0413 MOD Data byla interpolována pro poˇzadované podm´ınky z [21]. Aerodynamick´ a data pro nulovou v´ ychylku Reynoldsovo ˇc´ıslo ReP · 10−6 Bod 1 [CL; α] Bod 2 [CL; α] Maximáln´ı souˇcinitel vztlaku [CLP max ; αCLP max ] ´ Uhel nábˇehu nulového vztlaku αP 0 Sklon vztlakové ˇca´ry aP Souˇcinitel klopivého momentu CmP 0 Minimáln´ı souˇcinitel odporu CDP min

0,5 [0;-3,7] [0,43;0] [1,56;14,2] -3,7 6,68 -0,087 0,0067

1,0 [0;-3,8] [0,45;0] [1,66;14,8] -3,8 6,79 -0,090 0,0058

1,7 [0;-3,7] [0,44;0] [1,72;14,8] -3,7 6,71 -0,09 0,0053

Tabulka 6.5: Parametry profilu bez v´ ychylky. Aerodynamick´ a data pro v´ ychylku δAI = +12◦ Reynoldsovo ˇc´ıslo ReP · 10−6 Bod 1 [CL; α] Bod 2 [CL; α] Maximáln´ı souˇcinitel vztlaku [CLP max ; αCLP max ] ´ Uhel nábˇehu nulového vztlaku αP 0 Sklon vztlakové ˇca´ry aP Souˇcinitel klopivého momentu CmP 0 Minimáln´ı souˇcinitel odporu CDP min

0,5 [0;-8,5] [0,88;0] [1,71;12,6] -8,5 5,96 -0,18 0,0077

1,0 [0;-8,7] [0,90;0] [1,81;13,0] -8,7 5,95 -0,17 0,0067

1,7 [0;-9,1] [1,05;0] [1,87;13,0] -9,1 6,62 -0,18 0,0061

Tabulka 6.6: Parametry profilu s v´ ychylkou dol˚ u δAI = +12◦ . Aerodynamick´ a data pro v´ ychylku δAI = −17◦ Reynoldsovo ˇc´ıslo ReP · 10−6 Bod 1 [CL; α] Bod 2 [CL; α] Maximáln´ı souˇcinitel vztlaku [CLP max ; αCLP max ] ´ Uhel nábˇehu nulového vztlaku αP 0 Sklon vztlakové ˇca´ry aP Souˇcinitel klopivého momentu CmP 0 Minimáln´ı souˇcinitel odporu CDP min

0,5 [0;4,9] [-0,56;0] [1,14;17,2] 4,9 6,56 0,090 0,0070

1,0 [0;4,7] [-0,53;0] [1,24;17,8] 4,7 6,44 0,094 0,0061

1,7 [0;4,7] [-0,54;0] [1,30;18,0] 4,7 6,61 0,096 0,0055

Tabulka 6.7: Parametry profilu s v´ ychylkou nahoru δAI = −17◦ .

40

6.2 PROFIL

6.2.4 Charakteristiky profilu LS(1)-0417 MOD

Obrázek 6.3: Závislost maximáln´ıho souˇcinitele vztlaku ˇcistého profilu na Reynoldsovu ˇc´ıslu.



6.2 PROFIL

6.2.5 Charakteristiky profilu LS(1)-0413 MOD

Obrázek 6.6: Závislost maximáln´ıho souˇcinitele vztlaku ˇcistého profilu na Reynoldsovu ˇc´ıslu.



ˇ ÍDLO 6.3 KR

6.3 Kˇ r´ıdlo Celé kˇr´ıdlo je rozdˇeleno na centroplán, lichobˇeˇzn´ıkovou ˇca´st s kˇridélkem a laminátové nástavce. V lichobˇeˇzn´ıkové ˇca´sti je um´ıstˇeno kˇridélko. Trup je v m´ıstˇe kˇr´ıdla ˇsirok´ y bF = 700 mm. Do programu Glauert se zadávaj´ı tyto hodnoty:

Obrázek 6.9: P˚ udorysn´ y tvar kˇr´ıdla. ˇ Rez Koˇren Závˇes Konec

y [m] 0 1, 5 6, 0

c [m] 0, 90 0, 90 0, 45

CLP [−] 1, 70 1, 70 1, 66

aP [rad−1 ] 6, 66 6, 66 6, 79

α 0 [◦ ] −3, 4 −3, 4 −3, 8

ϕ P [◦ ] 0 0 −2

ˇ sen´ı je nastaveno pro v´ Reˇ ychylku kˇridélka δAI = {−17; +12}◦ se souˇciniteli vztlaku CLP AI = {1, 8; 1, 8}. V´ ypoˇcet je proveden pro skuteˇcnou u ´hlovou rychlost klonˇen´ı. • Plocha kˇr´ıdla S = 8,775 m2 ˇ ıhlost kˇr´ıdla Lambda = 16,41 • St´ • Max. souˇcinitel vztlaku kˇr´ıdla je Clkˇr´ıdla = 1,5632 • Sklon vztlakové ˇca´ry kˇr´ıdla = 5,8756 rad-1 ´ • Uhel nulového vztlaku kˇr´ıdla (v ose kˇr´ıdla) Alfa0kridla = -2,4545 ° (bez uvaˇzován´ı vlivu vztlakové mechanizace) • Glauert˚ uv opravn´ y souˇcinitel delta = 0,0286 (pro v´ ypoˇcet indukovaného odporu urˇcen´ y z normáln´ıho rozloˇzen´ı) • Souˇcinitel indukovaného odporu Cxi = 0,0488 (pro souˇcinitel vztlaku kˇr´ıdla Clkˇr´ıdla = 1,5632) • Symetrická v´ ychylka kˇridélka dsym = -2,5° (záporná hodnota = v´ ychylka nahoru) • Antisymetrická v´ ychylka kˇridélka dsym = 14,5° 43

ˇ ÍDLO 6.3 KR • Souˇcinitel momentu klonˇen´ı od v´ ychylky kˇridélka cmx = 0,0543 (od antisymetrického rozloˇzen´ı) • Bezrozmˇerná u ´hlová rychlost klonˇen´ı wx = 0,09

Obrázek 6.10: Polára kˇr´ıdla.

Obrázek 6.11: Rozloˇzen´ı vztlaku po rozpˇet´ı.

44

6.4 LETOUN

6.4 Letoun Z vypracovaného ploˇsného 3D modelu jsou odeˇcteny potˇrebné rozmˇery.

6.4.1 Sklon vztlakov´ eˇ c´ ary cel´ eho letounu • Vzdálenost ˇctvrtinov´ ych bod˚ u koˇrenov´ ych ˇrez˚ u kˇr´ıdla a VOP: LW HT 25% = 4, 18 m • Rozpˇet´ı VOP: bHT = 2, 2 m • Plocha VOP: SHT = 0, 88 m2 ´ • Uhel ˇs´ıpu VOP: χHT = 2, 6◦ • Souˇcinitel sn´ıˇzen´ı dynamického tlaku: kHT = 1 • Vzdálenost ˇctvrtinového bodu koˇrenu VOP od ˇca´ry nulového vztlaku koˇrenu kˇr´ıdla: hHT = 1, 86 m Spoˇctené hodnoty: • Z´ uˇzen´ı kˇr´ıdla: η =

cR cT

=2

• Redukované rameno VOP: LW HT = 0, 70 ˇ ıhlost VOP: λHT = 5, 5 • St´ • Sklon vztlakové ˇca´ry VOP: aHT = 3, 75 rad−1 • Derivace srázového u ´hlu:

∂ ∂α

= 0, 1176

• Sklon vztlakové ˇca´ry letounu: a = 6, 21 rad−1

6.4.2 Neutr´ aln´ı bod letounu s pevn´ ym ˇ r´ızen´ım Aerodynamick´ y stˇ red kˇ r´ıdla • Neutráln´ı bod kˇr´ıdla: X N W = 0, 25 • Stˇredn´ı aerodynamická tˇetiva: cM AC = 0, 762 m • Vzdálenost aerodynamického stˇredu kˇr´ıdla od poˇca´tku souˇradného systému: LWCP = 1, 79 m Pˇ r´ıspˇ evek propulze • Poˇcet list˚ u vrtule: nB = 2 • Pr˚ umˇer vrtule: DP = 1, 3 m • Vzdálenost disku vrtule od aerodynamického stˇredu kˇr´ıdla: LP WCP = 1, 7m • Pˇr´ıspˇevek propulze: ∆X N P = −0, 0073 45

6.4 LETOUN Pˇ r´ıspˇ evek trupu • Délka trupu letounu: L = 6 m • Vzdálenost 25% koˇrene kˇr´ıdla od poˇca´tku souˇradnicového systému: LCR25% = 1, 82 m • Hloubka koˇrenového ˇrezu kˇr´ıdla: cR = 0, 9 m • Pomˇer:

cR L

• Pomˇer:

LCR25% L

= 0, 15 = 0, 3

• Faktor vlivu trupu: kN F = 0, 58 ˇıˇrka trupu v m´ıstˇe kˇr´ıdla: bF = 0, 7 m • S´ • Pˇr´ıspˇevek trupu: ∆X N F = −0, 049 Pˇ r´ıspˇ evek VOP • Vzdálenost aerodynamického stˇredu VOP od poˇca´tku souˇradného systému: LHTCP = 5, 66 m • Vzdálenost aerodynamick´ ych stˇred˚ u VOP a kˇr´ıdlo+trup: LHT = 3, 83 m • Pˇr´ıpsˇevek VOP: ∆X N HT = 0, 1537 V´ ysledn´ a poloha neutr´ aln´ıho bodu • Poloha neutráln´ıho bodu: X N = 0, 347 • Poloha neutráln´ıho bodu v˚ uˇci souˇradnému systému: LN = 1, 868 m Krajn´ı zadn´ı poloha tˇ eˇ ziˇ stˇ e • Krajn´ı zadn´ı poloha tˇeˇziˇstˇe: LCG = 1, 754 m

46


6.4.3 Pol´ ara letounu ˇ ast letounu C´ Trup VOP SOP Podvozkov´ a vzpˇ era Kolo podvozku Ostruha

Charakteristick´ a plocha Sx 0,652 0,880 0,828 0,010

Poˇ cet

CDx

Sx S

1 1 1 2

0,140 0,011 0,011 0,045

0,0104 0,0011 0,0010 0,0001

0,027 0,003

1 1

0,120 0,100 Souˇcet 10% interference Celkov´ y souˇ cinitel ˇ skodliv´ eho odporu ∆CD

· CDx

0,0004 0,0000 0,0130 0,0013 0,0143

Tabulka 6.8: Seznam uvaˇzovan´ ych ˇskodliv´ ych odpor˚ u a jejich hodnoty

Obrázek 6.12: Polára letounu.

6.5 Letov´ e v´ ykony V´ ypoˇcet plat´ı pro maximáln´ı vzletovou hmotnost m = 330 kg.

47


6.5.1 P´ adov´ e rychlosti Tato varianta nemá klapku, proto se nepoˇc´ıtá ryclost vS0 . • Pádová rychlost bez pˇristávac´ıch klapek: vS1 = 65 km · h−1

´ 6.5.2 Uhel klouz´ an´ı a klouzavost ´ Uhel klouz´ an´ı Minimáln´ı u ´hel klouzán´ı je γmin = 3, 26◦ pˇri rychlosti vγmin = 105 km · h−1 .

´ Obrázek 6.13: Uhel klouzán´ı. Klouzavost Maximáln´ı klouzavost je kmax = 17, 56 pˇri rychlosti vkmax = 105 km · h−1 .

48


Obrázek 6.14: Klouzavost.

6.5.3 Rychlostn´ı pol´ ara Vertikáln´ı rychlost klouzavého letu pˇri optimáln´ı rychlosti vopt = 105 km · h−1 je vZγmin = 1, 7 m · s−1 .

Obrázek 6.15: Rychlostn´ı polára.

49


6.5.4 Motorov´ y let Maxim´ aln´ı rychlost Maximáln´ı rychlost letounu s motorem o nomináln´ım v´ ykonu PE = 30 HP a u ´ˇcinnosti vrtule 85% je vmax = 203 km · h−1 . Potˇ rebn´ y a vyuˇ ziteln´ y v´ ykon Maximáln´ı stoupavost vZmax = 4 m · s−1 je pˇri maximáln´ım pˇrebytku tahu pˇri rychlosti vmax climb = 139 km · h−1 .

Obrázek 6.16: Potˇrebn´ y v´ ykon.

50

7 Konstrukˇ cn´ı n´ avrh a zhodnocen´ı obou variant letounu 7.1 Pravidla konstrukˇ cn´ıho n´ avrhu Pˇri návrhu i pr˚ ubˇeˇzn´ ych u ´pravách bude zohlednˇeno mnoho faktor˚ u, z nichˇz nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ı jsou: • aerodynamická u ´ˇcinnost • hmotnost konstrukce • tuhost, pevnost a bezpeˇcnost • v´ yrobn´ı jednoduchost

7.1.1 Materi´ al a technologie Základn´ım zvolen´ ym materiálem je slitina hlin´ıku 6061.T6. Na aerodynamické pˇrechody, konce kˇr´ıdel a ocasn´ıch ploch a podobn´ ych ˇcást´ı byl zvolen kompozitn´ı materiál s v´ yztuˇzn´ ymi sklenˇen´ ymi vlákny. Podvozek a nˇekteré ˇca´sti ˇr´ızen´ı budou z oceli LCM 4130. Maximáln´ı vyuˇzit´ı oh´ yban´ ych souˇca´st´ı sn´ıˇz´ı poˇcet souˇca´st´ı frézovan´ ych. Napˇr´ıklad nosn´ıky se budou skládat z nˇekolika vrstev oh´ yban´ ych plech˚ u. T´ım se dosáhne malé ztráty materiálu obrábˇen´ım a kratˇs´ıch strojn´ıch ˇcas˚ u. T´ım bude dosaˇzeno velmi n´ızk´ ych náklad˚ u.

7.1.2 Odhad v´ yrobn´ıch n´ aklad˚ u Firma TechProAviation odhaduje náklady na v´ yrobu prvn´ıho letounu na p˚ ul milionu korun. Tato ˇcástka zahrnuje pouze fyzické d´ıly a montáˇz. Vlastn´ı v´ yvoj zde zahrnut nen´ı. Plech Lamináty Pˇr´ıpravky Svaˇrence Motor Standardn´ı d´ıly Frézován´ı Ohraˇ nován´ı Lisován´ı Montáˇz Pˇr´ıstroje

25 50 100 5 ÷ 10 90 15 30 10 15 100 10 ÷ 100

ˇ astky jsou v tis´ıc´ıh Kˇc. Tabulka 7.1: Odhad náklad˚ u na v´ yrobu prvn´ıho letounu. C´

7.1.3 Poˇ zadavky na syst´ em ˇ r´ızen´ı Tato práce je z konstrukˇcn´ıho hlediska zamˇeˇrena pˇredevˇs´ım na systém ˇr´ızen´ı. Ten mus´ı splˇ novat následuj´ıc´ı poˇzadavky: 51

ˇ ÍHO NAVRHU ´ 7.1 PRAVIDLA KONSTRUKCN • zajiˇstˇen´ı potˇrebn´ ych v´ ychylek • okamˇzitá reakce kormidla na impuls od pilota • minimáln´ı vibrace • pˇr´ıstup pro kontrolu a seˇr´ızen´ı • minimáln´ı tˇren´ı v uloˇzen´ı • bezkolizn´ı pohyb • minimáln´ı opotˇreben´ı tˇrec´ıch ploch pohybliv´ ych souˇcást´ı • minimáln´ı v˚ ule

´ 7.1.4 Uprava odtokov´ e hrany profilu V´ ychoz´ı tvary profil˚ u m´ıvaj´ı odtokovou hranu konˇc´ıc´ı bodem nebo velmi tenkou mezerou mezi horn´ı a doln´ı stranou. Takovéto ukonˇcen´ı profilu je jen obt´ıˇznˇe nebo v˚ ubec vyrobitelné. Tenkou odtokovou hranu je moˇzné vyrobit jako frézovan´ y pásek, kter´ y se vn´ ytuje mezi horn´ı a spodn´ı potah. Toto ˇreˇsen´ı je bˇeˇznˇe pouˇz´ıvané avˇsak zvyˇsuje nároky v´ yrobn´ı i finanˇcn´ı. Jiné ˇreˇsen´ı, které bude aplikované v tomto návrhu, odtokové hrany spoˇc´ıvá v u ´pravˇe profilu tak, aby bylo moˇzné pˇresnˇe ohnout potahov´ y plech. Tato u ´prava znamená, ˇze se profil o poˇzadované hloubce zvˇetˇs´ı ve smˇeru kolmém na hloubku. Parametrem u ´pravy je 1 2 tlouˇst’ka odtokové hrany, která mus´ı umoˇznit ohyb a n´ ytován´ı potahového plechu.

Obrázek 7.1: Moˇzné konstrukˇcn´ı ˇreˇsen´ı odtokové hrany.

7.1.5 Tvorba 3D modelu Pˇri tvorbˇe trojrozmˇerného modelu byla dodrˇzována základn´ıch pravidla, která zaruˇc´ı vyrobitelnost v´ ysledného produktu, usnadˇ n´ı orientaci v jednotliv´ ych d´ılech a sestavách a umoˇzn´ı snadnˇejˇs´ı a rychlejˇs´ı u ´pravy. Dodrˇzován´ı tˇechto pravidel umoˇzn´ı rychlou orientaci i ˇclovˇeku, kter´ y se s t´ımto modelem setkává poprvé. 1

Minim´ aln´ı r´ adius ohybu plechu pouˇzitého v m´ıstˇe odtokové hrany je 2 mm. K n´ ytov´ an´ı jsou pouˇzity trnové n´ yty. Ty vyˇzaduj´ı pˇr´ıstup pouze z jedné strany, tud´ıˇz nen´ı kladen ˇz´ adn´ y zvl´ aˇstn´ı poˇzadavek na tlouˇst’ku odtokové hrany. Pouze mus´ı b´ yt dodrˇzena okrajová vzdálenost. 2

52

ˇ ÍHO NAVRHU ´ 7.1 PRAVIDLA KONSTRUKCN Technologick´ a krit´ eria kreslen´ı V´ yroba letounu zaˇcne u obdéln´ıkové tabule plechu charakterizované pˇredevˇs´ım tlouˇst’kou. Z této tabule se na NC frézce vyfrézuje d´ıl poˇzadovaného tvaru. Takov´ yto polotovar je potˇreba vytvarovat do poˇzadovaného tvaru. K tomu se pouˇzije ohraˇ novac´ı lis nebo gumolis. Pˇri kreslen´ı se bude zohleˇ novat minimáln´ı rádius ohybu. Ten je závisl´ y na tlouˇst’ce plechu. Barevn´ e rozliˇ sen´ı d´ıl˚ u Pro snaˇzˇs´ı orientaci ve 3D modelu jsou jednotlivé d´ıly barevnˇe odliˇseny. Toto rozliˇsen´ı usnadˇ nuje orientaci pˇri kontrole minimáln´ıch polomˇer˚ u ohybu, ale také pomáhá pˇri pˇr´ıpravˇe v´ yroby. t [mm] 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,6 2,2

Rmin [mm] Barva 2 svˇetle zelená 2 svˇetle modrá 2 tmavˇe modra 2 r˚ uˇzová 2 svˇetle ˇcervená 3 ˇzlutá 3 ˇsedá

Tabulka 7.2: Parametry pouˇz´ıvan´ ych polotovar˚ u: tlouˇst’ka, minimáln´ı polomˇer ohybu, barva. Ocelové souˇca´sti jsou zv´ yraznˇeny tmavˇe ˇsedou a normod´ıly svˇetle hnˇedou barvu. Parametriˇ cnost modelu 3D model je zpracován parametricky z d˚ uvod˚ u usnadnˇen´ı a urychlen´ı zavádˇen´ı zmˇen a u ´prav jednotliv´ ych souˇca´st´ı. Parametriˇcnost modelu má dvˇe u ´rovnˇe: 1. centralizovan´ y zdroj ploch, 2. zmˇena souˇca´sti má minimáln´ı dopad na své okol´ı. Nejpre bude vytvoˇren ploˇsn´ y model, kter´ y zahrnuje teoretické plochy letounu, d˚ uleˇzité roviny (ˇzeber, pˇrepáˇzek a nosn´ık˚ u) a trasa ˇr´ızen´ı. Tato geometrie bude dále naˇc´ıtána do jednotliv´ ych d´ıl˚ u. Aby mˇela zmˇena d´ılu co nejmenˇs´ı dopad na své okol´ı znamená, ˇze zmˇena se bude t´ ykat ploch souˇca´sti, které nemaj´ı návaznost na dalˇs´ı souˇca´sti. Toto se t´ yká nejv´ıce tlouˇst’ky plechu.

53

7.2 VARIANTA S FLAPERONEM

Obrázek 7.2: Smˇer vysunut´ı tlouˇst’ky plechu od systémové plochy souˇca´sti.

7.2 Varianta s flaperonem Varianta s flaperonem maximálnˇe kop´ıruje tvar letounu ze zadán´ı. Má pr˚ ubˇeˇzné kˇr´ıdlo se dvojstojinov´ ym hlavn´ım nosn´ıkem, kter´ y se pˇripojuje pˇr´ımo do trupov´ ych pˇrepáˇzek.

7.2.1 Ovl´ ad´ an´ı flaperonu ˇ ızen´ı kˇridélek je vedeno po pravé stranˇe trupu do paralelogramu, kter´ R´ y kombinuje v´ ychylky kˇridélka a klapky.

Obrázek 7.3: Model flaperonového ˇr´ızen´ı.

54

7.2 VARIANTA S FLAPERONEM Ovládán´ı v´ yˇskového kormidla je vedeno po levé stranˇe trupu pomoc´ı lan. Klapka má liniové ˇsoupátkové ovládán´ı taktéˇz na levé stranˇe trupu.

7.2.2 Paralelogram Funkc´ı paralelogramu je zkombinovat v´ ychylky kˇridélka a klapky tak, aby aktuáln´ı v´ ychylka od klapky byla neutráln´ı polohou pro v´ ychylky kˇridélka. Klapka je tˇr´ıpolohová s u ´hly δF L = {−10; 0; +10}◦ . V´ ychylky pravého kˇridélka se pohybuj´ı v intervalu δAI = h−6; +12i◦ od neutráln´ı polohy. Sˇc´ıtán´ı v´ ychylek pravého flaperonu dává maximáln´ı hodnoty v´ ychylek δF R = δF L + δAI = {−22; +16}◦ .

Obrázek 7.4: V´ ychylky flaperonu. Cel´ y paralelogram je upevnˇen do trupové pˇrepáˇzky hlavn´ı osou rotace. Na ni po levé stranˇe navazuje páka ovládán´ı klapky a na stranˇe pravé ovládán´ı kˇridélka.

55

7.2 VARIANTA S FLAPERONEM

Obrázek 7.5: Schéma kinematick´ ych celk˚ u paralelogramu.

Obrázek 7.6: Levá a pravá ˇca´st paralelogramu. Pomˇery ramen ˇr´ızen´ı byly vymodelovány podle zadané specifikace. Bylo zjiˇstˇeno, ˇze nen´ı dosaˇzeno poˇzadovan´ ych v´ ychylek. Kinematika paralelogramu ukázala, ˇze docház´ı k rozd´ıln´ ym v´ ychylkám uˇz pˇri klapkové v´ ychylce. Systém byl navrˇzen, aby pˇri nulové v´ ychylce klapky δF L = 0° byly v´ ychylky pravého a levého flaperonu taktéˇz nulové δF RR = 0° a δF RL = 0°. Poté byla zmˇeˇrena 56

7.2 VARIANTA S FLAPERONEM závislost δF RR = f (δF L ) a δF RL = f (δF L ). Obdobná mˇeˇren´ı byla provedena pro systém navrˇzen´ y pro v´ ychylku δF L = ±10°

Obrázek 7.7: Rozd´ıl v´ ychylky pravého a levého flaperonu v klapkové poloze. Ideáln´ı pr˚ ubˇeh ◦ by byl takov´ y, ˇze ∆δ = 0 . V grafu je ukázáno, ˇze rozd´ıl v´ ychylek pravého a levého flaperonu (pˇri seˇr´ızen´ı na klapkové v´ ychylky) dosahuje témˇeˇr 2◦ . Dalˇs´ı mˇeˇren´ı bylo uskuteˇcnˇeno pro kˇridélkové v´ ychylky na systému naladˇeného na δF L = 0°. Z klapkové polohy byly vych´ yleny kˇridélka tak, aby na jednom flaperonu bylo dosaˇzeno poˇzadované v´ ychylky. Následuj´ıc´ı grafy udávaj´ı rozd´ıl skuteˇcné v´ ychylky flaperonu od v´ ychylky poˇzadované. V ideáln´ım pˇr´ıpadˇe by byl rozd´ıl nulov´ y. Jako pˇrijatelné by bylo, kdyby prav´ y i lev´ y flaperon mˇely stejné rozd´ıly v´ ychylek.

57

ˇ ELKEM ´ 7.3 VARIANTA S KRID

Obrázek 7.8: Rozd´ıl v´ ychylky pravého a levého flaperonu pˇri kˇridélkov´ ych v´ ychylkách.

7.3 Varianta s kˇ rid´ elkem Kˇr´ıdlo této varianty je sloˇzeno ze ˇctyˇr ˇcást´ı: dvou lichobˇeˇzn´ıkov´ ych plechov´ ych kˇr´ıdel se ◦ vzepˇet´ım 4 a dvou kompozitov´ ych nástavc˚ u s wingletov´ ym zakonˇcen´ım. Hlavn´ı nosn´ık je sloˇzen ze stojiny a pásnic z oh´ yban´ ych L profil˚ u. Na kˇr´ıdle se nacház´ı dva druhy orgán˚ u ˇr´ızen´ı: kˇridélko a ruˇsiˇc vztlaku. Trasa ˇr´ızen´ı kˇridélka i v´ yˇskového kormidla jde od ˇr´ıdic´ı páky rovinou symetrie letounu do prostoru mezi nosn´ıky. V tomto m´ıstˇe je ovládán´ı kˇridélek vyvedeno do centroplánu a

58

ˇ ELKEM ´ 7.3 VARIANTA S KRID dále do kˇr´ıdla, zat´ımco ovládán´ı v´ yˇskového kormidla se zde vyh´ ybá zataˇzenému podvozku a pokraˇcuje kornoutem trupu do svislé ocasn´ı plochy a dále k v´ yˇskovému kormidlu.

Obrázek 7.9: Schéma systému podélného a pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı.

Obrázek 7.10: Souˇcásti pˇr´ıˇcného a podélného ˇr´ızen´ı.

59

ˇ ELKEM ´ 7.3 VARIANTA S KRID

7.3.1 Pod´ eln´ eˇ r´ızen´ı

Obrázek 7.11: Hlavn´ı souˇca´sti ˇr´ıdic´ıho systému v´ yˇskového kormidla.

7.3.2 Pˇ r´ıˇ cn´ eˇ r´ızen´ı

Obrázek 7.12: Hlavn´ı souˇca´sti ˇr´ıdic´ıho systému kˇridélka.

60

7.4 ZHODNOCENÍ VARIANT

Obrázek 7.13: Závislost v´ ychylky kˇridélka na v´ ychylce ˇr´ıdic´ı páky.

7.4 Zhodnocen´ı variant Letouny podobné kategorie neb´ yvaj´ı ˇcasto vybaveny flaperonov´ ym ˇr´ızen´ım. Nejˇcastˇeji se pouˇz´ıvá ˇr´ızen´ı kˇridélkem a v´ yznam klapky nen´ı vysok´ y. K malému rozˇs´ıˇren´ı flaperonového ˇr´ızen´ı pˇrisp´ıvá sloˇzitost systému ˇr´ızen´ı. V´ ychylky flaperonu jsou nerovnomˇerné (nepodaˇrilo se dodrˇzet stejné klapkové v´ ychylky, kˇridélkové v´ ychylky se liˇs´ı aˇz o dvojnásobek) a to by zp˚ usobilo nepatˇriˇcné chován´ı letounu pˇri klonˇen´ı a pˇri vych´ ylené klapce. Obdéln´ıkové kˇr´ıdlo, navrˇzené zadavatelem, nen´ı vhodné. Obecnˇe plat´ı, ˇze lichobˇeˇzn´ıková kˇr´ıdla maj´ı lepˇs´ı aerodynamické vlastnosti, coˇz dokládá porovnán´ı polár letoun˚ u obou variant:

61

7.4 ZHODNOCENÍ VARIANT

Obrázek 7.14: Porován´ı letov´ ych polár obou verz´ı. Závislost klouzavosti letounu na rychlosti, spoˇctená v aerodynamickém návrhu, má vyˇsˇs´ı hodnoty pro lichobˇeˇzn´ıkové kˇr´ıdlo. Toto je zp˚ usobeno zejména p˚ udorysn´ ym tvarem kˇr´ıdla (lichobˇeˇzn´ıkové kˇr´ıdlo má vˇetˇs´ı ˇst´ıhlost a z˚ uˇzen´ı).

Obrázek 7.15: Porován´ı závislosti klouzavosti na rychlosti letu. Zadavatel navrhl obdéln´ıkové kˇr´ıdlo s krátk´ ym lichobˇeˇzn´ıkov´ ym zakonˇcen´ım se vzepˇet´ım 15 . Toto vzepˇet´ı naráˇz´ı na omezen´ı programu Glauert, kter´ y byl pouˇzit pro v´ ypoˇcet ro◦

62

7.4 ZHODNOCENÍ VARIANT zloˇzen´ı vztlaku. Takovéto vzepˇet´ı jiˇz nen´ı moˇzné zanedbat. Proto v´ ypoˇcet programem Glauert nelze povaˇzovat za smˇerodatné.

Obrázek 7.16: Vzepˇet´ı a winglet flaperonové verze.

63

8 V´ ypoˇ cet vnˇ ejˇ s´ıho zat´ıˇ zen´ı 8.1 Letov´ a ob´ alka Pro letoun tˇr´ıdy utility jsou stanoveny hodnoty násobk˚ u podle pˇredpis˚ u CS-22 a UL2 takto: násobek n1 n2 n3 n4

CS-22 +5,30 +4,00 -1,50 -2,65

UL2 +4,0 +4,0 -1,5 -2,0

Rychlost vertikáln´ıch poryv˚ u (nahoru i dol˚ u) je uvedena v ˇclánku [1, 333 c]: vB vD

U = 15, 0m/s U = 7, 5m/s

8.1.1 Men´ evrovac´ı ob´ alka • Pádová rychlost1 vS1 = 65 km/h √ • Manévrovac´ı rychlost vA = vS1 · n1 = 150 km/h • Návrhová rychlost poryvu2 vB ≡ vA • Maximáln´ı rychlost3 vD =

1,8 3,6·CDmin

·

p 3 m·g 10·S

= 307 km/h

• Klapková rychlost4 vF ≡ vD • Maximáln´ı rychlost motorového letu (byla urˇcena v aerodynamickém v´ ypoˇctu): vmax = 203 km/h. • Rychlosti aerovleku vT a startu po lanˇe vW se net´ ykaj´ı motorové varianty.

8.1.2 Poryvov´ a ob´ alka • Hmotov´ y koeficient: µ =

2·m ρ·S·a·cM GC

• Zm´ırˇ nuj´ıc´ı souˇcinitel: k =

0,88·µ 5,3+µ

= 12, 9 [−]

= 0, 62 [−]

1

Hodnota p´ adové rychlosti letounu v ˇcisté konfiguraci byla spoˇctena v aerodynamickém návrhu. Podle odstavce c pˇredpisu CS 22.335 mus´ı platit vB ≥ vA . 3 Podle odstavce f pˇredpisu CS 22.335 pro kategorii Utility. Pro motorové kluzáky také mus´ı platit vD ≥ 1, 35 · vmax . Hodnota CDmin je minim´ aln´ı hodnota souˇcinitele odporu z poláry letounu vypoˇctené v aerodynamickém n´ avrhu. 4 Podle odstavce b3 pˇredpisu CS 22.335 je klapková rychlost totoˇzná s maximáln´ı rychlost´ı vD u letoun˚ u, které nemaj´ı klapku. 2

64

´ ESOV ˇ ´ MOMENT KRID ˇ ELKA ´ 8.2 ZAV Y • Násobky zat´ıˇzen´ı: n = 1 ±

k·ρ·U ·v·a·S 2·m·g

v [−] vA vD

n + [−] 5,1 5,1

n − [−] -3,1 -3,1

Tabulka 8.1: Hodnoty násobk˚ u od poryvu.

8.1.3 Poryvov´ a a men´ evrovac´ı ob´ alka

Obrázek 8.1: Letová obálka.

8.2 Z´ avˇ esov´ y moment kˇ rid´ elka Pˇredpis CS-22 uvád´ı v´ ypoˇcet závˇesového momentu pouze ve specifick´ ych podm´ınkách. Pro lepˇs´ı porovnán´ı bude proveden v´ ypoˇcet i podle pˇredpisu CS-23.

65

´ ESOV ˇ ´ MOMENT KRID ˇ ELKA ´ 8.2 ZAV Y

Obrázek 8.2: Rozmˇery kˇridélka.

8.2.1 CS-22, podm´ınky pozemn´ıho poryvu Odstavec [1, 415] definuje zp˚ usob v´ ypoˇctu závˇesového momentu. Jde o 75% souˇcinu hloubky kˇridélka od osy otáˇcen´ı, plochy kˇridélka od osy otáˇcen´ı po odtokovou hranu a dynamického tlaku (pro rychlost 100 km/h). • Stˇredn´ı hloubka kˇridélka: cAI =

1 2

· (cRAI + cT AI ) = 135, 4 mm

• Plocha obou kˇridélek: SAI = 0, 406 m2 • Provozn´ı závˇesov´ y moment: MH = 0, 75 · cAI ·

SAI 2

· 12 · ρ · v 2 = 9, 7 N · m

8.2.2 CS-23, ploˇ sn´ e zat´ıˇ zen´ı V tomto postupu se nejprve stanov´ı rovnomˇerné tlakové zat´ıˇzen´ı na kˇridélko[2, 1-App A-9 A6(5)], které se dále pˇrerozdˇel´ı[2, 1-App A-6 T2 (c)] po hloubce kˇridélka tak, aby v´ ysledné liniové zat´ıˇzen´ı lépe odpov´ıdalo skuteˇcnosti: • Rovnomˇerné tlakové zat´ıˇzen´ı: P = 0, 466 · n1 ·

m·g S

= 906, 3 P a

• Pˇrerozdˇelené5 tlakové zat´ıˇzen´ı: P = 2 · P = 1812, 6 P a • Liniové zet´ıˇzen´ı koˇrenu kˇridélka: qRAI = P · cRAI = 136, 2 N · m−1 • Liniové zet´ıˇzen´ı konce kˇridélka: qT AI = P · cT AI = 109, 2 N · m−1 • Celková vztlaková s´ıla kˇridélka: LAI = • Poloha v´ yslednice: ∆yLAI = bAI ·

· SAI · P = 184 N

qT AI qT AI +qRAI

• Provozn´ı závˇesov´ y moment: MH = 5

1 2

1 3

= 665, 9mm

· LAI · cLAI = 8, 4N · m

Toto pˇrerozdˇelen´ı je specifické pro pouˇzité kˇridélko (osa rotace je totoˇzná s nábˇeˇznou hranou kˇridélka).

66

´ ESOV ˇ ´ MOMENT KRID ˇ ELKA ´ 8.2 ZAV Y

Obrázek 8.3: Rovnomˇerné a pˇrerozdˇelené tlakové p˚ usoben´ı na kˇridélko.

Obrázek 8.4: V´ ysledná s´ıla p˚ usob´ıc´ı na kˇridéklo.

8.2.3 V´ ysledn´ y z´ avˇ esov´ y moment Hodnota závˇesového momentu byla spoˇctena dle pˇredpisu CS-22. Ten definuje pouze zat´ıˇzen´ı od poryvu. Proto byla pro lepˇs´ı orientaci spoˇctena hodnota závˇesového momentu od ploˇsného zat´ıˇzen´ı podle pˇredpisu CS-23: Pˇredpis CS-22 CS-23

podm´ınka pozemn´ı poryv ploˇsné zat´ıˇzen´ı

MH [N · m] 9, 7 8, 4

Tabulka 8.2: Provozn´ı hodnoty závˇesového momentu kˇridélka. Ménˇe pˇr´ızn´ıvá hodnota je hodnota spoˇctená podle pˇredpisu CS-22. Proto je zvolena jako v´ ychoz´ı zat´ıˇzen´ı pro pevnostn´ı anal´ yzu trasy pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı.

67

9 Rozbor zat´ıˇ zen´ı trasy ˇ r´ızen´ı V´ ypoˇcet se bude zab´ yvat pouze pˇr´ıˇcn´ ym ˇr´ızen´ım.

9.1 Kinematick´ e vazby pˇ r´ıˇ cn´ eho ˇ r´ızen´ı Pro v´ ypoˇcet jednotliv´ ych souˇca´st´ı ˇr´ızen´ı je nejpre nutné stanovit vstupn´ı zat´ıˇzen´ı (závˇesov´ y moment v pˇredchoz´ı kapitole nebo s´ıla od pilota z pˇredpisu [1, 397]) a geometrické vazby, které urˇcuj´ı pomˇer zat´ıˇzen´ı v celém systému. Z´ avˇ es kˇ rid´ elka Poloha osy závˇesu kˇridélka je v hloubce 20% od odtokové hrany kˇr´ıdla a 2 mm od horn´ıho teoretického potahu. Rameno R5 a u ´hel β5 jsou dány tvarem a rozmˇery kˇridélka.

Obrázek 9.1: Zmˇena polohy ramene R5 v˚ uˇci táhlu 3. MH = FH · R5 → FH = T3 = FH · cos (β5 ) ZAI = FH · sin (β5 )

MH R5

68

´ VAZBY PR ˇ ÍCN ˇ EHO ´ ˇ ÍZENÍ 9.1 KINEMATICKE R P´ aka v kˇ r´ıdle mezi t´ ahly 2 a 3 Osa rotace páky byla zvolena tak, aby rovina rotace byla pˇribliˇznˇe v polovinˇe u ´hlu tvoˇreného krajn´ımi polohami táhla 3.

Obrázek 9.2: Polohy ramene R4b v˚ uˇci táhlu 3. R4b M4 = F4b · R4b = T3 · cos(β 4b ) T3 T3 = F4b · cos (β4b ) → F4b = cos(β 4b ) Y4 = F4b · sin (β4b ) = T3 · tg (β4b )

69

´ VAZBY PR ˇ ÍCN ˇ EHO ´ ˇ ÍZENÍ 9.1 KINEMATICKE R

Obrázek 9.3: Polohy ramene R4a v˚ uˇci táhlu 2. M4 = R4a · F4a → F4a = RM4a4 4a ) T2 = F4a · cos (β4a ) = M4 ·cos(β R4a 4a ) X4 = F4a · sin (β4a ) = M4 ·sin(β R4a

70

´ VAZBY PR ˇ ÍCN ˇ EHO ´ ˇ ÍZENÍ 9.1 KINEMATICKE R P´ aka v centropl´ anu mezi t´ ahly 1 a 2

Obrázek 9.4: Polohy ramene R3b v˚ uˇci táhlu 2. T2 ·R3b M3 = R3b · F3b = cos(β 3b ) T2 T2 = F3b · cos (β3b ) → F3b = cos(β 3b ) Z3b = F3b · sin (β3b ) = T2 · tg (β3b )

71

´ VAZBY PR ˇ ÍCN ˇ EHO ´ ˇ ÍZENÍ 9.1 KINEMATICKE R

Obrázek 9.5: Polohy ramene R3a v˚ uˇci táhlu 1. M3 = F3a · R3a → F3a = RM3a3 3a ) T1 = F3a · cos (β3a ) = M3 ·cos(β R3a 3a ) Z3a = F3a · sin (β3a ) = M3 ·sin(β R3a

72

´ VAZBY PR ˇ ÍCN ˇ EHO ´ ˇ ÍZENÍ 9.1 KINEMATICKE R Trubka ˇ r´ızen´ı Na tomto uzlu docház´ı ke sˇc´ıtán´ı silov´ ych u ´ˇcink˚ u od kˇridélek. Z jedné strany nastává tah a z druhé tlak. Oba silové u ´ˇcinky maj´ı shodn´ y smysl momentu.

Obrázek 9.6: Kinematika spoje táhla 1 a trubky ˇr´ızen´ı. T1 ·R2 M2 = R2 · F2 = cos(β 2) T1 T1 = F2 · cos (β2 ) → F2 = cos(β 2) Z2 = F2 · sin (β2 ) = T1 · tg (β2 )

V´ ysledn´ a s´ıla do ˇ r´ıdic´ı p´ aky M1 = M2R + M2L = F · R1 73

9.2 SÍLA OD PILOTA Hodnoty geometrick´ ych parametr˚ u pˇ revodu Z uveden´ ych ilustrac´ı a rovnic je patrné, ˇze rozmˇerové parametry ovlivˇ nuj´ıc´ı koeficient pˇrenosu silov´ ych u ´ˇcink˚ u bude závisl´ y na v´ ychylce ˇr´ıdic´ı páky ϑAI . Protoˇze závˇesov´ y moment byl spoˇcten pro neutráln´ı v´ ychylku, byly prozkoumány rozmˇerové parametry ˇr´ızen´ı v neutráln´ı poloze. R5 [mm] 40

R4b [mm] R4a [mm] R3b [mm] R3a [mm] R2 [mm] R1 [m] 58 71 65 50 50 0, 4 Tabulka 9.1: Délkové parametry systému pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı.

β5 [◦ ] β4b [◦ ] β4a [◦ ] β3b [◦ ] β3a [◦ ] β2 [◦ ] 29, 050 48, 793 20, 599 19, 689 5, 335 10, 097 ´ Tabulka 9.2: Uhlov´ e parametry systému pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı.

9.2 S´ıla od pilota S´ıla v ˇ r´ıdic´ı p´ ace S´ıly v ˇr´ıdic´ı páce podléhaj´ı bodu [1, 395]. Dále je stanoveno, ˇze s´ıla v kaˇzdé souˇca´sti ˇr´ızen´ı mus´ı odpov´ıdat alespoˇ n 60% pilotovy s´ıly. ˇ ıdic´ı plocha R´ S´ıla od pilota Smˇ er s´ıly V´ yˇskové kormidlo 350 N Pilot pˇritahuje a potlaˇcuje Kˇridélko 200 N Pilot tlaˇc´ı páku bokem Smˇerové kormidlo 900 N Pilot odtlaˇcuje pedál Smˇerové kormidlo 1000 N Pilot odtlaˇcuje oba pedály Tabulka 9.3: Zat´ıˇzen´ı primárn´ıho systému ˇr´ızen´ı od pilota podle [1, 397].

S´ıla do t´ ahla 1 S´ıla od pilota vyvolá na trubce ˇr´ızen´ı moment M1 = F · R1 = 80 N · m. Polovina tohoto 2) = 787, 6 N . momentu pˇrejde do s´ıly T1 = M1 ·cos(β 2·R2 S´ıla do t´ ahla 2 Táhlo 1 je uchyceno do páky u závˇesu kˇr´ıdla. Do druhého táhla pˇrecház´ı s´ıla 3a T2 = T1 · R · cos(β3b ) = 572, 9 N . R3b cos(β3a ) S´ıla do t´ ahla 3 Do tˇret´ıho táhla pˇrecház´ı s´ıla T3 = T2 ·

R4a R4b

·

cos(β4b ) cos(β4a )

= 493, 6 N na páce v kˇr´ıdle.

Z´ avˇ esov´ y moment Závˇesov´ y moment zp˚ usoben´ y silou od pilota je MH = T3 ·

R5 cos(β5 )

= 22, 6 N · m. 74

´ ESOV ˇ ´ 9.3 SÍLA OD ZAV EHO MOMENTU Trubka ˇ r´ızen´ı • Normálová s´ıla: Z2 = T1 · tg (β2 ) = 140 N • Teˇcná s´ıla: F2 =

T1 cos(β2 )

= 800 N

P´ aka v centropl´ anu • Normálová s´ıla od táhla 1: Z3a = T1 · tg (β3a ) = 73, 5 N • Teˇcná s´ıla od táhla 1: F3a =

T1 cos(β3a )

= 791 N

• Normálová s´ıla od táhla 2: Z3b = T2 · tg (β3b ) = 205 N • Teˇcná s´ıla od táhla 2: F3b =

T2 cos(β3b )

= 608, 5 N

P´ aka v kˇ r´ıdle • Normálová s´ıla od táhla 2: X4 = T2 · tg (β4a ) = 215 N • Teˇcná s´ıla od táhla 2: F4a =

T2 cos(β4a )

= 612N

• Normálová s´ıla od táhla 3: Y4 = T3 · tg (β4b ) = 563, 7 N • Teˇcná s´ıla od táhla 3: F4b =

T3 cos(β4b )

= 749, 3 N

Z´ avˇ es kˇ rid´ elka • Normálová s´ıla: ZAI = T3 · tg (β5 ) = 274, 2 N • Teˇcná s´ıla: FH =

T3 cos(β5 )

= 564, 6 N

9.3 S´ıla od z´ avˇ esov´ eho momentu Poˇcetn´ı závˇesov´ y moment byl nav´ yˇsen o dodateˇcn´ ych 25% na MH = 18, 2 N · m. S´ıla do t´ ahla 3 T3 = MH ·

cos(β5 ) R5

= 397 N

S´ıla do t´ ahla 2 T2 = T3 ·

R4b R4a

·

cos(β4a ) cos(β4b )

= 461 N

S´ıla do t´ ahla 1 T1 = T2 ·

R3b R3a

·

cos(β3a ) cos(β3b )

= 634 N

S´ıla v ˇ r´ıdic´ı p´ ace F = 2 · T1 · 75

R2 R1

·

1 cos(β2 )

= 161 N

10 Pevnostn´ı v´ ypoˇ cet vybran´ ych souˇ c´ ast´ı trasy pˇ r´ıˇ cn´ eho ˇ r´ızen´ı 10.1 Trubky t´ ahel Pr˚ uˇrezy trubek táhel byly vybrány z katalogu internetového obchodu Aircraft Spruce[28]. Na kratˇs´ı délky se pouˇz´ıvá trubka pr˚ uˇrezu 12, 7 × 1, 016 mm a pro vˇetˇs´ı délky byl zvolen pr˚ uˇrez 25, 4 × 1, 016 mm. Materiálem je dural 2024. Trubky táhel jsou namáhány pouze tahem nebo tlakem, pˇriˇcemˇz tlakové namáhán´ı je kritické. Dalˇs´ı nebezpeˇcn´ y jev ovlivˇ nuj´ıc´ı funkˇcnost a zejména ˇzivotnost tohoto konstrukˇcn´ıho d´ılu jsou vibrace. Budou spoˇcteny vlastn´ı frekvence táhel a kritická vzpˇerná s´ıla.

10.1.1 Vlastn´ı frekvence Bud´ıc´ı frekvence motoru Podle v´ yrobce motoru[36] jsou maximáln´ı otáˇcky 7800 min−1 . Tˇemto otáˇckám odpov´ıdá frekvence 130 Hz. T´ ahla i 2 · L

q

E·J·L = [Hz]. Podle [12, 16] se spoˇcte vlastn´ı frekvence táhla podle vzorce f = · m Hodnota i definuje poˇcet p˚ ulvln na délce táhla a naz´ yvá se mód kmitán´ı. Táhlo o délce L, hmotnostih m, vnˇejˇsi´ım pr˚ umˇeru D a vnitˇrn´ım pr˚ umˇeru d má kvadratick´ y moment 4 π = [m4 ]. · D4 · 1 − Dd J = 64 π 2

i 1 2 3

Táhlo 1 [Hz] 36 142 320

Táhlo 2 [Hz] 29 117 264

Táhlo 3 [Hz] 281 1122 2525

Tabulka 10.1: Seznam prvn´ıch tˇr´ı vlastn´ıch frekvenc´ı táhel pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı.

Nebezpeˇ cn´ e ot´ aˇ cky motoru Vlastn´ı frekvence menˇs´ı neˇz maximáln´ı bud´ıc´ı frekvence motoru 130 Hz odpov´ıdaj´ı otáˇckám motoru: Táhlo 2 1 2 1

f [Hz] 29 36 117 142

n [min−1 ] 1740 2160 7020 8520

Tabulka 10.2: Kritické otáˇcky motoru s ohledem na vlastn´ı frekvence táhel pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı.

76

ˇ ÍZENÍ 10.2 TRUBKA R

Obrázek 10.1: Bud´ıc´ı frekvence motoru a vlastn´ı frekvence táhel pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı a jim odpov´ıdaj´ıc´ı otáˇcky.

10.1.2 Kritick´ a s´ıla ztr´ aty stability Soubor podklad˚ u [25, 2.1] poˇc´ıtá kritickou s´ılu, pˇri které táhlo ztrác´ı stabilitu podle vz2 1 tahu Fcrit = c · E · J · Lπ . Konstanta c definuje okrajové podm´ınky vetknut´ı. Táhlo má na obou konc´ıch kloubové oko, které umoˇzn ˇuje ˇca´steˇcné natoˇcen´ı ve tˇrech osách. Pro takovéto uloˇzen´ı plat´ı c = 1. Táhlo 1 2 3

T [N ] od pilota 827 602 518

T [N ] od kˇridélka 634 461 397

Fcrit [N ] 1994 1652 3439

σcrit [M P a] 25, 6 21, 2 92, 2

Bezpeˇcnost 2,41 2,74 6,63

Tabulka 10.3: Seznam zat´ıˇzen´ı (zv´ yˇsené poˇcetn´ı) a kritick´ ych sil táhel. Z tabulky je patrné, ˇze kritická s´ıla ztráty stability je dostateˇcnˇe vysoká a navrˇzená táhla jsou bezpeˇcná. V´ ypoˇcet je platn´ y, nebot’ kritické napˇet´ı ztráty stability je niˇzˇs´ı, neˇz mez kluzu duralu 2024. Návrh vyhovuje.

10.2 Trubka ˇ r´ızen´ı Z ˇr´ıdic´ı páky je pˇrenáˇsen moment pomoc´ı trubky ˇr´ızen´ı dál do systému pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı. Trubka je uloˇzena na dvou kluzn´ ych loˇzisc´ıch (která jsou pˇripevnˇena na nosn´ık centroplánu a pˇrepáˇzku podvozku). Celá trubka je svaˇrenec ze sedmi ˇca´st´ı. Pouˇzit´ y materiál je ocel 4130 LCM s pˇr´ısadami chromu a molybdenu. Oproti bˇeˇzné oceli 11 373 má v´ yhodnˇejˇs´ı vlastnosti (po svaˇrovan´ı se nemus´ı ˇz´ıhat a to zkrát´ı ˇcas v´ yroby i finanˇcn´ı náklady). 1

77

Tento vztah plat´ı pouze pro napˇet´ı niˇzˇs´ı, neˇz je mez kluzu.


Obrázek 10.2: Trubka ˇr´ızen´ı. Na zadn´ı stranˇe trubky ˇr´ızen´ı jsou navaˇrené dva plechy o tlouˇst’ce 1 mm s mezerou 9 mm. Tyto plechy jsou rozepˇreny kloubov´ ym okem a staˇzeny ˇsrouby M6. Pˇredpokládá se, ˇze zat´ıˇzen´ı od/do táhel p˚ usob´ı v rovinˇe symetrie navaˇren´ ych plech˚ u v celém rozsahu v´ ychylek. Dalˇs´ı pˇredpoklad je, ˇze s´ılu z táhla si rovnomˇernˇe pˇrerozdˇel´ı oba plechy. V´ ypoˇcet bude ˇreˇsit utrˇzen´ı a otlaˇcen´ı oka a pevnost svaru. Deformace plechu ohybem se zanedbává. Utrˇ zen´ı a otlaˇ cen´ı oka V´ ypoˇcet byl proveden v programu Ministatik - Oko. Pˇredpokládá se nejnepˇr´ıznivˇejˇs´ı orientace normálové a teˇcné s´ıly.

78


Obrázek 10.3: V´ ypoˇcet oka v programu ministatik. Vypoˇctená napˇet´ı jsou velmi malá. Vnˇejˇs´ı rádius 10 mm byl stanoven s ohledem na velikosti kloubového oka. Uloˇ zen´ı ˇ r´ıdic´ı p´ aky ˇ ıdic´ı páka je upevnˇena na ˇcepu a je pohyblivá d´ıky dvˇema bronzov´ R´ ym pouzdr˚ um. Rotac´ı ˇr´ıdic´ı páky kolem této osy je realizováno podélné ˇr´ızen´ı. Pˇr´ıˇcné ˇr´ızen´ı je t´ımto ˇcepem realizováno takto:

Obrázek 10.4: Uchycen´ı ˇr´ıdic´ı páky a rozklad zat´ıˇzen´ı. 79

ˇ ASTI ´ ˇ ÍZENÍ 10.3 OSTATNÍ C R • S´ıla do ocelového uloˇzen´ı ˇr´ıdic´ı páky: Rtr =

M1 ∆r

• Napˇet´ı v otlaˇcen´ı ocelového uloˇzen´ı: σgall =

Rtr Dtr ·ttr

• Napˇet´ı v otlaˇcen´ı bronzového pouzdra: σgall =

= 4000 N = 421 M P a, bezpeˇcnost 1, 03

Rtr Dbp ·tbp

= 222 M P a, bezpeˇcnost 1, 30

ˇ ckové napˇet´ı nepˇrekroˇc´ı Jak bronzové pouzdro tak ocelové uloˇzen´ı ˇr´ıdic´ı páky vyhovuj´ı. Spiˇ mez kluzu.

10.3 Ostatn´ı ˇ c´ asti ˇ r´ızen´ı U vˇsech pák ˇr´ızen´ı je kritick´ y ˇrez (pr˚ umˇer d´ıry, tlouˇst’ka plechu a vnˇejˇs´ı zaoblen´ı) stejn´ y, jako na trubce ˇr´ızen´ı. Vzhledem k tomu, ˇze na trubce ˇr´ızen´ı je nejvˇetˇs´ı s´ıla a v´ ypoˇcet prokázal velmi n´ızká napˇet´ı (ˇrádov´ y rozd´ıl mezi poˇcetn´ım zat´ıˇzen´ım a mez´ı kluzu materiálu), nen´ı nutné poˇc´ıtat ostatn´ı prvky ˇr´ızen´ı.

80

11 Z´ avˇ er V diplomové práci byly navrˇzeny dvˇe varianty motorového kluzáku SONG. Prvn´ı varianta rozvinula návrh zadavatele, firmy TechProAviation. Tato varianta má pr˚ ubˇeˇzné obdéln´ıkové kˇr´ıdlo a flaperonové ˇr´ızen´ı. Maximáln´ı vzletová hmotnost byla zadavatelem stanovena na 215 kg. Druhá navrhovaná varianta se od zadán´ı znaˇcnˇe odliˇsuje. Kˇr´ıdlo je rozdˇeleno na stˇredn´ı centroplán a lichobˇeˇzn´ıkovou odn´ımatelnou ˇca´st. Pˇr´ıˇcné ˇr´ızen´ı letounu je zajiˇstˇeno kˇridélkem na vnˇejˇs´ım plechovém kˇr´ıdle. Toto kˇr´ıdlo nen´ı vybaveno klapkou. Maximáln´ı vzletová hmotnost byla zv´ yˇsena na 330 kg. Prvn´ı varianta se ukázala jako nevhodná, protoˇze se nepodaˇrilo dosáhnou poˇzadovan´ ych v´ ychylek flaperonového ˇr´ızen´ı. Naproti tomu druhá varianta v´ ychylky dodrˇzuje velmi pˇresnˇe. Lichobˇeˇzn´ıkové kˇr´ıdlo má niˇzˇs´ı souˇcinitel odporu a esteticky vypadá lépe. Na druhou stranu nev´ yhoda lichobˇeˇzn´ıkového kˇr´ıdla je vyˇsˇs´ı cena za pˇr´ıpravky. Avˇsak pˇri vyˇsˇs´ım poˇctu sériovˇe vyrábˇen´ ych letoun˚ u se tato nev´ yhoda minimalizuje. Jako vhodnˇejˇs´ı varianta je tedy zvolena druhá, s lichobˇeˇzn´ıkov´ ym kˇr´ıdlem. Na této variantˇe byla provedena kinematická a silová anal´ yza trasy pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı. Byly vybrány kritické ˇca´sti, které byly následnˇe podrobeny pevnostn´ı anal´ yze. Tato anal´ yza prokázala dostateˇcnou pevnost, vyhovuj´ıc´ı pˇredpisu. Zde rozpracovaná podoba letounu je pˇripravena pro dalˇs´ı v´ ypoˇcty (zejména ovˇeˇren´ı stability podélné a pˇr´ıˇcné, pevnostn´ı návrh kˇr´ıdla, trupu a ocasn´ıch ploch).

81

Seznam pouˇ zit´ ych zkratek a oznaˇ cen´ı Seznam pouˇ zit´ ych zkratek Zkratka AI CFD CS EASA FL FR HT LS MOD NACA NASA NC SOP SS TAS UL2 VOP VT 0SS 1D 2D 3D

V´ yznam kˇridélko Computational Fluid Dynamics, v´ ypoˇcetn´ı dynamika kapalin Certification Specifications, certifikaˇcn´ı pˇredpisy European Aviation Safety Agency klapka flaperon Horizontal Tail, viz VOP Low Speed, rodina profil˚ u pro n´ızké rychlosti Modifikace National Advisory Committee for Aeronautics National Aeronautics and Space Administration Numeric Control, ˇc´ıslicovˇe ˇr´ızen´ y Svislá Ocasn´ı Plocha souˇradn´ y systém True Air Speed, pravá vzduˇsná rychlost poˇzadavky letové zp˚ usobilosti pro ultralehké letouny Vodorovná ocasn´ı plocha Vertical Tail, viz SOP poˇcátek souˇradného systému jedno dimenzionáln´ı, pˇr´ımkov´ y dvou dimenzionáln´ı, rovinn´ y tˇr´ı dimenzionáln´ı, prostorov´ y

82

Seznam pouˇ zit´ ych oznaˇ cen´ı Oznaˇ cen´ı Rozmˇ er −1 a [rad ] aHT [rad−1 ] ap [rad−1 ] aW [rad−1 ] b [m] bAI [m] bF [m] bHT [m] c [−] c [m] cAI [m] cH [m] cM AC [m] cM GC [m] cR [m] cRAI [m] cT [m] cT AI [m] d [m] f [Hz] g [m · s−2 ] hHT [m] i [−] k [−] k [−] kAI [−] kHT [−] kmax [−] kN F [−] l1,2 [m] lAI [m] m [kg] m [kg] mmax [kg] n [−] nmax [−] nB [−] qRAI [N · m−1 ] qT AI [N · m−1 ] ∆r [m] t [m] tbp [m] tP [%] ttr [m] 83

V´ yznam sklon vztlakové ˇca´ry letounu sklon vztlakové ˇca´ry vodorovn´ ych ocasn´ıch ploch sklon vztlakové ˇca´ry profilu sklon vztlakové ˇca´ry kˇr´ıdla rozpˇet´ı kˇr´ıdla vzdálenost koˇrenového a koncového ˇrezu kˇridélka ˇs´ıˇrka trupu rozpˇet´ı VOP okrajová podm´ınka vzpˇeru táhla hloubka ˇrezu kˇr´ıdla hloubka kˇridélka hloubka kˇr´ıdla v m´ıstˇe zlomu stˇredn´ı aerodynamická tˇetiva stˇredn´ı geometrická tˇetiva hloubka kˇr´ıdla v koˇreni hloubka kˇridélka v koˇreni hloubka kˇr´ıdla na konci hloubka kˇridélka na konci vnitˇrn´ı pr˚ umˇer táhla vlastn´ı frekvence táhla t´ıhové zrychlen´ı vzdálenost 25% koˇrenu VOP od ˇca´ry nulového vztlaku kˇr´ıdla poˇcet p˚ ulvln na kmitaj´ıc´ım táhle (mód kmitán´ı) klouzavost zm´ırˇ nuj´ıc´ı koeficient poryvové obálky statick´ y souˇcinitel kˇridélka souˇcinitel sn´ıˇzen´ı dynamického tlaku maximáln´ı klouzavost faktor vlivu trupu délka u ´seku kˇr´ıdla vzdálenost tˇeˇziˇstˇe plochy kˇridélka od roviny symetrie hmotnost letounu hmotnost táhla maximáln´ı hmotnost násobek pˇret´ıˇzen´ı maximáln´ı násobek pˇret´ıˇzen´ı poˇcet list˚ u vrtule liniové zat´ıˇzen´ı v koˇreni kˇridélka liniové zat´ıˇzen´ı na konci kˇridélka rameno v uloˇzen´ı ˇr´ıdic´ı páky tlouˇst’ka plechu tlouˇst’ka bronzového pouzdra tlouˇst’ka profilu tlouˇst’ka ocelového uloˇzen´ı

Oznaˇ cen´ı Rozmˇ er −1 v [m · s ] vA [m · s−1 ] vB [m · s−1 ] vD [m · s−1 ] vF [m · s−1 ] vkmax [m · s−1 ] vmax [m · s−1 ] vS0 [m · s−1 ] vS1 [m · s−1 ] vT [m · s−1 ] vT AS [m · s−1 ] vW [m · s−1 ] vγmin [m · s−1 ] wmax, min [−] x [m] y [m] yL [m] ∆yLAI [m] z [m]

V´ yznam rychlost manévrovac´ı rychlost návrhová rychlost pˇri poryvu maximáln´ı návrhová rychlost klapková rychlost rychlost letu v reˇzimu maximáln´ı klouzavosti maximáln´ı rychlost motorvého letu pádová rychlost s klapkou pádová rychlost bez klapky návrhová rychlost aerovleku vzduˇsná rychlost návrhová rychlost vleku po lanˇe rychlost v reˇzimu minimáln´ıho u ´hlu klouzán´ı konstanta pomˇeru odpor˚ u souˇradnice ve smˇeru osy X délková souˇradnice ve smˇeru osy Y vzdálenost p˚ usobiˇstˇe vztlaku od roviny symetrie poloha vztalaku kˇridélka v˚ uˇci koˇrenovému ˇzebru kˇridélka v´ yˇska svaru

84

Oznaˇ cen´ı CD CDmin CDP min Re CDP min Re CL CLP max Cm CmP 0 D D DH DP Dbp Dtr E F Fcrit Hef ∆Hef J L L L LAI LCG LCR25% LH LHT LHTCP LN LP WCP LWCP LW HT LW HT 25% M1 M2R M2L MH Mo MT AS N P P P

85

max min

Rozmˇ er [−] [−] [−] [−] [−] [−] [−] [−] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [P a] [N ] [N ] [m] [m] [m4 ] [m] [m] [N ] [N ] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [−] [m] [N · m] [N · m] [N · m] [N · m] [N · m] [−] [N ] [P a] [P a] [W ]

V´ yznam souˇcinitel odporu minimálni souˇcinitel odporu minimálni souˇcinitel odporu profilu na maximáln´ım Re ˇc´ıslu minimálni souˇcinitel odporu profilu na minimáln´ım Re ˇc´ıslu souˇcinitel vztlaku maximáln´ı souˇcinitel vztlaku profilu souˇcinitel klopivého momentu souˇcinitel klopivého momentu profilu pˇri nulovém u ´hlu nábˇehu pr˚ umˇer d´ıry vnˇejˇs´ı pr˚ umˇer táhla pr˚ umer ˇcepu závˇesu pr˚ umˇer vrtule pr˚ umˇer d´ıry pro ˇcep pr˚ umˇer d´ıry pro bronzové pouzdro modul pruˇznosti v tahu s´ıla od pilota kritická s´ıla efektivn´ı v´ yˇska nosné konstrukce kˇr´ıdla korekce efektivn´ı v´ yˇsky kvadratick´ y modul pr˚ uˇrezu délka letounu délka táhla (vˇcetnˇe koncovek) vztlaková s´ıla vztlaková s´ıla jednoho kˇridélka krajn´ı zadn´ı poloha tˇeˇziˇstˇe vzdálenost 25% koˇrene kˇr´ıdla od poˇcátku SS délka ˇcepu závˇesu vzdálenost aerodynamick´ ych stˇred˚ u VOP a kˇr´ıdlo+trup vzdálenost aerodynamického stˇredu VOP od 0SS poloha neutráln´ıho bodu v˚ uˇci souˇradnému systému vzdálenost disku vrtule od aerodynamického stˇredu kˇr´ıdla vzdálenost aerodynamického stˇredu kˇr´ıdla od 0SS redukované rameno VOP vzdálenost ˇctvrtinov´ ych bod˚ u koˇrenov´ ych ˇrez˚ u kˇr´ıdla a VOP krout´ıc´ı moment v trubce ˇr´ızen´ı krout´ıc´ı moment v trubce ˇr´ızen´ı od pravého táhla krout´ıc´ı moment v trubce ˇr´ızen´ı od levého táhla závˇesov´ y moment ohybov´ y moment Machovo ˇc´ıslo vzduˇsné rychlosti normálová s´ıla do pásnice tlakové zat´ıˇzen´ı tlakové zat´ıˇzen´ı (pˇrerozdˇelen´ y) v´ ykon

Oznaˇ cen´ı Rozmˇ er R [m] R [m] R1 [m] R2 [m] R3a [m] R3b [m] R4a [m] R4b [m] R5 [m] Re [−] ReP [−] Rmin [m] S [m2 ] SAI [m2 ] SHT [m2 ] T1 [N ] T2 [N ] T3 [N ] U [m · s−1 ] X4 [N ] XN [−] ∆X N F [−] [−] ∆X N HT ∆X N P [−] XNW [%] Z2 [N ] Z3a [N ] Z3b [N ] ZAI [N ]

V´ yznam rádius vnˇejˇs´ıho zaoblen´ı páky vnˇejˇs´ı pr˚ umˇer trubky ˇr´ızen´ı rameno ˇr´ıdic´ı páky pro kˇridélko rameno páky na trubce ˇr´ızeni vnitˇrn´ı rameno ˇr´ıdic´ı páky u závˇesu kˇr´ıdla vnˇejˇs´ı rameno ˇr´ıdic´ı páky u závˇesu kˇr´ıdla vnitˇrn´ı rameno ˇr´ıdic´ı páky v kˇr´ıdle vnˇejˇs´ı rameno ˇr´ıdic´ı páky v kˇr´ıdle rameno závˇesu kˇridélka Reynoldsovo ˇc´ıslo Reynoldsovo ˇc´ıslo profilu minimáln´ı rádius ohybu plocha kˇr´ıdla plocha obou kˇridélek plocha vodorovné ocasn´ı plochy s´ıla v táhle 1 s´ıla v táhle 2 s´ıla v táhle 3 rychlost vertikáln´ıho poryvu normálová s´ıla do závˇesu páky v kˇridle neutráln´ı bod v˚ uˇci stˇredn´ı aerodynamické tˇetivˇe pˇr´ıspˇevek trupu k poloze aerodynamického stˇredu pˇr´ıpsˇevek VOP k poloze aerodynamického stˇredu pˇr´ıspˇevek propoulse k poloze aerodynamického stˇredu neutráln´ı bodu kˇr´ıdla v˚ uˇci stˇredn´ı aerodynamické tˇetivˇe normálová s´ıla do trubky ˇr´ızen´ı normálová s´ıla do závˇesu páky u závˇesu kˇr´ıdla normálová s´ıla do závˇesu páky u závˇesu kˇr´ıdla normálová s´ıla do závˇesu kˇridélka

86

Oznaˇ cen´ı Rozmˇ er V´ yznam ◦ α [] u ´hel nábˇehu αCLP max [◦ ] u ´hel nábˇehu profilu pˇri maximáln´ım souˇciniteli vztlaku ◦ αP 0 [] u ´hel nábˇehu profilu pˇri nulovém souˇciniteli vztlaku ◦ β2 [] u ´hel páky ˇr´ızen´ı na trubce ˇr´ızen´ı β3a [◦ ] u ´hel vnitˇrn´ı páky ˇr´ızen´ı na páce u závˇesu kˇr´ıdla ◦ β3b [] u ´hel vnˇejˇs´ı páky ˇr´ızen´ı na páce u závˇesu kˇr´ıdla β4a [◦ ] u ´hel vnitˇrn´ı páky ˇr´ızen´ı na páce v kˇr´ıdle ◦ β4b [] u ´hel vnˇejˇs´ı páky ˇr´ızen´ı na páce v kˇr´ıdle ◦ β5 [] u ´hel páky ˇr´ızen´ı na závˇesu kˇridélka δAI [◦ ] v´ ychylka pravého kˇridélka (kladná dol˚ u) ◦ δF L [] v´ ychylka pravé klapky (kladná dol˚ u) ◦ δF R [] v´ ychylka pravého flaperonu (kladná dol˚ u) η [−] z´ uˇzen´ı kˇr´ıdla ϕP [◦ ] u ´hel nastaven´ı profilu (zkroucen´ı) γmin [◦ ] minimáln´ı u ´hel klouzán´ı λHT [−] ˇst´ıhlost VOP ◦ χHT [] u ´hel ˇs´ıpu VOP µ [−] hmotnostn´ı koeficient poryvové obálky ρ [kg · m−3 ] hustota vzduchu σcrit [P a] kritické napˇet´ı táhla na vzpˇer σH [P a] napˇet´ı v otlaˇcen´ı ˇcepu závˇesu σdrop [P a] napˇet´ı pro utrˇzen´ı oka σgall [P a] napˇet´ı v otlaˇcen´ı ∂ [−] derivace srázového u ´hlu ∂α

87

LITERATURA

Literatura [1]

European Aviation Safety Agency Certification Specifications Sailplanes and Powered Sailplanes CS-22. 2003. 140s.

for

[2]

European Aviation Safety Agency Certification Specifications for Normal, Utility, Aerobatic, and Commuter Category Aeroplanes CS-23. 2003. 429s.

[3]

European Aviation Safety Agency Certification Specifications for Very Light Aeroplanes CS-VLA. 2003. 132s.

[4]

ˇ UL2-I. ˇ Letecká ametérská asociace CR c´ ast. poˇzadavky letové zp˚ usobilosti SLZ Ultralehké letouny ˇr´ızené aerodynamicky. 2002. 58s.

[5]

´ ˇ ızen´ı ZALESˇAK, Frantiˇsek. Konstrukce a projektov´ ani letoun˚ u: R´ letounu. Vojenská Akademie v Brnˇe, 1966. 61 s.

[6]

ˇ ZENKO, ˇ SUL M.N. Konstrukce letadel. Státn´ı nakladatelstv´ı technické literatury n.p. Praha, 1954. 420 s.

[6]

SEKANINA, F . Aerodynamick´ e v´ ypoˇ cet letadla Praha, 1944. 91 s.

[7]

FLORIAN, Josef. Aerodynamick´ e charakteristiky letounu I. Vojenská Akademie v Brnˇe, 1962. 80 s.

[8]

ˇ Vladim´ır. Projektov´ DANEK, an´ı letadel. VUT v Brnˇe, 1991.

[9]

JANE’S. All the World’s Aircraft. Surrey, UK, 2004. 908 s. ISBN 0075-3017.

[10]

´ ˇ PAVEK, Josef; KOPRIVA, Zdenˇek. Konstrukce a projektov´ an´ı letadel I. ˇ CVUT Praha, 1982. 203 s.

[11]

´ ˇ Y, ´ V´ıt. Konstrukce letadel II. Univerzita PETRASEK, Miloslav; KRCHNAV obrany v Brnˇe, 2006. 140 s. ISBN 978-80-7231-212-2

[12]

´ PETRASEK, Miloslav. Konstrukce letadel III. Univerzita obrany v Brnˇe, 2002. 111 s.

[13]

WIESLAW, Stafiej. Obliczenia stosowane przy projektowaniu szybowc´ ow. Politechnika Warszawska. 2000.

[14]

DIRECT FLY s.r.o. Aerodynamick´ y v´ ypoˇ cet letounu ALTO TG 912 M09. 2009. 19 s.

[15]

ABBOTT; DOENHOFF; STIVERS. Summary of airfoil data. NACA report 824. USA. 1945. 265 s.

[16]

ALTHAUS, Dieter; WORTMANN, Franz, Xavier Stuttgarter Profilkatalog I. Nˇemecko, 1972.

[17]

ALTHAUS, Dieter. Stuttgarter Profilkatalog II: Niedriggeschwindigkeitsprofile. Nˇemecko, 1996. 88

LITERATURA [18]

MCGBEE, Robert; BEASLEY, William. Low-speed aerodynamic characteristics of a 17% airfoil section design. Langley Resarch Center, NASA. 1973.

[19]

MCGBEE, Robert; BEASLEY, William. Wind-tunnel results for a modified 17-percent-thick low-speed airfoil section. Langley Resarch Center, NASA. 1981.

[20]

MCGBEE, Robert; BEASLEY, William; SOMERS, Dan. Low-speed aerodynamic characteristics of a 13% airfoil section design. Langley Resarch Center, NASA. 1975.

[21]

MCGBEE, Robert; BEASLEY, William.Low-speed wind-tunnel results for a modified 13-percent-thick airfoil. Langley Resarch Center, NASA.

[22]

KRMELA, Ludˇek. Aerodynamick´ y n´ avrh a v´ ypoˇ cet kluz´ aku ”TWIN SHARK” Brno: Vysoké uˇcen´ı technické v Brnˇe, Fakulta strojn´ıho inˇzen´ yrstv´ı, 2010. 79s. Vedouc´ı Ing. Robert Popela, Ph.D.

[23]

ˇ ´ Oldˇrich; MATEJ ˇ CEK, ˇ OLSANSK Y, Jiˇr´ı. Konstrukce a v´ ypoˇ cet ultralehk´ ych letoun˚ u. Pˇr´ıroˇcka pro amatérské konstruktéry. Kniˇznice Letecké amatérské asociace. 1999. 115 s.

[24]

THOMAS, Fred. Fundamentals of Sailplane Design. Colege Park Press, USA. 1999. 186 s.

[25]

ˇ ´ MERTL, PI´ST ˇ EK ˇ Soubor podklad˚ CTVER AK, u pro pevnostn´ı v´ ypoˇ cty leteck´ ych konstrukc´ı Leteck´ yu ´stav fakulty strojn´ı VUT Brno. Brno, 1997.

[26]

ROSKAM, Jan. Airplane Design. Darcorporation, 2003. 368 s. ISBN 9781884885242.

[27]

Wikipedia, the free encyclopedia. [online]. Dostupn´ y z WWW: http://en.wikipedia.org/wiki/.

[28]

Aircraft Spruce, Everithing for planes and pilots. [online] [cit. 2010-12-22]. Dostupn´ y z WWW: http://www.aircraftspruce.com/.

[29]

Airfoil Investigation Database [online]. Dostupn´ y z WWW: http://www.worldofkrauss.com/.

[30]

University of Illinois, The Incomplete Guide to Airfoil Usage. [online] [cit. 2010-12-22]. Dostupn´ y z WWW: http://www.ae.illinois.edu/m-selig/ads/aircraft.html.

[31]

University of Illinois at Urbana-Champaign The UIUC Airfoil Data Site [online] [cit. 2010-07-28]. Dostupn´ y z WWW: http://www.ae.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html.

[32]

Airfoil Investigation Database [online] [cit. 2010-07-28]. Dostupn´ y z WWW: http://www.worldofkrauss.com/foils/1529.

89

LITERATURA [33]


[34]


[35]

Wikipedia, Motor glider. [online] [cit. 2010-12-22]. Dostupn´ y z WWW: http://en.wikipedia.org/wiki/Motor_glider.

[36]

Verner Motor. [online] [cit. 2011-05-22]. Dostupn´ y z WWW: http://www.vernermotor.com/indexcz.asp?sec=41.

[37]

Feropol. [online] [cit. 2011-05-22]. Dostupn´ y z WWW: http://www.feropol.cz/?info=bronz.

[38]

OnlineMaterials.com. [online] [cit. 2011-05-22]. Dostupn´ y z WWW: http://www.onlinemetals.com/alloycat.cfm?alloy=4130.

[39]


[40]


[41]

BVGC Belgian Veteran Glider Club [online] [cit. 2010-12-22]. Dostupn´ yz WWW: http://www.faucheurs.com/faucheurs/images/gphotosmenbres/ASK14/ 14_3sa.jpg.

[42]

The blueprints [online] [cit. 2011-03-18]. Dostupn´ y z WWW: http://www.the-blueprints.com/blueprints-depot/modernplanes/ modern-sa-st/schempp-hirth-discus-2c.gif.

[43]

Airwar.ru [online] [cit. 2010-12-22]. Dostupn´ y z WWW: http://www.airwar.ru/image/idop/glider/l13vivat/l13vivat-2.gif.

[44]

Scale Soaring UK [online] [cit. 2010-12-22]. Dostupn´ y z WWW: http://www.scalesoaring.co.uk/MOTOR_GLIDERS/Docs_MotorGliders/ MotorGliders/SF-25C_Falke/images/SF-25C_3view.jpg.

[45]

TeST [online] [cit. 2010-9-15]. Dostupn´ y z WWW: http://www.testandfly.cz/public/images/planes/scheme/tst9junior. gif.

[46]

Scale Soaring UK [online] [cit. 2010-12-22]. Dostupn´ y z WWW: http://www.scalesoaring.co.uk/MOTOR_GLIDERS/Docs_MotorGliders/ MotorGliders/Carat/images/Carat_3view.jpg.

[47]

Alpearo [online] [cit. 2010-12-22]. Dostupn´ y z WWW: http://alpaero.free.fr/exel/3vues.jpg.

90

A Aerodynamick´ e podlkady A.1 UAG 88-143/20

Obrázek A.1: [17]Polára profilu UAG 88-143/20.

I

A.1 UAG 88-143/20

Obrázek A.2: [17]Vztlaková ˇca´ra profilu UAG 88-143/20.

Obrázek A.3: [17]Momentová ˇcára profilu UAG 88-143/20.

II

A.2 LS(1)-0417

A.2 LS(1)-0417 Data pocház´ı z [19].

III

A.2 LS(1)-0417

IV

A.2 LS(1)-0417

V

A.3 LS(1)-0413

A.3 LS(1)-0413 Data pocház´ı z [21].

VI

A.3 LS(1)-0413

VII

B Vlastnosti pouˇ zit´ ych kovov´ ych materi´ al˚ u B.1 Slitina AL 6061.T6 Data pocház´ı z [39]. • Zaruˇcená pevnost v tahu: 45000 psi = 310 M P a • Zaruˇcená mez kluzu v tahu: 40000 psi = 275 M P a • Tvrdost podle Rockwella: B60 Al [%] 95, 8 ÷ 98, 6 Mg [%] 0, 8 ÷ 1, 2

Cr [%] 0, 04 ÷ 0, 35 Mn [%] max 0, 15

Cu [%] 0, 15 ÷ 0, 4 Si [%] 0, 4 ÷ 0, 8

Fe [%] 0, 7 Zn [%] 0, 25

Tabulka B.1: Chemické sloˇzen´ı slitiny AL 6061.T6.

B.2 Ocel LCM 4130 Data pocház´ı z [38]. • Zaruˇcená pevnost v tahu: 97200 psi = 670 M P a • Zaruˇcená mez kluzu v tahu: 63100 psi = 435 M P a • Taˇznost: 25, 5% • Tvrdost podle Rockwella: B92 Fe [%] 97, 3 ÷ 98, 22 Mo [%] 0, 15 ÷ 0, 25

C [%] 0, 28 ÷ 0, 33 P [%] max 0, 035

Cr [%] 0, 8 ÷ 1, 1 S [%] max 0, 04

Mn [%] 0, 4 ÷ 0, 6 Si [%] 0, 15 ÷ 0, 35

Tabulka B.2: Chemické sloˇzen´ı oceli LCM 4130.

B.3 Slitina AL 2024.T3 Data pocház´ı z [40]. • Zaruˇcená pevnost v tahu: 70000 psi = 482 M P a • Zaruˇcená mez kluzu v tahu: 50000 psi = 344 M P a VIII

B.4 SLITINA BRONZU CUSN8 • Tvrdost podle Rockwella: B75 Al [%] 90, 7 ÷ 94, 7 Mg [%] 1, 2 ÷ 1, 8

Cr [%] max 0, 1 Mn [%] 0, 3 ÷ 0, 9

Cu [%] 3, 8 ÷ 4, 9 Si [%] max 0, 5

Fe [%] max 0, 5 Zn [%] max 0, 1

Tabulka B.3: Chemické sloˇzen´ı slitiny AL 2024.T3.

B.4 Slitina bronzu CuSn8 Data pocház´ı z [37]. ˇ 423018 • Oznaˇcen´ı: CSN • Oznaˇcen´ı: EN CW453K • Pevnost v tahu standardnˇe 440 M P a • Mez kluzu v tahu standardnˇe 290 M P a • Tvrdost 120 HB

IX

C Pˇ rehled spoˇ cten´ ych bezpeˇ cnostn´ı C.1 T´ ahla pˇ r´ıˇ cn´ eho ˇ r´ızen´ı C.1.1 Vzpˇ er Táhlo 1 Táhlo 2 Táhlo 3

2,41 2,74 6,63

Tabulka C.1: Seznam bezpeˇcnost´ı táhel pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı na vzpˇer.

C.1.2 Kritick´ e ot´ aˇ cky motoru Táhlo 2 1 2 1

f [Hz] 29 36 117 142

n [min−1 ] 1740 2160 7020 8520

Tabulka C.2: Kritické otáˇcky motoru s ohledem na vlastn´ı frekvence táhel pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı.

C.2 Trubka ˇ r´ızen´ı C.2.1 P´ aka pˇ r´ıˇ cn´ eho ˇ r´ızen´ı Kontrola s ohledem na Utrˇzen´ı oka Roztrˇzen´ı oka Otlaˇcen´ı oka

pevnost 19,07 14,67 20,10

deformaci 13,89 8,48 9,55

Tabulka C.3: Bezpeˇcnost oka páky pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı na trubce ˇr´ızen´ı.

C.2.2 Uloˇ zen´ı ˇ r´ıdic´ı p´ aky Ocelové uloˇzen´ı v otlaˇcen´ı 1, 03 Bronzové pouzdro v otlaˇcen´ı 1, 30 Tabulka C.4: Kritické otáˇcky motoru s ohledem na vlastn´ı frekvence táhel pˇr´ıˇcného ˇr´ızen´ı.

X

D V´ ykresov´ a dokumentace

XI

SONG DESIGN OF A CONTROL SYSTEM FOR POWERED SAILPLANE SONG

Recommend Documents