Instruções sobre aviõrs de papel

EM PAPEL E AERODINÂMICA de AVIÃO

Conteúdos

1. introdução

2. por que em papela aviões parecem diferentes que reais aviões

1. tempo dobradiço

2. do rabo não é precisado

3. forma de asa

4. formas exóticas

3. baixo Reynolds numeram vôo

4. lhes fazendo voar

1. Dihedral

2. peso é adiante bom

3. isso que sobre a forma de airfoil?

5. avião de papel de registro mundial - cronometre no alto

1. fase de lançamento

1. lançamento

2. ascensão

2. deslizando vôo

3. outro ramblings misturado

1. Repeatability

2. aviões completamente diferentes

3. tempo, Inglaterra, e registros novos

6.0 referências

1.0 introdução

É pretendido que isto explica a aerodinâmica específico empapelar aviões. Para uma descrição geral de por que aviões voam e por que eles chocam, eu recomendo ler O Registro Papel Avião Livro Mundial para as seções de aerodinâmica de qualquer um de meus livros ou As Crianças Empapelam Livro de Avião. Eu quis incluir uma seção assim em meus livros, mas devido a constrangimento espaciais, não pôde. Isto também me permite se pôr mais técnico em algumas áreas. Esperançosamente seu não muito técnico, alguns dos detalhes se tornam complexos, mas a maioria dos princípios são diretamente dianteiros. Minha meta é que a maioria desta informação deveria ser compreensível por estudantes de escola secundária, e para tudo ser preciso. Eu também planejo a algum dia (logo?) reúna um guia completo para aerodinâmica em meu local de rede.

Seu importante perceber os fundamentos de por que empapela aviões voam, e por que aviões de tamanho cheios voam, é idêntico. Eles criam elevador e arrastam, e é estável ou instável pelas mesmas razões. Porém aviões de papel parecem diferentes que a maioria dos aviões. A razão eles geralmente parecem diferentes é por razões muito práticas, mas não necessariamente devido a aerodinâmica. Também há algumas diferenças aerodinâmicas definidas entre aviões de papel e aviões de tamanho cheios. Estes diferenciam não é tão aparente, mas afeta como empapele mosca de aviões.

2.0 por que Aviões de Papel Parecem Diferentes Que Reais Aviões

Aviões de tamanho mais cheios têm asas, um rabo, e um fuselagem (corpo) isso segura o piloto e passageiros. A maioria aviões de papel têm há pouco uma asa e dobra de papel no fundo que você segura quando você lança o avião. Há várias razões para as diferenças.

2.1 tempo dobradiço

A razão principal por que empapela aviões parecem diferentes que reais aviões são permitir o constructor de avião de papel para fazer um avião tão facilmente e depressa quanto possível. Somando um rabo e qualquer outro pedaço para um avião de papel requereriam mais dobras, e provavelmente tesouras, fita e cola. O avião mais simples é a asa voadora, e isso é isso que a maioria que aviões de papel são.

2.2 do Rabo não É precisado

Os rabos horizontais em aviões de tamanho cheios têm um elevador (controle superfície pela extremidade de parte de trás do rabo horizontal) o qual o piloto gira (atrás extremidade) até faça o nariz plano para cima e voe mais lento, ou até nariz o avião abaixo e acelera. Aviões de papel realizam a mesma coisa dobrando a extremidade de parte de trás da asa até mosca mais lento, de até mosca mais rapidamente.

Foram voados vários aviões de tamanho cheios prosperamente sem rabos. O Northrop XB-35 e B-2, e o sailplanes dos irmãos de Horton eram todo o estábulo, aviões voadores bons. Muitas pessoas assumem de um rabo é precisado para estabilidade - mas o acima mencionado aviões, e milhões de aviões de papel provam diferente!

B-2 bombardeiro de asa de vôo

O rabo horizontal de um avião permite o peso para avançar mais enquanto permanecendo estável e controlável. Onde uns equilíbrios planos se fosse apoiado a só um ponto é chamado o centro de gravidade (CG). O CG pode avançar mais adiante devido ao passageiro diferente e loadings de carga, e devido a queimadura de combustível (a maioria dos jatos levam aproximadamente meio o peso vazio deles/delas em combustível). Todos os aviões ficam instáveis se o CG move à popa de um ponto chamado o Ponto Neutro. Como os movimentos de CG remetem do ponto neutro, o avião se põe progressivamente mais estável, e progressivamente precisa de mais para cima elevador. Elevadores em rabos podem ser mais efetivos que elevadores na parte de trás de asas, assim aviões com rabos podem ter para um maior CG percorrer que aviões sem rabos. Com aviões de papel não move o CG deles/delas, assim eles estão bem sem um rabo.

Um rabo também é precisado equilibrar o momento lançando (tendência para fazer o avião gira nariz para cima ou abaixo) causou através de pontas. Pontas são o controle aparece na extremidade de parte de trás da asa até a qual é inclinada permite o avião a partida e terra mais lento. Aviões de papel não precisam voar qualquer mais lento, assim eles não precisam de pontas, ou o rabo precisou equilibrar as pontas.

O rabo de um real avião normalmente também tem um rabo vertical. Os atos de rabo verticais como os barbatana de uma seta para manter o nariz do avião apontado na direção seu encabeçou, isto é chamado estabilidade direcional positiva. O Fuselagem (corpo de centro de um avião, em aviões de papel seu a parte você segura por lançar) atos como o estabilizador vertical de reais aviões. Também dobrando às vezes o wingtips para cima em aviões de papel ajuda somar estabilidade direcional. A combinação do fuselagem e wingtips em aviões de papel lhes permite ter estabilidade direcional positiva sem um rabo vertical.

2.3 Forma de asa

Normalmente empapele aviões têm asas curto e grosso " pequenas ", baixas asas de relação " de aspecto chamadas ". É chamada a distância de gorjeta de asa para atingir gorjeta palmo de asa, e é chamada a distância da frente para a parte de trás da asa a corda. A relação de palmo de asa para calcular a média corda é chamada " relação " de aspecto, e é uma característica importante de asas. Para subsonic (menos que a velocidade de som) aviões atingem arraste está reduzido aumentando palmo de asa e corda de asa decrescente, ambos aumento a relação de aspecto. Por isso relação de aspecto é um indicador bom de asa global arraste. Note aquele sailplane(glider) os desenhistas estão extremamente preocupados com asa arraste, e use relação de aspecto alta (palmo de asa grande, corda estreita) asas. Voltando empapelar aviões, ou mais corretamente planadores de papel, note a forma de asa

deles/delas é muito diferente de reais planadores porque eles têm baixas asas de relação de aspecto. Há várias razões boas para esta diferença.

1. papel é um material de edifício piolhento. Há uma razão por que não são feitos reais aviões de papel. Embora asas de relação de aspecto altas reduzem arraste, eles também requerem melhor materiais de edifício. A baixa força de papel não permite o uso de asas de relação de aspecto altas.

2. baixas asas de relação de aspecto são mais fáceis dobrar. Um das razões nós fazemos aviões de papel é porque eles são rápidos e fáceis construir (gee, é que duas razões?).

3. avião de papel que desliza desempenho normalmente não é muito importante. Nós normalmente queremos um avião que faz um trabalho bom de vôo pelo quarto, e também não é concernido se outro desígnio de avião de papel (que seriamais difícil construir) poderia ter feito para o mesmo vôo mais gracefully. Note que para meu avião de papel de registro mundial deslizando desempenho é extremamente importante, mas uma baixa asa de relação de aspecto é precisada resistir a velocidade de lançamento alta (mais nos particulares do avião de registro mundial depois).

4. baixa relação de aspecto atinge pareça mais rápido, especialmente se eles são varridos atrás. Pessoas associam baixa relação de aspecto, varreu asas atrás com baixo arraste, os lutadores de velocidade altos. Em realidade se um avião está voando menos de 500 milhas por hora que terá mais baixo arrastar com uma reta, asa de relação de aspecto alta. Este parece confundindo para muitos. Pense deste modo nisto, se baixa relação de aspecto varresse atrás que asas tiveram o mais baixo arrastar para todos os aviões, todos os aviões os teriam. Aviões que voam de 500-600 mph têm o mais baixo arrastar com relação de aspecto bastante alta varreu asas atrás. Isso é por que sai a jato aviões têm aquele tipo de asa. Aviões que voam mais de 600 mph, como os lutadores de jato e o Concorde, realmente têm o mais baixo arrastar com baixa relação de aspecto varreu asas atrás. Porém a verdade não muda o fato que baixa relação de aspecto varreu que asas olham rapidamente, e isso é o OK.

LS-6 Sailplane

2.4 Formas exóticas

Reais aviões têm que ser aperfeiçoados para executar alguma missão. Desde então seu duro bater a configuração de wing/fuselage/tail básica para eficiência aerodinâmica, a maioria do olhar de aviões que modo. A missão de um avião de papel é prover um tempo bom pelo piloto. Às vezes isso significa o assombro de ver algo radical voe pelo ar. As combinações de asas, rabos, fuselagem, e outras partes que podem ser feitas voar são infinitas. Além do avião de papel tradicional projeta há muitas formas exóticas que não os se parecem deveriam voar. Um destes é a " forma " de aro, conhecida como o Vórtice em meu livro original. Outra forma exótica está em meu 1997 calendário chamado o X-avião. É basicamente duas asas prendidas no meio e a ângulos diferentes formar uma " forma de X ". Outras formas mais familiares, mas não pensamento de como aviões, também pode ser feito voar. Um destes é o Starship de meu 1997 calendário que se parece uma arte espacial

futurística mas na verdade voa. Com aviões de papel seu fácil fazer aviões que não se parecem reais aviões.

3.0 baixo Reynolds Número Vôo

Aviões de papel são menores e voam mais lento que mais outra aeronave. Assim como isso afeta a aerodinâmica deles/delas? Atrás em 1883 Osborne Reynolds, professor de engenharia na Universidade de Manchester (a Inglaterra) levou a cabo experiências para determinar por que forças fluidas por tubos mudados para condições diferentes. Basicamente o que ele descobriu é como viscosidade afeta os fluidos de modo se comportam. Todos os fluidos (um fluido é qualquer coisa que fluxos - ar, molhe, xarope de maple,…) tenha um pouco de viscosidade, ou viscosidade, para eles. Como uns fluxos fluidos em cima de uma superfície, as moléculas fluidas mais íntimo à superfície agarre à aspereza microscópica da superfície. Como você move longe da superfície há uma distância de transição pequena onde a viscosidade do fluido limita a mudança em velocidade das moléculas adjacentes, até em uma certa distância está em velocidade máxima o fluido. A região estreita perto da superfície onde o fluido é menos que é chamada velocidade cheia a capa de limite. Todas as capas de limite começam como " laminar " onde as moléculas viajam em uma linha direta, com uma transição lisa em velocidade fluida da superfície para a extremidade exterior da capa de limite. Avance perturbações e forma de ondas a jusante na capa de limite e transição a capa de limite de laminar em ordem lisa em uma " capa de limite turbulenta ". Capas de limite turbulentas têm uma sub-capa de laminar próximo à superfície, mas é principalmente caracterizado rodando remoinho fortuitos ao longo da capa de limite.

Um número foi inventado que dá a importância relativa de viscosidade em fluxo de fluido. É chamado o Reynolds Number, e é a relação de forças de impulso a forças viscosas em um fluido. O maior o número, o menos influente a viscosidade. A viscosidade é essencialmente uma constante para um fluido (muda um pouco com temperatura), mas impulso é proporcional à velocidade de um fluido em cima de uma superfície cronometra a distância que viajou em cima da superfície. Para ar é asperamente: Re=K*V*L

Re=Reynolds numeram (non-dimensional)

K=9340

V=Velocity relativo aparecer (milhas por hora)

L=Length em cima de fluido de superfície viajou (pés)

Assim para um avião de papel (se lembra, isto está sobre aviões de papel) Re=9340*10 * .4=37,000

Através de comparação as asas de um quatro avião de passageiro têm uns Números de Reynolds de até aproximadamente 6,000,000. Também, se lembre da transição de laminar para turbulento? Isso acontece a um número de Reynolds de nenhum menos que

aproximadamente 10,000, assim o primeiro ½ para ¼ do fluxo em cima da asa de um avião de papel é laminar. Desde que o Número de Reynolds é muito menos que para aviões de tamanho cheios, significa isto viscosidade é muito mais dominante e resulta em mais arraste, e mais dificuldade criando elevador.

O baixo Reynolds Number de aviões de papel também meios asas magras são melhores. Como asas se põem mais espessas, o ar tem que trabalhar mais difícil de fazer isto ao redor do airfoil. A números de Reynolds altos com capas de limite turbulentas isto é fácil. A baixos Números de Reynolds e capas de limite de laminar, isto é muito difícil. Se um espesso (diga 10% de corda ou mais) airfoil é usado em um avião de papel, o ar não pode fazer isto ao redor do airfoil e pode separar a meio caminho aproximadamente pela asa que resulta em quantias enormes de arraste, e pequeno elevador - o avião de papel não voará. Eu tento manter minhas asas nenhum mais espesso que aproximadamente 3% a 5% da duração de corda, assim seu importante dobrar suas asas agradável e plano. Natureza de mãe sabe isto. Pássaros voam mais rapidamente que aviões de papel, e eles têm airfoils encurvado espesso. Insetos são mais íntimos em Reynolds numere para empapelar aviões, e eles têm asas de apartamento magras - olhar às asas de uma borboleta algum tempo.

4.0 que Lhes fazem Voar

Os " segredos " para fazer aviões de papel voam bem é em grande parte os mesmos ajustes que fazem mão lançados que planadores voam bem. A maioria das pessoas tem a idéia desgraçada que um avião de papel bom precisa de nenhum ajuste depois das dobras básicas é acabado. Todos os reais aviões têm abas em bom estado para fazer ajustes pequenos para o avião, e todos os aviões de papel precisam de ajustes pequenos para voar o deles/delas melhor. Há alguns ajustes básicos e princípios que transformarão o noviço de avião de papel em um perito de avião de papel. As gorjetas voadoras seguintes geralmente são cobertas em meus livros, mas eu vou em um pouco mais detalhe aqui.

4.1 Dihedral

Um dos enganos de avião de papel mais comuns é deixar as asas dobradas abaixo a um ângulo. Isso é chamado " anhedral ", e reduz a estabilidade lateral de seu avião de papel. Isso que você é chamado " desejo dihedral " que é quando as gorjetas de asa são a parte mais alta da asa. A estabilidade lateral resultante ajudará mantenha seu avião de papel reta voadora, ou talvez em uma volta gradual. Com instability lateral seu avião de papel rolará ou em cima de em sua parte de trás e chocará, ou entra em uma espiral sempre apertando que se torna um mergulho espiralando. Há pouco se lembre - mantenha sua asa inclina para cima.

Tecnicamente dihedral provê um momento rodante estabilizando devido a sideslip. Por exemplo se os guinada planos à esquerda (sideslip positivo), a ala direitista tem um ângulo ligeiramente aumentado de ataque (AOA) por causa do dihedral, enquanto o AOA de asa esquerda é diminuído (isto é imaginado facilmente se você pensa aproximadamente 90 graus de sideslip). O momento rodante resultante é à esquerda que está estabilizando. Durante uma volta nivelada, a taxa de guinada combinada com o guinar estabilizar momento devido a taxa de guinada resulta em um pouco de sideslip, positivo para voltas de

direito, negue para esquerda. Aquela quantia pequena de sideslip junto com um momento rodante estabilizando devido a sideslip (dihedral efetuam) resulta no avião que quer rolar fora da volta. Com anhedral, o avião quer rolar na volta e resulta em uma " espiral " de cemitério. A tendência para rolar em ou fora de uma volta é chamado o modo espiral que é dihedral principalmente usando controlado. A maioria dos reais aviões tem que limitar a quantia de dihedral eles usam manter o modo de rolo holandês, uma esquerda rápida e oscilação certa, debaixo de controle. Enquanto dihedral faz o modo espiral mais estável, reduz o umedecendo do rolo holandês. Eu raramente testemunhei qualquer problema de rolo holandês com aviões de papel, provável devido a taxa de guinada aumentar e rolo taxa umedecer associou com baixo airspeeds. Como resultado todos os aviões de papel deveriam ser voados com bastante dihedral.

4.2 peso é Adiante Bom

Como mencionou em seção 2.2, onde uns equilíbrios de avião de papel são chamados o centro de gravidade (CG), e há um CG específico posiciona conhecido como o Ponto Neutro que provê estabilidade de lance neutra. Se o avião tem um CGà frente deste ponto, o avião é estável, se seu atrás deste ponto seu instável. Naturalmente todos os aviões sem computador ajudado vôo controla precisa de um CG à frente do ponto neutro deles/delas. Para asas retangulares o ponto neutro é ¼ da distância do nariz para o rabo. Para asas de delta (como o avião de papel de dardo comum) o ponto neutro é ½ da distância do nariz para o rabo.

Estabilidade significa o avião, se transtornado, devolverá a seu estado original. Para estabilidade de lance significa o avião buscará um único airspeed. Um avião que ou é instável em lance lançará para cima em uma baia, ou mergulho de nariz, mas não povoará em qualquer lugar fora entre. Um avião estável tenderá a oscilar alguns vezes de cima abaixo, mas converja em uma velocidade de vôo fixa. Muitos desígnios de avião de papel típicos são estáveis, mas há pouco apenas. Como um avião fica mais estável, quer voar mais rapidamente e mais rapidamente. Para se se opor a esta tendência, para cima elevador devem ser usados produzir um airspeed em bom estado bom. Isto é por que muitos dos desígnios de avião de papel clássicos são quase estábulo de neutrally. Algumas pessoas percebem estabilidade de lance boa requer um nariz pesado e algum para cima elevador. Os desígnios clássicos confiam o pequeno inerente " para cima efeito de elevador " (positivo zero erguem lançando momento) sendo o resultado da asa varrida, e possivelmente a forma de airfoil. Assim podem ser voados muitos aviões de papel clássicos sem ajuste de elevador. Às vezes eles voam bem, muitas vezes não fazem eles, e eles sempre têm estabilidade pobre.

Eu gosto de somar uma quantia minúscula de para cima elevador para os aviões de papel de nariz apontados clássicos, ter certeza eles não mergulham. Se eu tenho o tempo e materiais, eu gosto de somar alguns capas de fita ou um clipe de papel para o nariz do avião melhorar sua estabilidade. A maioria " aviões de papel quadrados " têm bastante peso no nariz, e requer alguns para cima elevador voar bem. De fato a quantia de para cima elevador precisado em um avião de papel está um indicador bom de sua estabilidade de lance. Construa um avião de papel (qualquer tipo) e coloca um clipe de papel no nariz. Faça alguns vôos para determinar a melhor quantia de para cima elevador precisou. Agora mova

o clipe de papel atrás uma polegada ou dois, e repita. A quantia de para cima elevador precisado está reduzido, e o avião fica mais sensível a ajustes de elevador. Quando o clipe de papel foi movido atrás a um ponto onde você não está usando quase nenhum deflection de elevador, e você não pode adquirir o avião para voar bem, você tem o CG ao ponto neutro (tenta equilibrar o avião em um dedo, o ponto onde isto equilíbrios são o ponto neutro).

4.3 isso que sobre a forma de airfoil?

A maioria das pessoas que estão lendo isto sabe que são Curvadas " asas de avião quais meios têm geralmente eles uma forma encurvada, com o topo do airfoil arredondado e o fundo bastante apartamento. Como explicou em seção 3.0, asas de avião de papel devem estar magras trabalhar bem. Além, eles precisam de muito pequena curvatura, e geralmente qualquer curvatura é limitada à porção dianteira da asa. Eu tive para as pessoas me perguntar por que eu não defendo airfoils curvado para aviões de papel em meus livros. Desde que a maioria aviões de papel estão voando asas, quantias só pequenas de curvatura são práticas, como quantias grandes de curvatura crie nariz abaixo lançar momentos que precisam de rabos para equilibrar. Geralmente eu uso um pouco curvatura à extremidade principal da asa. Eu notei aquele desempenho de avião de papel não é degradado notoriamente com apartamento, airfoils de uncambered. A razão para isto é provável devido a baixos números de Reynolds. Se lembre que uma porção grande da capa de limite pela frente da asa é que laminar fluem, mas para elevador alto nós precisamos de uma capa de limite turbulenta. O uso de uma asa de uncambered plana produz um gradiente de pressão grande à extremidade principal que ajudas prováveis a transição para uma capa de limite turbulenta que poderia ser provável a razão para pequena curvatura em asas de inseto. Também, asas varridas com uncambered extremidades principais só promovem fluxo de vórtice atrás da extremidade principal na superfície superior. Embora ergue coeficientes a estes números de Reynolds não é grande bastante para promover uma quantia grande de lift(vortex de vórtice erga aumenta exponencialmente com coeficiente de elevador), qualquer fluxo de vórtice ajudas prováveis a transição para uma capa de limite turbulenta.

5.0 Avião de Papel de Registro mundial - Cronometre No alto

Eu desenvolvi o avião de papel de registro mundial quando eu era aproximadamente 13 anos velho, e eu ainda estou tentando para entender exatamente como trabalha. Eu estava tentando inventar " tipos novos de aviões de papel, combinando dobras de tipos diferentes de aviões de papel. Este avião de particular começou com um par de dobras de um avião de papel apontado, então papel quadrado dobras planas, e somando barbatana de gorjeta de asa finalmente (eu tinha lido sobre winglets, e quis os somar para o avião). Quando eu voei isto fora, voou mais alto e mais longo que meus aviões prévios. Eu gostei de voar aviões de papel fora, e eu comecei a usar o avião novo como eu pudesse lançar isto muito alto pegar correntes de ar ascendentes. Não era até que eu olhei depois por um Livro de Guinness de Registros um ano ou dois que eu percebi sua habilidade potencial para quebrar o registro. Àquele ponto eu comecei a melhorar o avião, e meu lançamento para desafiar o registro. Eu sinto afortunado que meus esforços pagaram, mas eu ainda estou aprendendo por que trabalha o modo que faz, e melhorando o avião e o lançamento.

Em cima da 20+ vida de palmo de ano deste avião de papel, mudaram só as dobras um pouco, mas as curvas de afinação boas e belisca continua mudando como eu aprendo mais sobre aerodinâmica, e como o avião me ensina mais sobre aerodinâmica. Seu importante perceber a missão deste avião de papel é ficar no ar para contanto que possível. Realiza isto em duas fases distintas que têm muitas características aerodinâmicas contraditórias. A primeira fase é a fase de lançamento onde eu lanço isto vertically a 60 milhas por hora, e ascende vertically para aproximadamente 60 pés. Reduz a velocidade a quase uma parada (às vezes realmente pára e então deslizamentos de rabo), então começa a segunda fase de vôo de vôo livre fixo lento. Oprimeiro fase dura aproximadamente 3 segundos, o segundo aproximadamente 17 (em um lançamento de registro mundial). Aqui está alguns dos motoristas aerodinâmicos contraditórios:

Lance fase que Desliza vôo

Asas pequenas melhor asas Longas melhor

Apare às zero erga Ornamento a elevador alto

Pesado melhor (papel espesso) Ilumine melhor (papel magro)

Cronometre no alto para um avião de papel pode ser estado por qualquer um lançando um avião de papel com um palmo de asa pequeno real alto, e tendo isto deslizar para baixo bastante depressa (o que eu faço), ou fazendo um avião de palmo de asa longo frágil e lançando isto com suavidade de tão alto quanto você pode alcançar, ou algo entre. O tradeoff primário é wingspan - asas pequenas podem resistir um lançamento rápido, mas não desliza tão bem. Asas longas deslizam grande, mas não pode ser lançado duro. Eu vi aviões de papel feitos de uma folha de papel que teve asa mede de 3 pés, e desceu a só 6 polegadas um segundo (1/6 a velocidade vertical meu). jogador de basquetebol com um alcance vertical para 10 pés poderiam desafiar meu registro seriamente. Eu penso que vôo melhor cronometra, e para mim é se divertida mais, com os aviões mais rápidos menores.

5.1 fase de lançamento

O truque é adquirir o avião de papel que desliza de tão alto quanto possível. Alcançar isto eu lanço o avião tão rápido quanto possível, diretamente para cima. Como ascende a força de gravidade e a força de arraste reduza a velocidade até que pára. De lá assegura a estabilidade natural do avião começa vôo de vôo livre lento.

5.1.1 lançamento

Jogando para cima qualquer coisa diretamente não é completamente natural. Para altura de máximo e para uma transição boa para vôo deslizando, o lançamento deve estar dentro de 10 graus de vertical. Também para altura de máximo, o lançamento deve ser tão rápido quanto possível. Eu usei alguns dos princípios de biomecânica (ciência das mecânicas do corpo) junto com beisebol que lança técnicas e tiro ponha lançando técnicas para desenvolver o lançamento eu uso. Eu gostaria de agradecer minha escola secundária

treinador Mike Lauten por me associar na classe de biomecânica dele. Eu calculo as folhas planas minha mão a 60 milhas por hora. Isto está baseado em dois métodos independentes. Primeiro, eu tive meu beisebol lança clocked com uma arma de velocidade a aproximadamente 65 milhas por hora, e eu penso que meus lançamentos de avião de papel estão sobre a mesma velocidade. O segundo método era matemático. Sabendo os alcances planos uma altura de de 50 a 60 pés, e o arraste coeficiente do avião, eu determinei a energia de lançamento requerida (cinético, .5*mass*v*v) igualar a energia potencial (weight*height) vantagem arrasta energia (drag*velocity integrado durante o tempo de lançamento), a velocidade de lançamento resultante era aproximadamente 60 milhas por hora.

5.1.2 ascensão

Uma razão principal por que o avião de registro mundial tem que êxito é a ascensão. Durante a ascensão o ângulo do avião de ataque é próximo zero e resulta em próximo zero erga e permitindo o avião para subir virtualmente direto. Isto é crucial por duas razões. Em vôo lento o avião é ajustado para produzir um coeficiente de elevador de cerca de 0.7. Se o avião fosse rígido, apararia ao mesmo coeficiente de elevador a todas as velocidades, com um afiado puxe para cima em um dê laçada a velocidades mais alto que 10 mph. À velocidade eu lanço isto, deveria entrar em um 40 g dê laçada, mas não faz. A segunda razão zero elevador é importante é por causa de arraste. Se o avião ficasse a seu 0.7 coeficiente de elevador, iria mais que dobre o arraste durante a ascensão e não permite o avião para escalar alto bastante para um vôo de registro (asperamente são usados 50% da energia cinética do lançamento para superar arraste, o outro são convertidos 50% em energia potencial na forma de altitude). O avião não vai zerar exatamente erga, e espirais um pouco durante a ascensão manter uma próxima trajetória vertical. Às vezes eu tenho que somar algum deflection de leme para ajudar o espiralando para melhorar a ascensão. Eu também experimentei com introduzir assimetrias intencionais no avião ajudar espiralando.

Assim por que e como o avião vai se aproximar zero elevador? Eu não estou realmente certo, mas eu penso que eu tenho a resposta. Como eu disse, apararia a um 0.7 coeficiente de elevador e entraria um 40 g dão laçada se fosse rígido, mas não é rígido. Eu suspeito a seção de reflexed (o para cima elevador) para empurrões a porção traseira da asa abaixo, produzindo um airfoil mais encurvado que quer lançar o nariz abaixo e aparar a um mais baixo coeficiente de elevador. Também o peso do fuselagem ao meio dos resultados planos em uma raiz grande que dobra momento como o avião puxa g's, de forma que as asas dobre para cima (somou dihedral) que abaixa o ângulo de ataque e coeficiente de elevador ao que o avião ascende, com as asas que devolvem ao dihedral original deles/delas como o avião reduz a velocidade, efetivamente. Eu preciso levar algum vídeo de velocidade alto para analisar o que acontece durante o lançamento.

O airfoil do avião também afeta o lançamento. Eu tentei usando airfoils altamente curvado aperfeiçoado para vôo livre lento, mas eles tendem a degradar a ascensão. Eu escrevi um programa de computador para reproduzir o vôo do avião de papel de registro mundial para aprender que parâmetros eram muito importantes para um vôo longo. Um das coisas mais importantes eu aprendi era aquele Cdo, zero erguem asa arraste, é mais importante na ascensão que está no descida. O airfoil aperfeiçoado para vôo livre lento não é aperfeiçoado

para zero erga, e produz o extra arraste durante a ascensão. O do que é precisado é um airfoil que produz baixo arrasta durante vôo de elevador lento, alto, mas mais importantly tem arrasta baixo durante a ascensão. Eu acredito um quase apartamento, airfoil de uncambered faz isto. Certamente um airfoil plano é ideal para baixo arraste às zero erga, mas também pode trabalhar a coeficientes de elevador mais altos. A asa plana a elevador alto resulta em um gradiente de pressão íngreme perto dofrente da asa na superfície superior que transição de ajudas provável para uma capa de limite turbulenta da que é precisada para baixo arrasta a elevador alto. Eu planejo fazer mais testes de airfoil durante a primavera de ' 97 ajudar acham o melhor airfoil para vôo longo.

Eu achei estabilidade de lance para também ser importante. O avião não só precisa ser estável, mas precisa ter há pouco a quantia certa de estabilidade. Lance estabilidade é controlada por como se intrometa pesado o avião é, e isso é controlado pelo tamanho e número de dobras abaixo a folha de papel. A flexibilidade aparentemente só efetua produz uma mudança pequena lançando momento, assim a estabilidade deve ser bastante fraca permitir uma mudança significante em ângulo em bom estado de ataque. Muito pouca estabilidade resulta em vôo de vôo livre irregular, com baias freqüentes como o plano vagueia mais lento que o ângulo desejado de ataque. Um modo para melhorar deslizando estabilidade é apertar o rádio de volta. Como uns círculos planos em vôo introduz uma taxa de lance. Lance umedecendo natural tende a tentar cheirar o avião abaixo com taxa de lance positiva. Como aumentos de taxa de lance com ângulo de ataque, assim faz o nariz abaixo lançar momento devido a taxa de lance e provê estabilidade de lance somada assim para o avião. O mais apertado o circulando, o melhor a estabilidade. Uma desvantagem para este esquema é o fator de carga aumentado, e degradou deslizando desempenho mais firmemente como os círculos planos. Muitas vezes eu fixei o tamanho de círculo, ajustando o deflection de leme, só pequeno bastante para manter o avião de porpoising (lançando de cima abaixo) em uma baia. Geralmente circula menos de 20 ou 30 pés notoriamente em diâmetro taxa de pia de aumento.

5.2 Vôo de vôo livre

A meta para vôo deslizando é descer vertically tão lentamente quanto possível. Isto representa a mais baixa taxa de mudança de energy(power potencial) do qual é o produto mínimo arraste velocidade de tempos. Geralmente a taxa de pia mínima para planadores é há pouco acima de baia, e isso é como bem verdade para aviões de papel. Para esses se interessados pelos detalhes e matemática e acha o poder mínimo requereu envolve levando a equação para dado poder a exigido, diferenciando com respeito a velocidade, e fixando este igual zerar (procedimento de cálculo standard por achar o mínimo ou máximo de uma função. Começando com o básico parabólico arraste curva;

D = .5 * rho * v*v * S * (Cdo + Cl*Cl/(pi*e*AR))

D=drag em libras

densidade de rho=air (balas por pé cúbico, .002377 a nível de mar)

velocidade de avião de v=paper (ft/sec)

Área de S=wing (ft quadrado, .234 para avião de registro de mundo)

Coeficiente de Cdo=Drag às zero ergue (aproximadamente .07)

Coeficiente de Cl=lift (aproximadamente .7 para pia de mínimo)

pi=3.1415

fator de eficiência de e=span, calcule .7

AR=span/average chord=7.5"/4.5"=1.67

Cl convertendo em termos de v (cl=2*wt/(rho*v*v*S)) wt=weight (lb, .01 para uma folha de papel)

e multiplicando tempos rendimentos de v

Power=P = .5*rho*v*v*v*S*Cdo + 2*wt*wt/(pi*e*b*b*rho*v) (ft-lb/s)

b=span, ft,

Diferencie, jogo igual zerar, se rende Cl=sqrt(3*Cdo*pi*e*AR) e therefor v=sqrt(2*wt/(rho*S*sqrt(3*Cdo*pi*e*AR)))

Isto dá um coeficiente de elevador e airspeed para taxa de pia de mínimo de cerca de .7, e 8.4 ft/s (6 mph)

Substituindo a pia mínima resulta na equação de poder, e sabendo que velocidade vertical é power/weight, dá o seguinte:

Min Vert Velocity=Vvmin=1.05*(rho * * - .5)(f * * .25)(wt * * .5)(e * * - .75)(b**-1.5) (ft/sec)

f=Cdo*S

Esta equação dá a velocidade vertical mínima de aviões de papel, sailplanes, 747s,...

Para o avião de papel de registro mundial isto dá uma velocidade de pia mínima de cerca de 2.5 ft/sec

Nota que os motoristas principais para velocidade de pia são peso e palmo de asa, e para uma menos quantia em f. O peso é determinado pelo papel mais magro que pode resistir o lançamento de lançamento que é aproximadamente 24 papel de libra que é aproximadamente .01 libras por folha. O palmo de asa do avião de registro mundial é aproximadamente 7.5 polegadas, e está limitado pela velocidade de lançamento (palmos mais longos ficam muito " moles ", e não pode segurar um ângulo de dihedral razoável

depois da fase de lançamento). f " é determinado por Cdo, e eu trabalhei bastante neste parâmetro. Eu tenho que ter cuidado quando ajustando o deflection de elevador para meu avião, aparar isto próximo, mas não além do ângulo de baia de ataque (determinou lançando e reajusta, lançando... até que parece certo). Durante o outono de ' 96 eu decidi tentar projetar uma seção de airfoil melhor para meu avião diminuir o Cdo. Eu usei o program(see de PROFOIL meus vínculos de engenharia aeronáuticos) projetar vários airfoils de candidato. A forma de airfoil nova parecia trabalhar. Previamente só uma fração pequena dos aviões eu realmente construo costura para flutuar ", muitas pia às mais de 3 ou até mesmo 4 pés por segundo (para uma tentativa de registro mundial faço eu aproximadamente 100 aviões durante várias semanas, e usa o algum melhor que lança e desliza o melhor). eu argumentei que se eu pudesse achar um melhorairfoil amoldam eu não só teria um avião melhor, mas um eu poderia fazer mais constantemente. Infelizmente a forma de airfoil nova degrada desempenho de lançamento (veja seita. 5.1.2), assim o airfoil novo foi abandonado.

Airfoil novo

Pressione distribuição

Eu também tentei uma versão do avião de registro mundial que não tem um fuselagem, é uma asa voadora sem dihedral, mas usos o canted de wingtips para cima e fora a um ângulo para o efeito de dihedral. A idéia é eliminar o " V " amolde do fuselagem e use aquela parte do papel para maximizar o palmo de asa para reduzir a taxa de pia. Infelizmente eu não pude alcançar ascensões boas, com baixas alturas de lançamento como resultado. Esta modificação afeta a flexibilidade que permite lançamentos bons notoriamente.

Outra área para estudo é solapamento, o ângulo relativo de ataque da gorjeta da asa comparou à raiz da asa. Isto poderia melhorar a distribuição de elevador palmo-sábia que poderia melhorar o " e " na equação de taxa de pia. Como o avião é dobrado, há uma tendência para solapamento positivo, com as gorjetas de asa a um ângulo mais alto de ataque que a raiz. Eu tentei construir aviões de teste com as asas fixe com solapamento negativo, com as gorjetas a um mais baixo ângulo de ataque que a raiz. Isto é mais típico para reais aviões como promove um padrão de baia melhor, com a raiz que protela primeiro. Também deveria prover uma distribuição de elevador de palmo melhor para reduzido induziu (arraste devido a elevador) arraste. Testes de inicial mostraram características de lançamento degradadas, e nenhuma melhoria de deslizamento notável. Eu penso que eu tentarei para zero solapamento, como isto deveria prover os mais baixos arrastam durante a ascensão. Eu também achei recentemente um relatório que relaciona aquela baixa relação de aspecto atinge (menos que 2) tenha uma tendência ter aumentado cumes de sucção à raiz de asa que poderia prover uma distribuição de elevador semelhante negar solapamento.

5.3 outro ramblings misturado

5.3.1 Repeatability

Como eu mencionei acima, não todos meus aviões de registro mundiais podem marcar um recorde. A maioria tem tempos de vôo de 10-14 segundos. Talvez 10% podem adquirir a 15-17 segundos, e aproximadamente 1% pode adquirir a 20 segundos. Um das metas de minha pesquisa e testar é poder fazer os " aviões bons " em uma base repetível. O melhor modo eu sei fazer isto é entender as físicas envolvidas, e então trabalha em soluções. Eu achei que as físicas envolveram pode se tornar bastante complexo, e é difícil de obter respostas definidas de meus testes. Eu penso que eu estou fazendo progresso, e espera continuar melhorando minha compreensão e habilidade para fazer aviões bons constantemente.

5.3.2 aviões completamente diferentes

Eu às vezes sinto eu estou estagnado, como eu tenho tentado para melhorar o mesmo desígnio durante 20 anos basicamente. Eu tento inventar desígnio novo para agarrar o registro mundial de fato. Tão longe nenhum trabalhou como também o original, mas eu continuo tentando. Eu suspeito há muito desígnios melhores que esperam ser descoberto, e nenhuma dúvida no futuro destes desígnios melhores segurará o registro.

5.3.3 tempos, Inglaterra, e registros novos

Sim os tempos podem afetar um vôo em recinto fechado. Em março de 1996 eu participei em uma BBC papel avião competição em Londres, Inglaterra. O edifício era enorme, mas era unheated, com esfrie condições chuvosas fora. Empapele aviões odeiam umidade. Eu não estou seguro se seu devido à umidade relativa, ou umidade absoluta, mas geralmente se seu chuvoso fora de, o papel vai ter até pior que propriedades estruturais normais. Normalmente eu confio no poder de recuperação do papel para segurar as asas ao ângulo de dihedral formal durante vôo deslizando. Até mesmo em dias secos, o papel eventualmente " fadiga " e está impossibilitado apoiar a raiz que dobra momento da asa e resulta em " asas moles " com ângulos de dihedral crescentes. Em dias úmidos que eu posso adquirir só dois ou três registro de mundo bom lança de um avião. O problema é que leva 2 ou 3 vôos pelo menos para fazer os ajustes formais ao leme e elevador durante tempos de vôo ótimos. Atrás para a competição, eu estava tendo um tempo horrível que tenta adquirir meus aviões ajustado antes das asas cansadas. Indo no último redondo da competição eu estava em terceiro lugar (15 segundos, o melhor vôo do dia que é aproximadamente 16 segundos). eu tive extremamente sorte para adquirir um 17.3 segundo vôo em meu último lançamento para ganhar a competição. Meu desígnio plano usa o palmo de asa de máximo para condições secas, com muitos dos desígnios competindo que têm palmos menores que eram menos afetado pelas condições e lhes permitem valiosos lançamentos de ajuste. A habilidade dos outros concorrentes era excelente. Alguns dos outros participantes submeteram até mesmo subseqüentemente reivindicações de vôo de registro a Guinness - tão longe eles não tiveram os vôos de registro deles/delas autenticados, mas pode ser só uma questão de tempo. Mas eu não estou abaixando sem uma briga! Eu ainda estou trabalhando em meus aviões.

6.0 referências para aerodinâmica de Avião de PapelHá algumas referências técnicas para aviões de papel. Naturalmente avião de papel reserva conversa sobre aerodinâmica de avião

de papel, mas normalmente de uma maneira simplista. Há muitas referência para mugir faça andar depressa vôo que é aplicável empapelar aviões. Aqui está alguns.

Tech Papers/articles

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Selvagem, Stuart B., " A mão em recinto fechado lançou planador ", Modelos Magazine Voadores, Jan/Feb 1960,

[Esta é uma mesma referência boa, como mão lançou que planadores e aviões de papel têm a mesma aerodinâmica]

M.M. O'Meara e T.J.Mueller, Determinação " Experimental das Laminar Separação Bolha Características de um Airfoil a Baixo Reynolds Numbers ", AIAA-86-1065, 1986 de maio,

[Não diretamente aplicável empapelar aviões, mas cobre algumas das físicas de fluxo de asa, e contém muitos

referências]

Qualquer coisa de:

" Procedimentos da Conferência em Baixo Número de Reynolds Airfoils " - Estas conferências foram seguradas

vários tempos - eu vejo muito o referenced de Procedimentos em baixo Reynolds numere documentos.

Livros

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Blackburn, KD e Lammers, JL, " O Registro Papel Avião Livro " Mundial, Trabalhador, 1994,

[Por que empapela aviões voam, e por que eles chocam]

Blackburn, KD e Lammers, JL, " Crianças Papel Avião Livro ", Trabalhador, 1996,

[Conteúdo semelhante para 1º livro, concernindo por que empapela aviões voam, mais mão-em experiências para demonstrar princípios. Também um guia de professores para este livro está disponível do publicador com mais informação de avião de papel]

Hoerner, S.F., " Fluido Dinâmico Arraste ", Hoerner, 1965,

[A " Bíblia " de arraste. Inclui referências para mugir Reynolds numere arraste ao longo de]

Hoerner, S.F., Elevador " Dinâmico " Fluido, Hoerner, 1985,

[Algum info pertinente, mas limitado]

Abbott, I.H. e von Doenhoff, A.E., " Teoria de Seções " de Asa, Publicações de Dover, Inc.

Nova Iorque, 1959,

[Uma referência boa]

Selig, M.S. e Donovan, J.F. e Fraser, D.B., " Airfoils a Baixas Velocidades ", H.A.Stokely, publicador, 1989,

[Dr Selig ao U. de Illinois um das pessoas principais está em baixo Reynolds numere pesquisa. Houve vários lançamentos do Airfoils dele a Baixas Velocidades ", também conhecidas como " Soartech ", com algum info disponível no internet]