¿Existe alguna forma no experimental de obtener CL, CD y CM en función del ángulo de ataque y el ángulo de desviación de la superficie de control?

Los gráficos en el OP muestran resultados bastante típicos que uno esperaría de los análisis lineales (por ejemplo, VLM).

1. Ascensor

En el rango lineal, el coeficiente de sustentación de la superficie de sustentación ($C_L$) se puede expresar como:

dónde$a_0=\frac{\partial{C_L}}{\partial{\alpha}}$es la pendiente de la curva de sustentación y$a_1=\frac{\partial{C_L}}{\partial{\delta}}$es la pendiente de elevación por deflexión de aleta plana, que son constantes en el rango lineal y se pueden ver fácilmente en su gráfico de elevación.

Conclusión : puede simplificar sus tablas de búsqueda a las ecuaciones anteriores (todas constantes) si solo está interesado en capturar el efecto lineal (que es todo lo que VLM puede capturar de todos modos).

2. Momento de lanzamiento

En el rango lineal, puede expresar el coeficiente de momento de cabeceo ($C_m$), que supongo que se calcula en un cuarto de cuerda, como:

dónde$C_{m_{ac}}$es el momento de cabeceo en el centro aerodinámico (AC) de la superficie y es una función de$\delta$;$l_{ac}$es la distancia entre el 1/4c y AC y también es una función de$\delta$;$\overline{c}$es la longitud de la cuerda de referencia.

El$C_m$Las parcelas que ha mostrado parecen alinearse muy cerca del centro aerodinámico de la superficie de elevación (por el hecho de que hay muy poco cambio en$C_m$con respecto a AOA). La deflexión del flap solo cambia significativamente el desplazamiento ($C_{m_{ac}}$). Las variaciones en las pendientes se deben a que no tiene un flap plano de tramo completo (tiene elevaciones que son tramos parciales), lo que cambia la distribución de sustentación en el tramo y el centro aerodinámico resultante.

Conclusión : puede reemplazar su tabla de búsqueda multidimensional por dos tablas de 1 dimensión para$C_{m_{ac}}$y$l_{ac}$, y suplántela con la ecuación anterior. Incluso puede reemplazar estas tablas de búsqueda con relaciones lineales constantes si sus gráficos retienen agua.

3. Arrastre

El coeficiente de arrastre ($C_D$) es el más interesante. Parece que hay un análisis de capa límite combinado con el VLM, ya que$C_{D_0}$cambios por colgajo. Si el número de Reynolds no cambia significativamente, puede intentar la siguiente simplificación:

donde C_{D_0} es el formulario de arrastre y$K$es el factor de arrastre inducido, los cuales son una función de$\delta$.

Conclusión : puede volver a simplificar sus tablas de búsqueda de múltiples dimensiones a dos tablas de 1 dimensión.

4. Por último...

Definitivamente comenzará a ver efectos no lineales a 30 grados de deflexión de control en la vida real, tal vez incluso a 20 grados. Esto obviamente no es capturado por VLM.

En última instancia, CFD (Dinámica de fluidos computacional), es decir, la simulación por computadora del flujo de aire y sus efectos en el ala, hará el trabajo. Muchos de estos programas están disponibles, incluidos los gratuitos.

Para este tipo de trabajos, VLM es una buena herramienta o existe alguna versión mejorada de xfoil. Creo que CFD será demasiado avanzado. estas en el camino correcto