Para un rango de planeo máximo, ¿debo minimizar el ángulo de planeo o AoA?

¡El planeo más lejano es, por definición, el ángulo de planeo más bajo! Entonces, si esa es una de sus entradas de diseño, definitivamente debería hacerlo.

Pero en serio, reducir el peso y la forma de arrastre te lleva más lejos.

1. Teoría general de la distancia de planeo

Con ángulo de deslizamiento$\bar\gamma$= -$\gamma$:

$\quad C_D \cdot \frac{1}{2} \rho V^2 \cdot S = W \cdot \text{sin }\bar\gamma \tag{1}$

$\quad C_L \cdot \frac{1}{2} \rho V^2 \cdot S = W \cdot\text{cos }\bar\gamma \tag{2}$

Rendimientos de la división: bronceado$\bar\gamma$=$C_D/C_L$, y ambos$C_D$y$C_L$son una función directa del ángulo de ataque.

Para el coeficiente de arrastre se puede utilizar la siguiente aproximación parabólica para incorporar el arrastre inducido:

2. Lanza detalles del planeador.

Despegan con un lanzamiento de brazos y, al soltarlos, se lanzan hacia arriba con mucho exceso de velocidad y dejan que cambie la velocidad por una altitud adicional. Después de lo cual el planeo comienza en el estado compensado: velocidad, AoA y$\bar\gamma$(gracias a @Zeus por señalar esto).

El gráfico de arriba es de Low Speed ​​Airfoil Data por M. Selig, página 68, y representa$C_L, C_D$y$\alpha$con números de Reynolds de diseño muy bajos. Como puede verse:

1. $({c_l/c_d})_{max}$del perfil del ala, en Re > 300.000, se produce en$\alpha$= 1°. Por lo tanto, el AoA del ala debe mantenerse cerca de este ángulo en vuelo.
2. La velocidad recortada debe ser tal que Re > 300.000 para alcanzar el mínimo$c_d$en$c_l$= 0,6. De aquí Re sigue la cuerda del ala, y de la ecuación (2) anterior sigue $$V_{launch} = \sqrt{\frac{2W}{C_L \rho S}} \tag{3}$$

El peso se deriva de la energía máxima W/S debe elegirse de manera que se derive de un lanzamiento cómodo.

Bien bien bien. Es hora de ir a... el pozo.

Los "planeadores de lanzamiento de balsa" pueden ser muchas cosas, pero son un excelente lugar para comenzar. Si se lanzan a distancia, los criterios de diseño serán diferentes de los que se vuelan desde una altura, como desde una colina o un edificio alto.

El número de Reynolds es una consideración muy importante para los modelos de planeadores lentos. No, no son réplicas de planeadores más grandes a escala real. Estudiar los gráficos de sustentación para arrastrar en airfoiltools.com debería ayudarlo a comenzar bien la selección de perfil aerodinámico y AoA para usar.

diseño _ ¿Los hermanos Wright? Comenzaron con cometas, esencialmente modelos de vuelo libre atados. Perfil aerodinámico en la parte posterior, placa plana en la parte delantera. ¿¿Por qué?? Por encima de cierta velocidad aerodinámica, el perfil aerodinámico combado comienza a generar un pico de succión más fuerte por encima del ala , forzando el morro hacia abajo, lo que reduce el AoA.$^2$.

Aunque su diseño de "canard" hizo que la recuperación de pérdida fuera más difícil$^1$, ¡hace que la aeronave tenga menos probabilidades de cabecear y entrar en pérdida debido a una ráfaga! . Así que... para ambas aplicaciones (lanzamiento y colina)... eliminar el barrido de Suzanne$^3$¡alas! ... o tal vez ... el "F-14" Suzanne (ala oscilante con canards).

Al igual que con todas las alas, el AoA óptimo de elevación/arrastre le dará un rango óptimo, o Vbg. La práctica hará la perfección aquí, ya que se necesita una relación de aspecto adecuada y una reducción de la resistencia para llevarse el primer premio. La fuerza, la estabilidad y el rendimiento con viento cruzado también son importantes.

Antes de saltar a la construcción, haga algunos deberes en planeadores de tamaño similar. Buena suerte.

$^1$Los Wright lideraron el mundo de la aviación cuando los vuelos sostenidos y los giros en círculo eran lo último en tecnología. Una vez que los aviadores "se pusieron verticales": escalando con motores más potentes, las dificultades para recuperarse de la "potencia en pérdida" condenaron su diseño, abriendo el camino para el diseño clásico de tractor / cola trasera que vemos hoy.

$^2$El pico de succión del ala superior se fortalece a medida que aumenta la velocidad. Esta es la razón por la que la relación Ascensor/Arrastre mejora con un mayor número de Reynolds.

$^3$Suzanne es el diseño de lanzamiento de récords de "Paper Airplane Guy".