Diagrammi
Cl-α e Cl-Cd
profilo
medio
Come
punto di partenza, si hanno le tipologie dei profili alari (ad esempio
profili NACA) scelti per l’ala del velivolo.
Per
la realizzazione dell’ala possono essere scelte più tipologie di
profili alari (ad esempio per ritardare lo stallo alle estremità alari).
Supponiamo
di aver deciso di adottare due profili, ad esempio il NACA 63212 (che
chiamiamo profilo 1) per la radice alare ed il NACA 63210 (che
chiamiamo profilo 2) per l’estremità alare.
Inoltre,
per ritardare lo stallo all’estremità alare, si adotta uno
svergolamento alare.
Alla
radice alare si adotta uno svergolamento pari a +1°.
All’estremità
alare si utilizza invece uno svergolamento di –2°.
Di
norma, è questo lo svergolamento ottimale per le semiali del velivolo.
Passo
A
Si
vanno a leggere i diagrammi/curve Cl-alfa dei due profili.
Le
curve variano al variare del numero di Reynolds in prossimità del
CLmax, ossia in prossimità dello stallo del profilo. Per ognuno dei due
profili scelti si determina il valore del CLmax medio.
Ossia,
si prende nota del valore del CLmax del profilo, al variare del numero
di Reynolds.
Avremo
quindi, per ognuno dei due profili:
Clmax1
relativo a Re = 3.000.000
Clmax2
relativo a Re = 6.000.000
Clmax3
relativo a Re = 9.000.000
Si
procede ora al calcolo del valore medio, effettuando la media
matematica dei tre valori annotati.
Quindi,
per ognuno dei profili avremo:
Di
conseguenza otteniamo (avendo adottato due tipologie di profili alari):
Clmaxmedio1
per il profilo 1
Clmaxmedio2
per il profilo 2
Passo
B
In
base ai due valori di CLmaxmedio calcolati per i due profili, si vanno
a calcolare le velocità di stallo corrispondenti, prendendo in
considerazione l’equazione di equilibrio del volo rettilineo uniforme.
dove
Q
= peso massimo al decollo
S
= superficie alare
ρ = densità
dell’aria alla quota di volo del punto di progetto (normalmente quota
di crociera)
Clmaxmedio
= valore del CLmax medio del profilo considerato, calcolato nel passo A
Passo
C
Con
i valori determinati nel passo precedente, si vanno a calcolare i
numeri di Reynolds ai quali andranno a lavorare i due profili nel punto
di progetto del velivolo; valori che verranno indicati come numeri di
Reynolds medi. Quindi:
dove
corda1
= corda del profilo 1, ossia corda della radice alare.
corda
2 = corda del profilo 2, ossia corda dell’estremità alare.
u
= viscosità cinematica relativa alla quota del punto di progetto del
velivolo (quota di crociera).
In
questo modo, si sono individuati i numeri di Reynolds da considerare
nella lettura dei diagrammi delle curve CL-alfa dei due profili NACA
del velivolo. Sui diagrammi NACA di ognuno dei due profili, con una
certa approssimazione, si traccia la curva CL-alfa corrispondente al
numero di Reynolds medio appena calcolato.
In
modo analogo si traccia la curva CL-Cd relativa al numero di Reynolds
medio (curva tratteggiata) sul diagramma della polare CL-Cd del profilo. Nella curva CL-Cd occorrerà però ripetere tale
tracciamento per ogni valore del CL, come
si vedrà nella successiva tabella 2 di calcolo, poiché per ogni valore
di CL del profilo medio corrisponderà un differente valore del numero
di Reynolds. In pratica si farà una interpolazione dei valori per ogni
punto, invece di disegnare una curva per ogni valore.
Avendo
considerato due profili NACA, tali tracciamenti verranno effettuati
sulle curve dei due profili.
Passo
D
Occorre
ora determinare l’influenza di ognuno dei due profili NACA sull’ala del
velivolo.
A
tale scopo si vanno a determinare i cosiddetti coefficienti di
influenza K.
K1 = 2 S1 / S
K2 = 2 S2 / S
dove
S1 = 0.5 x b/2 x corda1
S2 = 0.5 x b/2 x corda2
con
b
= apertura alare
S
= superficie alare
In
base alla loro definizione, si dovrà inoltre avere che K1+K2=1
Passo
E
Con
la procedura riportata in tabella 1 si riesce a calcolare la variazione
del CL del profilo medio dell’ala, al variare del valore dell’angolo di
incidenza alfa. E’ quindi possibile, con i risultati della tabella 1,
tracciare la curva CL-alfa del profilo medio.
Passo
F
Con
la procedura riportata in tabella 2, si riesce a calcolare la
variazione del Cd del profilo medio al variare del valore del CL del
profilo medio. E’ quindi possibile, con i risultati della tabella 2,
tracciare la curva CL-Cd del profilo medio.
Tale
procedura per il tracciamento delle curve del profilo medio, si adatta
anche nel caso
in cui l’ala presenta più di due tipologie di profili alari. Supponendo
di avere ad esempio tre tipologie di profili, uno alla radice alare,
uno all’estremità alare ed il terzo in mezzeria, occorrerà estendere la
procedura anche al terzo profilo (si avranno quindi un terzo
CLmaxmedio, una terza velocità di stallo, un terzo numero di Reynolds,
un terzo coefficiente di influenza K3).
Nelle
tabelle di calcolo 1 e 2, si aggiungeranno le colonne relative al terzo
profilo alare.
Riguardo
allo svergolamento alare, si dovrà tenere conto dello svergolamento
alare del terzo profilo (ponendolo in mezzeria, si potrebbe assumere
per esso, come svergolamento, il valore nullo 0°).
Per
il calcolo dei coefficienti di influenza, occorrerà suddividere la
semiala in tre superfici.
Avremo che le aree da considerare per il calcolo dei
coefficienti di influenza saranno le seguenti.
S1 = [C1 x (b/2)/2]/2 S2 = (C2 x b/2)/2 S3 = [C3 x (b/2)/2]/2
Successivamente,
si potranno calcolare i rispettivi coefficienti di influenza, tenendo
presente che S è sempre la superficie alare
K1 = 2 S1/S
K2 = 2 S2/S K3 = 2 S3/S
con K1+K2+K3=1
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