Skywalk II .vs. Rocky-III 性能 その４

図面から計測した翼型を使い、飛行速度にあわせて変化させたレイノルズ数でXfoil解析を行いSkywalk II とRocky-IIIの性能を比較してみました。　

「エレベータニュートラル時の釣合CLとの差」
エレベータを操舵することで、飛行速度を変化させます。つまり、尾翼揚力(CL)を変化させています。
各速度での釣合CLとエレベータニュートラルのままのＣＬとの差をグラフ化したもので、「CL差」が０の速度がエレベータニュートラルで滑空する速度（設計滑空速度）となります。
Rocky-IIIは最大滑空比の速度に設計滑空速度が設定されています。
Skywalk II は最大滑空比と最小沈下の間に設定されているのがわかります。
「機体姿勢に対する尾翼CL変化率」
各速度で滑空する機体を１度姿勢を変化させるのに、尾翼CLをどのぐらい変化させなければならないかを表したグラフです。つまり、「CLh/°」が大きいと操縦性が悪いと言うことになります。
Rocky-III、Skywalk IIとも、最小沈下では急激に操縦性が悪くなっています。これは、前縁剥離再付着が発生している迎角をまたいでいるのが原因だと思われます。
「Rocky-IIIは操縦性が良く、Skywalk IIは浮きが良い」
Rocky-IIIの設計滑空速度が最大滑空比に設定されていて、その速度は操縦性も良いので操縦した時の印象が「操縦性が良い」となるのでしょう。
Skywalk IIは設計滑空速度が最小沈下よりに設定されている事もあり、「浮きが良い」となるのでしょう。
「Skywalk IIのアップセッティング」
Skywalk IIを長年飛ばしている佐藤さんはエレベータをアップセッティングで飛ばしています。
これは、最小沈下にセッティングしていると思われます。
しかも、「エレベータダウンはなるべく操舵しないほうが良い」とアドバイスしています。
「機体姿勢に対する尾翼CL変化率」見て分かるとおり、Skywalk IIは最小沈下付近では操縦性が悪いのに、少し速いところでは、操縦性が急に良く（敏感）なっています。これは、非常に操縦しづらい状況が想像できます。ですから、エレベータダウンせず、最小沈下付近の滑空速度を維持して飛行するのがもっとも浮きが良くなると思われます。
これが、微風の素浜飛行場で一番高く上がる飛ばし方なのでしょう。

45Cバッテリー ＆ カーボンファイバーティシュー ゲット

ワールドモデルスで購入。
第129回F西多摩体育館飛行会で45Cバッテリーに興味を持ち、今回購入しました。
カーボンファイバーティシュー：10g/m2を見て衝動買い。スローフライグライダー軽量構造に使えるとGoodなんですが。

Rocky3Wing Re2e4～Re9e4

Rocky3の翼型をXfoilでRe=20000～90000に変えて解析

これも前縁剥離再付着タイプの翼型のようです。
Re=50000の流れを見てみると、７°で前縁剥離再付着が発生しています。この迎角で二次元Ｌ／Ｄにもトゲがあります。

Skywalk2Wing Re2e4～Re9e4

Skywalk2の翼型をXfoilでRe=20000～90000に変えて解析

RCグライダーのレイノルズ数とその翼性能

RCグライダーのレイノルズ数(Re)を計算。
そして、XfoilでReを変更して翼型解析してみました。

最小は「石井4U」フリーフライトですが、Re=22100。
最大はCirrus 　Re=84200
Xfoil解析結果
翼型はS4083aで二次元Ｌ／Ｄを比較しています。
Re=20000：Ｌ／Ｄmax＝８．３
Re=90000：Ｌ／Ｄmax＝５１．０

性能を計算するには機体毎のReを加味した翼型解析結果を使わなければ正確性を欠いてしまいます。
また、設計グライダーのReを予想して、そのReで性能を発揮する翼型を選択する必要があります。

Skywalk2Wing .vs. S4083a

先日入手したSkywalk IIの翼型部分図面から、コードデータを作成し、Xfoilで元翼型(S4083a)と比較してみました。


最初の画像は、２つの翼型を重ね書きしたものです。
上面ラインは近似してますが、下面ラインの後半は違っているようです。

空力特性は似通っています。
ただし、二次元Ｌ／Ｄのトゲの迎角が違うようです。

Skywalk2Wingでは６°、S4083aでは９°で前縁剥離再付着が発生している。
Re:50000（スローフライＲＣグライダー）のXfoil解析では、前縁剥離再付着は珍しい事ではないようです。たぶん、実際の飛行でも、この迎角付近で前縁剥離再付着が発生するのでしょう。ただし、どのぐらいのぶれがあるのかは、調査が必要です。
翼型によって、前縁剥離再付着の発生迎角が違うし、発生しない、もしくは通常飛行では常に発生しているケースもあると思われます。
スローフライＲＣグライダーでは、この事象を考慮して翼型チョイスした方が良いと思われます。

前縁剥離 再付着

NACA5307,NACA5407を使って、流れに注目してXfoil解析してみました。

NACA5407には二次元Ｌ／Ｄにトゲがあります。CDグラフを見ると、CDminの迎角から徐々に増大しているが、8°になるといったんCDが小さくなり、また徐々に大きくなっているのが分かる。

次に、気流の流れを比較してみる。

迎角が大きくなるに従い、剥離点が前方に移っていくのがわかる。
ここで、NACA5407の8°に注目すると、前縁で剥離したのが、20～30%で再付着している。
このことで、ＣＤは改善してＣＬも増大しているようです。

Rocky3の主翼翼型をNACA5307、NACA5407に変更した場合の性能計算
NACA5407では、最小沈下と最大滑空の翼迎角は前縁剥離再付着が起こっている8°になっている。
最小沈下は小さくなっているので浮きが良くなっている訳だが、失速速度までの余裕がない。
また、前縁剥離再付着は安定して発生するのか、もう少し調査が必要と思われる。