Lubuski Portal Modelarzy RC

Pomysł zbudowania w pełni użytkowego modelu ze skrzydłem z profilem typu KFm jaki zrodził się przy okazji doświadczeń zebranych z Me-163 natrafiał na trudność z decyzją, który z profili wybrać. Zasadniczo pomysł profilu KFm opiera się na wykonaniu stopnia – wybrania w profilu.

Strugi powietrza opływające takie skrzydło za stopniem są ‘transportowanie” przez wir, który tworzy się w wybraniu zachowując laminarny charakter przepływu. Daje to wyraźny spadek oporów. Dodatkowym atutem transportu powietrza przez wir jest jego elastyczność. Oderwanie strugi opływającej skrzydło następuje przy kącie natarcie kilkukrotnie większym niż w przypadku profilu o stałej powierzchni właśnie dzięki temu, że wir może zmieniać swoje wymiary. To tak jakby mieć profil o zmiennej geometrii. Teoria teorią ale jaki profil zastosować w praktycznym projekcie? Podstawowa rodzina KFm składa się z 4 profili KFm1 do KFm4.

Pierwszy z nich jest zupełnie nietypowy gdyż ma stopień na spodzie profilu w odległości 40% cięciwy profilu. KFm2 ma stopień na górze w odległości 50% cięciwy. KFm3 jest dalszą modyfikacją KFm2 polegającą na wykonaniu pośredniego stopnia w odległości 50%-75% cięciwy. KFm4 ma symetrycznie stopnie na górze i na spodzie profilu w odległości 50% cięciwy. Opierając się na dostępnych w internecie opisach do modelu takiego jak Me-163, który ma być szybki, zwrotny wybór pada na KFm4. Jednak KFm1 jest bardzo stateczny, nie wymaga wychylenia lotek ku górze (lub odpowiedniego zwichrzenia).

Zresztą z opisów nie wynika jednoznacznie, że cecha ta dotyczy wyłącznie KFm1. Potrzebny był zatem jakiś eksperyment, porównanie praktyczne, pozwalające bliżej zapoznać się z cechami tych profili.

Wykorzystałem do tego celu płytę z 3 milimetrowego depronu na skrzydła i nieco EPP na kadłuby. Zbudowałem modele w układzie latającego skrzydła wzorując się na proporcjach modelu Alula. Szablony wykonałem z kartonu i wyciąłem 4 modele. Jako podstawę do porównań zbudowałem model z profilem płaskim (płaska płytka). Pozostałe 3 wykonałem ze skrzydłami z profilem KFm1, 2 i 4. Do montażu elementów skrzydeł użyłem kleju UHU PORR i kleju na gorąco z pistoletu do zmontowania modeli w całość. Całą pracę udało się wykonać w jeden wieczór.

Następnego dnia przyszedł czas na oblot i testy. Skorzystałem z sali gimnastycznej i korytarza naszej szkoły nr 11. Postanowiłem jako kryterium przyjąć odległość pokonaną przez modele czyli ich doskonałość. Do tego szczególnie dobrze nadawał się korytarz szkolny, którego posadzka wykonana jest z kafelków. Sala była lepsza przy oblotach i regulacjach, gdyż modele nie latały od razu prosto i równo. Sporo czasu zajęło dobierania położenia środka ciężkości i wychylenia lotek ku górze. Pierwsze subiektywne wnioski co do właściwości poszczególnych profili można już było wysnuć. Najdalej latał model z profilem KFm2 (ze stopniem u góry), najbliżej płaska płytka. Chciałem jednak uzyskać jakieś liczby. Poświęciłem na to kolejne dwa dni lotów.

Na początek wypuściłem modele jeden z drugim. Każdy z nich wylądował we właściwym sobie miejscu. Następnie wziąłem model, który zaleciał najbliżej (płaska płytka) i korygując nieco położenie środka ciężkości i wychylenie lotek wielokrotnie wypuszczałem go starając się uzyskać jak najlepszy wynik czyli największą odległość lotu. Przy czym brałem pod uwagę tylko loty powtarzalne, jednorazowy „nadzwyczajny” lot nie był brany pod uwagę. Tą metodę „ustanawiania rekordu” zastosowałem kolejno do każdego z modeli. Po 2 godzinach na podłodze korytarza leżały 4 modele w miejscach do których zdołały przylecieć. Płaska płytka pokonała jedenaście metrów, KFm 2 osiemnaście. Model ze stopniem na spodzie skrzydła przeleciał prawie czternaście metrów a symetryczny szesnaście.

Zaobserwowałem również różne zachowanie modeli w czasie lotu. Z profilem KFm1 lata prosto, bardzo stabilnie, jak „po sznurku”. Loty są bardzo powtarzalne, nie zbacza z wyznaczonego rzutem toru. Podobnie lata model z profilem symetrycznym KFm4. Natomiast model z KFm2 często zbacza raz w lewo a raz w prawo. Najmniejsza niedokładność przy wypuszczeniu modelu skutkuje zejściem z kursu. Latał wprawdzie najdalej, ale wymagał wykonania największej liczby prób.

Takie są wnioski z pierwszego dnia lotów. Wieczorem przerobiłem skrzydło modelu ze stopniem na górze dodając z paska depronu stopień pomiędzy 50% a 75% cięciwy (za istniejącym stopniem KFm2) uzyskując tym samym model z profilem KFm3. Przy okazji zaokrągliłem krawędź natarcia płaskiej płytki. Pierwotnie wyciąłem ją skalpelem z depronu tak jak wykonuje się modele halowe. Uznałem jednak, że skoro KFm’y mają zaokrąglone natarcie to płaska płytka też powinna. Przy najbliższej okazji modele poddałem testom na warunkach jak za pierwszym razem, to znaczy metodą „bicia rekordu”. Płaska płytka z zaokrąglonym natarciem latała o metr dalej osiągając odległość dwunastu metrów. Daje to przyrost doskonałości o 9%. Warto o tym pamiętać wykonując chociażby usterzenia do modeli jako deseczki lub kratownice. KFm3 poleciał dwadzieścia metrów, jest lepszy od płytki o 82%. To bardzo duża różnica. Nie sposób ją zignorować poszukując sposobów polepszenia właściwości lotnych własnych bądź modyfikowanych modeli. Jego lot był znacznie stabilniejszy i powtarzalny niż modelu z jednym stopniem (KFm2), był podobny do lotu modeli z profilem KFm1 i KFm4.

Porównując zachowanie się poszczególnych modeli w locie zauważyłem, że model z profilem KFm1 (stopień na spodzie skrzydła) miał minimalnie poniesione lotki w stosunku do pozostałych profili.  Modele (i nie tylko modele) w układzie latającego skrzydła dla zachowania statecznego lotu wymagają odpowiedniego skręcenia skrzydła, podniesienia krawędzi spływu, wychylenie lotek do góry lub zastosowania profilu samostatecznego. Na zdjęciach numer 7 do 10 widać wielkość wychylenia lotek.

Największe było przy profilu płaskiej płytki, przy KFm’ach 2, 3 i 4 nieco mniejsze niż w przypadki płytki. Również środek ciężkości modelu z KFm1 był umiejscowiony bardziej z tyłu o około 5 mm w stosunku do pozostałych. Wyniki lotów i ich porównanie zestawiłem w tabeli. Liczby wyglądają zachęcająco, nie miałem jednak innego odniesienia jak do modelu z płaskim profilem. Nadal nie wiedziałem jak sprawa się ma w stosunku do „normalnego” modelu. I tu z pomocą przyszedł mi Leszek prowadzący szkolną modelarnię. Udostępnił mi model rzutki klasy F1N. Model przeznaczony do zawodniczych startów na hali. Był nieco większy od moich gołębi i wielokrotnie lżejszy. Testując go uzyskałem loty o długości nieco przekraczającej dziewiętnaście metrów. Prawie metr mniej niż model z KFm3 wykonany „na kolanie” w dwadzieścia minut! Zdjęcia tego modelu na posadzce pozwalają zorientować się w jego wielkości i proporcjach.

Zebrane w czasie lotów wyniki przedstawiam w tabeli:

Zrobiłem porównanie w stosunku do płaskiej płytki i płytki z zaokrąglanym natarciem. To pierwsze z powodu takiego wykonywania modeli halowych, a drugie z podobieństwa wszystkich modeli do siebie (KFm’y miały zaokrąglone natarcie). Z tabeli wynika niezbicie, że każdy z profili typu KFm osiągnął wyższą doskonałość niż płaska płytka. Trzeba tu zwrócić uwagę na grubość testowanych skrzydeł. Płaska płytka 3mm a KFm 4 u nasady skrzydła miał 15mm! Zaskoczeniem jest dla mnie, że KFm 2 i 3 wykazały tak dużą różnicę w doskonałości w stosunku do płytki. Nie mniejszym zaskoczeniem jest też to, że model klasy F1N nie pokonał KFm3, choć różnica nie jest zbyt wielka. Wnioski praktyczne? Ze względu na mniejsza stabilność kierunkową modelu z KFm2 warto jest użyć KFm3. Dodatkowym bonusem będzie większa doskonałość modelu. Te dwa profile użył bym przy budowie modeli szybowców, trenerów. Klasycznych i latających skrzydeł. Symetryczny KFm4 będzie świetny w szybkich modelach lub latających przy większych wiatrach. KFm1 powinien się sprawdzić tam gdzie potrzebna jest duża stabilność lotu czyli latające skrzydła, szybsze modele zboczowe i modele do latania w burzliwym powietrzu lub przy silniejszych wiatrach sprzyjających bardziej latawcom niż swobodnemu lataniu. Czy te wnioski są do końca prawdziwe? To możemy sprawdzić tylko budując już mniej eksperymentalne ale bardziej użytkowe modele. W moich planach budowy znajduje się halowy model ME 163 z profilem KFm1 oraz większy, o rozpiętości skrzydeł powyżej 1m, do latania na lotnisku z profilem symetrycznym KFm 4.

Przy okazji analizy osiągów modeli zaopatrzonych w profil ze stopniem warto przytoczyć opis jednego z modeli konstrukcji Bolesława Grajety, modelarza z Poznania, prekursora modelarstwa w Polsce po odzyskaniu niepodległości. Znajduje się on w książce, której autorem jest Paweł Elsztein, „Modelarstwo lotnicze w Polsce” wydanej przez WKŁ w roku 1986. Na stronie 65 znajdujemy: „Inny model, Aterjag-85 z 1920 roku, również belkowy, miał układ dolnopłata wzmocniony cięgłami nicianymi od góry do dołu. Skrzydła były pokryte cienką kalką kreślarską całkowicie, od dołu i do połowy na górze. Pokrycie lakierowano lakierem spirytusowym. Masa całkowita modelu wynosiła 210 g. Model przelatywał odległość około 120 m”. Był napędzany sznurem gumowym. Autor książki zamieszcza rysunek tego modelu. Nie pozostawia on żadnych wątpliwości o jaką połowę chodzi (może do połowy rozpiętości skrzydła?). Pokrycie skrzydła od góry „do połowy” oznacza do połowy cięciwy. Jest to zaznaczone na rysunku. Profil miał więc stopień na górze tak jak KFm2! Miał sporą rozpiętość skrzydeł, jak na okres w którym został zbudowany, 950 mm i śmigło o średnicy 340m. Osiągi tego modelu trudno porównać do innych z tamtego okresu z uwagi na niewielką ilość dostępnych informacji. Pierwsze ogólnopolskie zawody odbyły się dopiero w 1926 r. ale nie są przytaczane wyniki uzyskane przez startujące modele. Najbliższe datą wyniki, przytaczane we wspomnianej już książce, pochodzą z roku 1922 i dotyczą modeli budowanych przez Wojciecha Woynę. Uzyskiwały one odległości 75 do 80m, a rekordowe modele z roku 1925 pokonywały 95 m. Nie można w prosty sposób porównać tych wyników z modelem pana Grajety, ale pozwala sądzić, że 120 m odległości w 1920 roku było co najmniej dobrym wynikiem. Czytelnikowi należy się jeszcze jedno uzupełnienie, a mianowicie skąd w tytule artykułu znalazły się gołębie. Otóż w czasie oblatywania modeli na sali gimnastycznej korzystałem z znajdującej się na wysokości pierwszego piętra antresoli. Białe modele, o nieco ptasich kształtach, wypuszczone jeden po drugim wyglądały jak stadko lecących gołębi .

Plik z rysunkami szablonów do wycięcia elementów modeli :  gołąb KFm

Pozdrawiam Marek