Cómo diseñar un ala de un avión unipersonal

Answer 1

Todo esto depende de cuán grande y poderoso sea el resto del avión, y qué tipo de vuelo se espera que haga.

Primero, le sugiero que busque el Principio de Bernoulli y luego lo compare con el Efecto Coanda para establecer una comprensión holística de la aerodinámica del ala. Calcule cuánto pesaría su fuselaje, empenaje, piloto, combustible, motor, aviónica, etc., y establezca qué tipo de carga de ala necesitará para determinar qué tan grande necesitará para construir su ala, luego haga el cálculo de nuevo factorizando El peso de los mástiles, costillas, largueros, piel, etc. que se necesitarían para construir un ala tan grande. Dependiendo de qué tipo de rendimiento desearía (¿cuán potente / pesado es su motor? ¿Cuánto combustible desea transportar?), Está buscando entre 20 y 40 kg / m² de carga de ala para un avión propulsado por un solo hombre. Puede encontrar la fórmula de carga de ala y las calculadoras de carga de ala en línea. ¿Estás construyendo un avión deportivo ligero, un ultraligero o un planeador motorizado? La carga del ala varía entre estas categorías: cuanto más rápido va un avión, más elevación generan las alas, por lo tanto, más pequeñas / más cargadas pueden ser. También debe tener en cuenta la relación de aspecto (la relación de extensión a cuerda / longitud a anchura): cuanto mayor sea la relación, mejor, pero está limitada por consideraciones estructurales, materiales y prácticas.

Necesitará dos mástiles para la estabilidad longitudinal, el posterior más pequeño servirá como sus montajes de bisagra de alerón. Probablemente también necesitará aletas para articular este mástil si la carga de su ala termina en el extremo más pesado del espectro. Es una buena idea diseñar en el lavado: haga que el ángulo de ataque en las puntas de las alas sea mucho más bajo que el de las raíces. Esto asegurará que el flujo de aire se separe cerca del fuselaje primero en un puesto, y le dará a su avión características de puesto más suaves. Haga esto teniendo una mayor curva inferior del borde delantero en las raíces, y una curva superior del borde delantero mucho mayor en las puntas. Mezcla estas diferencias a lo largo del borde de ataque. Agregar winglets ayudará a disminuir la resistencia inducida al tiempo que aumenta la relación de aspecto del ala sin aumentar la envergadura. Calcule la forma de su winglet descubriendo la mejor manera de recuperar la energía perdida en el borde posterior de la punta del ala por los vórtices de la punta del ala.

Asegúrese de que los orificios en las costillas sean lo suficientemente grandes como para ahorrar un peso significativo y dejar espacio para el control y las líneas de combustible, pero lo suficientemente pequeños para ser estructuralmente sólidos.

Hay muchos foros para constructores de aviones que proporcionarán una gran cantidad de información adicional. También hay información importante sobre el centro de presión, el centro de masa y el centro de gravedad de los que no sé mucho … No soy piloto ni ingeniero aeronáutico, solo soy un loco de la aviación, así que me corrigen por lo que He escrito aquí y de ninguna manera es todo lo que necesita saber para construir un ala, ¡pero espero que sea un punto de partida adecuado! ¡Buena suerte!

Answer 2

Dylan ha alcanzado algunos de los puntos clave.

Recuerde, está construyendo un avión con un propósito.
¿Cuál es el propósito de su diseño?
Luego vaya a un libro como Raymer’s Aircraft Design: A Conceptual Approach
ver: Raymer’s Aircraft Design y sitio RDS

Una vez que haya determinado el propósito de su avión (carga útil total, velocidad y altitud de operación esperadas, etc.), tendrá una muy buena sujeción del tamaño del ala y la cola requeridas. Sugerencia, piense como Boeing e intente hacer que su cola vertical sea similar a cada una de sus dos colas horizontales para minimizar los tipos de piezas / componentes que necesitará construir.

La estructura de un avión tiene que ver con la eficiencia con una E mayúscula.
Fuerte y ligero.
Lo más probable es que vaya a un diseño semi-monocasco con dos largueros de ala, una serie de costillas que definen la forma del perfil aerodinámico, una cubierta delgada y un medio para montar superficies de control (ya que uno necesita controlar el avión y varios controles son montado en el borde posterior del ala).

La biblioteca de ingeniería de tu universidad debería tener muchos libros sobre este tema.

NOTA: Nunca, repito NUNCA intente “volar” en su avión sin antes probar (y muchas veces) el diseño sin que nadie arriesgue su vida.

Si determina un cierto diseño de superficie de sustentación, necesitará construir sus costillas a esa forma exacta. Escale un poco al principio y luego pruebe a fondo su diseño estructural (hasta el fallo) antes de construir los componentes a escala completa.

Recuerde que el proceso de fabricación es esencial.

Una cosa es diseñar una estructura para transportar una determinada carga.
Es completamente diferente construir esa estructura para que funcione.

Todo lo mejor y buena suerte.

Answer 3

No estoy seguro de tus antecedentes. Puede leer / navegar a través de Diseño de aeronaves: un enfoque conceptual de Daniel P Raymer. También puede mantener eso como una biblia para el diseño de aviones, es realmente bueno. Establecería todos los conceptos que necesitarías para diseñar un avión.

Lo que está tratando de hacer es lo que la gente en la industria llama Dimensionamiento de aeronaves: simultáneamente se le ocurren dimensiones físicas de ala / fuselaje / elevador / timón, requisitos de potencia y ubicación del motor, equilibrio (peso / CG aerodinámico) y el rendimiento deseado de la aeronave. No es un proyecto de fin de semana.

Para decirlo de manera muy cruda, en su caso de un avión de un solo hombre, tendría que establecer cuánto levantamiento necesitaría y la envergadura del ala necesaria / disponible (que también sería la longitud de su larguero, dependiendo de su diseño de fuselaje ) Luego tendría que seleccionar una forma de superficie de sustentación y luego crear un espacio entre las costillas basado en la rigidez de su mástil -> esto le brinda el perfil necesario para cada costilla en la superficie de sustentación. Luego, averigua con qué tipo de piel cubrirías tu ala o de lo contrario no volará. Todo esto es solo el ala.

Todavía tendrías que pensar en el fuselaje y la sección de la cola. Luego, encuentre una manera de montar el motor o motores.

Tenga en cuenta que no intente volar esta cosa hasta que esté extremadamente seguro y lo haya probado exhaustivamente. Tome todas las precauciones necesarias con un montón de sentido común y lógica de ingeniería antes de intentar hacer algo tonto.

¡Buena suerte y diviertete!