Resistenza indotta all'estremità dell'ala/vela

[doge49]

Inserisco in questo 3D dedicato la semplice spiegazione delle forze in gioco relative alla resistenza indotta sull'estremità dell'ala/vela, in modo che sia più facile ritrovarla in futuro.

Naturalmente è mooolto semplificata sia per facilitare la comprensione, sia perché la trattazione sarebbe piuttosto lunga!



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Una superficie piatta, una tavola per esempio, in aria calma non sviluppa alcuna forza, naturalmente.
Lo stesso avviene se immersa in un flusso di particelle d'aria, i filetti fluidi, i quali lambiscono la superficie egualmente da entrambi i lati.



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Appena la nostra tavola assume un angolo con la direzione del flusso, i filetti fluidi di particelle d'aria vengono deviati.
Nella parte più esposta ci sarà un accumulo di particelle che provocheranno una certa pressione positivo, l'opposto dall'altro lato.
Ciò lo abbiamo senz'altro potuto verificare quando abbiamo inclinato la nostra mano fuori dal finestrino della macchina.

Questo vuol dire che abbiamo creato ... la portanza cioè la forza di sostentamento o, sulla vela, la forza di trazione.

Per il principio di azione e reazione, contemporaneamente si genera la resistenza.



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Parimenti se abbiamo un profilo immerso nel flusso d'aria, senza incidenza, le pressioni o le forze se vogliamo, saranno in equilibrio.



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Se però diamo un'incidenza al nostro profilo produrremo nuovamente una modificazione del flusso d'aria. Nuovamente avremo un accumulo di particelle d'aria nella parte più esposta con un aumento della pressione. Come sulla tavola, nella parte meno esposta ci sarà una rarefazione di filetti fluidi e quindi una depressione.





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Ad un certo angolo d'attacco, cioè l'angolo formato tra la direzione del flusso ed il nostro profilo, ci sarà il distacco dei filetti fluidi dalla superficie, si genererà notevole turbolenza e resistenza. E' questa la condizione chiamata stallo momento in cui l'aeroplano comincia a cadere.


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Abbiamo così scoperto che nella parte inferiore di un'ala in movimento con una certa incidenza c'è una pressione che sarà tanto più alta quanto più alti saranno la velocità dei filetti fluidi e l'incidenza dell'ala rispetto al flusso.

Poiché tutto in natura tende ad equilibrarsi, anche la pressione, questa cercherà di spostare le particelle d'aria dalla parte inferiore a maggior pressione a quella superiore a minor pressione.




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La composizione delle forze in gioco produrrà un avvitamento dei filetti fluidi generando dei vortici i quali a loro volta produrranno una certa resistenza al moto.




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Si modificherà tutta l'area a valle ...



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Sugli aerei il vortice viene ridotto e controllato, entro certi limiti, con i serbatoi o delle alettine alle estremità alari.

Le alette invece che si riscontrano sulla superficie alare, un po più all'interno dell'estremità, vengono normalmente messe per evitare la deviazione dei filetti fluidi nelle ali con freccia rivolta all'indietro.



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Spero sia di aiuto.

[Giorgio]

Grazie mille direi chiarissimo.

[Mr. Cinghia]

Saved.

[kermit]

Bella Sergio !! Non dirmi che l'ultima foto è tua o sei tu fotografato nel Macchino
Tanti auguri a te e Famiglia
Marcello

[mania2]

ok doge, questa è la teoria ma, quanto conta questo fenomeno sulle vele?

[bullo]

Le pinne di deriva ce l'hanno già, lo scarpone sotto, per la randa bisogna fare un boma molto largo, in testa non so come si potrebbe fare.

[magicvela]

Certo che, però, hai usato la foto di un mb326 (il 'macchino' o più esattamente 'impala' per i sud africani) che le ali a freccia non le aveva....magari era meglio una bella foto di un mig 15 o 17....quindi? che ci stanno a fare se alette antiscorrimento interne su di un'ala dritta? ce lo vogliamo chedere?
Bullo....ma per te aria e acqua si comportano uguali? i moduli di comprimibilità sono gli stessi? Quindi secondo te lo 'scarpone' in deriva si comporta uguale al serbatoio di estremità di un'ala di aereo?
Altra cosa....i flussi sotto (sul boma) e in testa secondo te sono gli stessi? (magari in galleria del vento forse ma nella realtà...) e poi le velocità in gioco sono paragonabili a quelle del 'macchino'? Quindi i vortici di estremità percentualmente come saranno?
Come mai allora si continuano a vedere sempre più rande squere e sempre meno rande rastremate all'erstremità? (tornado docet).
Come diceva il buon Arbore...meditate gente meditate...

[ZK]

meditare fa sempre bene.
le rande piu sono allunate piu spingono alle portanti, mai notate grosse differenze di bolina.. non e' bello cio che e' bello....

il principio di funzionamento e' lo stesso che sia acqua, o aria.

se bastasse un cilindrotto in fondo alle appendici per migliorare le cose, le avrebbero pure i timoni, in realta da un punto di vista del bilancio resistenza portanza l' appendice semiellittica credo che sia imbattibile.. il cilindrotto aumenta il momento raddrizzante... mentre la pinna fa sbandare.

pero e' facile ragionare per principi, qua sembra pieno di aereonautist.. magari due conticini.. per quando tocca volare...

Chi va con lo zoppo impara a zappare 'sempre frassica'

[rob]

Citazione:magicvela ha scritto:
Come mai allora si continuano a vedere sempre più rande squere e sempre meno rande rastremate all'erstremità? (tornado docet).

rimango dell'idea che il vantaggio delle rande pseudoellittiche a testa grossa derivi molto, molto di più dal gradiente verticale del vento che non dalla migliore efficienza aerodinamica (che senza dubbio hanno)

Avevo fatto due conti *molto grezzi* comparativi su due vele, una a testa grossa e una randa triangolare classica, stessa superficie.

Una randa a testa grossa aumenta notevolmente la portanza totale essenzialmente grazie al fatto che la maggior superficie in alto prende un vento a velocità superiore rispetto al vento più basso (in modo diverso a seconda dei profili di stabilità o instabilità dell'aria).

La migliore efficienza aerodinamica (derivante dal fatto che si avvicina di più alla forma con distribuzione ellittica della portanza) genere invece essenzialmente una riduzione della resistenza indotta.


Aumento di portanza 5-7-13% da un lato, diminuzione di resistenza di qualche punto pct dall'altro.. Certo tutto fa brodo


Fra l'altro, se si calcola la resistenza indotta al variare del rapporto delle due corde iniziali e finali (taper ratio), una vela triangolare ha all'ingrosso la stessa resistenza indotta di una teorica vela rettangolare: in questo caso la vela rettangolare comunque produrrebbe più portanza

Ok, un po' il cane che si morde la coda per la relazione fra resistenza indotta e portanza, ma non mi sembra di aver trovato un caso in cui la riduzione di resistenza indotta (grazie al profilo più 'ellittico') sia paragonabile all'aumento di portanza (grazie a più superficie in alto dove c'è più vento)




Un esempio qui

http://sybrancaleone.blogspot.fr/2009/10...pezio.html

O questo sul profilo di velocità del vento

http://sybrancaleone.blogspot.fr/2009/02...rasto.html


bv

[shein]

[u]finanziatemi[u] una randa square per il contender, io faccio una tavoletta da mettere sulla penna e faccio qualche prova con e senza.
poi vi dico come va

se poi non vi fidate di quello che vi dico [u]finanziatemi[u] pure un coso così http://www.velocitek.com/prostart/ da cui ricaccio una cosa così
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e ve la pubblico
ovviamente a fine esperimento mi lasciate tutto il materiale come ringraziamento per il tempo che vi ho dedicato

[magicvela]

Citazione:ZK ha scritto:

il principio di funzionamento e' lo stesso che sia acqua, o aria.

Di principi (come di buone intenzioni) c'é lastricata la strada che porta al paradiso.... ma la realtà é un'altra cosa (un poco più complicata)

[ghibli4]

Citazione:shein ha scritto:
http://www.velocitek.com/prostart/ da cui ricaccio una cosa così

Veleggiare o maroccare, veleggiare o maroccare. Sono anni che vorrei dedicari un paio di weekend a costruirmi un coso simile, ma poi non mi riesce mai di trovare il tempo

[shein]

Citazione:ghibli4 ha scritto:

Citazione:shein ha scritto:
http://www.velocitek.com/prostart/ da cui ricaccio una cosa così

Veleggiare o maroccare, veleggiare o maroccare. Sono anni che vorrei dedicari un paio di weekend a costruirmi un coso simile, ma poi non mi riesce mai di trovare il tempo

O.T.1:fanne uno abbastanza sottile da essere indossabile all'avambraccio e te lo compro

O.T.2: mica male l'angolo di bolina degli FD

[ZK]

Citazione:shein ha scritto:

Citazione:ghibli4 ha scritto:

Citazione:shein ha scritto:
http://www.velocitek.com/prostart/ da cui ricaccio una cosa così

Veleggiare o maroccare, veleggiare o maroccare. Sono anni che vorrei dedicari un paio di weekend a costruirmi un coso simile, ma poi non mi riesce mai di trovare il tempo

O.T.1:fanne uno abbastanza sottile da essere indossabile all'avambraccio e te lo compro

O.T.2: mica male l'angolo di bolina degli FD

hai provato l' fd?
l' angolo non mi ha lasciato basito, la velocita si, poche volte, mi hanno sbarcato al volo per evidenti deficit tecnici, non mi e' dispiaciuto.. da gusto ma ci si bagna tutti.

[shein]

no, ma c'ho fatto a sportellate spesso, è....imponente, una macchina da guerra.
penso che se fosse 50kg più leggero (e potrebbe esserlo senza troppi problemi) sarebbe ancora attualissimo

[LDS]

Ciao, non so come copiare il link, ma -per proseguire il discorso di rob- sul sito dell'associazione francese dei proprietari del Surprise (http://www.asprosurprise.com/) sezione 'trucs & astuces' c'è una breve analisi di Chéret dove confronta la randa 'triangolare' con quella 'a corno'

[doge49]

Citazione:kermit ha scritto:
Bella Sergio !! Non dirmi che l'ultima foto è tua o sei tu fotografato nel Macchino
Tanti auguri a te e Famiglia
Marcello

Sono io, che sto imparando a volare in coppia, che fotografo il macchino sopraggiungente.
Buon Natale e Buone Veleggiate a voi.

[doge49]

Citazione:magicvela ha scritto:
Certo che, però, hai usato la foto di un mb326 (il 'macchino' o più esattamente 'impala' per i sud africani) che le ali a freccia non le aveva....magari era meglio una bella foto di un mig 15 o 17....quindi? che ci stanno a fare se alette antiscorrimento interne su di un'ala dritta? ce lo vogliamo chedere? []
Bullo....ma per te aria e acqua si comportano uguali? i moduli di comprimibilità sono gli stessi? Quindi secondo te lo 'scarpone' in deriva si comporta uguale al serbatoio di estremità di un'ala di aereo?
Altra cosa....i flussi sotto (sul boma) e in testa secondo te sono gli stessi? (magari in galleria del vento forse ma nella realtà...) e poi le velocità in gioco sono paragonabili a quelle del 'macchino'? Quindi i vortici di estremità percentualmente come saranno?
Come mai allora si continuano a vedere sempre più rande squere e sempre meno rande rastremate all'erstremità? (tornado docet).
Come diceva il buon Arbore...meditate gente meditate...

Certo che talvolta ci vuole una bella pazienza...

Premesso che i piloti non sono ingegneri aeronautici e che non prendo in mano i libri da quarant'anni anni, mi sono andato a prendere quelli di mio figlio (i miei non so in che buco della soffitta sono) per cercare di dare una risposta rapida, concisa e compendiosa ad un amico.

Invece pare che qualcuno non sappia fare a meno di far polemica, magari rischiando di fare qualche passo falso.

Avevo ben premesso che quanto avrei scritto era necessariamente approssimato e condensato. Per poter fare un trattato di aerodinamica forse ci vorrebbe un mesetto e sarebbe ancora approssimato. L'idrodinamica poi, non è di mia competenza.

Per quanto riguarda la 'freccia' ... ce lo siamo chiesti molto tempo fa! ..., è la rastrematura del bordo di attacco che fa scorrere i filetti fluidi verso l'esterno, non necessariamente l'intera ala: se fai la scomposizione del vettore moto sul bordo di attacco, in vettore perpendicolare, vedrai che l'altra forza va in direzione dell'estremità alare lungo il bordo di entrata.
Poi, invece del mig bastava il G91 che ha una bella freccia, ma lì gli ingegneri hanno adottato una soluzione diversa.


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Se vuoi darti da solo delle risposte alle domande che hai fatto a Bullo sul comportamento dei corpi in aria e acqua, ti ricordo la formula della portanza che tu sicuramente conosci:

P=1/2 Cp Ro V(al quadr.)S

Buon divertimento.

[ZK]

la formula della portanza somiglia molto a quella della resistenza, le somoglia cosi tanto che non ho avuto cuore di rispondere a magic vela.
il buon vecchio habbot c'ha passato la vita a studiare il rapporto e non lo ha fatto coi conti, le ha provate le ali.

non me la sento di mettere i conti, l' avrei fatto se avessi pensato di poter dare un contributo vero.

andando in barca a vela ho imparato che spesso i sensi sono pu importanti delle equazioni, si disprezzo quelli che i conti li ignorano, ma e' un modo aristocratico per poter dire che quando perdo, lo faccio in modo scientifico.

le rande a testa quadra di bolina producono le stesse prestazioni delle piu piccole triangolari, questa e' stata la mia esperienza sin ora,e indipendentemente dal gradiente del vento.
questo mi porta a fare almeno due considerazioni qualitative.

il controllo della parte alta della vela e' molto approssimativo.
non basta avere piu superficie per andare piu forte.

su un ala rigida l' aspetto controllo dello svergolamento diventa un imperativo,
su una vela classica il controllo del twist dipende molto dalle catene di progetto, non e' cosa che si possa modificare piu tanto e non e' facile ne progettarle ne gestirle.

in tal senso il modo di rob mi lascia molto perplesso, ci propina un conto ma non ci sono tutte le resistenze in gioco, solo qualla di appendice.. che evidentemente non e' l' unica.

i fiocchi steccati sempre dalla mia esperienza generano tanta spinta in piu di quelli a balumina scavata, penso che sia dovuto all' effetto della randa che in qualche modo assorbe una parte della vorticosita e in parte alla geometria della circolazione... ai laschi la randa a testa quadra.. spinge sul serio parecchio di piu... sara la portanza o la resitenza?

[Mr. Cinghia]

Scusa Doge, domanda banale.... Quindi lo stallo è legato alla velocità del profilo nel fluido immagino.
Con quel formula? Nel senso ...c'è un proporzionalità o no?