Rekenprogramma's
voor ornithoptermodellen
Inhoud:
-
- Titelblad van het handboek
Voor slagvleugels bestaan er geen algemeen beschikbare rekenmethodes. In iedere literatuurbron worden weer andere rekenmethoden toegepast.
Alle hier beschreven Orni-rekenprogramma's zijn gebaseerd
op de rekenmethodes die in het Handboek Wie
Ornithopter fliegen
beschreven worden. Daarmee kunnen in het
bijzonder het vermogen en de vleugelverdraaiing bij stationaire vliegomstandigheden
bepaald worden.
Bovendien maakt de rekenmethode het mogelijk om tenminste bij benadering een kwantitatieve beschrijving te geven van de dynamica en de aërodynamica van geprofileerde slagvleugels. In het bijzonder is het mogelijk om een rekenkundig vergelijk te maken van diverse grootheden van invloedsfactoren tussen verschillende slagvleugels.
Er wordt hierbij uitgegaan van geprofileerde slagvleugels en quasi-stationaire stromingsvoorwaarden. De berekeningen leiden echter alleen bij snelle voorwaartse vluchten met met relatief lage slagfrequenties tot bruikbare resultaten (bijvoorbeeld grote vogels; zie Bescchreibung van het Vliegen met lift).
De rekenprogramma's zijn alleen met de daarbij behorende gebruikerssoftware te gebruiken.
Een berekeningsschema voor het maken van uw eigen rekenprogramma vindt u in de Handboek, in bijlage D.
1. Orni 1
Eenvoudige berekening instrument
in het bijzonder voor de vleugelverdraaiing te beschrijven
De vergelijkingen uit het handboek worden in een klein MS-EXCEL - Rekenprogramma toegepast:
Download
Orni1.xlsx version 5.0
(met een korte handleiding, 0.1 MB)
Dit programma maakt hoofdzakelijk de berekening van de vleugelverdraaiing bij gegeven vleugelgegevens mogelijk.
-
- Basisprincipe van het krachtverloop
-
- Rekenschema met sinusvormig krachtverloop
De toegevoegde berekening van het gemiddelde van modelvlieggegevens is in dit rekenprogramma sterk vereenvoudigd De gedetailleerde berekening van het krachtverloop gedurende een slagperiode is door de aanname van een sinusvormig krachtenverloop vervangen. De koppeling de slagbeweging en de verdraaiing worden ook niet meegenomen. Alleen van de referentielijn (zoals de glijvlucht) en de amplitude van de halve sinusgolf (in het midden van elke vleugelslag) wordt het gemiddelde bepaald. Op deze manier wordt het vlak onder kromme en daarmee de grote van een kracht berekenbaar.
2. Orni 2
Rekenmodel voor ornithopters
Het basisprincipe van de rekenmethodes wordt in het handboek Wie Ornithopter
fliegen
stap voor stap doorlopen. De gebruikte vergelijkingen worden
ontwikkeld met begeleidende teksten, diagrammen en afbeeldingen.
Het gebruik van de toelaatbare liftcoëfficiënten binnen het toepassingsbereik van het gebruikte profiel wordt in het rekenprogramma automatisch gewaarborgd. Ook het realiseren van het krachtenevenwicht tijdens de vlucht komt op eenvoudige wijze tot stand. Op deze manier verkrijgt men zeker de vluchtgegevens van de gewenste modelconfiguratie.
Voor de bouw van een slagvleugelmodel beschrijft het programma diverse verlopen van krachten en momenten aan de vleugel. Ook het benodigde motorvermogen en met name de vleugelverdraaiing langs de gehele spanwijdte wordt berekend.
Het rekenprogramma werd geschreven met het softwarepakket Mathcad
(in het
Duits). Als gevolg van de grote hoeveelheid data en pagina's, moet het omgaan
met dit programma even wennen.
Web-
pagina
om te bekijken
PDF-file
om af te
drukken
Werkblad
voor Mathcad-gebruikers
3. Orni 3
Voor vergelijkingen berekening series
Dit programma bouwt verder op het rekenprogramma Orni 2. Men kan daarmee separaat de glij- en krachtvlucht van slagvleugelmodellen onderzoeken en rekentechnisch bepalen.
Om de ornithoptermodellen te berekenen, wordt deze eerst met behulp van diverse ingangparameters gedefinieerd. Één daarvan wordt als domeinvariabele bestempeld. Binnen het gekozen gegevensbereik krijgt men dan de de vlucht- en aandrijfgegevens, onder de automatische inachtneming van de profielgegevens van de vleugel en het krachtenevenwicht.
Daar het rekenmodel slechts een gering aantal beschrijvingen bevat, moet eerst het rekenprogramma Orni 2 gedraaid worden.
Het rekenprogramma is geschreven met Mathcad
(in het Duits).
Web-
pagina
om te bekijken
PDF-file
om af te
drukken
Werkblad
voor Mathcad-gebruikers
Verwijzing
De hier besproken rekenprogramma's zijn als Open Source Software te beschouwen. Hiermee is het voor iedereen mogelijk van de rekenmethodes kennis te nemen. Het is iedereen toegestaan deze broncode te verspreiden, te veranderen en vooral te corrigeren en te verbeteren.
4. Vergelijking van de vervoersprestaties van een zwaan met vliegende modellen
The flight performance of a mute swan is compared with the performances of a propeller and a flapping wing model.
Download Comparison (xlsx, 28 KB)
The mute swan needs the most energy. Particularly, this is due to the small efficiency of his muscles but not to his way of flying. Instead, the swan has the advantage that his body fat provides a relatively high density of energy storage. With the used calculation tools the flapping wing model is a little bit more effective than the propeller model.
Also the flapping wing model of the handbook is compared with an according propeller model.