Qual é a velocidade mínima para um modelo em escala de uma aeronave comercial moderna para voar?

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Suponha que um avião comercial (digamos, um Airbus A320 ou Boeing 737) fosse reduzido a um drone controlado remotamente, de modo que sua envergadura tivesse dois pés de largura. Minhas perguntas sobre este modelo de escala são:

1) Os motores a jato funcionariam se reduzidos a tais proporções?

2) As asas, o tailplane, ailerons, flaps etc. funcionariam se exatamente reduzidos na mesma proporção da fuselagem?

3) Em que velocidade o modelo de balança deve decolar para decolar?

4) A que velocidade o modelo de balança deve voar para alcançar um vôo estável, se o comprimento e a largura das asas, etc., forem feitos corretamente para escalar?

5) É possível que a velocidade de vôo de um modelo em escala de um avião comercial possa ser reduzida ao ponto de poder ser realisticamente controlada remotamente por uma pessoa no solo em um ambiente urbano, como um parque? ?

6) Uma das coisas que estou perguntando aqui é: pode o avião mostrado em este vídeo ser genuíno? Ou é necessariamente uma farsa, feita com computação gráfica?

    
por Krishnaraj Rao 11.10.2015 / 12:50

1 resposta

Se você reduzir a estrutura de um avião moderno, ele funcionaria bem. Como o volume escala com a terceira potência de comprimento, mas a área escala com a segunda potência, o carregamento da asa diminuiria com o fator de escala. Portanto, a pressão dinâmica necessária para voar também diminuiria com o fator de escala, assim como todas as pressões aerodinâmicas. Isso significa que todas as tensões dentro da estrutura também serão reduzidas, portanto a margem de segurança estrutural aumenta com o fator de escala.

O que escala menos bem são os fenômenos de fluxo. O número de Reynolds cairá com a 1.5ª potência do fator de escala (1 potência para o comprimento e 0.5 potência para a velocidade reduzida), então a camada limite seria relativamente mais espessa. Isso reduziria o coeficiente de elevação máximo e tornaria as folgas entre os dispositivos de alta elevação das asas (ripas, abas) muito pequenas para funcionar corretamente. Uma lei de escala logarítmica simples funciona bem apenas em pequenas alterações e não pode ser aplicado aqui. Afinal, o fator de escala está próximo de 60. Eu diria que o coeficiente de sustentação máximo é apenas metade do que é para a aeronave real, então a velocidade de decolagem é reduzida por um fator de $ \ sqrt {0.5 \ cdot dimensionamento \; fator} $. Se a velocidade de decolagem do original for de 260 km / h, o modelo poderá decolar em talvez 45 ou 50 km / h.

Isso é um pouco menor que a velocidade da aeronave original, mas ainda alta demais para voar confortavelmente em um parque. Um campo aberto seria mais adequado.

Ao mesmo tempo, a camada limite relativamente mais espessa significa que o arrasto da aeronave em escala é relativamente mais alto, de modo que a L / D da aeronave cai. Infelizmente, o fluxo dentro das turbinas a gás em escala também será afetado negativamente pelo número de Reynolds, portanto, eles produzirão pouco empuxo. Ao todo, tenho certeza de que o Airbus ou o Boeing escalonados não seriam capazes de acelerar até a velocidade de decolagem necessária, já que tanto o aumento do arrasto quanto a perda de empuxo devido ao dimensionamento tornarão isso impossível.

Guardei a parte mais difícil para o final. O fluxo nas minúsculas linhas hidráulicas seria espesso como mel (mas você poderia aumentar a pressão hidráulica pelo fator de escala antes que as linhas estourassem!) E dimensionar todos os circuitos de controle resultaria em componentes eletrônicos que deixariam de funcionar completamente.

No final, minha resposta seria um claro não. Isso exigirá muitas adaptações e só então um modelo em escala poderá ser feito para voar.

    
11.10.2015 / 14:42