SLOW FLYER - Parte 3 - Diseño y construccion

SLOW FLYER - Part 3 - Design and construction

Luego de darle vueltas al diseño que estoy realizando en CAD (ya les mostrare el avance en otro post), he cambiado de parecer en cuanto a utilizar una placa curva como perfil aerodinámico del ala. El motivo del cambio es puramente estructural; no creo que el material del que dispongo pueda ser suficientemente rígido para ser usado en solitario, sin el agregado de largueros, cosa que no sería factible desde el punto de vista aerodinámico. Así pues, en este post les muestro la selección del perfil. 

After thinking about the design and seeing the advance in the CAD 3D that I'm doing (I'll you you some pictures soon), I changed my mind regarding the use of the curved panel as airfoil for the wing. The reason is purely related to structural strength; I don't believe that the material that I have will be strong enough to handle the loads without the addition of spars, which won't be possible from the aerodynamic point of view if I use a curved panel as airfoil. Therefore, this post is to show the selection of the airfoil.

CALCULO DEL NUMERO DE REYNOLDS 

REYNOLDS NUMBER CALCULATION

Primeramente vamos a calcular el numero de Reynolds que será de utilidad al trabajar con las curvas de los perfiles.

Let's calculate the Reynolds number that will be useful when we need to work with the airfoils' data.

La forma mas rápida y mas precisa es usar la calculadora de Reynolds de la NASA: 
The most quick and accurate way is to use the NASA Reynolds calculator:

http://www.grc.nasa.gov/WWW/BGH/reynolds.html

Nuestros datos

Our data

rho = 1,16 kg/m3 (500m altitude)
V = 10 km/h = 2,7 m/s
D = 0,85 m (wingspan) 
mu = 1.718E-5 N.s/m2 (not necessary in the calculator) 

Re = 155981

SELECCIÓN DEL PERFIL ALAR

SELECTION OF THE AIRFOIL

La premisa para la selección del perfil alar es tener el mayor CLmax posible para nuestro número de Reynolds, sin importar el Cd (incluso, a mayor Cd mejor para tener menor velocidad). Para ello solo basta buscar en internet y encontraremos cientos de sitios con información. En mi caso particular, he buscado a través de la palabra clave "perfil alar baja velocidad" (en inglés) y he dado con muchos sitios, incluso con uno que visitaba mucho cuando estudiaba en la universidad allá por el año 2000. Me refiero a la base de datos de perfiles de la Universidad de Illinois.

The input for the selection of the airfoil for our slow flyer is, as mentioned before, to search for the profile with the higher CLmax for our Reynolds, despite its Cd (moreover, the bigger the Cd, the lower the speed).For this you can use Google and you will find thousands of websites with information. I searched using the keywords "airfoil low speed" and I was almost directly redirected to one website that I used to visit a lot when I was in the university down there in 2000... I'm talking about the airfoil database of the University of Illinois.

Mi búsqueda terminó en el S1223, un perfil de gran combadura y muy alto CLmax para nuestro Reynolds. He utilizado la información de ESTE DOCUMENTO, pero también he utilizado el programa JAVAFOIL con el cuál he obtenido la curva CL vs alfa exacta para el Reynolds calculado.

My search ended in the S1223, which has a very high camber and a very high CLmax for the estimated Reynolds. I've used the information from THIS DOCUMENT, but I also used the aplication called JAVAFOIL for getting the precise CL vs alpha slope for the estimated Reynolds.

---- Este post se actualizará en breve ----

---- To be updated soon ----

Cálculo de la velocidad de pérdida - Applet

Stall speed calculation - Applet.

Encontré un lindo applet en este link para el cálculo de la velocidad de pérdida. Es bastante rápido de usar y de buena ayuda para los que sean algo negados con los números, ya que hace los cambios de unidades y además introduce la posibilidad de utilizar un ala trapezoidal.

I've found a nice applet in this link for the calculation of the stall speed. It's quite fast and helpful for those who don't like number as it's automatically changing units and also giving the possibility of introducing wing taper.

La única pega que le encuentro es que usa una aproximación para calcular la velocidad de pérdida, que aunque es mas conservativa, hace alguna suposición que tal vez no sea adecuada para todas las condiciones. De cualquier forma, se puede cambiar fácilmente en el texto del script (bastante simple de seguir).
The only negative point that I see is that is using an approximation to calculate the stall speed. Even though is a little bit more conservative, it's taking an assumption that perhaps is not accurate for all conditions. In any case, it can be easily change in the script text.

-->

Calculate Wing Loading, Area & Stall Speed
Wingspan:	inches	mm
Wing Root Chord:	inches	mm
Wing Tip Chord:	inches	mm
Or the Average Chord:	inches	mm
Or the Wing Area:	sq.in	sq.dm
Model Weight:	ounces	grams
Max Lift Coefficient:
WING LOADING:	oz/sq.ft	g/sq.dm
CUBIC LOADING:	oz/cu.ft.
STALL SPEED:	mph	Km/h

SLOW FLYER - Parte 2 - Diseño y construcción

SLOW FLYER - Part 2 - Design and construction

Antes de continuar con nuestro diseño, les sugiero que lean el artículo de este LINK que les dará una introducción mas detallada de la diferencia entre un Slow Flyer y un Park Flyer, como así también una buena explicación de porqué los Slow Flyers vuelan lento. Además pueden visitar el resto del sitio, que es mas que interesante.

Before continuing with our design, I would suggest you read the article in the following LINK, which will give you a nice and more detailed introduction to the differences between a Slow Flyer and a Park Flyer, as well as a brief explanation of why the Slow Flyers actually flight slow. Moreover, I invite you to visit the rest of the website; it's really interesting.

DETALLES CONSTRUCTIVOS

CONSTRUCTIVE DETAILS

Para la realización del modelo no he tenido muchas opciones, ya que el material que puedo conseguir en mi zona es limitado, y sino tengo que pedirlo por correo incrementando el costo y corriendo el riesgo que el material pedido no se ajuste a lo que busco.

For the construction of the model I had not so many options, as the material that I can obtain in my area is limited, and otherwise I should request it via mail, increasing cost and taking the risk of requesting a material that is not fitting to what I'm looking for.

Así pues, en el Baumax he conseguido un material que se llama Selitron, de la firma Selit, que tiene pinta de ser un Depron pero con otro nombre (aunque no estoy seguro porque el Depron solo lo he visto en fotos). Este material se parece mucho (si es que no es el mismo) al utilizado en las bandejas en las que viene la carne en algunos supermercados. Lo conseguí en un paquete que trae varias láminas de 3mm de espesor, de 80 x 62 cm, haciendo un total de 5 m2, por un costo de alrededor de 12€. Con esto tengo material para hacer muchos aeromodelos.

So I went to my local Baumax and I found a material called Selitron, from Selit, that looks like a Depron but with a different name (I'm guessing, because I've never seen Depron live in my life). This material looks a lot (if it's not the same) to those from the meal trays from supermarket. I found it in a package containing several plies of 3mm thickness,and 80 x 62 cm, completing 5 m2 for a cost of around 12€. With this I have enough material for several models.

 

La fabricación se complementará con terciada de 4mm (contrachapado) que me sobró del quadcopter, además de pegamentos para poliestireno, un tren de aterrizaje de un aeromodelo viejo, etc.

The construction will be complemented with 4mm plywood, the same used for the quadcopter, as well as glue for polystyrene, an old landing gear from other model, etc.

SELECCION DEL PERFIL ALAR Y ESTIMACION DE LA VELOCIDAD DE PERDIDA

SELECTION OF AIRFOIL AND ESTIMATION OF STALL SPEED

Lo que queremos es un avión que vuele lento, y si analizamos los modelos similares veremos que parte de esa poca velocidad y gran sustentación se debe al uso de perfiles alares curvos (placa curva, perfil sin intradós), que generan una gran sustentación a poco que se varíe el ángulo de ataque, y a la vez un gran arrastre (drag), que merma la velocidad de avance.
We want an airplane that flights slowly, so we take a look at the similar models and we will see that small speeds, high lift and cheap construction is normally associated to curved airfoils uncercambered (curved plates); these generate good lift with small increments of angle of attack and at the same time a great amount drag, which is helping to reduce the flight speed.

No obstante este analisis preliminar, no descartaremos la posibilidad de realizar un ala con un perfil cerrado, utilizando algún otro material o método constructivo. De hecho, dispongo de un buen panel de poliestireno expandido de 6 cm de espesor con el que poder fabricar un ala cerrada utilizando el método de los perfiles de puntera y el cortador de hilo caliente.Nevertheless this preliminary assumption, let's not discard definitely the idea of building a wing with a closed airfoil, using other material or constructive method. In fact, I have a very nice 6cm thick polystyrene panel ready to be used for a closed wing using the method of the tip profiles and hot wire cutter.

Para saber cuán lento puede volar nuestro avión tenemos que realizar una estimación de la velocidad de pérdida (Vstall), pero para ello necesitamos datos relacionados con el perfil alar que utilzaremos (coeficiente de sustentación máximo antes de la pérdida, CLmax) o la carga alar, la cuál tenemos de referencia en la tabla de aviones similares de la entrega anterior.
To know how slow can our airmodel flight, we should estimate the stall speed (Vstall). To do so, we will need some data from the selected airfoil (lift coeficient at stall speed, CLmax) or the wing loading, which we have some references from the table of similar models presented in the previous post.

Para obtener datos del perfil alar hay muchos sitios web donde encontrar información, incluso gente que diseña sus propios perfiles y cuelga la información en internet. En mi caso, y dado que voy a utilizar una placa curva, he preferido utilizar el applet FOILSIM III de la NASA, que es bastante práctico porque en su última versión permite introducir datos referentes al ala.

There are a lot of websites from where you can find information about airfoils, and also people designing their own airfoils and sharing the information on the web. In the case of my curved plate, I preferred to used the NASA applet called FOILSIM in its version III, which is quite interesting to use and it also allows you to put information of the wing.

En FoilSim seleccionamos "Curve Plate", y luego introducimos los parámetros de geometría estimados en "Shape" (alfa = 2º, Camber = 10%), para finalmente ir a "Select Plot" y plotear Cl vs Angle de donde podremos obtener el CLmax de nuestro perfil (cima de la curva) jugando con el ángulo de ataque. En el caso de mi perfil, el CLmax = 2,1 y se obtiene alfa = 13,96º.
In FoilSim select "Curve Plate" as airfoil, introduce the parameters of the desired geometry by clicking "Shape" button (in my case alfa = 2º and Camber = 10%) and finally go to "Select Plot" and plot Cl vs Angle, and you will be able to obtain the CLmax of the profile (top of the slope). For my airfoil, CLmax = 2,1 for an angle of attack alfa = 13,28º.

Procederemos ahora a calcular la velocidad de pérdida mediante la ecuación que les muestro a continuación. 
We proceed to calcule the Vstall with the equation that you can find below. 

 donde / where

W = peso del avión / model weight

rho = densidad del aire / air density = 1,18 kg/m3 (sea level & 25ºC)

S = superficie alar / wing surface

de la entrega anterior / from previous delivery

W = 0,250 kg

S = 0,17 m2  

entonces / then

Vstall = 1,09 m/s = 3,92 km/h 

Este dato resulta demasiado optimista y seguramente nuestra Vstall será mayor. Además, estamos idealizando el ala a partir del perfil (lo que se conoce como "ala infinita"). Como no lo sabemos a ciencia cierta (incluso aunque tuviésemos el avión volando sería difícil de medir), para tener mas información vamos a ver cómo influye W en la Vstall (solo me refiero a W porque S lo dejamos "congelado" por definición geométrica del ala).

This value results quite optimistic for me, and I'm sure that the real Vstall will be higher. In addition, we are idealizing the wing from the airfoil (also known as "infinite wing"). As we won't know precisely what is going to happen (even having the airplane flying will be difficult to measure), let's study the influence of W on that Vstall to have a better understanding (I'm only referring to W because S is frozen by geometrical definition of the wing).

SLOW FLYER - Parte 1 - Diseño y construcción

SLOW FLYER - Part 1 - Design and construction

25/07/2012  -->  Editado: agregada carga alar  /   Edited: added wing loading

En esta serie de posts trataré de comentar mi primer experiencia en el diseño de un aeromodelo, para lo cuál he elegido realizar un modelo que tenga una velocidad de vuelo reducida, para así poder disfrutar de las maniobras.

In these posts I'll try to comment my first experience designing an airmodel, and for the first design I've selected a type of model that has a slow flight speed, that will give me the possibility of enjoy every maneuver during flight.

DEFINICION DE LOS PARAMETROS DE DISEÑO

DESIGN PARAMETERS DEFINITION

Pero, ¿cómo comenzar? Al igual que como hemos hecho con el quadcopter, vamos a proceder a buscar información de otros slow flyers y así tener referencias, tratando de prestar atención al motor utilizado (KV y potencia instalada), tamaño de la hélice, envergadura, superficie alar, materiales, y finalmente, el resto de dimensiones generales.

But, where to start? As we did with the quadcopter, we will start by collecting information of other slow flyers in order to have references, trying to pay particular attention to the motor (KV and installed power), propeller size, wingspan, wing surface, materials, and the remaining dimensions.

La siguiente tabla muestra algunos aeromodelos que pueden ser tomados como referencia.

The following table shows some airmodels that can be taken as a reference. 

De la tabla se pueden sacar las siguientes conclusiones preliminares:

From the table, the following preliminary conclusions can be made:

Motor: brushed or brushless

Propeller: 6 to 8 "

Wingspan: ~ 0,85 m

Wingarea: ~ 0,17 m2 
Target weight: ~ 0,250kg (conservative)

Wing loading: 1,47 kg/m2
 

Estos serán nuestros parámetros preliminares de diseño, y nos sirven para acotar el espectro de estudio. De esta tabla nos está faltando el empuje real en la hélice, que será determinante para poder dimensionar el modelo, pero ya les he mostrado en este post como realizar una medición de empuje el empuje.

These will be our preliminary design parameters, and will give us the boundaries for our study. From this table we are missing the propeller thrust, which we will need for the dimensioning. However, I've already shown you in this thread how to measure the thrust on a propeller.

Finalmente, les dejo unas fotos de los aeromodelos referenciados para que puedan hacerse una idea de las diferentes configuraciones. En la próxima entrega comenzaremos con los cálculos para diseñar nuestro slow flyer.

Finally, I leave you some pictures of the referenced airmodels for a better understanding of the different configurations. In the next delivery we'll start with the calculations to design our own slow flyer.

 ElectriFly FlyLite

 HobbyZone Mini Super Cub

Night Vapor

GWS Pico Stick

StevensAero Quick Oats 250

E-Flite Jenny JN-4

ElectriFly Tiger Moth

Recuperar sistema - Windows 7 & Vista

System Recovery - Windows 7 & Vista

Si por alguna razón extraña (como instalar Linux junto a Win 7 y luego tratar de desinstalarlo) se pierde el booteo, o si querés quitarte de encima Linux y el GRUB (lanzador de linux que permite seleccionar entre diferentes sistemas operativos), lo mejor que podés hacer es tener un pendrive con una imagen de Windows 7 y cuando se lanza, en vez de darle al "Instalar" le das a "Recuperar", abrís una ventana de comando (cmd) y ejecutas lo siguiente.

If due to an extrange reason (like try to install Linux with Win 7 and then try to remove it) yo loose the boot, o if you just want to get rid of Linux and its GRUB, the best thing that you can do is to have a bootable pendrive with Win 7, run it and when you get the window with the "Install" button, select "Recovery/Repair", then you can open a command window and you should execute the following:

bootrec.exe /fixmbr

bootrec.exe /fixboot

Estos son los viejos comandos FIXMBR y FIXBOOT que venían con XP, pero en Win 7 se ejecutan desde bootrec.

Des esta manera recuperarás el Master Boot Record (MRB) y repararás el booteo.

Luego ya podés usar el particionador de disco de Win 7 para recuperar el espacio de disco que estaba usando Linux.

These are the old FIXMBR and FIXBOOT commands from XP, but now in Win 7 they are executed from bootrec.

By doing this you will recover the Master Boot Record (MBR) and repair the boot capability.

Then you can use the driver partition manager from Win 7 to recover the disk space used by Linux.

Primer vuelo "controlado" del EasyStar

EasyStar first "controlled" flight

Mucha suerte tuve el domingo pasado tratando de volar este engendro llamado EasyStar. Era la cuarta vez que salía al campo con el avión y no había podido hacerlo volar controladamente nunca. La primera vez por culpa de las baterías, luego por culpa del motor brushed que viene de serie que no mueve ni una pluma, luego por la falta de balanceo y el mal (o nulo) trimado...

I was very lucky this last Sunday trying to fly this little spawn called EasyStar. It was the fourth time that I was in the country trying to make a controlled flight without success. The first time the problem were the batteries, then the original motor (powerless), then the unbalance and/or a bad trimming, etc...

El primer vuelo del domingo casi termina en catastrofe, pero de las gordas. No solo casi lo choco contra unos cables de alta tensión (que estaban como a 200 metros), sino que luego para tratar de que perdiera altura se me fue entre unos árboles y unas casas... Si ven por donde pasó y cómo salió ileso no lo podrían creer, mas siendo que yo estaba a 200 m tapado por árboles, o sea, visibilidad nula. Imagínense un cuadrado de 10x10 metros, con casas de un lado, árboles de otro, y cables de alta tensión por arriba... bueno, justo por ahí se metió el bicho, sin control, cruzó una calle y aterrizó solito del otro lado, en un cesped, casi sin golpearse, teniendo otra casa con garage y autos a solo 4 metros a su izquierda. Todo a ciegas. Fuimos a buscarlo y ya me imaginaba lo peor, metido adentro de una casa por una ventana, o peor, rompiendo las placas solares de los techos que tanto abundan por aquí... tendría que haber sacado una foto para guardarla de recuerdo.
The first flight of this Sunday almost end in a catastrophe. Not only that I almost crashed it into a high tension electrified lines (which were like 200 meters from were I was), but also that after trying to reduce altitude, I lost it behind some trees. You wouldn't believe how it did to survive seeing where it flew through. Imagine a 10x10 m window, with a house on one side, trees on the other and the high-tension lines on top... yes, just there... totally uncommanded as I was not touching the radio... Moreover, it crossed the street to land (it was untouched) in a small green garden on the other side, with another house 4 meters on its left and a garage with cars. All alone, uncontrolled. I was expecting the worst, broken windows, crashing to a solar panel in a roof... but not, it was there, just landed in the garden... It's a shame that I have no picture of the situation...

Con la moral baja y con los nervios que no dejaban el cuerpo, nos fuimos a otro campito, arriba de una colina y con mucho espacio libre por delante para probar de nuevo... y finalmente el muy jodido voló... y voló bien y por un buen rato... para mejor muestra, los videos...
Hopeless and still nervous, we moved to a different field on top of a hill, more spacious but a little bit windy... and finally, being the 5th attempt, the spawn flew... and it flew nice and for several minutes... see the videos below.

Las claves del "éxito" del vuelo fueron, primeramente, un par de horas que le metí al simulador que compré por ebay (si son principiantes, no duden un minuto en comprar un simulador, es verdaderamente fundamental), y en segundo lugaro, corregir una tendencia a virar a derecha que había detectado en el vuelo casi-catastrófico con un poquito de trimado del rudder.

The clues for the success were some hours spent in a cheap simulator bought in ebay, and in a second place, the correction in the yaw that I've detected in the quasi-catastrophic flight, by trimming a little bit the rudder. If you are beginners, you must definitely do some practice with a simulator, is mandatory...

MEDICION DE EMPUJE DE HELICES

PROPELLER THRUST MEASUREMENT

En este post les traigo una información que puede resultar valiosa y útil para los aeromodelistas. Me he tomado el trabajo de realizar una prueba de empuje de las hélices que tenía disponible y documentar los resultados en una tabla, además de tomar fotos.

In this post I bring you some data that can be useful for the aero-modellers. I've done a thrust test of the propellers that I have available at home, documenting the results in a table and taking some pictures.

Las hélices que he testeado son:

The propellers tested are:

#1 - 5x5

#2 - diam 80mm (modif)

#3 - 8x4

#4 - 8x6

#5 - 10x4,5

#6 - 12x4,5

Para la realización de esta prueba he utilzado una báscula electrónica de cocina sobre la cuál he montado una madera que he utilizado de bancada para el motor. Evidentemente, las hélices se han montado de tal manera que el empuje presione la placa de la báscula (la hélice "sopla" hacia arriba).

To carry this test I've used an electronic bascule (those for cooking), in which I've located a piece of wood to give support to the motor. Obviusly, the propellers have been attached in such a way that the thrust generates a pressure on the bascule plate (the propeller blows air upwards).

De momento solo he realizado la prueba utilizando un motor brushless C2830 KV1000 (el que tengo en el quadcopter). Sin embargo, he tomado mediciones utilizando dos tensiones de alimentación diferente: 7,2 y 11,1 Volts (baterias Lipo de 2 y 3 celdas). Si me agarran ganas y tengo tiempo, realizaré la misma prueba pero con otro motor (CF2805-14 KV2840).

By the moment I've done the test using only one motor, a brushless C2830 KV1000 (the one that I'm using in the quadcopter). However, I've taken measurements using two different input voltages: 7,2 and 11,1 Volts (Lipo batteries of 2 and 3 cells). If I feel like and got some time, I'll redo the test for another motor that I have (a CF2805-14 KV2840).

En el montaje del "banco de pruebas" he incluido un multímetro (como amperímetro) para tener la medición de corriente consumida. Todos las hélices se probaron con la misma configuración de motor, esc (60A) y trimado de radio. La balanza fue puesta a cero cada vez antes de iniciar un nuevo test.

In the set-up of the "test bench" I included a multimeter (used as amperimeter) to get the current consumption. All the propellers were tested using the same configuration of motor, esc (60A), and radio trimming. The bascule was set to zero every time before starting a new run.

A continuación les dejo todas las fotos y al final las tablas y unas curvas para representar gráficamente los resultados obtenidos.

I leave you here the pictures and a table with the data collected, as well as some graphs showing the tendences.

 

 

 

 

BIELSA - Una lección de honradez

La rueda de prensa no tiene desperdicio. Es una lección de honradez y ética humana y profesional. Si los banqueros y los políticos fueran como Bielsa, tendríamos un mundo mejor...