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).