Polari per un profilo di aletta di curvatura Quabeck

Figura 1. Polari teoriche del profilo HQ 2.5/9

H. Quabeck ha sviluppato una famiglia speciale di profili per alette di curvatura destinati ai velisti RC [1]. Di recente sono state rese note le polari calcolate per due di questi profili, l’HQ 2.5/8 e l’HQ 2.5/9 [2]. Purtroppo queste polari valgono solo per il profilo di base con la flappa in posizione zero. Per ottenere anche dati sul comportamento teorico di uno di questi profili a flappa completamente aperta, il profilo HQ 2.5/9 è stato ricalcolato utilizzando il programma del professor Eppler [3]. Per questi nuovi calcoli sono state inserite le coordinate del profilo smussate pubblicate in [2]. La figura 1 mostra le polari teoriche del profilo HQ 2.5/9 senza deflettore a 5 numeri di Reynolds. Per il numero di Reynolds più basso sono indicati solo i valori con portanza elevata, mentre per quello più alto solo quelli con portanza ridotta. Le curve qui riportate non differiscono, a parità di numero di Reynolds, da quelle pubblicate da W. Thies [2]. Le differenze insignificanti derivano dal fatto che i calcoli non sono stati effettuati esattamente agli stessi angoli di attacco.

Figura 2: Polari teoriche del profilo HQ 2.5/9 con aletta di curvatura

La figura 2 mostra ora le polari calcolate del profilo HQ 2.5/9 quando l’aletta, con una profondità del 22%, è inclinata di 5° verso il basso o di 5° verso l’alto. Nello stesso diagramma sono riportate, a titolo di confronto, anche le corrispondenti polari del profilo di base. L’azionamento del flap verso il basso (angolo di flap positivo $η_K$ ) è interessante per il volo a bassa velocità e il decollo in quota. Nella Fig. 2 sono quindi indicate le polari in condizioni di elevata portanza per tre bassi numeri di Re. Il flap viene inclinato verso l’alto (angolo di flap negativo $η_K$ ) solo a velocità di volo più elevate. Di conseguenza, nella Fig. 2 sono riportate le polari relative a due numeri di Reynolds elevati con coefficienti di portanza più bassi. Per valutare i risultati dei calcoli sono necessarie alcune osservazioni. Il programma tiene conto in modo molto semplificato dell’influenza dei distacchi del flusso nella zona del bordo d’uscita, in particolare dell’aumento della resistenza ad essi associato. Ciò si nota in particolare in presenza di elevati coefficienti di portanza. Tuttavia, l’esperienza ha dimostrato che la portanza massima calcolata corrisponde abbastanza bene ai valori misurati.

Figura 2: Polari teoriche del profilo HQ 2.5/9 con aletta di curvatura

La figura 3 illustra schematicamente come interpretare le polari calcolate in presenza di elevati coefficienti di portanza. Il programma non è inoltre in grado di calcolare gli effetti delle separazioni laminari sulle polari.

Sulla base delle polari teoriche, per il profilo HQ 2.5/9 è prevedibile un numero di Re critico nettamente inferiore a 100 000. Il coefficiente di portanza massimo $C_{A \max}$ raggiunge circa 1,1 con un angolo di deflessione della aletta pari a $η_K = 0^°$ . Sale a circa 1,25 con un angolo di deflessione della aletta pari a $η_K = +5^°$ . Se la virata viene impostata da $η_K = 0^°$ a $η_K = -5^°$, l’intervallo di bassa resistenza del profilo (laminardella) si sposta di poco $Δ C_A = -0,2$ verso coefficienti di portanza più bassi. Il limite inferiore della laminardella si trova quindi a circa $C_A = 0,05$ . Non è consigliabile un'apertura negativa ancora maggiore del flap. Nel complesso, le polari teoriche confermano il comportamento tipico di un profilo con flap di curvatura. Per i modelli F3B destinati a raggiungere velocità particolarmente elevate, sarebbe probabilmente preferibile un profilo leggermente meno curvato (ad es. HQ 1,5/9 o HQ 2/9), qualora si possa accettare una piccola perdita in termini di volo a bassa velocità.

Figura 3. Rappresentazione schematica della differenza tra la polare teorica e quella reale in presenza di elevati coefficienti di portanza

[1] H. Quabeck, Profili per ali con flap. Flug+modelltechnik 1 e 2 (1983)

[2] W. Thies, Polari per i profili di Quabeck. Flug+modelltechnik 7 (1983)

[3] R. Eppler/D. Somers, Un programma informatico per la progettazione e l’analisi di profili alari a bassa velocità. Memorandum tecnico della NASA 80210.