نحوه محاسبه مرکز ثقل هواپیمای مدل

برای اینکه یک هواپیمای مدل بتواند یک پرواز با کیفیت داشته باشد نیازمند این است که به درستی بالانس شده باشد. در مقاله مربوط به چگونه بالانس یک هواپیمای مدل توضیح دادیم که با روش های ساده ای می توان یک مدل را بالانس نمود و همانطور که توضیح دادیم بالانس مدل باید حول نقطه مرکز ثقل مدل انجام شود و در نقشه ها و مدل های آماده این نقطه محاسبه شده و در اختیار مخاطبان قرار گرفته است. اما زمانی که شما یک نقشه در اختیار دارید و اطلاعاتی از مرکز ثقل مدل ندارید و یا یک مدل ابداعی طراحی کرده اید و می خواهید مرکز ثقل آن را بیابید چه باید بکنید؟؟؟ در این مقاله به نحوه محاسبه و تعیین مرکز ثقل (CG) هواپیمای مدل خواهیم پرداخت. قبل از این که به محاسبات بپردازیم در ابتدا لازم است به تشریح چند اصطلاح آیرودینامیکی در مورد هواپیما پرداخته و سپس با استفاده از این مفاهیم و چند فرمول ساده به نحوه محاسبه مرکز ثقل یک هواپیمای مدل بپردازیم.

وتر متوسط آیرودینامیکی (Mean Aerodynamic chord) (MAC)

وتری از بال که در میانه بال قرار می گیرد و با وتر ریشه بال و وتر نوک بال رابطه دارد. در یک بال ذوزنقه ای شکل محل قرار گیری وتر متوسط آیرودینامیکی با استفاده از روش زیر بدست می آید.

تعیین مرکز ثقل هواپیمای مدل

همانطور که در شکل مشاهده می کنید به اندازه طول وتر ریشه بال به دو طرف نوک بال و به اندازه وتر نوک بال به ریشه بال اضافه می کنیم. به صورت ضربدری ابتدا و انتهای خطوط را به هم وصل می کنیم. محل تلاقی این دو خط محل قرار گیری وتر متوسط آیرودینامیکی می باشد. کافی است خطی به موازات دو وتر رسم کرده تا از این نقطه بگذرد. طول خط برابر با طول وتر متوسط آیرودینامیکی می باشد. در صورتی که طرح را دقیق روی کاغذ بکشید یا درون نرم افزار اتوکد رسم کنید می توانید مکان و طول وتر متوسط آیرودینامیکی را با این روش محاسبه کنید. روش محاسبه تعیین طول وتر متوسط آیرودینامیکی در بال های ذوزنقه ای با استفاده از فرمول به روش زیر می باشد. ازاین فرمول می توان برای بال های مستطیلی نیز استفاده نمود. تفاوت بال مستطیلی با بال ذوزنقه ای این است که وتر ریشه و نوک بال هم اندازه است.

مرکز ثقل (نقطه CG) هواپیمای مدل

مکانی است که وزن هواپیما در آن نقطه بالانس می باشد. ما می خواهیم مکان قرار گیری این نقطه را محاسبه کنیم.

نقطه خنثی (Neutral point) (NP)

نقطه ای است که نیروهای آیرودینامیکی تولید شده توسط بال و دم در آن نقطه بالانس می باشند.

مرکز آیرودینامیکی (Aerodynamic Center) (AC)

مکانی است که گشتاور آیرودینامیکی وارد بر ایرفویل در آن نقطه ثابت می ماند. مکان این نقطه به فاصله ۲۵ درصد از وتر متوسط آیرودینامیکی بال از لبه حمله بال می باشد. در شکل محل قرار گیری مرکز آیرودینامیکی AC مشخص شده است.

محاسبات مربوط به مرکز ثقل هواپیمای مدل

در ادامه معادلات مربوط به محاسبه مرکز ثقل آورده شده است.

نتیجه گیری

محاسبات بالا مربوط به بدست آوردن مکان مرکز ثقل برای هواپیمای مدل از نوع بال ذوزنقه ای می باشد که می توان برای بال مستطیلی نیز استفاده کرد. در بال مستطیلی وتر متوسط آیرودینامیکی برابر با عرض بال می باشد. محاسبات بالا برای بدست آوردن مکان دقیق مرکز ثقل می باشد. اگر می خواهید از راه حدسی و تقریبی استفاده نمایید مکان تقریبی مرکز ثقل برابر با مرکز آیرودینامیکی AC بال یعنی ۲۵درصد عقب تر از مرکز آیرودینامیکی بال می باشد.

در ویدیوی زیر با نحوه محاسبه مرکز ثقل یک هواپیما مدل آشنا خواهید شد