Repülőmodellező áramlástan
1. rész - bevezetés
A repülőmodellezés az 1900-as évek kezdetén indult meg és a 40-es évek közepéig a modellek tervezésének alapjául a nagy repülőgépek formái és légerőtana szolgált. Az alkalmazott szárnyprofilok is ennek megfelelő vastagságúak, 12-15 százalék vastagok1 voltak. Érdemes megemlíteni hogy a repülősport előírásait összefoglaló francia kezdeményezésű FAI2 is olyan megkötéseket alkalmazott hogy a modellek arányaikban a nagy gépekre hasonlítsanak. Ez kitűnt a modellek törzskeresztmetszetére vonatkozó előírásban, ahol
volt. (Az “F”= a keresztmetszet cm2-ben és “l” a törzshossz cm-ben.) Ez azt jelentette hogy ha pl. a törzshossz 1 méter volt, a legnagyobb törzskeresztmetszetnek legalább 100 cm2- nek kellett lennie. Ugyanez vitorlázó modell esetén 50 cm2 volt. Mai szemmel nézve a törzsek túl “kövérek” voltak. Hasonló helyzet alakult ki a szárnymetszeteknél, az akkor legjobbnak minősített RAF-32, NACA 6412, Göttingen 549 és Clark-Y ma már csak légerőtan-történeti jelentőségűek.
1943-ban jelent meg F. W. Schmitz német professzor könyve “Aerodynamik des Flugmodells” címen. Ebben leírta hogy a nagy repülőgépek és a modellek között igen nagy áramlástani különbségek vannak, emiatt a modellekhez más formájú profilok lennének szükségesek.
Tudománytörténeti hűség kedvéért meg kell említeni hogy bár a fenti német tudóst tartják a repülőmodell - légerőtan “atyjának”, az ugyancsak német, sziléziai születésű Walter STENDER már 1930-ban lehozott cikkében ismertette ugyanezeket a jelenségeket, így Stender alapjában véve Schmitz előfutára volt, munkásságát az osztrák Erich JEDELSKY kutatta fel és ismertette a német “Prop” modellező magazin 1988-as évfolyamában.
Tény az hogy mi Schmitz könyve alapján kezdtük el 1943-ban az újabb modellprofilok kialakítását és 1944 elejére már el is készült az első, 29 szelvényt tartalmazó sorozat. Néhány példányt a gyakorlatban is sikerült kipróbálni és bár a II. világháború bennünket sújtó eseményei miatt ez a kutatás egy időre megszakadt, de az addig elért kísérleti eredményeket már 1947-ben, a Koppány György féle, sajnos rövid életű “Magyar Repülő” folyóiratban leközöltük. E cikksorozat felfrissített formában megjelent a “Modellezés” c. MHSZ folyóirat 1989/4-8. számaiban.
A magyar repülőmodellezési légerőtan fejlesztése az 1950-es kommunista hatalomátvételig folytatódott, de ekkor megint megszakadt, mert a repülősport vezetésére az akkori hatalom megbízható de sajnos dilettáns személyeket állított, akiknek elsődleges faladatuk - az akkori szóhasználat szerint - az “osztályidegenek” eltávolítása volt.
Mivel az eredményes műszaki kutatáshoz a szellemi képesség nélkülözhetetlen, ezért az említett fejlesztésben résztvevőket “nem kívánatos értelmiségi” kategóriába sorolták. De lelkesedésükre jellemző hogy ennek ellenére az eddigi eredményeket leírták és 1953-54-ben könyv alakban mindez meg is jelent, mint a “Zárttéri modellezés” (Poich L.) vagy “A modellrepülés elmélete” címen, de itt az írók neve nem szerepelhetett és e munkák szerzőjeként a “Modellező munkaközösség” megnevezés olvasható, ilyen világban éltünk. Ez utóbbi tanulmány modernizált változata megjelent a CH 2000 április - 2002 július közötti számaiban, Pinkert Gy. értékes, kibővített átdolgozásában. Erre azért is szükség volt, mert a fizikai mértékegységek 1980. évi nemzetközi egységesítése során az addig használt mértékegységek jelentősen változtak (SI rendszer3) és ezek használata a műszaki közleményekben kötelező lett.
A történelem ide-oda való hullámzása során 1953-ban bekövetkezett Nagy Imre - féle kisebb enyhülés, ami lehetővé tette a modellezés fejlesztésének folytatását is, ekkor a kényszrű leállást még lelkesebb és gyorsabb fejlődés követte, újabb szelvények tervezése történt. Mindennek ismertetését 1956 elején már meg lehetett kezdeni, ez az akkori politikai irányvonalnak megfelelően elnevezett “Ifjú Sólyom” nevű modellező lapban történt. Ennek elnevezése egy megszállott pártvezető részéről történt, aki azt a “Sztálini Sólymok” kifejezésből vette át és ezt gyakran követte a “Népek Nagy Tanítómesterének”4 kissé bárgyú jelmondata: “Repüljetek gyorsabban, magasabbra és messzebbre mint mások!”
Ilyen körülmények között ne csodálkozzunk hogy a repülőmodellező áramlástani cikk címe “Harc a kis merülősebességért” lett.
E cím ideológiai jellege azonban nem szennyezte be a cikk műszaki tartalmát. De a történelem ismét közbeszólt, az 1956 októberi forradalomban a lap megszűnt és a cikksorozat csak némi politikai enyhülés után folytatódhatott a “Repülés” nevű, összevont, repülő és modellező lap első, 1957 áprilisi számában, majd októberben végül sikerült befejezni.
Ezen anyag elméleti értékére jellemző hogy 1959-ben a német Flugmodellbau - magazin 4/59 - 9/59 számaiban, majd a Thermiksense német modellező folyóiratban 1989-ben is leközölték. Ezen cikksorozat bővített formájú újabb ismertetése a CH-ban az 1989. I. számtól az 1993. IV. számig megtalálható.
A repülőmodellezés elméletére vonatkozó itt felsorolt munkák jelentek meg eddig magyar nyelven és ezek színvonala nem maradt el a hasonló külföldi, angol és német nyelvű ismertetésektől.
Visszatérve a szelvény-fejlesztési munka 1943-44. évi megindulására meg kell említeni hogy a kitűzött cél kezdetben a modellek merülősebességének csökkentése volt. Ekkor a magas-starttal indított vitorlázó modelleknél csak egy egyszerű oldalkormány- belépő rendszer volt használatos, amely lekapcsoláskor beköröztette a gépet. Kis magasságban a felszálló légáramlat, a termik, viszonylag szűk volt, ezért a modellnek kis körben kellett repülnie. Fizikai törvények értelmében a repülhető kör átmérője annál kisebb, minél lassabban repül a gép. Az akkori eredményes versenyzési követelményt úgy lehetett megfogalmazni hogy a modellnek kis siklósebességgel a lehető legkevesebbet szabad merülnie. Ezért olyan profilokra volt szükség, amelyek a csekély merülést kis siklósebességgel valósítják meg, így a jó siklószám fontossága csökkent. Az akkor kifejlesztett szárnymetszetek ezért erősen íveltek voltak.
A merülősebesség csökkentését e profilokkal el lehetett ugyan érni, de mind a gyakorlat, mind a későbbi szélcsatorna-mérések azt mutatták hogy mindez csak igen szűk állásszög-tartományban sikerült. E szárnyak nagyon érzékenyek voltak a megfelelő beállításra.
Mivel azonban a modellversenyeken csak nagyon ritkán van olyan nyugodt idő, amikor a modell kiegyensúlyozott, egyenletes repülést tud végezni, így szeles-léglökéses időben előfordult hogy a keletkezett bukdácsoló repülés következtében a szelvények rövidebb-hosszabb ideig a beállítottnál kisebb-nagyobb állásszöggel repültek, ezért a leromlott áramlási viszonyok miatt megnőtt az átlagos merülősebesség. A szelvényeket úgy kellett módosítani hogy a beállításra kevésbé legyenek érzékenyek.
A repülőmodellezés fejlődése során olyan kategóriák is keletkeztek (pl. távirányítás) amelyeknél fontos lett a jó siklószám a gyors repülésnél, hogy a kitűzött távolságot a modell minél rövidebb idő alatt be tudja repülni, ide jó sikló, kis ellenállású profil kellett. A szabadonrepülő mechanikus motoros csoportnál a motor működési idejét a teljesítmény erős növekedése miatt jelentősen csökkenteni kellett. A motorjárat kezdetben, 1943-44-ben kb. 40 mp. volt és ez mára 5 (öt) mp-re csökkent Ma egy ilyen modell emelkedősebessége elérheti a 30-40 m/mp - et és a motor leállítása után a modellnek minél kevesebbet kell merülnie. Ide olyan szelvény kell amelynek a jó siklás mellett ráadásul kicsi az alaki ellenállása az emelkedéskor. Mindezen szempontok sokféle profil kialakítását tették szükségessé és ma már ott tartunk hogy a német M. W. Bender által összeállított modellszelvény-gyűjtemény több mint 3200 profilt tartalmaz. Ezek között nem könnyű eligazodni.
E cikksorozatunk főként a modellprofilok kialakításával és tulajdonságaival foglalkozik, a kezdeti kis merülősebességi követelménytől kezdve a bonyolult repülési feladatoknak megfelelő formáig.
1) A szárnyszelvény hosszát 100%-nak tekintve, ennek a hossznak 12-15 %-a a szelvény vastagsága
2) FAI = Federation Aeronautique Internationale
3) SI: System International - Nemzetközi mértékrendszer
4) Így kellett “tisztelni” Joszif Visszárionovics Sztálint