Flagge flag vlag pavillon

Rekenprogramma's
voor ornithoptermodellen

Titelblad van het handboek: Hoe ornithopters vliegen
Titelblad van het handboek

Voor slagvleugels bestaan er geen algemeen beschikbare rekenmethodes. In iedere literatuurbron worden weer andere rekenmethoden toegepast.

Alle hier beschreven Orni-rekenprogramma's zijn gebaseerd op de rekenmethodes die in het Handboek Wie Ornithopter fliegen beschreven worden. Daarmee kunnen in het bijzonder het vermogen en de vleugelverdraaiing bij stationaire vliegomstandigheden bepaald worden.

Bovendien maakt de rekenmethode het mogelijk om tenminste bij benadering een kwantitatieve beschrijving te geven van de dynamica en de aërodynamica van geprofileerde slagvleugels. In het bijzonder is het mogelijk om een rekenkundig vergelijk te maken van diverse grootheden van invloedsfactoren tussen verschillende slagvleugels.

Er wordt hierbij uitgegaan van geprofileerde slagvleugels en quasi-stationaire stromingsvoorwaarden. De berekeningen leiden echter alleen bij snelle voorwaartse vluchten met met relatief lage slagfrequenties tot bruikbare resultaten (grote vogels, Vliegen met lift).

De rekenprogramma's zijn alleen met de daarbij behorende gebruikerssoftware te gebruiken.

toets

1. Orni 1 Eenvoudige berekening instrument
in het bijzonder voor de vleugelverdraaiing
te beschrijven

De vergelijkingen uit het handboek worden in een klein MS-EXCEL - Rekenprogramma toegepast:

download Orni 1 (format xls, met een korte handleiding, 0.2 MB)

download Orni 1 (format xlsx, met een korte handleiding, 0.1 MB)

Dit programma maakt hoofdzakelijk de berekening van de vleugelverdraaiing bij gegeven vleugelgegevens mogelijk.

Sinusvormig krachtverloop
Basisprincipe van het krachtverloop
Rekenschema vor de krachten
Rekenschema met sinusvormig krachtverloop

De toegevoegde berekening van het gemiddelde van modelvlieggegevens is in dit rekenprogramma sterk vereenvoudigd. De gedetailleerde berekening van het krachtverloop gedurende een slagperiode is door de aanname van een sinusvormig krachtenverloop vervangen. De koppeling de slagbeweging en de verdraaiing worden ook niet meegenomen. Alleen van de referentielijn (zoals de glijvlucht) en de amplitude van de halve sinusgolf (in het midden van elke vleugelslag) wordt het gemiddelde bepaald. Op deze manier wordt het vlak onder kromme en daarmee de grote van een kracht berekenbaar.

toets

2. Orni 2 Rekenmodel voor ornithopters

Het basisprincipe van de rekenmethodes wordt in het handboek Wie Ornithopter fliegen stap voor stap doorlopen. De gebruikte vergelijkingen worden ontwikkeld met begeleidende teksten, diagrammen en afbeeldingen.

Het gebruik van de toelaatbare liftcoëfficiënten binnen het toepassingsbereik van het gebruikte profiel wordt in het rekenprogramma automatisch gewaarborgd. Ook het realiseren van het krachtenevenwicht tijdens de vlucht komt op eenvoudige wijze tot stand. Op deze manier verkrijgt men zeker de vluchtgegevens van de gewenste modelconfiguratie.

Voor de bouw van een slagvleugelmodel beschrijft het programma diverse verlopen van krachten en momenten aan de vleugel. Ook het benodigde motorvermogen en met name de vleugelverdraaiing langs de gehele spanwijdte wordt berekend.

Het rekenprogramma werd geschreven met het softwarepakket Mathcad (in het Duits). Als gevolg van de grote hoeveelheid data en pagina's, moet het omgaan met dit programma even wennen.


Logo met ornithopter

Web-pagina
om te bekijken

PDF-file
om af te drukken

Werkblad
voor Mathcad-gebruikers

Orni2

orni2.htm
1.7 MB

orni2.pdf
317 KB

orni2.xmcdz
1.8 MB

Profiel CLARK-Y

clark_y.htm
270 KB

clark_y.pdf
62 KB

clark_y.xmcdz
257 KB

Profiel SD7062-PT

sd7062pt.htm
320 KB

sd7062pt.pdf
60 KB

Kruktap­aandrijving

k_antrieb.htm
450 KB
k_antrieb.pdf
110 KB

toets

3. Orni 3 Voor vergelijkingen berekening
series

Dit programma bouwt verder op het rekenprogramma Orni 2. Men kan daarmee separaat de glij- en krachtvlucht van slagvleugelmodellen onderzoeken en rekentechnisch bepalen.

Om de ornithoptermodellen te berekenen, wordt deze eerst met behulp van diverse ingangparameters gedefinieerd. Één daarvan wordt als domeinvariabele bestempeld. Binnen het gekozen gegevensbereik krijgt men dan de de vlucht- en aandrijfgegevens, onder de automatische inachtneming van de profielgegevens van de vleugel en het krachtenevenwicht.

Daar het rekenmodel slechts een gering aantal beschrijvingen bevat, moet eerst het rekenprogramma Orni 2 gedraaid worden.

Het rekenprogramma is geschreven met Mathcad (in het Duits).


Logo met vliegende EV6

Web-pagina
om te bekijken

PDF-file
om af te drukken

Werkblad
voor Mathcad-gebruikers

Orni3

orni3.htm
665 KB

orni3.pdf
130 KB

orni3.xmcdz
667 KB
(Profielprogramma van Orni 2 gebruiken)

De hier besproken rekenprogramma's zijn als Open Source Software te beschouwen. Hiermee is het voor iedereen mogelijk van de rekenmethodes kennis te nemen. Het is iedereen toegestaan deze broncode te verspreiden, te veranderen en vooral te corrigeren en te verbeteren.

toets

4. Vergelijking van de vervoersprestaties
van een zwaan met vliegende modellen

The flight performance of a mute swan is compared with the performances of a propeller and a flapping wing model.

Download comparison.xlsx   (Excel table, 28 kB)

The mute swan consume the most energy. Particularly, this is due to the small efficiency of the muscles. Instead, the swan has the advantage that his body fat provides a relatively high density of energy storage. In the calculation tools flapping wing models are a little bit more effective than propeller models.

Also the flapping wing model of the handbook is compared with an according propeller model.