PIEZOELEKTRISKA GYRO

Alla har vi ju hört talas om gyro i olika former för vår hobby. De första gyrona som kom till vår hobby var verkligen riktiga klassiska gyro. Alltså man hade en massa,  som roterade med hög hastighet och som var upphängd i två axlar.

Som alla vet, så har ett mekaniskt gyro den egenskapen,  att det strävar efter att vara indifferent.

 Det vill säga,  det vill behålla det läget det har.

 Om man har ett sådant snurrande gyro i ett plan och flygplanet utsätts för en störning i till exempel girplanet, kommer en kraft att påverka axeln,   eftersom gyrot vill behålla sitt läge.

 Denna kraften kan man mäta och förstärka och skicka vidare genom en liten dator, som är programmerad att utföra korrektioner, så modellen återföres till sitt rätta läge.

De klassiska gyrona, jag minns Futabas, var stora pjäser,  som var tunga. De var känsliga för stora avvikande rörelser,  ungefär som när horisontgyrot kultade omkull i en fullskalakärra .

 Som all mekanik kunde de krångla och krascher tålde de inte,  för då gick upphängningen sönder.

.

Eftersom tekniken går framåt, kom man på piezotekniken. Således kallade man de nya gyrona, eller vill jag säga attitydhållarna, piezogyro.

Namnet piezo kommer från den kristall som ingår i konstruktionen. Så här fungerar det enkelt uttryckt:

Man har en kristall liknande den du har dina mottagare/sändare,  som är gjord av ett keramiskt material.

Nu är det så,  att det märkvärdiga med en piezokristall är,  att om man utsätter den för mekanisk påverkan alstras en ström.

Ni känner säkert till piezotändare till cigarettändare. När man tänder,  så utsätts kristallen för en mekanisk påverkan och ut hoppar en gnista.

Omvänt fungerar det som så, att om man nu lägger en spänning på piezoelementet i gyrot, så börjar elementet att vibrera eller oscillera med viss frekvens.

Om nu din modell svänger oönskat, kommer piezoelemntet att uppfatta rörelsen som en störning i dess normala oscillerande.

När störningen uppträder,  kommer spänningen  vid piezoelementet att ändras och denna mikroskopiska förändring mäter man, förstärker och behandlar,  så att en korrektion kommer ut i andra änden och planet återföres till ursprungsläget.

Således, ett piezoelement känner av mekanisk påverkan och detta skapar en spänningsändring,  som behandlas och som senare återför planet till det rätta läget.

Denna typ av gyro finns av olika typer och det kan ni läsa om på nätet.

Men det är en enkel lösning,  där man inte har någon mekanik eller nåt,  som behöver snurra.

Enda nackdelen med piezogyro är,  att de kan vara känsliga för temperaturförändringar. Det kompenserar man med hjälp av elektronik, så de blir temperaturokänsligare.

Ett Piezogyro har i stället för ett roterande hjul, ett vibrerande piezoelement. Både elementet och hjulet har förmågan att reagera på attitydförändringar.

Din kristall i din mottagare fungerar på samma sätt. Man lägger en spänning på den och då börjar den oscillera. Om ni tar höljet av en kristall, kan ni se den tunna keramiska skivan. Den är cirkelformad och sitter fäst på två ben. Om du hade kunnat mäta det, så hade du kunnat se en spänning,  som skapades,  om du kunde vibrera skivan fram och tillbaka. Omvänt, om du lägger på en spänning, så börjar skivan oscillera.

Om man vill, att kristallen ska ha en lägre frekvens, det vill säga mindre antal vibrationer per tidsenhet, så kan man göra,  som vi sändareamatörer gjorde förr, vi tog en mjuk blyerts och applicerade grafit på kristallen. Då kan man rent intuitivt förstå,  att den rör sig saktare på grund av den större massan.

 Omvänt, om man slipade försiktigt på en kristall, så höjde man frekvensen , då massan minskade. Ungefär som höga och låga toner på ett instrument.

Ja, så funkar en piezokristall och gyro.

Ovan ser ni en piezokristall schematiskt framställd. Ett tryck F, skapar en spänning ut i trådarna. Så ser en kristall ut, i stort sett,  som finns i en mottagare eller sändare.

Här har ni en kristall. Höljet är av plåt och på utsidan sticker benen ut som kvartsskivan är fäst i inne i höljet.

Ett modernt piezogyro.

mats

Hämta och testa denna profilsimulatorn,

 du blir inte besviken.

För er som vill vidga ert vetande om aerodynamik, speciellt då hur strömningen runt en profil ser ut, så är detta lilla program mycket lärorikt. Du kan ändra alla parametrarna och vid varje förändring se vad som händer. Det är ju bra att kunna simulera något man vet kan bli aktuellt på sin modell om man ska flyga eller vill den ska flyga på visst sätt.

Men som sagt programmet mycket instruktivt och lärorikt.

Ladda ner från länken under bilden. Spara. Packa upp och installera. Sen är det bara att börja leka!

Här är sidan ni kan ladda ner programmet. Det tar ett par sekunder bara för det är litet.

http://www.allstar.fiu.edu/aero/Foilsim.htm

Kunskap är lätt att bära

mats

Winglets

Som ni märkt, har man winglets på de flesta kommersiella flygplan i dag. Varför frågar man sig? Jo, genom att öka spännvidden ökar du vingens effektivitet och därmed sänks bränslekostnaden.

 Det märkliga med winglets, eller vingförlängare är, att det har ingen betydelse i stort sett, om de fortsätter i vingens plan eller om de vinklas uppåt.

Flygbolagen hade nog helst använt winglets,  som förlängde spännvidden i plan med vingen, men det lät sig inte göras av ganska rustika orsaker.

 Flygplatserna kunde inte ta emot flygplan med så stor spännvidd i sina flightgates. Därför fick man göra en liten kompromiss.

Flygplan som inte har kommersiella krav på sig kör vidare utan winglets. Det finns nackdelar med winglets, som jag beskriver nedan.

En av pionjärerna med winglets var försök som gjordes av Dick Rutan. Han var ju mannen som konstruerade ”Voyager” det första plan som flög runt jorden utan omtankning. Paradoxalt nog bröts de stora wingletsen av vid starten, men flygningen genomfördes i alla fall trots större bränsleförbrukning.

Här följer lite bilder på spetsvirvlar och olika tekniska lösningar för att reducera dessa.

En icke photoshopad bild på vortex efter spetsarna. En god illustration.

Denna amerikanska transportkärra har winglets och flygplanet är TUNGT, men det skapar relativt sett små rotorer.

En Piper Pawnee som flyger genom artificiell rök  visar strömningen.

Ännu en illustration som visar rotationsriktningen och utbredningen av ändvirvlarna. Observera att virvlarna roterar in mot översidan på vingen på grund av att där är avsevärt lägre tryck än på undersidan.

Allt är ju inte gratis när man applicerar winglets. Vad som sker med vanliga winglets vid flygning,  är att de tenderar att tordera, eller på svenska de vrider vingen,  så anfallsvinkeln minskar i spetsen.

Detta skapar aerodynamisk påverkan och framför allt blir det en mekanisk påverkan på vingen. För att lösa problemet använder man winglets, som ser ut ungefär som på bilden.

mats