Estoy interesado en diseñar un modelo de ala semi-monocasco a escala para un planeador. He realizado algunas investigaciones sobre el marco y la estructura interna. Me enteré de los mástiles, costillas y largueros y estoy tratando de producir un diseño con la mayor relación resistencia / peso. Estoy planeando hacer el ala de 0.5 m de largo con una longitud de acorde de 0.1 m a lo largo de la sección transversal (por lo que no se estrecha).
Aquí está mi diseño hasta ahora: 
Si algo no está claro, hágamelo saber. En mi primer diagrama, he colocado 2 mástiles a través del ala aproximadamente el 10% de la longitud del acorde desde el borde delantero y el 15% desde el borde posterior, dejando el 75% de la longitud del acorde entre los dos mástiles.
En el segundo diagrama hay un plan aproximado de cuántas costillas se usarían y dónde se colocarían: el contorno sólido es el contorno del ala, las gruesas líneas negras son los mástiles y las líneas discontinuas son las costillas.
He usado una configuración triangular, ya que el triángulo es la forma más fuerte y resiste mejor el corte, la torsión, la compresión y la tensión que cualquier otra forma. Luego, coloqué una costilla desde la esquina superior de cada uno de los 3 triángulos hasta la parte inferior de cada uno. Luego he colocado costillas (o largueros) entre cada una de las esquinas inferiores de los triángulos.
Mi pregunta es, ¿cómo puedo mejorar u optimizar ese diseño? ¿Hay una cierta cantidad de triángulos que debería usar y qué tan grandes deberían ser en relación con el ala? ¿Deberían ser triángulos equiláteros o es isósceles más fuerte? Además, ¿cuántas costillas debería considerar usar?
No estoy buscando a nadie para averiguar las cantidades exactas. Si hay algún tipo de cálculo que necesito realizar para encontrar el número óptimo de triángulos y nervios, me encantaría hacerlo. A menos que esté más allá del estándar de matemáticas / física de nivel A, entonces probablemente no pueda hacerlo. Pero me gustaría recibir consejos sobre cómo puedo resolverlo. Si mi pregunta es vaga o poco clara, infórmeme y con gusto la editaré.
Gracias
Respuestas:
Si desea diseñar algo, el primer paso es averiguar qué debe hacer el diseño, es decir, cuáles son las fuerzas que actuarán en el mástil.
Puede encontrar la carga del ala por el peso del avión más la fuerza "g" máxima que desea que sobreviva en vuelo (y en aterrizajes accidentales, ¡mientras aprende a volar!)
También debe pensar en las fuerzas de torsión en las alas: lea sobre la diferencia en la posición de los acordes del "centro de presión" y el "eje neutral" del haz creado por los largueros de sus alas.
Luego, puede encontrar las tensiones de flexión y de torsión en los largueros, y calcular qué tan grandes deben ser para transportar esas cargas.
Lo "bueno" de las vigas es que las tensiones están determinadas estáticamente , es decir, cambiar la forma de la viga no cambia el patrón de carga (excepto el cambio en el peso del ala, por supuesto).
Eso debería ayudarlo a responder su pregunta. El diseño más ligero probablemente tendrá largueros que se estrechen a lo largo de su longitud, lo que puede ser más importante que el diseño exacto de la "red" que conecta los largueros, para ahorrar peso.
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