Μειώνοντας απλώς τις διαστάσεις ενός πραγματικού (κανονικού μεγέθους) αεροσκάφους αναλογικά θα μπορούσε να προκείψει ένα μοντέλο υπό κλίμακα. Παρόλα αυτά όμως σπάνια θα μπορούσε να προκύψει έτσι ένα εύκολο στην πτήση τηλεκατευθυνόμενο αεροπλάνο. Οι κύριες αεροδυναμικές διαφορές μεταξύ ενός πραγματικού αεροσκάφους κι ενός τηλεκατευθυνόμενου μοντέλου προέρχονται από το οριακό στρώμα αέρα, αυτό το πολύ λεπτό στρώμα αέρα που ακουμπά ή μάλλον εφάπτεται στο φτερό και επιβραδύνει το μοντέλο λόγω επιφανειακής τριβής.
Μερικοί βασικοί κανόνες για τον σχεδιασμό ενός εύκολου στην πτήση εκπαιδευτικού μοντέλου φαίνονται στα παρακάτω σχεδιαγράμματα και πίνακες:
Αρχικά ξεκινάμε τον σχεδιασμό ενός εκπαιδευτικού μοντέλου με την επιλογή του μήκους της χορδής από το οποίο θα προκύψουν με υπολογισμούς όλα τα άλλα μεγέθη.
Συνήθως επιλέγουμε να σχεδιάσουμε ένα υψηλοπτέρυγο μοντέλο ως το πρώτο εκπαιδευτικό μοντέλο μας στο οποίο θα πρέπει να φροντίσουμε για τον σχηματισμό μιας δίεδρης γωνίας μεταξύ των κύριων φτερών. Τυπικά η δίεδρη αυτή γωνία μπορεί να είναι μεταξύ 3 και 6 μοιρών ενώ πρέπει να είναι μικρότερη όταν το μοντέλο μας θα έχει και ailerons, με μέγιστη τιμή τις 3 μοίρες.
Αν και δεν χρειάζεται καθόλου, μιλώντας γενικά για όλα τα μοντέλα, είναι καλό να φροντίσουμε για μια γωνία διάχυσης του κώνου αέρα που δημιουργεί η κίνηση της προπέλας μεταξύ 3 και 5 μοιρών με σκοπό να βελτιωθούν τα χαρακτηριστικά stall-αρίσματος του μοντέλου.
Η ιδανική γωνία που πρέπει να έχει ο άξονας του μοτέρ που κινεί την προπέλα με τον άξονα πτήσης του μοντέλου συνήθως βρίσκεται εμπειρικά μετά από αρκετές δοκιμαστικές πτήσεις. Αρχικά επιλέγουμε μια μετατόπιση του άξονα του μοτέρ κατά 2 με 3 μοίρες προς τα κάτω και δεξιά.
Επίσης οι γωνίες που σχηματίζουν οι οριζόντιοι άξονες σχεδιασμού των φτερών και των σταθεροποιητών με τον άξονα πτήσης του μοντέλου αρχικά καθορίζονται σε 0 μοίρες (δηλαδή παράλληλα) και μετά από δοκιμές μπορούν να τροποποιηθούν, ανάλογα με την αεροτομή που έχει επιλεγεί για καθένα από αυτά. Συνήθως οι αεροτομές flat bottom πρέπει να έχουν μια μεγαλύτερη κλήση προς τα κάτω σε σχέση με τις συμμετρικές και ημι-συμμετρικές αεροτομές.
Αν θελήσουμε να σχεδιάσουμε ένα μοντέλο με τροχό κατεύθυνσης κίνησης στην ουρά του μοντέλου τότε αυτή θα πρέπει να τοποθετηθεί στην ουρά έτσι ώστε να σχηματίζεται μια γωνία του άξονα πτήσης του μοντέλου με τον άξονα τροχοδρόμησης που να είναι περίπου ίση με την γωνία εισόδου του κύριου φτερού ενώ το ζεύγος των κύριων τροχών θα πρέπει να είναι μπροστά από το κέντρο βάρους του μοντέλου ώστε να εξασφαλίζεται ευκολότερη τροχοδρόμηση και απογείωση του μοντέλου.
Ένα πισόβαρο μοντέλο θα είναι πιο ασταθές και επηρρεπή σε stall σε χαμηλές ταχύτητες όπως για παράδειγμα κατά την διαδικασία προσγείωσης.
Ένα μπροστόβαρο μοντέλο θα είναι δυσκολότερο να απογειωθεί και να κερδίσει ύψος ενώ θα έχει την τάση να ρίχνει την μούρη του αμέσως μόλις κόψουμε το γκάζι ενώ θα απαιτεί υψηλότερη ταχύτητα προσέγγισης κατά την προσγείωση.
Για την επιλογή αεροτομής τώρα θα πρέπει να διαλέξουμε μεταξύ των εξής 3 κύριων κατηγοριών:
- με επίπεδη κάτω επιφάνεια ή flat bottom προφίλ (στις οποίες δηλαδή ο άξονας σχεδιασμού τους ΧΧ’ ταυτίζεται με την κάτω επιφάνεια αυτών),
- με ημι-συμμετρικό προφίλ και
- με συμμετρικό προφίλ (στις οποίες ο άξονας ΧΧ’ ταυτίζεται με το κατοπτρικό μέσο άξονα αυτών).
Κατά γενική ομολογία η αεροτομή του πρώτου εκπαιδευτικού μας μοντέλου πρέπει να είναι μια flat bottom αεροτομή. Μια flat bottom αεροτομή χαρακτηρίζεται από υψηλή άνωση και δυνατότητα ανύψωσης του μοντέλου όταν αυτό πετά κανονικά (δηλαδή με τους τροχούς του προς τη γη) όμως χωρίς σχεδόν καθόλου άνωση όταν το μοντέλο πετά ανεστραμμένο (δηλαδή με τους τροχούς προς τον ουρανό).
Οι αεροτομές flat bottom λέγονται και αεροτομές με υψηλή γωνία camber και χρησιμοποιούνται κυρίως σε αργοκίνητα και με χαμηλή ισχύ μοτέρ μοντέλα. Έχουν υψηλό συντελεστή ανύψωσης (CL) αλλά επίσης υψηλή ροπή κλίσης με συνέπεια να απαιτείται μεγαλύτερη δύναμη να εφαρμοστεί στην ουρά ή ο οριζόντιος σταθεροποιητής να έχει μεγαλύτερη επιφάνεια για να επιτευχθεί ένας καλός έλεγχος σταθερότητας κατά τον άξονα πτήσης του μοντέλου.
Σε γενικές γραμμές για ένα εκπαιδευτικό μοντέλο μια flat bottom αεροτομή μπορεί να είναι ιδανική, αλλά δεν συγχωρούν λάθη εύκολα και συνήθως δεν είναι ιδιαίτερα αποδοτικές σε άλλες κινήσεις πέρα από απογείωση - προσγείωση και στροφές επιστροφής. Όταν επιλέγεται μια flat bottom αεροτομή πρέπει οπωσδήποτε να δημιουργείται μια δίεδρη γωνία στα κύρια φτερά και μάλιστα μεγάλη (σχετικά) ενώ η προσθήκη ailerons είναι μάλλον περιττή. Με αυτήν το μοντέλο θα έχει την τάση να παίρνει ύψος γρήγορα αλλά και να χάνει ύψος γρήγορα όταν αφήνουμε το γκάζι. Ένα πρώτο εκπαιδευτικό μοντέλο με μια τέτοια αεροτομή μάλλον θα πετά αργά και σε αυτό θα γίνει η βασική εκπαίδευση χειρισμού των elevator και rudder.
Μετά την βασική εκπαίδευση που παρέχουν τα μοντέλα με flat bottom αεροτομές μπορούμε να πάμε σε μια semi-symmetrical αεροτομή που συγχωρεί περισσότερα λάθη μιας και λόγω των ailerons που εδώ συνιστώνται το μοντέλο μπορεί να στρίβει καλύτερα και να σώζει καταστάσεις. Τα φτερά δεν πρέπει να έχουν μεγάλη δίεδρη γωνία. Ένα μοντέλο με semi-symmetrical αεροτομή έχει την τάση να πηγαίνει πιο γρήγορα και να απομακρύνεται πιο εύκολα, αλλά χάρη στα ailerons μπορεί σχετικά εύκολα να γυρίσει πίσω.
Από εκεί και πέρα, αν ο σκοπός της εκπαίδευσης είναι μας οδηγήσει αργότερα σε ακροβατικά μοντέλα μπορούμε να αλλάξουμε την semi-symmetrical με μια περισσότερο symmetrical και πιο παχιά αεροτομή για να μπορούμε να κάνουμε roll loop και άλλα σχετικά εύκολα βασικά ακροβατικά για αρχάριους. Με μια symmetrical αεροτομή μπορούμε να βάλουμε και flaps που θα μας βοηθήσουν στα ακροβατικά.
Αν όμως τα ανεμόπτερα είναι ο στόχος, μετά την semi-symmetrical πρέπει να βάλουμε μια undercambered που θα μας βοηθήσει να μάθουμε να πλανάρουμε στον αέρα. Σε μια undercambered αεροτομή μπορούμε επίσης να βάλουμε flaps για να μάθουμε και κάποια πρώτα ανεμοπορικά μυστικά πτήσης.
Περισσότερα για την αεροδυναμική του μοντέλου μπορεί να διαβάσει κανείς στο βιβλίο Model Aircraft Αerοdynamics του Μartin Simοns 3η έκδοση του 1994 που μπορείτε να βρείτε επίσης εδώ (για λόγους ασφαλείας θα χρειαστείτε το κλειδί 0_teo@sky για να ανοίξετε το αρχείο).
Πολύ σημαντικό μετά την σχεδίαση ενός μοντέλου είναι η υλοποίησή του η οποία πρέπει να έχει τους εξής στόχους:
- να διατηρηθεί το βάρος του μοντέλου κατά το δυνατόν μικρότερο (μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής κι αν οι συνθήκες το απαιτούν - δυνατός άνεμος λ.χ., βαρύτερο μπορεί να γίνει ένα μοντέλο εύκολα με την προσθήκη έρματος - ελαφρύτερο δεν μπορεί να γίνει!)
- να διατηρηθεί η κατανομή βάρους του μοντέλου (των εξαρτημάτων του) όσο πιο συμμετρικά γίνεται γύρω από το κέντρο βάρους
- το κέντρο βάρους να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στο νοητό κέντρο μάζας του και χαμηλότερα από το επίπεδο των κύριων φτερών
- το κέντρο βάρους να βρίσκεται όσο το δυνατόν κοντύτερα στο κέντρο άν(τ)ωσης των κύριων φτερών (ιδανικά το κ.α. να είναι πάνω ακριβώς από το κ.β. και σχετικά κοντά)
- να τριμαριστεί σωστά ώστε το μοντέλο να μπορεί να ισορροπεί μόνο του - χωρίς δηλαδή την επενέργεια της μηχανής του
Για αυξημένη σταθερότητα κατά την πτήση, ένα μοντέλο πρέπει να έχει το κέντρο βάρους του (CG) μπροστά από το ουδέτερο σημείο του (NP) και μάλιστα σε απόσταση ίση με τη λεγόμενη στατική διαφορά (SM), η οποία αντιστοιχεί σε ένα ποσοστό της μέσης αεροδυναμικής χορδής (MAC). Για καλή σταθερότητα του μοντέλου το SM πρέπει να είναι μεταξύ 5% και 15% (της MAC).
Μικρή στατική διαφορά (SM) προσδίδει μικρότερη στατική σταθερότητα στο μοντέλο, αλλά πιο αποδοτικό elevator (καλύτερη ανύψωση/κάθοδο). Αντίθετα, μια μεγάλη στατική διαφορά έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη στατική σταθερότητα αλλά μειώνει την απόδοση του elevator.
Πολύ μεγάλη στατική διαφορά κάνει το μοντέλο μπροστόβαρο που μπορεί να το καταστήσει επιρρεπές σε απώλεια στήριξης κατά την χρήση του elevator (elevator stall) κυρίως κατά την διάρκεια της απογείωσης ή και της προσγείωσης. Αντίθετα, πολύ μικρή στατική διαφορά κάνει το μοντέλο πισόβαρο που μπορεί να το καταστήσει επιρρεπές σε απώλεια στήριξης σε σχετικά χαμηλή ταχύτητα πτήσης κυρίως κατά την προσγείωση.
Προτιμήστε να τοποθετείτε την ουρά (τον οριζόντιο σταθεροποιητή) χαμηλότερα αν η ουρά είναι κοντά στα φτερά (στους στροβιλισμούς αέρα που προκαλούν τα φτερά) ή πίσω από μια ογκώδη άτρακτο (που αναταράζει την ροή του αέρα).
