Assorbimenti in atterraggio

Per completezza ecco anche gli assorbimenti in atterraggio del medesimo Supra.

Telemetria alla SBSS

Sono stato invitato a tenere una presentazione sull'uso dei data logger e dei sistemi telemetrici alla South Bay Soaring Society. La presentazione ovviamente è stata basata sull'esperienza fatta con l'ottimizzazione delle prestazioni dei modelli italiani in preparazione per l'Europeo 2011, e l'ottimizzazione del setup di traino di Bob McGowan per il Mondiale 2012.

Data Logging and Telemetry from Francesco Meschia

Assorbimenti in traino

Visto che sul Barone c'è chi parla di cose che non conosce, meglio postare un log dell'assorbimento dell'intero impianto di bordo del mio Supra al lancio. L'impianto era formato da una ricevente Multiplex RX-7 DS IPD, 1 Graupner HBS 790, 2 JR 171 e 3 Graupner DES 488. Verricello AVOT, rinvio a 150 metri, vento di fronte 1 m/s.
Peraltro non è una novità.

Maxa con yaw string

Oggi sono andato a volare con il Maxa 4 al Baylands Park di Sunnyvale, approfittando della giornata di festa per il Veterans Day. Siccome dall'Italia mi dicono che il Maxa 4 risulta molto difficile o impossibile da domare, ho provato a installare una banderuola e una videocamera a bordo, per capire meglio come si comporta il modello. Dal video vedo che ho ancora troppo differenziale, che il mix alettoni-direzionale è ancora un po' scarso (ma lo tengo così, altrimenti il modello acquista una tendenza a buttare giù il muso in virata che non mi piace affatto), e che una volta in spirale richiede un po' più di "dito" per virare coordinato (nel video, volutamente, il dito non l'ho usato affatto). Il video mostra anche un paio di incontri ravvicinati con altri termicatori, che non si sono mostrati per nulla disturbati.

Nuova produzione

Ho da poco scoperto un servizio di digital fabrication innovativo, Ponoko. Inviando un file vettoriale, Ponoko produce l'oggetto disegnato con fresatura CNC, taglio laser o stampa 3D. In più può produrre presso più "fabrication hub" in giro per il mondo. Ho provato a inviare il disegno del Profi-Throw e il risultato... beh, è spettacolare.

Designed by Franz in California, assembled in Torino

In previsione dell'arrivo del Maxa, avevo cominciato a ragionare su come realizzare dei regoli per misurare l'escursione delle parti mobili, sul modello di quelli che avevo fatto per il Pike Perfect. In un modello come il Maxa, in cui nessuna parte del bordo d'uscita dell'ala è fissa, misurare l'effettivo movimento delle superfici di comando diventa decisamente complesso se non si usa il giusto attrezzo.
Grazie ad una intuizione di Max Verardi ho progettato un regolo che si appoggia semplicemente sull'ala, alla giunzione tra centrale e tip, e offre una scala per la misura della escursione di flap e alettoni.   Non c'è bisogno di smontare o incastrare nulla, molto più pratico rispetto ai regoli del Perfect! Lo spessore del regolo lo tiene "in piedi" sul dorso dell'ala, un settore circolare porta la scala di misura appena al di fuori dell'arco spazzato dalle parti mobili, e un piccolo dente aggancia il regolo al bordo d'entrata per dargli stabilità.
Nella migliore tradizione degli innovatori (a cui il titolo di questo post è un omaggio), dopo avere progettato e disegnato il modello, ho spedito il file a Denis, che ha usato la sua fresa CNC per tagliare la sagoma nel compensato, aggiungendo poi le scale graduate semplicemente stampandole su carta ed incollandole sul legno (ma già penso che sarebbe assolutamente perfetto se facessi due fianchi di Lexan trasparente e in mezzo la scala stampata su lucido). Per finire, un amico di passaggio per la Bay Area mi ha portato il tutto, dandomi così la possibilità di usare i nuovi regoli già per la regolazione iniziale e la messa a punto del nuovo Maxa.

Maxa build log

Ho ricevuto da poco una voluminosa cassa proveniente dall'Ucraina. All'interno c'era il Maxa, il nuovo modello di Vladimir Gavrilko progettato da Joe Wurts. Vladimir mi ha fatto omaggio di un Maxa perché potessi usare i miei strumenti per la messa a punto e verificare così se una serie di previsioni numeriche, che su sua richiesta avevo nei mesi scorsi elaborato con XFLR5, avessero un buon riscontro con la realtà.
Il modello mi è arrivato completo di due set di tip, per raggiungere un'apertura alare di 3.5 e 4 metri, e del nuovo elevatore che risulta avere un 20% di superficie in più rispetto a quello usato nella produzione iniziale. Come già era per il Supra, il modello comprende una fusoliera composta da un bulbo frontale in kevlar e un tubo di coda in carbonio biassiale, che devono essere uniti in fase di montaggio. A differenza del Supra, il Maxa ha però la deriva già installata in modo permanente, perché l'elevatore non è in "tandem" ma incastrato nella deriva, che quindi deve ospitare i leveraggi di comando.
L'ala è ripartita nei tre tradizionali segmenti, il centrale e le due tip. Questo è il Maxa in versione "hard", con centrale full-carbon e tip carbon-kevlar/glass. Il carbonio usato è il famoso spread-tow non-tessuto di Gavrilko, un materiale biassiale senza scavalcamenti, tenuto insieme (credo) solo da un tipo particolare di appretto; permette un laminato molto leggero a parità di resistenza, e viene usato con "bias" differenziati (+30 / -30 gradi opppure +45 / -45 gradi) a seconda delle caratteristiche di direzionalità desiderate.
Come per il Supra, la costruzione inizia incollando insieme pod e boom. Per trovare l'allineamento ci sono diversi modi, io ho usato uno scaletto che Denis ha progettato e realizzato con la sua fresa CNC. La precisione è sufficiente, e per l'incollaggio basta dell'adesivo epossidico 30 minuti appena addensato.
Il vero problema della fusoliera è però l'allestimento interno. Vladimir suggerisce di usare una batteria LiFePO4 e due servi JR DS378, ma nessuna delle due soluzioni mi ha convinto. Per cominciare, conosco troppo poco la chimica LiFe rispetto a quella NiMH, per cui rischierei di non sapere mai quando la batteria ha ancora carica sufficiente; inoltre ci vuole un regolatore se i servi non sono del tipo HV (e io volevo montare i famosi servi MKS che non reggono più di 6 V). I servi DS378, inoltre, non mi hanno convinto sui flap del Supra e del Pike Perfect Electro: potenti e veloci, è vero, ma non sufficientemente precisi e con un doppio zero decisamente evidente.

Grazie alle prove già fatte da Max, e con qualche esperimento personale, sono riuscito ad allestire il pod con 4 celle Eneloop AA, un servo Futaba S9550 per l'elevatore e un Graupner DES488 per il direzionale, la ricevente Futaba 6208 e un tester per le batterie, lasciando comunque lo spazio per l'inserimento del ballast. Con questo "arredamento" ho raggiunto il baricentro che avevo mesi fa calcolato con soli 5 grammi di piombo aggiunto!
Nelle ali ho usato servi MKS: due 6125 ai flap, due 6125-mini agli alettoni delle tip da 4 metri, e due 6100 agli alettoni delle tip corte. Per i 6125 e i 6125-mini ho usato i telai portaservo proposti dalla MKS stessa, incollati in ala insieme al servo protetto dal domopak, in modo da garantire una "seduta" ideale. Tutti i servi sono stati comunque resi solidali anche alla pelle inferiore dell'ala, secondo la ricetta JW che già avevo usato per il Supra, usando scampoli di balsa, compensato e carbonio. In questo allestimento, non particolarmente leggero, il modello mi è venuto a pesare 1680 grammi nella versione 3.5 (lo stesso peso del mio Supra) e 1790 grammi nella versione da 4 metri.

Sacramento Valley Soaring Society

Oggi ho fatto il mio primo volo "in spazio aereo U.S.A."!
Dopo uno scambio di mail con Scott Woodward e Sheldon Smith, e grazie ad una tregua da parte del maltempo che ha colpito la baia di San Francisco nel fine settimana, sono andato a visitare il campo della Sacramento Valley Soaring Society, che si trova a Davis a circa 65 miglia da dove vivo.
Il campo si trova in un parco regionale, separato dalla strada asfaltata più vicina da una macchia d'alberi, e in mezzo ad una distesa molto ampia di pascoli e coltivazioni basse. Spazio per volare: infinito!
La struttura della SVSS è dotata di una tettoia attrezzata con tavoli e panche, due container per le attrezzature (principalmente i verricelli del gruppo), ed è interamente dedicata al volo a vela e al volo elettrico. No gassers!
Nel corso della mia visita di oggi ho potuto conoscere di persona Sheldon e altri soci del gruppo, tutti molto amichevoli, accoglienti, pronti a chiacchierare e a confrontare le diverse esperienze. Ottenuto il permesso dei soci, ho fatto qualche volo con il Pike Perfect F5J e con il Supra (usando la fionda), voli coronati da bellissime termiche condivise con falchi e "buzzard", mentre sul campo e attorno alla fionda scorrazzano gli scoiattoli.

L'energia immagazzinata in un cavo

In F3J il cavo svolge un ruolo molto importante di mezzo di trasmissione dell'energia tra i trainatori e il modello. In alcuni casi (come ad esempio nei traini brevi) svolge anche il ruolo di "accumulatore", perché entro certi limiti può immagazzinare energia, allungandosi, per poi restituirla accorciandosi.
Recentemente c'è stato un po' di discussione, sulla lista F3J italiana, su quali siano le caratteristiche di un cavo adatto a traini molto brevi. In questi casi il cavo deve poter accumulare energia dal pre-tensionamento che ha luogo prima dell'inizio del tempo operativo, e poi trasferire questa energia al modello al momento del lancio: non c'è infatti il tempo per ricavare energia dall'esterno (cioè dai trainatori), per cui con buona approssimazione tutto è affidato alle qualità del cavo. Per partecipare alla discussione ho provato a fare qualche calcolo. Nella meccanica dei continui si parla del modulo di Young, definito come il rapporto tra lo sforzo a trazione e la deformazione a trazione. Dal momento che lo sforzo è il rapporto tra forza e superficie di applicazione, e che la deformazione è il rapporto tra l'allungamento e la lunghezza iniziale, si ricava la legge di Hooke che lega forza e allungamento:

Se abbiamo un cavo fatto di un materiale con un modulo di Young E, di sezione A-0, che originariamente era lungo l-0, allungato fino a l, e lo allunghiamo di un altro dl, il lavoro infinitesimo compiuto è:

per cui l'energia richiesta in totale per portare il cavo da allungamento zero ad allungamento L è:

Ora, siccome il massimo allungamento è limitato dalla forza massima che una persona può esercitare, che è

ne deriva che il massimo lavoro che si può compiere per arrivare a questa forza di trazione massima è:

Questo vuol dire che, a parità di tutte le altre condizioni:

più lungo è il cavo, maggiore è l'energia che ci si può "infilare" dentro;

più forte è il lanciatore, maggiore è l'energia;

più spesso è il cavo, minore è l'energia;

più grande è il modulo di Young del cavo (=più rigido è il cavo), minore è l'energia.

Ovviamente questa è l'energia che si può infilare nel cavo, non è detto che il cavo ce la restituisca tutta visto che gli attriti interni dissipano parte dell'energia nel reticolo in calore. Ma è comunque un inizio. 

Una cosa importante è che il cavo deve funzionare ancora come un mezzo elastico quasi-lineare anche al massimo della trazione. Questo significa che, anche se lo spessore del cavo fa perdere energia, il cavo non deve essere così sottile da "stirarsi" in modo anelastico (anche se non si rompe) sotto i 40-50 kg di trazione prevedibili. Bisognerà fare delle prove serie per capire quale sia questo limite.

P.S. come promesso, questo post arriva dalla California :)

Domani si parte

I modelli sono già in viaggio, e domani anche io parto per San Francisco. Il prossimo post sarà dalla California.

"Esperimento atmosferico"

Grazie ad un suggerimento ricevuto ieri da Antonio e Roberto, oggi sono riuscito a mettere a frutto il sensore di temperatura esterna dell'UniLog che avevo acquistato circa un anno fa. La mia intenzione originaria era di usarlo per misurare il gradiente termico verticale, ma le prime prove non erano state incoraggianti: la misura non seguiva l'andamento che mi aspettavo, perciò avevo accantonato il componente pensando che fosse un problema di troppa inerzia termica. In realtà ieri abbiamo capito che il problema era un altro: l'elemento sensibile era ricoperto con una guaina termoretraibile nera, che quindi assorbe la radiazione solare e falsa la misura. Sostituendola con una guaina bianca, le cose sono migliorate e oggi ho deciso di fare un nuovo test. Ho montato la tartaruga sull'ala del Pike Perfect Electro, e ho attaccato la sonda di temperatura all'ala, facendo in modo che l'elemento sensibile fosse rivolto verso l'aria. Poi ho fatto i controlli pre-volo e ho lanciato, facendo una salita continua e lenta fino a 200 metri, e poi un normale volo. Il risultato è stato quello sperato: la sonda ha registrato la temperatura in diminuzione durante la salita, con un gradiente di circa 1,1 °K/100m poco superiore al gradiente adiabatico secco. Ora la cosa andrà approfondita, ma se funziona si potrebbe pensare ad usare una sonda di temperatura sia nei voli pre-gara sia in quelli di gara per capire meglio la micro-meteorologia del campo e decidere magari qualche scelta tattica.

Україна!

Mi è appena arrivata notizia che un sistema di telemetria da me realizzato è arrivato bene in Ucraina, nelle mani dell'amico Volodymyr Fednin di Energodar sul fiume Dnepr. Volodymyr aveva trovato il post e il video che avevo pubblicato lo scorso aprile su questo blog, e avendo anche lui un UniLog mi ha scritto per chiedermi se potevo preparargli una coppia di moduli Bluetooth e l'unità di terra. Ora potrà anche lui usare la telemetria per mettere a punto i suoi modelli, proprio come facciamo noi.

Il Gabbiano trasloca

Grosse novità in arrivo! Ho ottenuto un lavoro all'Università della California a Berkeley, per cui alla fine del mese di febbraio traslocherò verso la baia di San Francisco. Ci sono un sacco di cose da preparare, non ultimo un cassone da trasporto modelli perché voglio portare con me almeno un paio di modelli, uno da F3J e uno da F5J. Se ce la facessi, sarebbe doveroso portarmi anche un modello da pendio, visti i meravigliosi "spot" che già ho visto lungo la Highway 1 da Pacifica fin giù a Big Sur, ma di certo non posso portarmi il Blade (l'ala in un solo pezzo è troppo grande per trovare posto in un cassone). Sempre come conseguenza "modellistica", ho dovuto prendere la decisione di passare a 2.4 GHz (la 40 MHz non è legale negli USA) e quindi ho acquistato un modulo FASST per la T12 e due riceventi. Passando a 2.4 il Supra ho risparmiato 15 grammi, ho già fatto 6 voli senza nessun problema anche in distanza, insomma sembrano soldi ben spesi.