Jaký má vliv hmotnost modelu na jeho jednotlivé letové charakteristiky? Obecně se říká, že tím menší hmotnost, tím lépe. Na druhou stranu je známo, že v některých soutěžních kategoriích se modely „nakládají“, zejména pro dosažení větší rychlosti a pronikavosti.

Nejprve trochu aerodynamiky. Vlastnosti letadla lze zjednodušeně vyjádřit tzv. polárou, či vzájemnou závislostí součinitele vztlaku (označuje se CL nebo cy) na součiniteli odporu (CD nebo cx). Pro vzorovou „dvoumetrovku“ vypadá tato závislost nějak takto:

Výkony modelu, zejména klouzavost a klesavost jsou potom funkcemi CL a CD. Klouzavost je přímo poměr CD/CL a klesavost CD^1.5/CL (čemuž se někdy říká stoupací číslo). Závislosti klouzavosti a stoupacího čísla na součiniteli vztlaku jsou na následujícím grafu:

Maximální klouzavost bude mít příkladný model při součiniteli vztlaku asi 0.7 a klouzavost bude asi 15 (tj. z výšky 1 m uletí model do vzdálenosti 15 m). Minimální klesavost vychází pro součinitel vztlaku asi 0.85.

Co je zajímavé – klouzavost a stoupací číslo nezávisejí na hmotnosti, ale jen na geometrii a aerodynamice modelu.

Takto definovaný drak modelu můžeme podrobit dalšímu zkoumání, v němž budeme měnit pouze hmotnost a sledovat její vliv na jednotlivé charakteristiky modelu.

Pronikavost
Obecně platí, že při stejném součiniteli vztlaku letí těžší model rychleji, přičemž rychlost je úměrná odmocnině z hmotnosti. Zjednodušeně – o 20% těžší model poletí o 10% rychleji.

Závislost dopředné rychlosti na opadání větroně uvádí rychlostní polára. Pro příkladný model s hmotností 500 a 600 g vypadá rychlostní polára následovně.

Při rychlém letu má těžší model menší opadání. Proč? Podívejte se znovu na obrázek se závislostí klouzavosti (či poměru součinitele vztlaku ku součiniteli odporu).

Je vidět, že aby měl model dobrou klouzavost (tj. pronikavost), musí letět při relativně velkém součiniteli vztlaku. Například řekněme, že náš vzorový model při hmotnosti 500 g letí při součiniteli vztlaku 0.4 rychlostí 8 m/s. Klouzavost je potom asi 12, tj. opadání bude 8/12 = 0.67 m/s. Když bude stejný model o 20% těžší, bude muset být pro stejnou rychlost letu součinitel vztlaku také o 20% větší, tj. 0.48. Přitom je ale klouzavost asi 13.5, takže opadání modelu bude 8/13.5 = 0.59 m/s.

Na následujícím obrázku je detail – je vidět, že těžší model má větší klouzavost (tj. menší opadání při dané rychlosti) již od asi 6.5 m/s. Při větších rychlostech je těžší model lepší.

Vedle schopnosti pronikat proti větru jsou i další charakteristiky, které je třeba uvážit.

Minimální opadání
Pro minimální opadání (to je onen „kopeček“ na čáře – viz graf výše) platí to samé, co pro jiné rychlosti. Tato hodnota se zvětšuje s odmocninou hmotnosti, tj. model o 20% těžší bude mít minimální opadání o 10% větší.

Poloměr zatáčky
Těžší model nezatočí tak snadno jako model lehčí. Minimální poloměr zatáčky je úměrný hmotnosti modelu, tj. o 20% těžší model bude na otočení potřebovat o 20% více místa. Tato vlastnost může být při vytáčení úzkých komínů podstatná.

Kinetická energie
Těžší model má větší kinetickou energii, tj. při nárazu (soutěžním přistávání) se snadněji poškodí. Energie roste s druhou mocninou hmotnosti, tj. v případě nárazu o 20% těžšího modelu musí konstrukce pohltit (přibližně) o 40% větší energii. Zejména přistání s těžším modelem bude vyžadovat více pozornosti.

Stoupavost
Motorový let, v případě elektrovětroně, je „nezajímavě jednoznačný“. Maximální stoupavost modelu s danou pohonnou jednotkou je nepřímo úměrná hmotnosti. To znamená, že o 20% těžší model bude stoupat o 20% pomaleji.

Jednoznačný závěr udělat neumím. Podle mých zkušeností (značně omezených) se mi zdá, že za většinou panujících povětrnostních podmínek při termických soutěžích je větší pronikavost, tj. schopnost doletět daleko a zase se s velké dálky vrátit, důležitější než hodnota minimálního opadání či minimální poloměr zatáčení. Ale je fakt, že ani v Autonomy, ani (nově 🙂 ) v F5J není hmotnost penalizována nižší počáteční výškou jako v RCEK a podobných kategoriích.

Honza
9.8.2011