Pfeilung und Flattern

Hallo zusammen,
ich hab mal ne Frage an die Aerodynamiker.
Wie ist eigentlich der Zusammenhang zwischen Pfeilungswinkel und Flattertendenz eines zugespitzten, hoch gestreckten Pfeils?
So rein phaenomenologisch betrachtet haben wir hier bei uns die Erfahrung gemacht, dass mit abnehmender Pfeilung die Flattertendenz an der Winde zunimmt. Dabei ist nicht zu 100% geklärt, ob das Flattern an der Steifigkeit des Flügels liegt, (ist nicht extrem hoch oder Alphaschwingungen angeregt werden; sieht aber eher nach Alphaschwingungen aus. Letztes Beispiel war ein Pfeil mit 4 M SPW, 15 Grad Pfeilwinkel, Streckung ca. 20, etwas über 2 Kg Masse. Der fliegt SUUUPER aber ist nicht einfach in die Luft zu bekommen. Nachdem die Pfeilung erhöht wurde (ca. 22 Grad), war das Problem weg. Im Flug stellt sich das Problem nicht. Dabei sind sowohl Flug als auch Start eher dezent.
Deckt sich diese Beobachtung mit der Theorie ? Den Effekt haben wir hier bei verschiedenen Fliegern schon mehrfach beobachten dürfen.
Any comments ?
Gruss Frank

Hallo Frank

Ich hab die Diplomarbeit über den Flatterfall der SB 13 gelesen, was ja bei der ein riesiges Problem gewesen wäre, wenn sie die SB 13 ganz konventionel gebaut hätten. Glücklicherweise bauten sie zuerst ein 1:5 Modell, das flatterte, danach haben sie das Ganze genauer untersucht....siehe Diplomarbeit. Dabei kommt folgendes raus:

- die Flatterneigung nimmt bei steigender Pfeilung ab!!!!!!
Deine Beobachtungen decken sich also prima mit der Theorie!!! Die SB 13 hat ja ca. 15 Grad Pfeilung.
- Abhilfe ist:
1. einen möglichst steifen, das heisst biegestiefen Holm, einbauen!!!!
2. den Holm entpfeilen, das heisst an der Wurzel zurückversetzten...aufpassen, dass die Biegesteife nicht schlecht wird...Holmhöhe!
und am Aussenflügel sollte der Holm eher in der Nähe der Nasenleiste liegen.

Alle diese Dinge haben wir erprobt und die funktionieren!!!
Das Flatterproblem des gepfeilten NF`s ist also nicht!!! primär ein Torsionsproblem, sondern ein Biegeproblem! ...was natürlich nicht das gleiche ist, dass man den Flieger butterweich in Torsionsrichtung bauen sollte. Man sollte aber die UHM Kohle in den Holm investieren und nicht in das Gewebe.

Liebe Grüsse Peter

Hallo Peter,
das beruhigt mich, dass Theorie und Praxis hier zusammenpassen. Dann werde ich meinen Kollegen (Uwe Jessen, vielleicht bekannt) auf min. 25 Grad festschrauben. Ist zwar ne bittere Pille für ihn, weill er auf wenig gepfeilte Entwürfe steht, aber er wirds überleben.
Zu dem Thema noch eine 2. Beobachtung, die ich einfach mal so durchreiche. Uwe erzählte mir, dass nach seiner Erfahrung die Flatterneigung abnimmt, wenn die Steckung nicht direkt mit dem Holm verbunden ist, sondern separat im Styro liegt (mit eigenem "Holm"). Erklären kann ich mir das nicht; ich würde eher das Gegenteil erwarten.
Bei den durch Uwe und mich realisierten Fliegern ist die Biegesteifigkeit aufgrund der einfachen Bauweise sicherlich begrenzt. Ich werde da mal ein versträrktes Augenmerk drauf richten.

Noch ne Frage an die Allgemeinheit:
Gibt es Meinungen zur Tauglichkeit und Realisierung von CFK-Rohrholmen in grossen NF ?

Gruss Frank

p.s. Bald ist das Nurflügeltreffen des Nurflügelteams angesagt. Infos dazu hier . Ich hoffe, ihr kommt nach Walsum

Hallo

hmmmmmm...wenn die Steckung weiter hinten als der Holm liegt, so könnte man das so erklären, das das so wirkt wie ein entpfeilter Holm....ist aber nur so ein vager Erklärungs Versuch von mir.

liebe Grüsse Peter

Hallo Peter,
hui, die Antwort ging aber schnell.
Das hat ja gerade mal gereicht, um auf dem Altar der Tabaksteuer zu opfern (war mal Kippen holen).
Die Steckung liegt naturgemäss hinter dem Holm, ca. in Tiefenmitte. Das Problem ist mechanisch wohl kaum anders zu lösen. Eine starre Verbindung zum Holm ist nicht gegeben, ausser über den Styrokern und die Schale und somit ist eine gewisse Elastizität in der Verbindung gegeben. Aber vieleicht wirkt das ja auch als Dämpfer. Zusätzlich gibt es noch den Verdrehschutz, der aber nur in die Abschlussrippen der Flächenhälften eingreift und zur Biegesteifigkeit der Verbindung der Flächenhälften mit Sicherheit praktisch nicht beiträgt.
Gruss Frank

Hallo.

Vorrangig ist das Design und hier vor allem die Streckung, danach der Einsatzzweck. Segler, mit oder ohne Winde, Elektoflieger usw. Danach richtet sich die geforderte Festigkeit.

Meine Erfahrungen mit Elektropfeilen:
Die ersten Pfeile hatten alle eine Streckung so um die 10. Pfeilung 20-25°, Profile mit 10%. F/G immer 35-40gr. Beplankung mit 0,6mm Sperrholz ohne Holm aber einen Steg vor den Rudern um die Schubkräfte aufzunehmen.Kein Verbinder. Die Festigkeit war gut. Flattern oder Wippen ist nie aufgetreten.

Danach Pfeile mit höherer Streckung. Bis 17. Ohne massiven Einsatz von Carbon keine Chance. d.h. 10mm Balsastirnholzholm. Beidseitig 2x 94er Kohle. Oben und unten mindestens 2mm Roving. Darüber 2 Lagen 25mm UD Gelege.Einen entfpeilten Holm habe ich nie probiert. Solide Stege vor und hinter den Ruderspalten. Aussenhaut, 94er Kohlegewebe und 50er Glas diagonal.!!!! Das 50er Glas alleine hab ich mal 90° orientiert,schlecht.!!! Für reine Segler mags reichen. Die Torosionsfestigkeit leidet darunter. Wichtig der Verbinder. Die Kraft muss in den Holm eingeleitet werden. Die Verbindung selber muss saugend sein. Schon das geringste Spiel ist hier tödlich. Der Verbinder selber F3b mäßig, ca. 10x20mm.

Die ersten Antriebe hatten noch ein Gewicht von ca. 700gr. Bei einer Streckung von über 14 und/oder hoher Pfeilung und zu schwacher Bauausführung gab’s damit Probleme. -Wippen.- Wippen und Flattern sind eng aneinander gekoppelt.

Mit den heute möglichen Antrieben von 400gr bei gleicher Leistung sind die Probleme deutlich geringer. Die Massenverteilung machts. Und eine angepasste Aerodynamik.

Soweit meine Erfahrungen mit Elektropfeilen, bei reinen Seglern ohne F3b Einsatz sieht die Sache etwas einfacher aus.

Portobello.

Hallo zusammen,
das hat mir schon ne Menge weitergeholfen.

@ Portobello
Die Dinger sind nicht für den Wettbewerbseinsatz gedacht, sondern ruhige Genussflieger. Von daher sind die Anforderungen für den Flug als solchen sehr moderat. Das lindert allerdings nicht das Problem des Windenstarts, bei dem (auch bei sehr zivilem Start) bezüglich der Belastung des Flügels in wohl jeder Beziehung der Worst-Case auftritt. Ist die Fuhre einmal in der Luft, ist alles ganz easy. Das Dumme ist nur, das bei einem Start mit niedriger CA-Last (also flach und schnell) der Flieger die Winde überholen kann und man natürlich nur auf lächerliche Höhen kommt, und das ist hier im platten Land nicht so doll. Üblicherweise verbauen wir keine Kohle sondern nur 50 Gr Glass. Darin liegt aber wohl ein Problem. Als Kleber kommt auch kein Epoxy sondern Estrichkleber zum Einsatz. Da wäre auch mal interessant zu wissen, ob es da durch den Kleber signifikate Unterschiede in der Festigkeit gibt.

@ Peter
Eine Rückverlegung des Holms in der Flügelmitte käme mir beim aktuellen Projekt SEHR! entgegen, da der Flügel in der Mitte nicht so doll dick ist und ich irgendwo Akku und Empfänger lassen muss. Bisher haben ich den Holm so gelegt, dass er an der dicksten Stelle im Profil lag. Damit ist dieser für die Elektonik sehr angenehme Bereich im Flügel natürlich perdü. Das Ding bekommt keinen Rumpf sondern nur ne stabile Sperrholz-Mittelrippe zum drauf landen und zum hochstarthakenreinschrauben. Da passt natürlich nix rein.
Mir stellt sich dann allerdings die Frage, wie ich Steckung am dümmsten realisiere. Wäre es günstig, das Steckungsrohr bzw. Profil in den Holm zu integrieren oder reicht eine tangentiale Verbindung Holm / Steckung oder kann die Steckung mit eigenem, kurzen Holm weiter vorne liegen ?
Ohne jetzt konkrete Argumente dafür oder dagegen anführen zu können, kommt mir ne Steckung am Holm soweit hinten komisch vor. Mag sicherlich ein Vorurteil aufgrund der bisherigen Bauweise sein, bei der die Steckung immer relativ weit vorne lag. Hast du da einen Tip, wie bei einem weit hinten liegenden Holm die Steckung realisiert werden kann. Ich würde da eine gerade Steckung, also Rohr / Stab (rund oder Vierkant) bevorzugen (denfaulenraushängenlass).
Fragen über Fragen !

Gruss Frank

Das Dumme ist nur, das bei einem Start mit niedriger CA-Last (also flach und schnell) der Flieger die Winde überholen kann und man natürlich nur auf lächerliche Höhen kommt, und das ist hier im platten Land nicht so doll. Üblicherweise verbauen wir keine Kohle sondern nur 50 Gr Glass.

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das profil jwl077 baut am gummi "gigantischen" druck auf ist dazu auch noch sehr einfach zu bauen.
die uzza3 ist mit ps15 und furnier gebaut ohne glas und wird locker und leicht mit pu-leim verklebt. man kann ganz normal mit zentral haken schleppen. die reine abgleitzeit liegt nach gummi start ohne wind bei ca 3minuten. das modell kommt mit schuss aus dem seil. mit der winde sehen die starts wahrscheinlich noch besser aus weil das modell keinen gummi zum tragen hat. bis jetzt hat noch nichts geflattert. okay das modell ist nur 180cm gross die streckung liegt bei 9 eine streckungs erhöhung bei dieser bauweise müsste noch locker drin sein mehr wie 10 sollten es wohl nicht sein.

gruss jwl

Hallo Johannes,
ich hab sowas ähnliches.

Auch 180 cm, Streckung 11.25, MH43, Pfeilung weiss ich jetz nicht so genau (ca. 25 - 28 Grad), ca. 850 Gr Masse. Da flattert auch nix dran. Am Gummi schon mal garnicht und an der Winde musste diese alles geben um mal einen Ansatz von Flattern zu sehen (war aber keine Gorillawinde).
Bauweise: PS30, 50gr Glass, 1 mm Balsa, kein Holm, PU-Kleber. Die reine Abgleitzeit hab ich jetzt nicht explizit gestoppt, ist aber geschätzt auch bei 2 - 3 Minuten. Für kleine NF ist das ne probate Bauweise, nur ist das auf einen hochgestreckten 4M-Koffer wohl nicht so ohne weiteres übertragbar (leider). Wenn das so einfach wäre ....

Gruss Frank.
p.s. Um vollkommen überflüssigen Kommentaren vorzubeugen: Ich weiss, das ich mal aufräumen muss

hei DD8ED
könntest du bitte mal ein wenig aus dem nähkästchen plaudern, welche erfahrungen du damit gemacht hat.
ruderwirkung kreisflug langsamflug etc etc pp
******neugier*****

gruss jwl

... und bitte mal ein Bild vom 4-Meter-Koffer reinbasteln zum

Hallo Frank und die anderen

Das mit der Steckung haben wir dazumals mit einem unanständigen Verbinder gelöst...so in etwa 19 mal 30mm voll Kohle mit negativer V-form und Pfeilung!!!! War dazumals allerdings NF Kohle. An der SB 13, und das würde ich auch dir vorschlagen ist das Steckproblem mit einem gebogenen Holm gelöst..zusätzlich konnte so der Holm unter die Beine des Piloten gelegt werden. Beim zurückverlegen des Holmes sollte immer daran gedacht werden, dass die Höhe des Holmes stark zurück geht, was für die Steife des Holmes sehr schlecht ist. Die Holmhöhe geht ja in etwa mit der dritten Potenz in die Steife ein, so dass man bei starker Rückversetzung viel mehr Kohle einsetzen muss. Ausserdem ist die Steifigkeit des Holmes viel wichtiger als die Rückpfeilung. Kauf dir doch mal UHM Fasern bei Weissgerber oder so. So teuer ist das nicht. Um es nochmals zu sagen: wichtig ist Steife, was nicht das gleiche ist wie Festigkeit.
Ein paar Beispiele dazu aus der Flatterarbeit der SB 13:
HM Kohle anstatt HT Kohle ergibt 91% mehr in der max. Geschwindigkeit, bevor das Teil flattert, von 123km/h auf 235km/h. Die Vorpfeilung des Holmes um 3 Grad bringt bei der SB 13 weitere 30%, also nun 272km/h.
Der Windenhochstart ist wirklich das ultimativ schlechteste für das Flattern, da man beim Spick unter maximaler Belastung ausklinkt und bei diesem Manöver die Flatterschwingung anregt. Ebenfalls schlecht ist, wenn die Massenverteilung so ist, dass alles Gewicht in der Mitte des Flügles liegt. Dies nur aus der "Flattersicht", flugdynamisch gesehen ist es natürlich richtig. Ein Mittel gegen die Flatterprobleme beim Windenhochstart könnte sein, dass man ein V-Schlepp macht, also zwei Haken an der Flügelunterseite. Dies sollte meiner Meinung nach, bei etwas schwächer gebauten Fliegern die Flatterneigung deutlich reduzieren. Dies ist wahrscheinlich der beste Tip.

@ Portobello

Die Elektropfeile haben natürlich mehr Probleme, genau weil sie viel Gewicht in der Flügelmitte haben, siehe oben.
Ich glaube nicht, dass Wippen und Flattern etwas miteinander zu tun haben. Beispiel: eines meiner Bretter wippt super...flattert aber bestimmt nicht, und wenn es das täte, so ist der Grund dafür ganz sicher ein anderer als bei einem Pfeilflügel.

Liebe Grüsse Peter

Hallo zusammen,
also ein Bild von dem Koffer gibts noch nicht, weil ich den gerade erst angefangen habe. Bis jetzt hat der 30 cm SPW und ist pures PS15. Eine Zeichnung gibts aber hier. Die Ähnlichkeit mit einem Yoda ist nicht zufällig.


Zum Fliegen:
Das Ding ist erst kurz vorm Ende der letzten Saison richtig zum Einsatz gekommen. Die Erfahrungen sind aber positiv. Der geht problemlos um die Kurve, hat einen sehr guten Gleitwinkel und fliegt unkritisch. Man kann die Knüppel auch mal loslassen. Ich habe allerdings noch keine richtige Thermik damit erwischt (wenige Flüge) und konnte immer nur mit einer kurzen Schleppstrecke starten. Zuweit sollte man mit so einem kleinen Ding wohl auch nicht wegfliegen. Der Hochstart ist so lala. Ist nicht schlecht, aber reisst einen auch nicht gerade vom Hocker. Der Flieger ist recht schnell und muss auch dementsprechend gestartet werden. Wird er überzogen kippt er ab, ist aber schnell wieder zu fangen. Ungeeignet ist der für Landungen in hohem Grass. Da wird der Wunsch nach einem Ortungspiepser laut. Ein weiteres Problem ist die Sichtbarkeit durch geringe Profildicke. Das ist zwar NF-typisch aber hier besonders ausgeprägt, da das Profil nur etwas mehr als 1 cm dick ist und in einigen hundert metern Entfernung verschwindet der dann schon mal spurlos.

Gruss Frank