konstruktionshilfe für nurflügler

hallo an alle,

vielleicht könnt ihr helfen? vorweg, was nurflügler betrifft, bin ich ziemlich ahnungslos. aber ein freund, der so ein fluggerät bauen möchte, ersuchte mich um hilfe, ich möge doch in diesem forum mal nachfragen:
ich zitiere aus seiner anfrage:

>Ich habe vor dieses Modell in einer Form zu bauen und weiss aber noch nicht wie ich den Holm dimensionieren oder ausführen soll(z.B.Balsa-CFK,CFK rein??). Bisherige Nurflugel von mir haben immer bei höherer Geschwindigkeit bzw. Flächenbelastung zu flattern geneigt. Offensichtlich waren alle bisher zu wenig biege- und torsionsstabil. Die Schale denke ich mir folgendermassen: CFK(90g/m2)-Balsa1mm- GFK80g/m2.

Ich habe bereits in einem Nurflügelforum gefragt habe aber noch keine Antwort bekommen. Nachdem du dich mit Foren gut auskennst könntest du vielleicht diesbezüglich fragen.

Modelldaten: Sp.Weite 2,6, Pfeilungswinkel ca20°, Fläche: 0,64m2 , Streckung 10.5

Profildicke 10%(Wurzel 28cm, Rand 22cm)<

soweit zu seinen angaben. ich hoffe sie sind aussagekräftig genug.
eure tips und anregungen sind erbeten.

mec

Profil und Verwindung?

Grundsätzlich reicht 90er Kohle diagonal aus, um so einen Flieger torsionssteif zu bekommen. In der Mitte doppelt legen, wegen Anstieg der Torsionsbelastung zur Mitte hin. Die Stege sind sehr wichtig, sollten sehr massiv gehalten sein. Ein weicher Steg kostet genau so viel wie die gesamte CFK-Beschichtung. Oder anders formuliert: Mit weichen Stegen kann man gleich in GFK bauen, denn die Torsionssteifeigkeit entsteht durch das Schließen der Oberfläche durch die Stege.

Was will er mit dem Flügel machen? Hochstart???
Siggi

danke mal für deine antwort.
ich habe mal meinen freund michael davon in kenntnis gesetzt und hoffe, er wird sich hier bald melden.

mec

Hallo!
Ich bin derjenige der den Nurflügel bauen will!
Es soll ein schneller und möglichst wendiger Hangflieger werden, der mit einem Elektromotor als Aufstiegshilfe motorisiert werden soll.Dies ist eine Homage an unsere Heimwiesen, wo wir eine ordentliche "Baumwalze" zu überwinden haben. Das erhöht zwar die Flächenbelastung, diese bleibt aber, wenn meine Rechnung stimmt, im Bereich vo 45.
Daten:Alles in Meter b=2,6, F=0,64 Streckung 10.5,
tw=0.28, ts=0.215, Schränkung=1,(linear),Profil=MH61
Pfeilung=20°,negative V-Form 2-3°.
Wingletts sind vorgesehen.
Kannst du mir genaueres zum Bau des Holmes sagen ?. Was meinst du mit Steg, etwa den Holm oder die Steckbefestigungen.
Ich selbst bin von folgender Annahme ausgegangen:
Balsaholm 1cmxBauhöhe des Profils(ca=2.5=cm), dieser ummantelt mit CFK 0.2kg/m2 und darüber Rovings mit abnehmender Länge. Is es meinst du genug für die gefordete Steifigkeit?
Tiritas.

Schränkung=1,(linear),Profil=MH61

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Hm, geht im Rückenflug schön neutral!

Sonderlich wendig wird dieses Modell nicht sein, dafür schnell! Deine Auslegung ist ein Wendenkiller: Sehr schnell geradeaus (ohne Frage!), aber fieses Abreißverhalten. MH61 hat eine sehr spitz ausgezogene Nase: Das bringt Gleitzahl im Schnellflug, kostet aber extrem beim camax. Mit -1° Verwindung überlebt der Flieger vielleicht die erste Wende, bei der zweiten aber würde ich auf nichts wetten. Das wird ein extrem kritischer Flieger, speziell mit Winglets ziemlich unbrauchbar. Schau Dir auf meiner Website mal die Vision 87 an.

Ich rate Dir dringend zu einer Überarbeitung Deiner Konzeption! Man darf zwei Dinge niemals kombinieren: Giftiges Profil und giftige Grundauslegung. Eins von beiden kann man mal machen, wenn das jeweilige Gegenstück gutmütig ist: Geometrie oder Profil. Beides zusammen sollte man lassen!!! Das war der Fehler der Nurflügel in den 80ern. Sie wollten zu viel auf einmal!
Siggi

Hallo!
Danke für deine Kritik. Nun, ich muss mich korrigieren und ergänzen: Die Schränkung beträgt ca 1,5°(und nicht 1°). Das Auslegungs-ca ist mit 0.3 projektiert. unter diesen Bedingungen wäre es mir unverständlich dass eine Zuspitzung von 0.76 zu so eimnem kritischen Verhalten führt, zumal ja die Geschwindigkeit auf der hohen Seite liegt. Ich habe nicht erwähnt dass der Flügel in sechs klappen eingeteilt ist, aber so hab ich es vor, sodass im Langsamflug das ca entsprechend angepasst werden kann und somit auch eine grössere Verwindung gewährleistet ist. Mit 0,225 Randtiefe hätte ich eine Zuspitzuing von 80! Meinstdu dass dieser eine Zentimeter wirklich entscheidend ist?. Ich habe ausserdem vor, einen elektronischen Klappenvorlauf für die äusserste Klappe zu realisieren, sodass zunächst nur diese Klappe ausschlägt und das negative Wendemoment für den Anfang des Manövers nicht da ist. Die Klappentiefe ist mit 0.25 geplant. Ausserdem ist die V-Form negativ.Wieso glaubst du dass ser flieger nicht wendig sein wird?
Die Wingletts sind mit einem Seitenstabilitätsfaktor von 0,019 konzipiert und nur 0,18 hoch.
Bisherige ähnliche Konstruktionen (z.B.Merlin1)litt an der Tatsache dass er zu flattern begann, wenn er schnell wurde. Er war wendig genug, weit wendiger als ein Schwanzmodell ähnlicher Streckung. Seine Rollfreudigkeit war weil er relativ schwer und langsam war nicht die beste.Allerdings wurde er nur im Schnellflug ohne Klappen geflogen.
Kannst du mir auch etwas zum Holm sagen?
Danke Tiritas

Wieso glaubst du dass der Flieger nicht wendig sein wird?

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Es fehlt Maximalauftrieb beim MH-61 und der Abriß kommt zu scharf, die verwindung ist zu klein. Deswegen fliegst Du zwangsläufig größere Wenderadien, als ein Modell dieser Art eigentlich fliegen könnte: Schwerpunkt zu weit vorne, Verwindung zu klein, fliegbarerer Höhenruder Maximalausschlag infolgedessen ebenso zu klein. "Wendigkeit" hat was mit Wenden zu tun. Dein Konzept vermeidet alles, was irgendwie Wendigkeit bringen könnte!

Das Problem dahinter ist im wesentlichen, daß Du beim Stabilitätsmaß eine Grenze finden wirst, aber der der Flieger unfliegbar wird - und zwar aufgrund des Strömungsabrisses! Moderne Entwürfe mit Elektroantrieb sind so ausgelegt, daß nicht die coffin-corner (stall) die Stabilitätsgrenze vorgibt, sondern ausschließlich die Querstabilität!

Dein Entwurf geht (auch mit 6 Klappen) zusammen mit MH-61 in die Richtung, daß der Strömungsabriß die Stabilitätsgrenze vorgibt. Kann man machen, kostet aber speziell bei einem Modelltyp mit Elektroantrieb im Endeffekt Flugleistung, weil das Stabilitätsmaß größer sein muß als ein Entwurf, wo man die Querstabilitätsgrenze ausreizen kann. Der Stall kommt vor dem Stabilitätsproblem und genau das ist es, was eine Vision 87 so kritisch macht.

Die Querstabilitätsgrenze ist das absolute Limit, was man fliegerisch nutzen kann, denn es kehrt sich um zum Nachteil, Unterschneiden etc. tritt auf. Kommt das Stallproblem erst hinter der Stabilitätsgrenze zum Tragen, interessiert mich das Stall-Problem nicht, weil der Flieger bereits vorher unfliegbar ist! Ich kann also in aller Ruhe die Stabilitätsgrenze ausloten, ohne auch nur ansatzweise mit Stallproblemen zu kämpfen.
Siggi

[ 01. Dezember 2002, 22:09: Beitrag editiert von: Hartmut Siegmann ]

Hallo!
(Ich hatte eine Stabilitätsmass von 10% vorausgesetzt.)
Aber nun, was meinst du soll ich ändern? Mit der Zuspitzung definitiv auf 82 steigen,vorausgesetzt ich bleibe beim MH61, oder das Profil ändern,wobei ich auch aus technischen Gründen keine grosse Schränkung verwenden will? Und welches Profil? (Ich betone dass das Modell am Hang fliegen soll, und bei Bedingungen da keine grossen thermischen Leistungen notwendig sind. Wir reusieren Höhendifferenzen von 200 hundert Metern oder am Gebirge mehr).
Ich bin auf deine Antwort gespannt!
Tiritas

Hallo Tiritas,

provokant gefragt: wieso willst Du überhaupt eine Zuspitzung < 1?

Ich bin selbst gerade beim Entwurf eines F3B-Modelles, das von mir ursprünglich mit hoher Zuspitzung und Profilstrak geplant war. Nach ein paar Mailzuschriften und dem Studium des Quabecksbuchs wird die Zuspitzung verringert, da alle Quellen besagen, dass selbts bei diesem Flieger mit einem Profil mit einem auch Re-Zahlbereinigt höherem ca-max aussen ein Abriß in der Speedwende wahrscheinlich ist. Der Gewinn an induziertem Widerstand liegt selbst zu einer Rechteckfläche bei wenigen %, zu einer moderat Zugespitzten Fläche bei eta 2%.

Bei Deiner Konfiguration ist durch die Pfeilung die Zuspitzung noch weniger bedeutend. Dafür verschärfen die Wingelts die Stallprobelamtik aussen extrem. Wenn Dir Polaren was sagen, schau doch mal die Profile HS520 und 522 von Siggi an.
Ein Muster an Stallverhalten wie das MH60 auch. Das MH61 zeigt dagegen was ein fieses Abrißverhalten ist.



Gruß
Hans

P.S. Das HS520 bzw. HS522 erreichen mit weniger als 9% Dicke das gleiche ca-max wie das MH60! Das ist nicht leicht. Die Profile sind bis auf das MH61 ungeglättet gerechnet; beim MH61 wurde ein Nasenpunkt an der Unterseite geglättet, da sonst xfoil nicht zu rechnen zu bewegen war. Dieser Nasenpunkt hatte auch die ganze Geschwindigkeitsverteilung versaut.

[ 02. Dezember 2002, 06:09: Beitrag editiert von: haru ]

Tiritas,
Elektro(segel)nurflügel nach der besprochenen Auslegung kannst Du bis hinunter auf 4-5% Stabilitätsmaß bequem fliegen. Mit jedem Prozent weniger Stabilität explodiert die Leistung. Die Pylonmodelle (Minikiller, Dotwin) werden sogar bis 0% Stabilität geflogen; möglich macht das die drehende Luftschraube und die Antriebsmasse, die längs verteilt ist. Diese Stabilität wäre selbst mit Verbrennungsmotor nicht fliegbar, der Akku reduziert die Eigenfrequenz so stark, daß der Flieger trotzdem fliegt. Nur mal so als Idee und Anhaltspunkt. Lies Dir die Minikiller Auslegung mal durch.

Hans-Jürgen würde Dich wegen der 10% liebkosen , aber nicht bei Deiner sonstigen Auslegung! Die Zuspitzung ist weniger das Problem, als vielmehr die Kombination aus zu geringer Verwindung und diesem Profil! Um Dir einen Eindruck zu vermitteln, was ich meine in bezug auf das Abreißverhalten:

• MH-61 mit -2,0° Verwindung
• MH-60 mit -1,0° Verwindung

Bei sonst gleicher Geometrie sind bei diesen beiden Kombinationen etwa gleich gute Abreißeigenschaften zu erwarten!!! Stallritisches Profil (MH-61) mit viel Verwindung verhält sich so wie ein weniger kritisches (MH-60) mit wenig Verwindung. Zugleich ist aber beim MH-61 mit -2° Verwindung ein sehr hohes Stabilitätsmaß notwendig, um die Kiste neutral auszutrimmen. Das kostet Leistung, insbesondere in der Wende!
Klar geworden?
Danke Hans, für Deine X-Foil Rechnung!!! Da siehst Du ganz klar, dass das MH-61 ein fieses Profil ist, was mit schlagartigem Abriß reagiert. Dort, wo X-Foil die Kurve nach oben noch verlängert, ist bei Eppler längst Schluß. In Bezug auf Auftriebsvorhersagen ist Eppler das maßgebliche Programm und das sagt ganz klar: scharfer Abriß, schlagartiger Widerstandseinbruch.

Deine aktuelle Geometrie führt mit einem gutmütigen Profil zu einem ordentlichen Flieger. Keineswegs aber mit dem MH-61!
Siggi

Hallo allen!!
Ich danke für das rege Interesse!
Nun, ich gestehe dass ich beim MH61 ohne viel Kontrolle ein ähnliches Verhalten angenommen habe wie beim MH60 und MH45 die ich bis jetzt verwendet habe. Meine Überlegung war schlicht und einfach ein verwandtes Profil mit einem positiverem cmo zu nehmen um die Schränkung klein zu halten. Nachdem Siggi mich beruhigt dass ich mit Stabilität bis 0,4%(!) auskomme kann ich zB zum Mh60 zurückkehren. Mit HS520 und HS522 habe ich leider keinerlei Erfahrung. Ich besitze nichteinmal die Koordinaten. Vielleicht kann mir da wer helfen.
Zur provokativen Frage warum man überhaupt eine Zuspitzung unter 1 nehmen soll, hab ich 2 Antworten:
1. Der Flieger ist schöner, zumindest am Papier. Nachdem ich kein Profi und kein Wettbewerbsflieger bin sei mir das gesrattet!
2. Ich habe bewusst versucht Masse aus dem Rand zu nehmen und Richtung Zentrum zu verschieben, das geht mit Zuspitzung am elegantesten.
Übrigens meine erste eigentliche Frage ging um die Dimensionierung und die Art oder Ausführung des Holmes gegangen. Kann mir da niemand was sagen?

das mh 60 hat ein negatives cm0
laut wohlfahrt liegt der cm0 bei -0,01
"schwanzlose flugzeuge"
der sapperlot hat ein pfeilungswinkel von 23 grad
und eine schränkung von -1,5 ergibt auslegungs ca von 0,2 stabmass 10%

laut wohlfahrt war das handling der sapperlots vorbildlich auch die wenden knackig

aus "schwanzlose flugzeuge"

gruss jwl

[ 02. Dezember 2002, 14:49: Beitrag editiert von: jwl ]

Tiritas,
die Koordinaten vom HS522 und HS520 findest Du auf meiner Website. Diese Profile habe ich für Speed400 Pylon entworfen und sie haben sich als supergutmütig herausgestellt - und zugleich schnell! Schau Dir den Unterschied in der Widerstandsbilanz an: MH60 vs. HS522. Das sind recht klare Worte denke ich. Bei Deinem Einsatzbereich kannst Du das HS522 auch leicht aufdicken, kein Problem.

Der entscheidende Unterschied ist: Das HS522 ist so unkritisch, daß es auch für hohe Flächenbelastungen geeignet ist. Getestet bisher ist es bis 68g/dm². Beim MH60 ist bei so einem Modell vorher Schluß, etwa bei 60g/dm². Die relativ runde, weit vorne verlaufende Nasenoberseite wird in den Wenden dann unangenehm und führt zu Abrissen. Wohl ungeschlagene Meister im Flächenbelastungslimit sind derzeit S5010, S5020, die kann man bequem bis 90g/dm² auch bei Kleinmodellen bewegen - ohne kritisches Verhalten! Das geht aber klar auf Kosten der Widerstandsbilanz, was beim HS522 nicht sein durfte, weil es für den Wettbewerb entworfen ist. HS522TK ist die vielleicht interessanteste Untervariante für Dich.

Wenn Du ganz klar sagst: Ich geh nicht über 50g/dm² bei dem Modell, nimm ruhig das MH60. Liegst Du darüber, dann ist dringend zu einem anderen Profil zu raten und da gibt es derzeit nur das HS522 bzw. HS520 (die man in Dicke/Wölbung durchaus anpassen kann) und als nächstes eben S5010 und S5020, wobei letzteres schon merklich im Speed aus der Laminardelle herausfällt.
Siggi

Und nochwas:
lies Dir das mal durch, von Anfang bis Ende. Da sind die meisten Deiner Fragen beantwortet, was man mit den Profilen machen kann bzw. besser bleibenlassen sollte.
Siggi

Nochmal, nur zur Abschreckung...
Siggi

Original erstellt von tiritas:
Was meinst du mit Steg, etwa den Holm oder die Steckbefestigungen.

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Hi tiritas!

Der Steg ist das, was beim Holm die Gurte miteinander verbindet. Zwei Gurte ohne Steg sind kein Holm und ein Steg ohne Gurte auch nicht.

Ich selbst bin von folgender Annahme ausgegangen:
Balsaholm 1cmxBauhöhe des Profils(ca=2.5=cm), dieser ummantelt mit CFK 0.2kg/m2 und darüber Rovings mit abnehmender Länge.

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Der Balsakern mit der Gewebeumwicklung ist in diesem Fall der Steg, die Rovings oben und unten bilden die Gurte. Da der Steg eine Schubbelastung erfährt, gehört das Gewebe unter +/-45° um den Balsakern gewickelt. Damit der Schub auch übertragen werden kann, ist für eine ausreichende Verklebefläche zu sorgen. Tipp: Balsakern einmal diagonal umwickeln, Rovings drauf und anschließend das ganze nochmal umwickeln. Auf diese Weise hast du zwischen Gurt und Steg die doppelte Klebefläche.

Is es meinst du genug für die gefordete Steifigkeit?

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Dafür müsstest du mitteilen:
- Wieviele Rovings du wie lang verwenden willst.
- Welchen Belastungen das ganze standhalten soll.

Danach könnte man:
- rechnen, ob das reicht (leider keine Zeit )
- jemanden Fragen, der dir aus seiner eigenen Erfahrung bestätigen kann, dass es reicht (oder auch nicht).

Nochwas zur Torsionssteifigkeit:
Wichtig ist, dass der Torsionsquerschnitt geschlossen ist -> Hinterkante gut verkleben oder da, wo Klappen sind, einen Klappensteg ("Verkastung") einbauen, der genauso wie die Flügelschale belegt wird (gleiche Anzahl Kohlelagen, genau wie in der Flügelschale unter +/-45°, auf ausreichende Klebefläche mit der Schale achten. Stumpf ankleben bringt nix!

Gruß Yeti