Sturz bei Schubantrieb?

Gernot Steenblock

Moderator
Teammitglied
Hi @ll,

Inzwischen habe ich doch ein paar Flieger die mit Schubmotor ausgestattet sind. Nun stellt sich mir die Frage wie ist des denn beim Sturz bei solchen Fliegern?

Ich habe das ganze mal gezeichnet.

1057581513.jpg


Folgt der Flieger bei einem solchen (sicherlich übertriebenen) Sturz dem grünen oder dem roten Pfeil.
Also schiebt der Antrieb den Flieger nach oben oder ergibt sich ein „drehen“ um den Schwerpunkt? Oder verhält sich das bei Nuris anders wie bei Deltas oder Enten?
:confused: :confused:

[ 07. Juli 2003, 14:46: Beitrag editiert von: Dr.Fly ]
 

RSO

User
Hallo Gernot,

schau mal bei den Nurflügeln da habe ich schon mal
was dazu gepostet.

Gruss, Raimund
 
Antwort: Der rote Pfeil ist richtig. ;) Jürgen

P.S.: Bei Druckantrieben sind Reaktionen auf Sturzänderungen relativ gering da der Propellerstrahl keine Leitwerke trifft.
 

Gernot Steenblock

Moderator
Teammitglied
Hi @ll,

@ RSO
danke für den Hinweis. Den Thread kannte ich noch nicht. Allerdings ist mir die Aussage zu speziell auf die Nuris. Weil bei einem Delta oder Entlein ist keine Schränkung da.

@ Jürgen
Danke für die Bestätigung. Genau so hatte ich es auch in der Praxis erfolgen. Aber....

@ all,
ich poste das ganze ja nicht ohne Grund. Wie bereits erwähnt hatte ich es genau so erflogen (F4Y) wie Jürgen es auch bestätigt. Aber beim stöbern in älteren Zeitschriften fand ich eine Erklärung die genau das Gegenteil behauptet:

1057646196.jpg

Aus FMT 7/2002.

So was ist nun richtig?
 
Hallo!

Die letzte Zeichnung interpretiere ich so:

Die WIRKUNGSLINIE der Kraft ist immer gleich. Egal ob Zug- oder Druckantrieb. Der ANGRIFFSPUNKT ist jeweils ein anderer, was aber, rein mechanisch gesehen, egal ist.

Was vergessen: Nachdem Action = Reactio gilt ist auch die WIRKRICHTUNG der Antriebskraft gleich, egal ob Zug oder Druck.

[ 08. Juli 2003, 11:20: Beitrag editiert von: Tiefflieger ]
 
Hallo Gernot !

Würde sagen, das was Du "in der Praxis" erflogen hast.

Nebenbei, habe selbe Erfahrungen vor ca. 12 Jahren am E - Robbe - Geier gemacht.

Ebenso vor ca. 20 Jahren DI Lichte.

... lass´e doch die Theoretiker weiter fabulieren ...

LG

Bernhard
 

Eckart Müller

Moderator
Teammitglied
Erfahrung hin oder her, solange man sich davor drückt, wenigstens mal die elementarsten Zusammenhänge durchdacht zu haben, werden sich die Meinungen und Erfahrungen gegenüberstehen, ohne dass jemand in der Lage ist, zu erkennen, weshalb denn gerade vielleicht die eine Erfahrung nicht mit der eigenen Erfahrung oder Meinung in Übereinstimmung gebracht werden kann.

Obwohl es auf den ersten Blick fast trivial zu sein scheint, wird doch bei näherem Hinsehen deutlich, weshalb mitunter gegensätzliche Erfahrungen gemacht werden.

Fall A
Hier handelt es sich um den Idealfall, der so in der Praxis nur selten anzutreffen ist. Der Schubvektor geht durch den Schwerpunkt, der seinerseits genau dort liegt, wo er gemeinhin vermutet wird.

Fall B
Aus irgendwelchen Gründen trifft der Schubvektor den Schwerpunkt nicht. Folglich entsteht aus dem Hebelarm H, der senkrechte Abstand, um den der Schubvektor den Schwerpunkt verfehlt, und dem Schubvektor ein kopflastiges Moment Mk.
Ein Modell mit diesen Voraussetzungen wird also bei laufendem Motor deutlicher nach unten streben, als das Modell aus Fall A.

Fall C
Hier herrschen ähnliche Bedingungen wie unter Fall B. Nur verfehlt hier der Schubvektor, die Wirkungslinie bzw. die Richtung des Motorschubs, den Schwerpunkt auf der anderen Seite. Die Folgen sind deutlich. Es stellt sich ein schwanzlastiges Moment Ms ein. Trotz gleichem Motor-„Sturz“ verhält sich so ein Modell bei laufendem Motor recht unterschiedlich zu dem Modell aus Fall B.

Fall D
Damit kommt man den realen Verhältnissen wohl am nächsten. Wer sagt denn, dass der Schwerpunkt im Bereich des Tragflügelprofils zu liegen hat? Wir setzen das so voraus, überprüft hat das aber noch niemand, fast niemand! Der Schwerpunkt kann über dem Profil liegen oder darunter, wer weiß. Folglich ist die Reaktion auf den Motorsturz ebenso unsicher. Entweder er erzeugt ein kopf- oder schwanzlastiges Moment. Immer unter der Voraussetzung eines gleichen Sturzwinkels.

Man beachte, es sind die gleichen geometrischen Bedingungen gegeben wie unter Fall A, wenn wir mal die Postition des Schwerpunkts, die niemand optisch erkennen kann, außer acht lassen. Dennoch stellt sich ein zu Fall A entgegengesetztes Verhalten des Modells ein. Statt nach unten zu streben, stellt sich ein aufbäumendes, schwanzlastiges Moment ein.

1057739119.jpg


Möglicherweise habe ich damit die restlichen Klarheiten beseitigt. Egal, das musste mal gesagt werden. Das erklärt jetzt vielleicht auch die unterschiedlichen, zum Teil gegensätzlichen, Beobachtungen und Erfahrungen. Das betrifft natürlich alle Modellkategorien, gleichgültig welche Antriebsart vorliegt...
 
Hi
Sorry, meine Erfahrung ist eine Andere: Sobald der Motor nicht mehr in der Profilsehne sitzt, sondern ein paar Zentimeter drüber, dann ist es tatsächlich so wie in FMT beschrieben.
CU
Ernie
 

Gast_2222

User gesperrt
Hallo Eckhart,

Original erstellt von Eckart Müller:
Möglicherweise habe ich damit die restlichen Klarheiten beseitigt. Egal, das musste mal gesagt werden. Das erklärt jetzt vielleicht auch die unterschiedlichen, zum Teil gegensätzlichen, Beobachtungen und Erfahrungen. Das betrifft natürlich alle Modellkategorien, gleichgültig welche Antriebsart vorliegt...
Ja, Klarheiten beseitigt. Ich hab auch mal gedacht, der Motorsturz stuende im Verhaeltnis zum Drehmoment um die Flugzeugquerachse des Motors. Das war, als ich vor einigen Jahren nach 30jähriger Fluchpause rueckfaellig wurde:

Da baute ich wie Anno Tobak 10cm ueber dem Schwerpunkt einen Aufsatzmotortraeger (Speed 400) auf meinen 1,5m Segler und dachte, der hat wg. des Hebels genug Nickmoment "Nase runter" und braucht keinen Sturz. Von wegen, erst mit 3Grad Sturz flog das Teil!

Das muss noch was anderes mitspielen, und ich glaub nicht, dass es in meinem Fall das umstroemte Leitwerk ist.

Viele Gruesse, Wolfgang
 

Eckart Müller

Moderator
Teammitglied
Das muss noch was anderes mitspielen...
Dann wollen wir mal abwarten, ob sich noch jemand, der was weiß und nicht nur was meint oder vermutet, fundiert dazu äußert... :D
 

Steffen

User
Hi,

Die Leitwerksumströmung als irrelevant zu betrachten ist aber ziemlich mutig ;)

Ich dachte immer, Umströmungen sind die einzigen Kräfte am Modell (Naja und Massenkräfte noch) :cool:

Ansonsten ist das ein komplexes System, das nicht einfach so auf ein paar einzelne Parameter zurückgeführt werden kann.
Der Propellerstrahl trifft nur Teile des Flugzeuges, was andere Effekte hervorruft als die normale Umströmung aus Fluggeschwindigkeit.
Druckpunkthochlage, Schwerpunkthochlage und Schubvektor haben damit zu tun. Ablenkung des Schubvektors durch andere Bauteile...

So werden zB manntragende Klapptriebler gar mit negativem 'Sturz' betrieben ( zB. ASH 25 ). Wenn jetzt noch einer weiss, warum das bei den großen anders ist... :cool:

Ciao, Steffen
 

Gast_2222

User gesperrt
Tach zusammen, kurz vor Fireabend fundier ich hier mal selber:

Original erstellt von Eckart Müller:
Das muss noch was anderes mitspielen...
Dann wollen wir mal abwarten, ob sich noch jemand, der was weiß und nicht nur was meint oder vermutet, fundiert dazu äußert... :D
Also nich vielleicht sondern ganz bestimmt fundiert aeusser ich mich mal selber: Es iss die Korkenzieherstroemung des Props, welche beim klassischen Motorflugzeug den Seitenzug erfordert, nun asymmetrisch nur (bevorzugt) von oben aufs Hoehenleitwerk donnert und dieses somit nach unten zu bewegen ersucht (->Nickmoment Nase hoch).

Hmm, alle Klarheiten beseitigt?
Viele Gruesse und schoenen Abend, Wolfgang
 

Eckart Müller

Moderator
Teammitglied
Hi Wolfgang,

Es ist m. E. zutreffend, dass der Seitenzug zum Ausgleich der asymmetrischen Anströmung des SR durch die vom Propeller erzeugte Drallströmung dient. Deiner weiteren Argumentation kann ich mich aber nicht anschließen. Vom SR auf das HR zu schließen, halte ich für nicht statthaft.

Begründung: Das SR wird, in Flugrichtung gesehen, von links durch den Propellerdrall angeströmt. Demzufolge wird die linke HR-Hälfte von unten, die rechte HR-Hälfte von oben angeströmt, womit sich ihre Wirkung bzgl. HR aufhebt.
Warum sollte das HR bevorzugt nur von oben angeblasen werden, wenn die „Korkenzieherströmung“ sich um den Rumpf „windet“?

Anmerkung: Gäbe es zwei SR-Hälften (also zusätzlich noch eine an der Rumpfunterseite), so wie es zwei HR-Hälften gibt, wäre kein Seitenzug nötig!

Da ist vermutlich noch etwas anderes mit im Spiel!
 

Gast_2222

User gesperrt
Tach Eckhart,

ich schliesse nicht vom SR aufs HR im Allgemeinen sondern ausschliesslich bei meinem Modell mit Aufsatzmotorträger. Dabei nehm ich an, dass die Korkenzieherstroemung im Wesentlichen oberhalb des HR vorbeizieht und zwar derart, dass die in Flugrichtung gesehen rechte Haelfte mehr Impuls nach unten bekommt als die Linke nach oben. Dies wird unterstuetzt durch den Rumpf, auf dem das HR aufliegt und um den die Aufwaertsstroemung erst mal rum muss, bevor sie am HR Impuls nach oben abliefern kann.

Insofern gibt es eine gewisse Korrelation zum von Dir sicher richtig beschriebenen Stroemungsbild zum Seitenzug beim klassischen Motorflieger.

Dennoch stimm ich zu:
Original erstellt von Eckart Müller:
Da ist vermutlich noch etwas anderes mit im Spiel!
Viele Gruesse, Wolfgang
 

Tom

User
Hallo,

Eckart's Bilder zeigen vorauf es ankommt. Nämlich auf den Verlauf des Motorschub(vektor)s in Relation zum Schwerpunkt. Dadurch wird ein zusätzliches Moment erzeugt.

Aber den Einfluss des Schubes muss man auch berücksichtigen. Nehmen wir mal den Idealfall A, der Schub geht genau durch den SWP. Der Schub kann aufgeteilt werden in eine horizontale und vertikale Kraft. Die vertikale Komponente drückt den Flieger nach unten, er wird scheinbar schwerer. Um die Fluggeschwindigkeit beizubehalten muss bei höheren CA geflogen werden, also HR ziehen. Die horizontale Komponente beschleunigt den Flieger. Um eine horizontale Flugbahn zu halten, muss CA reduziert werden, also drücken. Dieser Effekt ist i.a. stärker als der erste und insgesamt muss bei Motorbetrieb gedrückt werden, selbst wenn die Schubachse durch den SWP geht.

Die Regel ist also, das die Schubachse oberhalb des SWP verlaufen sollte, dann ist bei Motorbetrieb kein Nachtrimmen (Drücken) erforderlich. Wieweit die Schubachse oberhalb des SWP verläuft, muss man erfliegen. Es hängt davon ab, ob man bei Motorbetrieb eine beschleunigte horizontale Flugbahn halten will oder einen Steigflug am CA-max erzielen will.

Tom
 
Hallo Freunde,
ich will mich nur ganz bescheiden einmischen, eigentlich hab' ich mich mit Antrieben viel zu wenig beschäftigt.

Muß man wirklich betrachten, wie der Schubvektor am Schwerpunkt vorbeigeht?
Während der Beschleunigungsphase ist das sicherlich auch wichtig, aber bei konstanter Geschwindigkeit zählt doch nur, wie der Schubvektor zum Angriffspunkt der Resultierenden der Widerstandskräfte (genauer: von allen angreifenden Kräften die Komponentn in Flugrichtung) verläuft?

Das würde jetzt bedeuten, daß bei Hochdeckern ein anderer Sturz erforderlich wäre als bei (ansonsten vergleichbaren) Mittel- oder Tiefdeckern. Ist das so (das Fragezeichen ist ehrlich gemeint, ich weiß es selber nicht)?

Das würde allerdings immer noch nicht erklären, warum bei eines so großen Hebelarm wie bei einem Motoraufsatz die 3° Sturz überhaupt etwas erkennbares bewirkt haben.
Das, was ich bei Diskussionen mit Vereinskameraden über den Betrieb von Klapptriebwerken mitbekommen habe besagt eher, daß der Sturz bei Klapptriebwerken (Motorträgern) eher unkritisch ist; vorteilhaft wirkt es sich allerdings aus, wenn der nun von oben kommende Propellerstrahl das HLW von oben "trifft" und es dabei unterstützt, das Abwärtsnicken aufgrund des Schub/Widerstands-Drehmomentes zu kompensieren.

Schöne Grüße,
Helmut
 

Eckart Müller

Moderator
Teammitglied
Die Verhältnisse am Motorsegler mit Motoraufsatz stelle ich mir vereinfacht so vor:

Fall A
Der Motor hat keinen Sturz. Er erzeugt einen Zugvektor, der meinetwegen parallel zur Rumpflängsachse ist. Damit verbunden ist ein kopflastiges Moment Mk. Der Zug verleiht dem Modell eine Geschwindigkeit, die dazu führt, dass der Auftrieb eine bestimmte Größe erreicht. Dieser Auftrieb lässt das Modell stark steigen, trotz des kopflastigen Moments.

Gegen dieses übermäßig starke Steigen gibt es verschiedene Gegenmaßnahmen. Einerseits solange der Motor läuft drücken bzw. tief trimmen. Oder...

Fall B
Dem Motor einen Sturz verpassen. Damit wird der Zugvektor gekippt. Das kopflastige Moment Mk bleibt nahezu konstant. Den Zugvektor kann man aber nun in Komponenten zerlegen und deren Wirkung betrachten. Die Zugkomponente ZH entspricht bezüglich ihrer Richtung dem Zugvektor aus Fall A, betragsmäßig ist sie geringfügig kleiner. Die Zugkomponente ZV, die senkrecht auf ZH steht, wirkt nach unten, dem Auftrieb entgegen.
Die Kräfteverhältnisse sind ähnlich denen aus Fall A. Mit zwei Änderungen: Die Zugkomponente ZH ist bestimmt nicht größer als der Zugvektor aus Fall A. Damit ist auch die Geschwindigkeit, mit der das Modell fliegt, höchstens gleich der Geschwindigkeit aus Fall A. Dem entstehenden Auftrieb wirkt aber nun die vertikale Komponente ZV des Zugvektors entgegen, womit das Steigen des Modells im angetriebenen Flug vermindert wird. Man könnte auch sagen, es gibt ein zusätzliches kopflastiges Moment aus ZV und dem Abstand vom gedachten Drehpunkt. Damit ist dann das Ziel des größeren Motorsturzes erreicht, das Modell steigt nicht mehr so stark.

1057836877.jpg


Nun, so stelle ich mir die Zusammenhänge vor. Dies sind keine gesicherten Erkenntnisse, sondern Erklärungsversuche, um die Effekte mal zu beleuchten...
 

Gast_2222

User gesperrt
Tach zusammen,

Eckart, Dein Fall A macht zunaechst wenig Sinn. Fliegt ein solches Flugzeug einfach nur schneller, wird sich an der Balance der Nickmomente nichts aendern, das Flugzeug steigt, verliert dadurch wieder Fahrt und wird demnach in selbststabilisierender Weise einen neuen Gleitwinkel zum antriebslosen Fall einnehmen.

Der Motorsturz aendert auch das Nickmoment des Motors (fast) nicht: Der Hebelarm bleibt nahezu gleich). Eckharts Zv erzeugt kein Nickmoment, weil sein Hebel Null ist.

Weil Helmut meine gestrigen Spekulationen zu einer richtigen Drehmomentbilanz erweitert hat, faellt es mir natuerlich leicht, diese zu unterstuetzen: Der Korkenzieherstrahl des Motors mit Sturz geht in groesserer Hoehe am HR vorbei wodurch dort ein kleineres Nickmoment Nase hoch erzeugt wird.

Beim Schubantrieb denk ich mal, dass Eckharts gestriges Bild ein Volltreffer ist.

Viele Gruesse, Wolfgang, wie ueblich aber nicht wissend aber wild spekulierend...
 

Eckart Müller

Moderator
Teammitglied
...Zv erzeugt kein Nickmoment, weil sein Hebel Null ist.
Das trifft natürlich zu. Da hab' ich mir selbst ein Bein gestellt... ;)
Vom Rest bin ich aber noch überzeugt!
 

Dix

User
Hier sieht man deutlich was der Motoraufsatz braucht, um nur ein halbwegs ausgeglichenes Flugverhalten zu kriegen: Das enstehende Nickmoment infolge Schub wird mit einem Aufbäummoment infolge Anströmung des Höhenruders von oben kompensiert. Gleichgewicht ist aber nur in einem engen Fluggeschwindigkeitsfenster möglich!
1057856215.jpg

QUELLE: www.dg-flugzeugbau.de

Grundsätzlich:
Es wird erst dann ein neutrales Verhalten geben, wenn der Schubachse des Druckmotors direkt durch den Schwerpunkt geht und die Schubachse im gewünschten Flugzustand tatsächlich in Flugrichtung zeigt.

Was am Beispiel des allseits bekannten Pico-Jet ja einigermaßen gut nachvollziehbar ist.

Alles Andere erzeugt Momente, die mit statischen oder aerodynamischen Mitteln ausgeglichen werden müssen, was also ständiges umtrimmen zur Folge hat!

Und da in der Praxis der Tragflügel leicht positive Anstellung im Horizontalflug hat, sollte die Motorachse horizontal bzw ganz leicht hinten hoch eingestellt sein.

Sind wir uns da einig?
 
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