"Unterschneiden", wie kommt es dazu?

Hallo Leute, ich habe hier in irgendeinem Beitrag was über das Unterschneiden gelesen, finde es aber nicht mehr.
Mich würde interessieren, wie man es vermeidet. Hier dürften sicherlich Schwerpunkt und EWD eine Rolle spielen.
Habe vor längerer Zeit einen Voll-Gfk Segler verloren. Mit Rückenwind schön auf den Platz angestochen; auf einmal kam nichts mehr auf dem Höhenruder. Leider war es damals nicht mehr nachvollziehbar, ob das Servo ausgefallen war.

Als Unterschneiden bezeichnet man, wenn der Tragflügel keinen Auftrieb sondern Abtrieb erzeugt. Das kann theoretisch bei jedem Profil entstehen, ist abhängig von der Anströrmichtung.

Warum manche Modelle mehr zum unterschneiden neigen als andere kann ich nicht erklären. Ich glaube aber daß es sehr stark am Profil liegt. Ich hatte mal eine Eigenbau Me109 (frei nach FMT-Bauplan). Die hatte eine sehr starke Schränkung und eine zu hoch geschliffene Nasenleiste das Ding unterschnitt wie verückt.

@ DW

Guckst du hier:
http://www.fmsg-alling.de/GerFlug.htm

Die nicht ganz so einfache Thematik ist da sehr gut und ausführlich beschrieben.

Letztendlich ist "Unterschneiden" nichts anderes als mangelnde Längsstabilität, das ist IMMER eine Frage des Schwerpunktes und der EWD......

@ Georg
Hmmm...... das würde ich so nicht stehen lassen.
Unterschneiden ist NICHT profilabhängig; wobei Profile mit hohem Nullmoment bei geringer Stabilität, sprich weit hinten liegendem Schwerpunkt und kleiner EWD eher unterschneiden können.

Gruß
Mike

>>Unterschneiden ist NICHT profilabhängig;

einspruch

das unterschneiden kommt wen der spez. auftrieb hinten grösser wird wie vorne.

wenn der haupftflügel überkritisch arbeitet und das leitwerk unterkritisch. fliegt die die kiste wunderbar.(bei einfliegen handstart) wenn du jetzt das modell andrückst wird das leitwerk überkritisch, schubs produziert das höhenleitwerk mehr auftrieb als erwarter. der auftriebsanstieg des höhenleitwerks ist im verhältnis zum haupflügel grösser. vor 20jahren hatte ich mal so eine konstruktion tragendes T-leitwerk mit clark-y drauf vorne so was ähnliches. beim einwerfen flog die kiste einwandfrei aber wehe dem man drückte an. da das HLW als pendelruder mit viel ausschlag gebaut war konnte man die sache beenden. es spielen auch andere faktoren eine rolle die jetzt mal kurz unteschlagen werden. übrigens ich bau wieder tragende höhenleitwerke aber keines mit einem clark-y drauf geschweige mit einer tiefe von 80mm.

gruss jwl

gruss jwl

Hallo DW,

der Unterschneidungseffekt kommt durch eine wie in der Regelung und in der Elektronik bezeichnete Mitkopplung zustande.
Hier beim Flugzeug entsteht eine Verstärkung des auf die Nase gehen, wenn der Schwerpunkt hinter dem Neutralpunkt liegt. Durch die zunehmende Geschwindigkeit entsteht eine Verstärkung, bis der zunehmende Widerstand mit der Geschwindigkeit in einer gleichen Größe sich befindet.
Es wird aber nicht so weit kommen, da entweder der Boden dem ein Ende bereitet oder die abnehmende Schwerkraft (bei einem negativen Looping) die auch noch eine Rolle spielt, dem ein Ende setzt.

Es spielt aber auch die Anordnung und Profilierung des HLW eine Rolle.
Ein unterhalb der Fläche angesetztes HLW erzeugt durch die Turbulenzrolle der Fläche einen größeren Abwindfaktor als ein höher angebrachtes, sodass dieses Moment der Unterschneidung entgegenwirkt.
Dieses wird auch durch ein negativ gewölbtes HLW bewirken, was das Rumpfende bei ebenfalls zunehmender Geschwindigkeit (Anströmung)den hinteren Rumpf nach unten drückt und somit der Unterschneidung entgegenwirkt.

Bei meinen Lo100 habe ich z. B. durch das tief angesetzte HLW eine EWD von - 0,2 , da der Aufwindfaktor so groß ist, um in der Normallage die Längsstabilität zu gewährleisten.
Im Rückenflug liegt das HLW oberhalb der Fläche was ebenfalls durch die nun etwas positive EWD das Modell wiederum stabilisiert. Das war auch einer der Gründe, das sie in der großen Fliegerei über Jahrzehnte die dominierende Kunstflugmaschine war.

Bei meinem F3B-Modellen habe ich die Längsstabilität durch das um etwa 1mm hochgestellte Ruder (was eine negative Wölbung ergibt) des gedämpften HLW´es ebenfalls erzeugt, um zur besseren Leistung den Schwerpunkt dem Neutralpunkt so nahe wie möglich zu bringen.

[ 05. März 2004, 11:42: Beitrag editiert von: Günther Hager ]

@ jwl

Lies doch mal den Artikel von Helmut Stettmaier, link siehe oben.
Ist eigentlich nicht so kompliziert. Auf jeden Fall ist es definitiv nicht so wie du beschrieben hast.

@ Günther
Halt, stop!!! Wenn der Sechwerpunkt hinter dem Neutralpunkt liegt ist der Flieger INSTABIL; d.h. vollkommen unfliegbar da die Stabilitätskriterien nicht erfüllt werden können.
Hmmm....sch...Physik!
Unterschneiden kann auftreten auch wenn der SP vor dem NP liegt. Und du meinst bestimmt nicht die abnehmende Schwerkraft (die bleibt nämlich immer gleich) sondern das Lastvielfache (n x m x g), welches wiederum keinen Einfluss auf die Längstabilität hat.
In Bezug auf HLW Geometrie und Anordnung gebe ich dir Recht. Stimmen Hebelarm und HLW-Flächeninhalt nicht ist das Gebilde ebenfalls unfliegbar.

Mike

HI!!

Dazu mal eine etwas erweiterte Fragestellung.

Gibt es "Unterschneiden" bei Deltas??

Habe mich letztens mit jemanden unterhalten der eine große SR 71 gebaut hat. Der meinte, dass die gesamte Nase des Fliegers nach oben gezogen ist, da der Flieger sonst bei großen Geschwindigkeiten anfängt zu unterschneiden.

Mich hatte es damals etwas gewundert, und jetzt nach euren Beiträgen die alle Bezug auf ein HLW nehmen, noch mehr.

Also kann ein Delta unterschneiden??

Aber sicher kann eine Unterschneidung auch entstehen, wenn der Schwerpunkt vor dem Neutralpunkt liegt, wenn z. B. das Leitwerk ein sogenanntes stark tragendes LW ist. Ich führte es ja bereits an, dass dann bei einer Geschwindigkeitserhöhung quasi eine Kettenreaktion entsteht, dass durch das tragende LW das Schwanzende hochgehoben wird und das Model, besser Flugzeug noch mehr Fahrt aufnimmt u. s. w. und es zu einem ungewollten gestochenen oder auch genannt negativen Looping kommt oder der Boden alles beendet.

Auch ein sehr stark tragendes Profil (unten konkav) neigt bei einem Schwerpunkt kurz vor dem Neutralpunkt zum Unterschneiden.
Wenn dann das Verhältnis EWD, Anordnung des HLW, sowie dessen Größenverhältnis zur Fläche u. u. u. nicht passt und dadurch der Stabilitätsfaktor zu klein ist oder gar negatives Vorzeichen bekommt.
Es können eine ganze Menge Punkte eine Rolle spielen, die sich negativ auf die Längsstabilität auswirken und es zum Unterschneiden kommt.

Original erstellt von speedy573:
@ jwl

Lies doch mal den Artikel von Helmut Stettmaier, link siehe oben.
Ist eigentlich nicht so kompliziert. Auf jeden Fall ist es definitiv nicht so wie du beschrieben hast.

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ich weiss ich schreib im fieber

aber glaube mir ich weiss schon was ich schreibe.
wenn man sich in richtung geringe rezahlen bewegt ist vieles anders. lies mal artikel von den freiflieger was die so alles machen und du wirst sehen dass es nicht so einfach ist wie es scheint. wenn ein modell keine anlage hat und sich dann wundert warum einfach ein modell einschlägt. testen ist aufwendig. ein flugzeug zu bauen um dir zu zeigen das es so was gibt finde ich zeitverschwendung. der hanz hatte anfangs bei einem brettchenleitwerk im kreisflug unterschnitten - mit einem tragenden nicht mehr. na warum .......

gruss jwl

Original erstellt von Dennis Schulte Renger:
HI!!

Dazu mal eine etwas erweiterte Fragestellung.

Gibt es "Unterschneiden" bei Deltas??

Habe mich letztens mit jemanden unterhalten der eine große SR 71 gebaut hat. Der meinte, dass die gesamte Nase des Fliegers nach oben gezogen ist, da der Flieger sonst bei großen Geschwindigkeiten anfängt zu unterschneiden.

Mich hatte es damals etwas gewundert, und jetzt nach euren Beiträgen die alle Bezug auf ein HLW nehmen, noch mehr.

Also kann ein Delta unterschneiden??

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Ja, denn der Druckpunkt des Profils wandert Re-Zahl-abhängig, der Schwerpunkt ist aber fix.

Ich habe delta-ähnliche Modelle, die fliegen bei hoher Geschwindigkeit auf dem Rücken ohne drücken stabil, wird es aber langsamer, muss immer mehr gedrückt werden. In Normalfluglage ist es natürlich andersrum, nur nicht ganz so deutlich zu sehen.

@ jwl
....und letztendlich ist es egal ob es ein RC-Modell, ein Freiflugmodell oder ein manntragendes Flugzeug ist. Rezahl groß oder klein ändert nun mal gar nichts (und noch nicht mal ansatzweise) am Längsmomentenhaushalt. Ist das so kompliziert?
Vielleicht doch mal lesen vorm posten
duck und wech ...
....oder wir verbiegen die Physik wie wirs brauchen....

@ Günther
Ja genau, wollte nur explizit darauf hinaus daß ein stabiler Flugzustand NUR bei SP VOR Np möglich ist.
Muss aber nochmal hartnäckig sein: auch bei "tragendem" HLW sind stabile Zustände möglich (ohne Unterschneiden), sowas hat Quabeck auch mal zur Leistungsoptimierung erörtert.
Letztendlich ist das positiv gewölbte HLW-Profil nix anders als ein um den Nullauftriebswinkel verschobenes Profil. Du kannst doch beim symmetrischen HLW-Profil auch mit positivem eta stabil fliegen, oder?
Letztendlich läuft die ganze Geschichte immer wieder aufs gleiche hinaus: bringt man eine Störung ins System (Ruderausschlag oder Böe) muß das System stabil reagieren. Und wie das geht=> siehe link oben.
Oder mal das eine oder andere Buch über Flugmechanik lesen...

Mike

>> Rezahl groß oder klein ändert nun mal gar nichts (und noch nicht mal ansatzweise) am Längsmomentenhaushalt.

wenn du meist bitte

gruss jwl

@Mike,
Sehr informativer Artikel, ich habe ihn mir ausgedruckt und gelesen.
Leider bin ich bisher immer noch vorne bei und hinten wieder, sprich:
Noch ist nichts so richtig klar, odere das, was ich mir erhofft hatte, kommt als Ergebnis nicht raus:
Ich wollte eine Patentlösung, wie ich ein Modell einstellen kann, so dass es nicht zu einem Unterschneiden kommen kann (unmögliches Verlangen ). Wir reden nur über einen Segler. Ich nehme mal Bezug auf den Artikel:
- zu leicht war er nicht, diese Mätzchen in der Thermik, wie beschrieben, hatte er nicht gemacht
- gepumpt hat er auch nicht, war also nicht zu stabil eingestellt
- das was mir passiert ist (...fängt überhaupt nicht ab)würde auf eine SP zu weit hinten deuten. Dem spricht aber entgegen, dass sie in normalen Flugzuständen überhaupt nicht kritisch war.
Mmmh...

Mein bisheriges Fazit:
Unterschneiden kann selbst bei einem optimal eingestellten Modell nicht vermieden werden. Raus kommt man nur mit Drücken und halber Rolle (danach weiter drücken im Rückenflug, um wieder Höhe zu machen?).
Da wird man aber ganz schön gefordert
Wenn ich die Schrecksekunden bedenke und bis dann der Verstand wieder einsetzt und die Gedanken in Knüppelbewegungen umgesetzt werden

@ DW
freut mich daß du dich mit dem Thema weiter befasst.
Ein Patentrezept wirst du nicht finden, da hängen zu viele Parameter zusammen.
Hast du die Daten deines Modelles mal in das Excel-Sheet (download) eingegeben?
Wenn du mit einem Stabilitätsmaß von 10% anfängst bekommst du eine erste Näherung in welchem Bereich dein SP liegen könnte (!!!).
Bei dieser ersten Näherung siehst du dann schon wo deine HLW-Ca`s und die EWD liegen.
Ist alles recht ausführlich beschrieben; ich denke so in allem sind es um die 50 Seiten (hab sie nicht gezählt) mit wertvollen Infos.
Klar ist das Spiel mit ein bischen Aufwand verbunden, speziell die Erfassung der Geometrie wenn man keine Draufsicht hat. Die verwendeten Profile sollten natürlich auch bekannt sein.
Aus der Praxis kann ich berichten daß es einwandfrei funktioniert.
Gruß
Mike

Ne´Mike, das ist auch unmöglich, weil das Modell total gegroundet wurde. Bei dem Speed.... (3-Meter-Voll GfK Eigenbau eines Bekannten).
Die Sache mit dem Absturz hat mir keine Ruhe gelassen, weil damals nicht erklärbar. Servoausfall schließe ich mal einfach aus, dafür gibt es keine Hinweise.
Eine andere These: Installiert war in der Finne ein C 341 (Miniservo).
Könnte die Kraft des Servos nicht mehr ausgereicht haben?

@ DW

Schade jetzt stellen sich aber folgende Fragen:
- wenns von dem Typ noch mehrere gibt, ist das Phänomen bei anderen auch schon aufgetreten?
- der Erbauer hat doch bestimmt noch die Geometriedaten?

Falls alles negativ => Thema leider beendet weil absolut nicht nachvollziehbar.
Anlagenausfall?
Gehe davon aus daß der Flieger das vor dem finalen Einschlag schon öfter gemacht hat (drücken, Rolle wie beschrieben)?
Mit der HLW-Geometrie lassen sich auch die Ruderkräfte bestimmen und damit auch die erforderliche Servokraft.
War vielleicht Flattern de Ursache? Machmal erledigt sich das Leben des Modelles durch Flattern in Sekundenbruchteilen ohne daß man im ersten Augenblick auf "Flattern" kommt...
Gruß
Mike

Hi Mike,
leider wohl eine korrekte Einschätzung von dir.
Erbauer ist ein älterer Herr, zu dem ich heute keinen Kontakt mehr habe. Kein weiteres Modell mehr verfügbar.
Nur, angestochen und schnell gemacht hatte ich das Modell schon immer. Null Problemo. Die flog auch einwandfrei.
Fazit dürfte sein:
So schnell hatte ich sie noch nie gemacht; Unterschneiden ist die wahrscheinliche Ursache.

Das mit dem Unterschneiden habe ich auch noch nie so richtig verstanden. Vor allem wundert es mich, daß es hierzu bei den Manntragenden so wenig zu hören/lesen gibt.
Ein Erlebnis will ich aber mal zur Diskussion stellen: Wir haben im Verein zwei 1:4 L-Spatze, nach dem Plan von M. Raab. Der eine hat eine Fläche mit Sperrholzbeplankung, der andere ist mit Balsa beplankt. Im Vergleich hat sich die Sperrholzfläche als wesentlich verdrehsteifer gezeigt. Nun das Erlebnis: der Balsa-Spatz geht in ordentlicher Höhe, ohne das Zutun des Piloten, in einen Außenloop, der allerdings schon in der vertikalen Flugbahn endet. Kurz vor dem Boden reißt noch eine Fläche ab, was so viel Energie vernichtet, daß der Rumpf nach Aufprall noch reparabel erscheint. Die Anlenkung des Höhenruders war übrigens ok.
Unsere Theorie: Die Fläche war so weich gebaut, daß ab einer bestimmten Fahrt die Luftkräfte eine Verwindung der Außenflächen bewirkten, dahin, daß der Anstellwinkel kleiner wurde, dadurch noch mehr Speed entstand usw. Dazu könnte man auch "unterschneiden" sagen. Schleißlich passt auch das Abreißen einer Fläche, vielleicht hat was geflattert, und die Spatzflächen sind dünn profiliert bei geringer Tiefe.
Der Sperrholz-Spatz hat so was nie gemacht, wurde aber auch sehr schnell (z. B. als der Akku leer geflogen war)... und lebt wieder. Die Frage ist also, ob man Unterschneiden durch zu weich gebaute Flächen provoziert. Was meint ihr?
Holm und Rippe!

Original erstellt von holzflieger:
Das mit dem Unterschneiden habe ich auch noch nie so richtig verstanden. Vor allem wundert es mich, daß es hierzu bei den Manntragenden so wenig zu hören/lesen gibt.

Zum Vergrößern anklicken....

Ich wohl nicht ganz Dein Ernst, oder?

Würdest Du Dich freiwilllig in einen Flieger setzen, der sich selber zerstören will?

Wenn solche Effekte auftreten würden, dann

• 1. Würden sie vom Piloten sicher frühzeitig bemerkt. Wenn der Horizont plötzlich 20° höher steht, merkt das selbst der unerfahrenste Pilot
• 2. Würd sich keine so nen Flieger kaufen.
  
• 3. Würden solche Effekte VOR der Serienproduktion abgestellt. bzw. nachgebessert.

PS: Mal angenommen, ein Flieger wo einer drin sitzt unterschneidet. Was macht derjenige wohl bei den vielen auftretenden negativen G's? Schonmal einfachen Rückenflug erlebt? Auch schon spannend... Und dann nen negativen Abschwung und halbe Rolle!?? Da werden die Augen aber sooo groß!

[ 08. März 2004, 20:08: Beitrag editiert von: Dix ]

@ DW
Ja leider siehts so aus als ob wir nichts wüßten.
Spekulationen führen jetzt auch zu nichts.
Trotzdem ein interessantes Thema, oder?

@ holzflieger
Eine torsionsweiche Fläche kann auch Unterschneiden provozieren. Durch die Luftkräfte tordiert der Flügel im Quadrat zur Fluggeschwindigkeit d.h. doppelte Geschwindigkeit, vierfache Torsionskräfte. Der verdrehte Flügel hat damit auch einen geänderten Momentenhaushalt, na ja und das hatten wir ja schon...

@ dix
In der manntragenden Szene wird das Thema Längsstabilität etwas anders abgehandelt.
Bevor eine neue Konstruktion das erste mal in die Luft darf muß ein rechnerischer Nachweis der Längsstabilität bei der Zulassungsbehörde eingereicht werden. Der Rechengang ist klar definiert in den Zulassungskatalogen. Dort ist detailliert beschrieben wie die Nachweise erfolgen müssen (z.B. JAR 22 für Motorflugzeuge).
Nach der Theorie erfolgen die ersten Flugversuche mit einem sicheren Stabilitätsmaß (ca. 15% lmue vor dem Flugzeugneutralpunkt). Die Längsstabilität wird dann bei exakt definierter Schwerpunktlage nachgewiesen indem Knüppelkraft (sprich Höhenruderkraft) und Knüppelweg über dem gesamten zulässigen Geschwindigkeitsbereich (von Vmin bis Vne / Vmax) aufgezeichnet wird. Dabei muß abweichend von der Nullage (Trimmgeschwindigkeit) immer eine ansteigende Handkraft und ansteigender Weg vorhanden sein.
Ist das Flugzeug also z.B. auf 100 km/h ausgetrimmt und man will konstant 180 km/h fliegen muß man drücken (ansteigender Weg) mit einer bestimmten Kraft.
Will man noch schneller fliegen muß der Weg und die Kraft sinngemäß weiter ansteigen.
Erstmal logisch, oder?
Aber, verlegt man jetzt den Schwerpunkt schrittweise nach hinten in Richtung Neutralpunkt werden Kraftanstieg und Knüppelweg zum einstellen einer von der Trimmgeschwindigkeit abweichenden Fluggeschwindigkeit immer kleiner. Irgendwann erreicht man dann die Stabilitätsgrenze, dann steigen Weg und Kraft nur minimal oder garnicht mehr an. Hier ist die Stabilitätsgrenze erreicht.
Bewegt man den Schwerpunkt noch weiter nach hinten treten Ruderkraft und / oder Ruderwegumkehr ein. Um langsamer zu fliegen muß man dann z.B. Drücken (!!!) oder der Knüppel geht von alleine an den vorderen oder hinteren Anschlag (ebenfalls!!!!). Jetzt ist das Flugzeug nicht mehr stabil fliegbar, zumindest nicht ohne Rechnerunterstützung.
Solche Flugversuche werden natürlich mit allergrößter Vorsicht und nur mit kleinsten Änderungen durchgeführt.
Entsprechnede Rettungssysteme (Schleudersitz, Fallschirm) sowie abwerfbare oder verschiebbare Gewichte, Anti-Trudelschirm etc. sind hier zwingend erforderlich.
Hat man die Grenzen erflogen wird dann der zulässige Schwerpunktbereich innerhalb dessen genügend Stabilität vorhanden ist festgelegt.
So einfach ist das....
Der Trick ist also einfach nur das sythematische Ausloten der Grenzen im Flugversuch (nach dem analytischen Ansatz) damit diese im normalen Betrieb nicht überschritten werden.

Gruß
Mike