Brett-Entwicklung "Angel"

Shimas

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Hallo Nurflügel-Gemeinde,

die Weihnachtszeit hat begonnen und beflügelt nich nur die Menschen, sondern auch merkwürdige leitwerkslose Rümpfe. In diesem Sinne möchte ich hier in nächster Zeit eine Nurflügel-Entwicklung unter dem weihnachtlichen Namen "Angel" starten.


Folgende Rahmendaten soll der Segler erfüllen:

Spannweite:
--> ca. 2m
Einsatzbereich:
--> Thermik und Hangflug bis zu mittleren Windstärken
--> ca 0,3-0,5
--> Fluggeschwindigkeit ca. 10 m/s bei Masse von ca. 1 kg
Stabilitätsmaß:
--> etwa 4 (mittlerer Nurflügel-üblicher Bereich)
Steuerung:
--> 4-Klappen-Flügel
Profil:
--> vorerst PW106, Umsetzbarkeit wird sich während Entwicklung zeigen
Bauweise:
--> zunächst Styro/ Holzfurnier-Fläche und -Seitenleitwerk mit Holzrumpf
--> bei erfolgreichen Flugeigenschaften evtl. aufwändigere Bauweise GFK/ CFK
Antrieb:
--> evtl. Bau eines Segler- und eines E-Segler-Rumpfes


Die Flügelgeometrie wurde im Ranis erstellt und optimiert und anschließend einer Berechnung mit FLZ-Vortex unterzogen:

111201_Angel_v002g_Kurven_mod.png

Die FLZ-Vortex-Geometrie und die berechneten Daten sind in folgenden Dateien zu finden:
Anhang anzeigen 111201_Angel_v002g.flz
Anhang anzeigen 111201_Angel_v002g_Berechnungswerte.TXT

Da mir die Erfahrung der Flügelberechnung noch fehlt, nehme ich Tips und Änderungsvorschläge dankend entgegen.

In der aktuellen Berechnung sind alle Klappen um -2° angestellt wodurch das Profil sicherlich nicht optimal genutzt wird. Leider konnte ich bisher keine bessere Alternative finden. Werden die Klappen in der aktuellen Konfiguration in den Strak gestellt, ist laut FLZ-Vortex nur Rückenflug möglich.

Im späteren Bau könnte ich mir die Einbringung von Winglets gut vorstellen, aber bis dahin steht noch ein längerer Weg an.

Würde mich freuen, wenn der ein oder andere Interesse an diesem Modell findet und evtl. mit entwickelt/ baut/ fliegt.

Viele Grüße aus dem Spessart
Sascha
 

UweH

User
Viele Grüße aus dem Spessart
Sascha

Viele Grüße aus dem "wahren" Spessart zurück über die Grenze nach Hessen :p


Spaß beiseite Sascha, jetzt gehts um Brettnuris und da wird die Sache ernst:rolleyes: :

Wenn Du mit einem Brett Thermik fliegen willst, dann ist das Gewicht der wichtigste Faktor. Bei einer Auslegung für schwache bis mittlere Bedingungen solte eine Flächenbelastung von 25 g/dm² nicht überschritten werden und für die Spessarthänge sollte die sogar deutlich unter 20 g/dm² sein. Das ist in Styro-Furnier eigentlich nicht zu erreichen und auch in GFK / CFK ist so was eine Ausnahmekonstruktion für die absoluten Leichtbaufreaks, z.B. wie bei Schalen-HLGs, also bitte entweder Bauweise oder Einsazzweck überdenken. Vielleicht kannst Du auch so leicht bauen, dann bin ich einer der interessiertesten Leser beim Baubericht ;)

Das PW106 ist für geringste Profilwiderstände im Schnellflug ausgelegt, für den geringsten Widerstand im Langsamflug ist dann die optimale Zirklulationsverteilung mit gesetzter Klappe einzustellen damit das paßt. Bei Klappe im Strak darf die Zirkulationsverteilung damit schlecht sein und das Vortex sogar Rückenflug anzeigen, das gehört zum Prinzip. Wenn Du mit Klappe im Strak stabil geradeaus fliegen willst mußt Du andere Profile zusammen mit einer anderen Auslegungsphilosophie verwenden. Roß und Reiter müssen zusammen passen, also Profil und Auslegungsphilosophie.
Das gilt genauso für die Winglets. Die später im Bau vorzusehen ist zu spät, der Grundflügel sollte schon auf Winglets ausgelegt sein oder eben für ohne Winglets, denn die Auslegungen mit / ohne Winglets sehen beim Grundflügel signifikat unterschiedlich aus.
Beim FLZ-Vortex kannst Du die Winglets simulieren, aber man findet Winglets an ungepfeilten Brettern selten weil sie im Flug kaum spürbare Vorteile bringen, aber mehr Oberfläche und damit mehr Widerstand haben. Woran das liegt wäre schon eine separate Diskussion in einem separaten Thread wert.

Das soll an Denkhinweisen erstmal genügen, es gibt da sicher noch andere Meinungen. Die Gewichts- und Bauweisenempfehlungen von Nichtspessartern zu Thermiknuris solltest Du aber ignorieren...das sind die Leute die zu unseren besten Fluggebieten kommen und dann fragen wo der Hang ist:confused::rolleyes: Spessartflieger sind Flachlandflieger mit Handstartmöglichkeit:D:cry:, ...und das hat mit Steilhang-Mittelgebirgen oder Alpenfluggebieten bei Schwachwetterlagen nichts zu tun :eek:

Gruß,

Uwe.
 

Shimas

User
Hallo Uwe,

vielen Dank für deine Antwort!

Rippenbauweise ist mir für eine Eigenentwicklung aufgrund des hohen Aufwands zu riskant. Damit ist die Tauglichkeit für einen Thermikflieger also erstmal sehr in Frage gestellt. Mit ach und Krach könnte ich mir ein Gesamtgewicht von 900 g in Styro-Furnier-Bauweise vorstellen (Flachenbelastung 23,8 d/dm^2), doch die Festigkeit wird darunter leiden und die Flächenbelastung würde dann immer noch oberhalb der "Spessartthermik-Flächenbelastung" liegen.

Da meine Flugvergangenheit sowieso überwiegend an kleineren Hängen stattgefunden hat, wird es besser sein den Thermikflug etwas in den Hintergrund zu verlagern und den Hangflud bis zu mittleren Windgeschwindigkeiten als Hauptanforderung zu definieren. Allerdings möchte ich keine Geschwindigkeitsrekorde brechen. Eine Fluggeschwindigkeit von etwa 10 m/s wäre nicht schlecht.

Mal schauen was sich machen lässt. Die Winglets werden übrigens wegfallen. Wenn der Nutzen so gering am Brettnurflügel ist, dann soll die Beachtung lieber der Fläche gelten.

Gruß
Sascha
 

UweH

User
Hallo Sascha,

ein Brett hat nur sehr wenig Maximalauftrieb, deshalb genügt bei der Festigkeit eines leichten Thermikseglers das was fürs Bodenhandling notwendig ist. Solange Du nicht mit fettem Gummi bei vollem Auszug flitschen willst oder die 900 Gramm durch Ballast verdoppelst, brauchst Du weder Holm noch flächige Verstärkungen.

Warum legst Du so viel Wert auf niedrige Fluggeschwindigkeit? Für die Thermikeigenschaften eines Bretts spielt das überhaupt keine Rolle. Wenn z.B. eine Sinkleistung von 0,35 m/s bei 15 m/s Fahrt anliegen würde, dann gehts halt in diesem Tempo in enstem Kreisradius nach óben. Anders als Leitwerker können Bretter aufgrund der geringen Dämpfung auch mit erhöhter Grundfahrt sehr eng kreisen. Also bitte mehr Wert auf eine hohe Steigzahl legen als auf eine geringe Fluggeschwindigkeit. Bie Brettern ist die Grundfahrt immer etwas höher als bei Leitwerkern gleicher Klasse. ...aber 10 m/s solten bei unter 25 g/dm² Flächenbelastung problemlos möglich sein.

Viel Spaß beim weiter tüfteln ;)

Gruß,

Uwe.
 

Shimas

User
Hallo,

habe nun einige Änderungen vorgenommen, um die Sinkgeschwindigkeit zu optimieren.
Also nehmen wir mal an ein Abfluggewicht von 900 g lässt sich realisieren und der Segler wird im Thermikflug oder bei Schwachwind eingesetzt. Vor diesem Hintergrund habe ich im Ranis die Zirkulation in Anlehung an die sin^1-Kurve optimiert:

111203_Angel_v005_Kurven_Ranis.png

Die Zirkulation passt gut, in der ca-Kurve dagegen zeichnen sich einige Unebenheiten ab.


Im FLZ-Vortex wurde zusätzlich die V-Form umgesetzt:

111203_Angel_v005_Kurven_mod.png

Anhang anzeigen 111203_Angel_v005.flz Anhang anzeigen 111203_Angel_v005_Berechnungswerte.TXT

Der ca-Wert von 0,6 passt für einen Thermikflieger und auch die Sinkgeschwindigkeit von 0,37 m/s macht einen guten Eindruck. Um dies und die Zirkulationsvorgabe zu erreichen wurden die Klappen um -3° angestellt.

Drei Punkte bereiten mir allerdings noch Sorgen:

Punkt 1:
Die Fluggeschwindigkeit ist mit nun 7,8 m/s für einen Nurflügler wohl sehr niedrig. Aber bei aufkommendem Wind kann man doch die Klappen entsprechend in Richtung positive Anstellung verfahren und mit Auftriebsverlust Fahrt aufnehmen.

Punkt 2:
Die Reynoldzahlen liegen im äußersten Flächenabschnitt unter dem laut FLZ-Vortex-Manual kritischen Wert von 80.000. Ist ein Wert von 60.000 am äußersten Flächenende bedenklich? Oder gelten für Flächenenden bzw. Nurflügler allgemein andere Richtlinien?

Punkt 3:
Im äußersten Flächenabschnitt liegt außerdem eine Verwindung von -4° vor, um die Zirkulationsvorgabe zu erreichen. Dies könnte bei zu geringer Bauteilsteifigkeit zu Flatterproblemen führen und bedingt wahrscheinlich auch die niedrige Reynoldszahl.

Viele Grüße
Sascha
 
Hallo,

habe nun einige Änderungen vorgenommen, um die Sinkgeschwindigkeit zu optimieren.


Punkt 2:
Die Reynoldzahlen liegen im äußersten Flächenabschnitt unter dem laut FLZ-Vortex-Manual kritischen Wert von 80.000. Ist ein Wert von 60.000 am äußersten Flächenende bedenklich? Oder gelten für Flächenenden bzw. Nurflügler allgemein andere Richtlinien?

Punkt 3:
Im äußersten Flächenabschnitt liegt außerdem eine Verwindung von -4° vor, um die Zirkulationsvorgabe zu erreichen. Dies könnte bei zu geringer Bauteilsteifigkeit zu Flatterproblemen führen und bedingt wahrscheinlich auch die niedrige Reynoldszahl.

Viele Grüße
Sascha


Zu Punkt 2 und 3 :

Versuch's mal mit einem symmetrischen Profil etwas größerer prozentaler Dicke am Randbogen.......
Es darf ruhig die selbe oder fast die selbe Bauhöhe haben wie das Profil an der vorherigen Stützstelle.
Schliesslich funktionieren die ja auch an div. Pendel-Höhenrudern mit noch weit geringerer Re-Zahl.:)
Was Du da dann letztendlich beim Feinschliff deiner Flügelspitze produzierst, weiss eh kein Mensch.:D

Und da Du nun bei deinem Flügel mit einem festen Klappenausschlag von -2° gerechnet hast, aber die Klappe am Randbogen auf Null ausläuft---da kann das arme Programm ja gar nix anderes als Dir einen Auftriebsberg am Flügelende anzeigen,den Du dann wegschränken musst.
Schliesslich is das die einzige Stelle des Flügels mit unverändertem Original-Profil.
Der ganze Rest hat dann praktisch, entsprechend der prozentualen Klappentiefe, völlig neue Profile ( mit Knick:D:D:D)----- und dadurch natürlich mit völlig anderem Nullauftriebswinkeln.

.......und keine Sorge----flattern tut normalerweise bei einem Brett mit so einer Flächenbelastung und Styro-Furnierfläche sowieso nix............ Flattern is wohl sowiso eher ein Pfeil-Problem:D:p
 

UweH

User
Klaus, verrat doch nicht alle unsere Tricks :p.....:D

@Sascha: neben dem symmetrischen Randbogenprofil hilft auch die Rückpfeilung der Nasenleiste, sie wirkt Turbulenzanregend und verringert die kritische Re-Zahl....siehe den Leitwerker "Needle", der ist trotz des spitzen Flügels sehr gutmütig und das liegt zu einem großen Teil an der Randbogenform.

Wenns bläst braucht das Brett mit dem PW106 nur Klappen im Strak, dann rennt es los, genau dafür ist das Profil ausgelegt ;)

Die Verwindung sehe ich auch nicht kritisch, sie verringert die Spiralsturzneigung und stabilisiert den Kreisflug...gut für einen Thermikflieger.

Gruß,

Uwe.
 
Klaus, verrat doch nicht alle unsere Tricks :p.....:D


Gruß,

Uwe.

Dem Nachwuchs eine Chance:D:D:D:D

Wenn hier irgendjemand im Moment ernshafte Re-Probleme hat, dann ja wohl ich.................................. muss dringend nachschauen, wem ich die Zackenschere geliehen hab........
 

Chrima

User
Punkt 2:
Die Reynoldzahlen liegen im äußersten Flächenabschnitt unter dem laut FLZ-Vortex-Manual kritischen Wert von 80.000. Ist ein Wert von 60.000 am äußersten Flächenende bedenklich? Oder gelten für Flächenenden bzw. Nurflügler allgemein andere Richtlinien?

Punkt 3:
Im äußersten Flächenabschnitt liegt außerdem eine Verwindung von -4° vor, um die Zirkulationsvorgabe zu erreichen. Dies könnte bei zu geringer Bauteilsteifigkeit zu Flatterproblemen führen und bedingt wahrscheinlich auch die niedrige Reynoldszahl.

Hallo Sascha
Für kleinere RE-Zahlen wurde ja das PW1211 entworfen. Ich ginge auf keinen Fall mit dem "dicken" PW106 bis in den Randbogen. Wenn Du Aussen das dünne 1211 verwendest erhälst Du sozusagen schon automatisch 0.5° Verwindung. Und die Klappen musst Du dann auch schon nicht mehr ganz so stark ausschlagen.

Grüsse
Chrima
 

UweH

User

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  • PW98-mod.dat
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Shimas

User
Hallo zusammen und vielen Dank für eure wertvollen Antworten!

Jetzt gibt es also einiges zu testen, wozu sich der verregnete Adventssonntag ja bestens anbietet.

Das PW1211 hört sich interessant an. Wusste gar nicht, dass es eine neue Veröffentlichung in der PW-Serie gab.

Gruß
Sascha
 

UweH

User

Chrima

User
Morgen

Und fliegt auch wunderbar mit 2m oder gar 3m Spannweite und (leider oder trotz) über 3kg Fluggewicht.
Wurzelprofil ist dann einfach etwas aufgedickt.
Der Vorschlag war damals auch von Peter Wick, mit Vorgabe für Thermik. Inklusive der Geometrie für "füllige" Ca-Kurve ;).

Grüsse
Chrima
 

Shimas

User
Hallo,

basierend auf euren zahlreichen Ratschlägen habe ich nun einige Änderungen vorgenommen:

- PW 1211 in die Randsegmete des Außenflügels eingebaut
- hierzu konnten die negativen KLappenausschläge im Außenflügel geringfügig zurückgenommen werden
- außerdem wurden zur Zirkulationsoptimierung die Anstellwinkel modifiziert
- und die Flächentiefe ganz außen wurde verringert

Hier die Ergebnisse der Vortex-Berechnung:

111204_Angel_v006e_Kurven.png

Anhang anzeigen 111204_Angel_v006e.flz
Anhang anzeigen 111204_Angel_v006e_Berechnungswerte.TXT

Die Sinkgeschwindigkeit konnte im Hinblick auf bessere Thermikeigenschaften weiter reduziert werden. Allerdings ist auch der Anstiegwinkel gestiegen ich habe etwas Probleme damit, mir einen um über 8° angestellten Flügel fliegend vorzustellen. Da ist man doch vom Strömungsabriss nicht mehr weit entfernt und beim kleinsten Gegenwind muss schnell reagiert werden.
Oder sehe ich das zu kritisch?

Gruß
Sascha
 

Shimas

User
Hallo,

die vorherige Variante empfand ich doch als etwas zu Thermik-lastig, da der flieger öfters auch im sanften Hangaufwind eingesetzt wird. Daher gab es nochmal eine Pfeilungs- und Verwindungsüberarbeitung, die im wesentlichen eine geringe ca-Senkung mit Einfluss auf Sink- und Fluggeschwindigkeit sowie Anstellwinkel bewirkt:

Ranis:
111206_Angel_v007a_Kurven_Ranis.png

FLZ-Vortex:
111206_Angel_v007a_Kurven.png

Anhang anzeigen 111206_Angel_v007a_Berechnungswerte.TXT

Mit dem Ergebnis bin ich soweit erstmal ganz zufrieden. In den nächsten Tagen werden Seitenleitwerksfläche integriert und unterschiedliche Klappenstellungen untersucht.

Gruß
Sascha
 

laqui

User
Hallo,

geh mal bitte beim Gewicht auf 2kg. Die 900g wirst du nie erreichen, ich weiss ja nicht wie fit du beim bauen bist aber das wird definitiv nix, da gehe ich jede Wette ein.
Es nützt doch nichts wenn du dir das hier schönrechnest.

Gruß
Thomas
 
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