Wiedereinsteiger / Eigenbau E-Segler

Moin,

ich bin neu im Forum, aber kein blutiger Anfänger mehr. Ich habe mit 14 angefangen, Modellflug zu betreiben und irgendwann aus Kosten- und Zeitgründen wieder aufgehört Der Flugplatz war auch mangels Auto und Führerschein etwas weit weg. Inzwischen bin ich 29 und Maschinenbau-Ingenieur. Zeit habe ich immer noch recht wenig, dafür aber erheblich mehr Kohle und vor allem Geduld. Und meine Freundin hat ein Auto. Und sie fragt nicht nach Kosten. Meistens.

Damals hatte ich zuerst einen Elektro-Uhu (den alten mit ~ 1800 mm Spannweite), dann einen Trainer 40. Die habe ich beide ganz gut fliegen können. Zwischendurch habe ich eine Sopwith-Pub ganz aus Holz gebaut, aber zum Fliegen war die mir zu schade.

Ich kann immer noch fliegen, wie ich bei einem Kumpel herausgefunden habe, im Simulator geht an einem guten Tag auch ein Heli (Ich habe auch einen e-Flite Blade MSR, aber ich finde der zählt nicht). Nun möchte ich mir wieder einen Segler bauen, wieder so 1800 mm Spannweite, aber eben als Eigenkonstruktion. RTF kommt nicht in Frage, weil ich das basteln nunmal liebe. Eigentlich könnte es jetzt auch schon losgehen.

Bevor ich meinen ersten Entwurf baue, möchte ich ihn in Flz-Vortex nachrechnen, weil ich es interessant finde. Und dabei kommen bei mir einige Fragen auf. Hier die groben Daten und ein Screenshot von Flz-Vortex (das .flz-file ist angehängt, aber falls jemand ohne das Programm auch etwas dazu sagen möchte):

• Tragfläche:
  • Spannweite: 1800 mm,
  • Profil: S3021,
  • Tiefe an der Wurzel: 200 mm,
  • Tiefe an der Spitze: 130 mm (war 150 mm),
  • Einstellwinkel: 1,9° (war 1,5°);
• HLW:
  • Spannweite 380 mm (war 360 mm),
  • Profil: Brett,
  • Tiefe an der Wurzel: 120 mm,
  • Tiefe an der Spitze: 90 mm,
  • Abstand Nasenleiste HLW -- Nasenleiste Tragfläche: 650 mm,
  • Einstellwinkel: 0.4° (EWD: 1,5°) (war 0°, EWD bleibt erhalten);
  
  
• Allgemein:
  • Gesamtmasse: 1 kg (evtl etwas mehr),
  • Gutmütig, ich peile ein Stabilitätsmaß von 12 % an,
  • Fluggeschwindigkeit etwa 10 m/s;

Hier ein Screenshot von Flz-Vortex nach einer Auslegungsrechnung für c_a = 0.8 (bestes Gleiten bei c_a = 0.877 laut http://www.worldofkrauss.com/foils/967):



Dabei fallen mir erstmal die Blasenwarnungen an den Flügelspitzen auf. Falls sie zutreffen, sind sie schlecht. Sollte ich etwas dagegen tun? Des weiteren erscheint mir der Anstellwinkel im Vergleich zur Polaren etwas zu hoch. Eine Verlagerung des Schwerpunktes nach vorn (auf 90 mm) führt zu einer höheren Fluggeschwindigkeit, damit zu einer höheren Re-Zahl bei höheren Stabilitätsmaß (in dem Fall 12,8%):



Allerdings bekomme ich nun Blasenwarnungen über die gesamte Spannweite, und das macht mich stutzig. Bei einer höheren Re-Zahl und einem niedrigeren Anstellwinkel erscheint mir das nicht plausibel, es sei denn dass ich etwas grundlegendes übersehen/nicht verstanden/ignoriert habe.

Empfehlungen wie "bau es einfach" nehme ich natürlich auch gerne entgegen. Mir ist klar, dass die Wahrheit irgendwie anders aussieht als das, was das Programm ausspuckt. Andererseits gibt so eine Simulation meist auch recht zuverlässig Auskunft darüber, wie sich Veränderungen auswirken. Mir ist auch klar, dass ich keinen unkaputtbaren, gutmütigen hochleistungs-Anfängersegler bauen werde.

Inkonsistenz zwischen Daten und .flz-Datei

Inkonsistenz zwischen Daten und .flz-Datei

leider haben sich Fehler eingeschlichen, das möchte ich euch nicht vorenthalten. Die oben angehängte .flz-Datei bleibt, wie sie ist, dafür gibts nochmal neue Maße für die Geometrie:

• Tragfläche:
  • Spannweite: 1800 mm,
  • Profil: S3021,
  • Tiefe an der Wurzel: 200 mm,
  • Tiefe an der Spitze: 130 mm (war 150 mm),
  • Einstellwinkel: 1,9° (war 1,5°);
• HLW:
  • Spannweite 380 mm (war 360 mm),
  • Profil: Brett,
  • Tiefe an der Wurzel: 120 mm,
  • Tiefe an der Spitze: 90 mm,
  • Abstand Nasenleiste HLW -- Nasenleiste Tragfläche: 650 mm,
  • Einstellwinkel: 0.4° (EWD: 1,5°) (war 0°, EWD bleibt erhalten);

Tut mir leid, falls sich schon jemand Gedanken darüber gemacht haben sollte.
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Anmerkung des Moderators: Die hier geposteten korrigierten Angaben habe ich in Post #1 eingefügt!

Niemand? Schade - ist evtl mein Problem nicht klar geworden?

Grüße

mante

Tja, was willst Du hören?

Ich würde als erstes die Tragfläche mit Schränkung bauen: 1-2Grd außen, da das Abrissverhalten bei Deiner Auftriebverteilung nicht schön ist: er reißt außen zuerst ab.
Zur V-Vorm: Doppelte V-Form ist besser. Wenn es nur eine einfache V-Form sein soill, dann sicher pro Seite 8grd.
Profile: Schau Dir mal den Strak AG24, AG25, AG26 an. Das ist das Beste was für Segler dieser Größe verfügbar ist.
http://charlesriverrc.org/articles/drela-airfoilshop/markdrela-ag-ht-airfoils.htm

Bzgl. der Blasen: Zur Beurteilung von Profilen nimm besser X-Foil (oder Profili). Die Blasen bei ca 0,4 und höheren Geschwindigkeiten können schon sein: hört bei vielen Seglern als Pfeifen. Ein Turbolator bei 60% könnte helfen. Bei Höchstauftrieb und kleinen Re-Zahlen wandert die Blase immer weiter nach vorne. Daher der Tip: Schränkung und Re-Zahl angepaßte Profile (AG26 außen).

Weiterhin viel Spaß!

Bernd

ps. die Diskussion um Flz-Vortex findet im Nurflügel-Forum statt: z.B. http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/310634-Unterschiede-zwischen-Theorie-und-Praxis

Zu Deinem Problem kann ich nichts sagen habe nur Parallelen zu meinem Werdegang gesehen...

Ich habe auch:

mit 14 angefangen
-Den e-Uhu von Graupner gebaut (und mehr repariert als geflogen)
-Den Trainer 40 geflogen
-Dann Maschinenbau studiert, und mit 30 wieder ins Hobby eingestiegen.


lustich, oder?

Nur basteln tue ich nicht mehr so gerne. Ich kaufe alte Segler im Ihbäh, und bringe sie für wenig geld und geringem Aufwand wieder in die Luft.

Grüße!

Chris

@Merlin: Zunächst mal danke für die Tipps. "Hören" wollte ich wohl so etwas wie Tipps zur Auslegung eines gutmütigen Seglers, eventuell bin ich mit dem konkreten Beispiel in flz-Vortex auch in der falsche Richtung eingestiegen. Ich habe nicht bei den Nurflüglern gepostet, weil es halt kein Nurflügler sein soll. Aber wenn das akzeptiert wird, mache ich es gerne.

Ich werde nachher mal in die Richtung experimentieren, die Du vorgeschlagen hast. XFoil schien mir jedoch für einen Grobentwurf des Seglers nicht ganz das Richtige zu sein, jedenfalls kann ich mich in flz-Vortex auch um die Stabilität kümmern.

@Elcondor: Der Werdegang scheint wohl einfach gut zu passen. Gibt ja viele, denen es so ergeht...

flz-vortex

flz-vortex

Ich woilte damit nur sagen, dass dort (im Nurflügelforum) die Diskussion um das Tool läuft.
Dein Seglerentwurf ist hier im "Segelflug" schon richtig.

zu Xfoil: Du hast schon recht: das fz-vortex ist für den Entwurf schon prima. Aber da die Vorhersagen was die Profile befrifft nicht so doll sind, würde ich die Blasenwarnung abschalten und auf Basis der errechneten Re-Zahlen mir die Profile in Profili/Xfoil ansehen.

Bernd

Ok, xfoil habe ich, die sample sessions sind natürlich ein guter Einstieg. Das habe ich mit xfoil auf das s3021 im oben ermittelten Flugzustand angewandt (ca = 0.8, Re = 70342)
(der Anstellwinkel ist die Summe aus Anstellwinkel in flz-Vortex: 5,47469° und Einstellwinkel der Tragfläche: 1,9°)

Dann musste ich och ein paar mal ! reindrücken, bis es konvergierte und siehe da, ein Einbruch für cp auf der Oberseite bei x=0.4. Ist das das Äquivalent zur Blasenwarnung?

Zu den AG24...26: Ich habe Probleme, flz-Vortex dazu zu bringen, die Koordinaten zu fressen. Ich bekomme Warnungen, dass die mittlere Z-Koordinate der Endleiste nicht 0 sei, obwohl ich das manuell nachkorrigiert habe (zum testen)

Müsste ich nicht auch durch geeignete Wahl des Leitwerkshebelarms und der Leitwerksgröße einen brauchbaren Flugzustand einstellen können?

Grüße

Christoph

@Merlin: Ich habe mal eine vereinfachte Version deines Vorschlags in Vortex reingehackt und hier ist nun das Ergebnis:

• Tragfläche:
  • Spannweite: 1800 mm,
  • Wurzel: AG 24, Tiefe 180 mm,
  • Spitze: AG 26, Tiefe 110 mm, Schränkung -2°,
  • Einstellwinkel: 2°;
• HLW:
  • Spannweite: 340 mm,
  • Abstand Nasenleiste HLW - Nasenleite Tragfläche: 620 mm,
  • Wurzel: Brett, Tiefe 120 mm,
  • Spitze: AG 26, Tiefe 90 mm,
  • Einstellwinkel: 0° (EWD 2°);

Dass Vortex die Profildaten nicht lesen konnte, lag an falschen line endings. Nachdem ich die korrigiert hatte, lief es.

Die gesamte Geometrie des Fliegers ist anders als im ersten Post und entstand durch einiges Probieren.

Die Auslegungsberechnung habe ich erstmal wie in diesem Screenshot gemacht:


Nun zeigt mir Vortex wieder Blasen an, aber das schaue ich mir gleich nochmal mit xfoil an. Immerhin kommt die Blasenwarnung nun für die Flügelmitte! Als Anstellwinkel in xfoil nehme ich für die Flügelwurzel also 3,6952° bei Re = 134396. xfoil berichtet mir nun: "Side 1 free transition at x/c = 0.6133". Was heißt das für mich? Ich interpretiere das als Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung, allerdings weiß ich nicht, ob er mir Sorgen bereiten sollte:


Was nun? Es müsste doch auf diesem Weg möglich sein, einen Segler auszulegen, der leicht zu handhaben ist und ohne Feinheiten wie Schränkung oder Profilstraks auskommt - bei einem simplen, auf dem Brett gebauten Anfängermodell geht das ja offenbar.

Vielen Dank nochmal für die Tipps bis hierher!

Grüße

Hi Mante,

@HLW: nimm durchgehend die "ebene platte". Das AG26 ist dafür ungeeignet. Wenn, dann ein symetrisches Profil wie HT14 oder ein NACA0006

@Leicht handhabbar: für mich heißt das, dass das Modell ein gutmütiges Abrißverhalten hat. Es soll nicht über den Außenflügel abkippen, sondern eher in eine Art Sackflug gehen. Das geht aber nur wenn der Flügel in jedem Fall zuerst im Innenflügel abreißt. Dein Einfachtrepezflügel hat in der Hinsicht mehrere Probleme: die starke Zuspitzung und die daraus resultierende Auftriebsverteilung. Zudem die Außenflügeltiefe von 11cm, die für niedrige Re-Zahalen sorgt und deshalb besondere Maßnahmen erfordert.
Alle "Anfängermodell" die ich kenne haben übrigens eher Doppeltrapezflächen- meist mit rechteckigem Mittelteil und einem Außenflügel mit moderater Zuspitzung. Aber selbst diese Modelle hatten Schränkung im Außenflügel eingebaut und oft auch noch ein modifiziertes Außenprofil.
Ich habe Deinen Entwurf mal entsprechend angepasst und mit dem AG35 ein Profil mit gerader Unterseite gewählt, das auch einfach gebaut werden kann.

Anhang anzeigen e-segler_v2.flz

@Blasenwarnung: Würde ich mir nicht zuviel Gedanken machen. Ein Profil wählen bei dem die Polare im betrachteten Re-Zahl Bereich ordentlich aussehen reicht IMO.

Das Außenprofil am Höhenleitwerk war ein copy/paste-Fehler. Aber schön gesehen!

Ich hatte gehofft, mit einem einfachen Trapez durchzukommen, aus bautechnischen Gründen: Ich wollte es mal mit einer Styro/Balsa-Fläche probieren. Da wäre mir ein einteiliger Kern pro Hälfte entgegen gekommen. Das vergesse ich jetzt mal.

Danke für den angepassten Entwurf! Einige Fragen dazu:

• Zwischen Innen- und Außentrapez ist das AG27 eingesetzt. Ist das so gewollt? Vielleicht auch ein bewusst eigebauter Fehler wie bei da Vinci (Schlingel!). Es sieht mir schon sehr dünn aus, zumal außen wieder das AG 35 benutzt wird.
• Dass die Re-Zahl jetzt im Mittelteil höher ist, leuchtet mir ein. Schade, dass ich da nicht selbst drauf gekommen bin!
• Wie wählst du die passende Spannweite für den Übergang zwischen Mittel- und Außenteil?
• Spannweite ist jetzt kleiner, aber mir solls recht sein.

Es gibt zwar noch mehr Sachen, die ich gerne ansprechen würde, aber die würden eindeutig den Rahmen sprengen.

Grüße

Zu den Profildaten des AG 35

Zu den Profildaten des AG 35

flz-Vortex meckert, dass die Nasenleiste beim AG 35 nicht bei z = 0 beginnt. Stimmt: (AG35: in schwarz, dazu zum Vergleich das AG 24 in blau)



Wenn ich nun den Einstellwinkel aus dem angepassten Entwurf von Merlin nehme (2,2°), den Anstellwinkel aus der Auslegungsberechnung (~ 5°) und den Winkel der beim AG 35 verkippten Profilsehne (~ 1,6°) addiere, resultiert daraus ein Anstellwinkel bzgl der Anströmung von 8,7°. Das ist ne Menge, oder nicht?

Zwischen Innen- und Außentrapez ist das AG27 eingesetzt. Ist das so gewollt? Vielleicht auch ein bewusst eigebauter Fehler wie bei da Vinci (Schlingel!). Es sieht mir schon sehr dünn aus, zumal außen wieder das AG 35 benutzt wird.

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Da war ich einfach zu schnell... also ag35-ag35-ag35

Dass die Re-Zahl jetzt im Mittelteil höher ist, leuchtet mir ein. Schade, dass ich da nicht selbst drauf gekommen bin!

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Viel interessanter ist die Auftriebsverteilung! gibt mal -1° HR (knapp am Abriß). Jetzt kommt der Abriß schon in der Mitte -> kein Abkippen
Probier auch mal einen Rechteckflügel (Außenflügel -2° geschränkt): Ist kaum schlechter und extrem gutmütig.

Nach Gefühl... na ja fast Ziel ist meist eine etwas überelliptische Auftriebsverteilung - wobei man da immer Kompromisse eingeht, wenn z.B. der Bau ganz einfach sein soll. Der andere Punkt ist die Verteilung der V-Form, die einer liegenden Ellipse angenähert werden soll.

Ansonsten: frag´ halt!

Gruß,
Bernd

ag35

ag35

Probier die mal
Anhang anzeigen AG 35.dat

Danke, bei deiner AG 35 ist die Profilsehne horizontal. Wo hast du die her?

gibt mal -1° HR (knapp am Abriß). Jetzt kommt der Abriß schon in der Mitte

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Getestet, stimmt! Das ist schön - allerdings traue ich dem Braten nicht, weil die Werte aus flz-Vortex so wenig mit denen aus xfoil übereinstimmen. Heißt das nun für mich, dass das Modell praktisch nur geradeaus fliegen kann und für den Steigflug nicht taugt (ist eventuell etwas überspitzt formuliert)? Meine Reaktion wäre dann, den Auslegungs-ca nach unten zu korrigieren (bzw es zu versuchen).

Nein, das heißt nur, daß das Abrißverhalten sehr gutmütig ist.
Dein Auslegungs ca im Gleitflug liegt niedriger - vielleicht bei 0.6 / 0.7

Xfoil rechnet nur die 2D-Polaren eines Profils. Vortex die Auftriebsverteilung. Das sind zwei paar Schuhe.

Xfoil rechnet nur die 2D-Polaren eines Profils. Vortex die Auftriebsverteilung. Das sind zwei paar Schuhe.

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Das beruhigt mich vorerst.

Was ist mit dem Profilstrak AG 35 - AG 25 - AG 26? Dann habe ich eine gerade Unterseite und kann ihn einfach auf den Rumpf legen. Nach außen hin entspricht es dann wieder deiner ersten Empfehlung. Wenn ich die Fläche aus Styro/Balsa baue, geht das ja. Laut Vortex spricht da offenbar auch nichts gegen. Bei einer Rippenfläche würde ich das AG 35 (durchgehend) vorziehen.

Die Spannweite von 1600 mm war mir etwas zu klein. Mit 1700 mm wirkt der Flügel weniger klobig (ich muss ja hinsehen können) und das scheint keine offensichtlichen Probleme zu bereiten (qualitativ gleiches Abrissverhalten), außerdem kann mein ego deinen Entwurf nicht 1:1 übernehmen (tut mir leid!).

Hier ist mein aktueller Entwurf (AG 35 - AG 25 - AG 26)

Passt doch!
1,7 Spannweite ist aber jetzt weniger als im Anfangsentwurf? Mach doch mal die Außenflügel statt 35cm 45cm lang. Das bringt richtig Leistung! Ansonsten achte darauf, daß Du leicht baust! 1kg finde ich viel. In der Größe würde ich versuch 900g nicht zu überschreiten.
Desweiteren solltest Du Dir über die Landung Gedanken machen... Bau Landeklappen ein! Einfach im geraden Mittelteil eine 25% Klappe (wie Wölbklappe) vorsehen, die zum Landen 90° abgesenkt werden kann. Funktioniert perfekt. Ich habe selbst Segler in einer ähnlichen Aulegung und ohne Klappen ist die Landung kein Spaß, weil das Ding so ewig gleitet

Viel Spaß beim Bauen!

Bernd

mante schrieb:

Das beruhigt mich vorerst.

Was ist mit dem Profilstrak AG 35 - AG 25 - AG 26?

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Dir ist schon bewusst, dass dieser Strak aus zwei Teilen besteht:AG 35 - AG 25 und AG 25 - AG 26?
Also mit einem Kern kommst man da nicht hin.
Ich bin begeistert von Drela Profilen, habe AG 45-47 im Einsatz, ähnlich Drelas Aegea, Flächenbelastung 20g/dm²,
Wk erforderlich zum Landen am Hang
Allerdings mit Positivbauweise gebaut, CNC-Styrodurkern mit Glasbeschichtung wg. Profiltreue.
Wolfgang

@Merlin: 1,7 m Spannweite ist weniger als in meinem Anfangsentwurf, aber 0,1 m mehr als in deinem ersten Vorschlag. Jetzt habe ich wieder 1,8 m; der Mittelteil ist 1 m breit. Ich könnte ihn auch schmaler machen, dann ist der Knick genau in der Mitte. Jetzt habe ich im Mittelteil 1 m und außen jeweils 0,4 m, das scheint ganz gut zu sein.

Ich schrecke etwas vor einem 4-Klappen-Flügel zurück, vor allem im Hinblick auf Leichtbau. Könnte ich nicht auch die Querruder (die ich erstmal nicht fest eingeplant hatte) als Wölbklappen benutzen? Da ich noch keine RC-Anlage habe, kann ich mir auch direkt eine zulegen, die sowas unterstützt. Was mir jetzt als Gegenargument einfällt, ist der krass unterschiedliche Verfahrweg der Servos - ich büße damit viel Auflösung bei den Querrudern ein.

@Wolfgang: Den Wunsch nach einem einzelnen Kern habe ich auf Eis gelegt, aber danke fürs genaue Hinsehen! Ich bin auch nicht auf die Styro-Balsa-Bauweise festgelegt, da jetzt ein 4-Klappen-Flügel zur Diskussion steht. Da scheint es mir entspannter zu sein, das Ding aus Rippen zu bauen. Oder eine Art Hybrid!? Ich weiß es nicht genau. Hänge gibt es hier zwar, aber im Flachland werde ich doch eher nach Thermik suchen.