Leinenverstellung
Leinenverstellung
Hallo Peter
Zum besseren Verständniss hier ein PDF Auszug aus dem E-Book von Herrn Maikis:
Eine der am häufigsten gestellten
Fragen betrifft die Art und Weise, wie man die Leinenspannung erhalten kann. Einige Maßnahmen wirken
nur während bestimmter Flugfiguren oder in bestimmten Fluglagen und sind eigentlich mehr gedacht, Leinenspannung
zunächst mal zu produzieren, als diese wieder herzustellen, wenn sie verloren ging. Andere
wirken dauernd und helfen auch, schlappe Leinen wieder zu straffen.
Es können nicht alle Maßnahmen genannt werden, aber die üblicherweise verwendeten Mittel sind ( in
beliebiger Reihenfolge ) hier aufgelistet.
A Seitenruderausschlag ( oder auftriebliefernde Profilierung )
B Motor-Seitenzug
C Gewichtsversatz
D Flügelflächen-Versatz
E Flapflächen-Versatz
F Flap-Differential– Ausschlag
G Rumpf-Seitenfläche , und Lage des Flächenschwerpunktes
H Lage des Schwerpunktes
I Position der Leinenführung
K Zentrifugalkraft ( siehe Skizze 1 )
Einige dieser Maßnahmen wirken im Zusammenhang und können nicht isoliert betrachtet werden. Generell
sind jedoch all jene Einrichtungen, die im Horizontalflug im Einsatz sind, auch in den Manövern wirksam .
Sie können als die hauptsächlichen Quellen für Leinenzug betrachtet werden. In allen Fällen ist jedoch ausreichende
Geschwindigkeit der Garant für Leinenzug. Wir wollen die verschiedenen Maßnahmen der Reihe
nach betrachten.
Seitenruderausschlag ( bzw. profiliertes Seitenruder )
Motor-Seitenzug
Rumpf-Seitenfläche
Diese Elemente können als Gruppe gesehen werden. Abgesehen von der Zentrifugalkraft sind sie die
Hauptquelle für Leinenzug. Im Falle des Verlustes, wenn also das Flugzeug frei fliegt, stellen sich die Ruder
auf Neutral und der Effekt des Gewichts– sowie des Auftriebversatzes geht verloren. Es sind also lediglich
diese drei Elemente, die das Flugzeug nach außen steuern und den Leinenzug wieder herstellen, bevor
es kracht. Ein übermäßiger Seitenruder-Ausschlag wird jedoch ein Schieben des Flugzeugs und damit
ein Schlenkern in scharfen Ecken hervorrufen. Eine große Rumpf-Seitenfläche hilft, das Flugzeug draußen
zu halten. Aber der Flächen-Mittelpunkt sollte idealerweise hinter dem Schwerpunkt und auf gleicher Höhe
wie die Leinenführung liegen.
Für eine Seitenruder-Fläche von 6 % der Flügelfläche ( 3 % Finne, 3 % Ruder ) sollten 10 Grad Ruderausschlag
( oder entsprechende Profilierung ) und 2 Grad Motor-Seitenzug ( max. 3 ) genügen. Eine Rumpf-
Bill Draper über:
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Der Anteil der Rumpfseitenfläche, die hinter dem Schwerpunkt liegt, zusammen mit der Lage der Leinenführung
helfen auf der Downwind-Seite und in schnellen Loopings, übermäßigen Leinenzug zu verhindern.
Gleichermaßen bewirkt die hintere Rumpffläche, daß das Flugzeug bei starkem Wind auf der Upwind-Seite
nach außen schiebt und somit den Leinenzug aufrecht erhält.
Im Idealfall sollte die vertikale Lage des Schwerpunktes ( P ), der Seitenflächen-Mittelpunkt ( Q ), sowie
die Leinenführung ( R ) auf der gleichen vertikalen Ebene liegen. Skizze 3 zeigt den Effekt einer tief
liegenden Leinenführung, zusammen mit hoch liegendem Schwerpunkt und Seitenflächen-Mittelpunkt.
Das Resultat wäre mangelnder Leinenzug in Außenloopings und im Rückenflug. Dies müßte mittels einer
Trimmklappe oder durch Verdrehen der Flaps korrigiert werden.
Gewichts-Versatz
Die einfache Methode dafür ist das Anbringen von Blei im Außenflügel. Der grundlegende Gedanke ist,
den Gewichts-Schwerpunkt sowie den Trägheits-Schwerpunkt außerhalb des Auftrieb-Mittelpunktes zu
platzieren. Der Effekt ist, daß das Flugzeug leicht nach außen gekippt wird, sodaß ein kleiner Teil des Auftriebs
vom Griff weg nach außen wirkt. Skizze 4 zeigt den Effekt beim hohen Geradeaus-Flug. Er wirkt im
Normalflug sowie im Rückenflug gleich ( hier natürlich stark übertrieben dargestellt ).
Das Trägheitsmoment des Gewichtes tendiert dazu, die Flügelspitze in den Loopings nach “außen“ zu werfen
( hier bezogen auf die Kreisbahn des Loopings ! ), wobei ein Teil des Auftriebs wiederum nach außen
( bezogen auf den Flugkreis ) wirkt. Skizze 5 illustriert diesen Effekt. Man beachte, wie der Auftrieb im
oberen Teil des Loopings in Richtung ( Looping-) Mittelpunkt , das äußere Flügelende jedoch entgegen
( in dieser Fluglage nach „oben“ ) wirkt.
Die Menge des Gewichts muß mit Bedacht gewählt werden, um nicht zu viel einzusetzen. Zu hohes Gewicht
läßt den Flügel hängen und verursacht starkes Wackeln im Ausflug aus den Ecken. Das richtige Maß
hängt ab von der Größe des Flugzeugs, Art der Leinenführung, Holzauswahl, Art der Leinen, usw. Infolge
des Gewichts der Leinenführung, des Schalldämpfers usw. ist der innere Flügel ( bzw. die innere Flugzeughälfte
) ohnehin schwerer. Man sollte daher für die äußeren Rippen und den äußeren Randbogen schwereres
Holz wählen. Somit kann man dieses Gewicht gleichzeitig für zusätzliche Festigkeit einsetzen.
P
Q
R
Skizze 3
Auftrieb
Außengewicht
Skizze 4
U m die Größe des erforderlichen Gewichts herauszufinden, wiegt man zunächst die Leinen ( 18
m Laystrate wiegen etwa 30 gr ). Nun wird das Flugzeug mit der Motor-Kurbelwelle und dem Heckrad
bzw. Rumpfmitte unter dem Seitenleitwerk gelagert und so viel Blei am äußeren Randbogen angebracht,
bis das Flugzeug ausbalanciert ist. Dann fügt man noch die Hälfte des Leinengewichts hinzu. Wenn , z.B.
infolge Holzauswahl, der äußere Flügel ohnehin schon schwerer ist, dann ermittelt man zuerst das Gewicht,
welches an der inneren Flügelspitze nötig wäre, um das Flugzeug auszubalancieren. Dies sagt aus, um wieviel
der äußere Flügel schwerer ist. Dieser Betrag kann von dem Gewicht abgezogen werden, welches zum
Ausgleich des Leinengewichts erforderlich wäre.
Das durch diese Methode ermittelte Ausgleichsgewicht reicht nun gerade aus, das Flugzeug für den Horizontalflug
in Schulterhöhe auszutrimmen. In engen Ecken jedoch, oder auf höherer Ebene, entspricht das
Trägheitsmoment der Leinen etwa nur einem Drittel ihres normalen Gewichts, da sich nur das äußere Ende
mit der Geschwindigkeit des Flugzeugs bewegt. Auch ist der Trägheitsmittelpunkt der Leinen etwa zwei
Drittel der Länge vom Griff entfernt. Die hieraus resultierenden Kräfte am Innenflügel betragen also weniger
als ein Viertel des Leinengewichts. Deshalb haben wir für die Ecken ausreichend überkompensiert, um
die Kräfte - wie in Skizze 4 und 5 dargestellt - so auszubalancieren, damit ein Ausschlagen des Flügels
nicht befürchtet werden muß. Infolge des Widerstands der Leinen wird das Flugzeug etwas hereindrehen
( deshalb auch der Seitenruder-Ausschlag usw. ), aber dieser Widerstand hilft auch, den Effekt des Trägheitsmomentes
der Leinen zu vermindern.
Es ist interessant festzustellen, daß bei einem Gewicht von 30 gr, bei 96 kmh in einer 2,5 m Radius Ecke,
eine Kraft entsprechend 900 gr auf unseren Flügel einwirkt.
Flügelflächen-Versatz ( bzw. Auftriebsversatz )
Indem wir den Innenflügel größer machen und dadurch den Auftrieb erhöhen, erhalten wir einen ähnlichen
Effekt wie in Skizze 4 und 5: der Schwerpunkt liegt außerhalb des Auftriebs-Mittelpunktes ( Skizze 6 ).
Auf den ersten Blick scheint dies sinn-
Voller zu sein, als Gewicht einzubauen.
Es hat aber auch einige Nachteile.
Skizze 5
Wirkungsrichtung
Auftrieb
Trägheitsmoment
Außengewicht
Trägheitsmoment
Außengewicht
Auftrieb
Schwerkraft
Skizze 6
Die Werte für Auftrieb, Widerstand, Zentrifugalkraft– und Trägheitseffekte ändern sich im Quadrat , und
sind eine Funktion der Geschwindigkeit im Quadrat. Wie auch immer die Flugfigur : die äußere Flügelspitze
wird sich schneller fortbewegen als die innere; wahrscheinlich um etwa 8 %, abhängig von Flugzeuggröße
und Leinenlänge. Der Auftriebs-Mittelpunkt wird sich deshalb nach außen verschieben. Auch der Trägheitsmittelpunkt
des Flügels wird sich in Relation zum Flügel nach außen versetzen. Dadurch verschiebt
sich der Trägheits-Mittelpunkt des gesamten Flugzeugs, wenn auch nicht so weit wie der Auftriebsmittelpunkt.
Da das Gewicht eines Flügels etwa 40 % des Gesamtgewichts ausmacht, bedeutet das : bei einem
Flugzeug von 1,50 m Spannweite an 16 m ( reine ) Leine wird der Auftriebsmittelpunkt etwa 18 mm , der
Trägheitsmittelpunkt jedoch etwa 8 mm nach außen wandern. Deshalb sollte der Rumpf um circa 10 mm
nach außen versetzt werden, um diese beiden Mittelpunkte in den Ecken wieder übereinander zu bringen.
Das Vorhergegangene hat uns nun ein Flugzeug beschert, dessen innerer Flügel 20 mm länger als der äußere
ist. Es wurden aber nur die Auftriebs– und Trägheitskräfte innerhalb des Flugzeugs selbst kompensiert,
immer vorausgesetzt, daß das Flugzeug in sich ausbalanciert war. Unberücksichtigt blieben immer noch die
Steuerdrähte, der Schalldämpfer usw. , die weiteres Austrimmen oder etwa zusätzlichen Auftrieb ( am Innenflügel
) erfordern könnten; ebenso das Trägheitsmoment der Leinen. Auch wenn man also Flächenversatz
einsetzt, wird in der Praxis trotzdem Gewicht im Außenflügel verwendet.
Der größte Nachteil des größeren
Innenflügels ist der erhöhte Widerstand,
der dazu tendiert, das
Flugzeug hereinzudrehen. Zwar
hilft der größere Auftrieb , den
Leinenzug zu erhalten. Wenn der
jedoch verloren geht ( üblicherweise
unter Verlust der Steuerung!
) , dann wird der größere
Widerstand am Innenflügel versuchen,
das Flugzeug hereinzudrehen.
Er wird dabei gegen den
Seitenruder-Ausschlag und den
Motor-Seitenzug wirken, von
denen wir hoffen, daß sie den
Leinenzug retten können (Skizze
7).
Trotz des kleinen Nachteils eines
Gewichtes im Außenflügel ist
dieses sicherlich genauso effektiv
wie der Flügelversatz. Seine Wirkung
ist vorhersagbar, es kann zu
Trimzwecken leichter verändert
werden, und hat nicht das Problem
mit dem Widerstand bei
schlaffer Leine. Da wir ja schon
über 6 gr Leinen-Kompensation in den Ecken haben, sind weitere 6 gr mit Sicherheit ausreichend, den
Trägheits-Mittelpunkt genügend zu verschieben.
Flapflächen.Versatz
Flap-Differential-Ausschlag
Auch diese beiden Systeme sind dafür gedacht, den Auftrieb am Innenflügel zu erhöhen. Entwürfe, deren
Innenflügel länger ist, haben ohnehin entsprechend längere Flaps innen. Bei symmetrischen Entwürfen
kann der äußerste Teil des Flap nach Bedarf feststehend eingebaut oder als Trim-Klappe ausgebildet sein,
wobei das innere Flap über die volle Länge geht. Diese Anordnung gewährt den zusätzlichen Auftrieb in
den Ecken, vermeidet aber den Nachteil des Widerstandes des größeren Innenflügels, der bei schlaffer Leine
problematisch sein kann. Um Schaukel-Bewegungen in Ecken zu vermeiden, sollte das innere Flap nur
etwa 4 bis 5 % mehr Fläche als das äußere haben.
Das Differentialflap-System erfordert eine getrennte Anlenkung der Flap-Hörner. Hier ist der Ausschlag
des inneren Flap größer als der des äußeren, um mehr Auftrieb zu erzeugen. Die Differenz sollte aber nur 2
oder 3 Grad betragen, keinesfalls mehr als 5 Grad, um unerwünschte Schaukelbewegungen zu vermeiden.
Skizze 7
Persönlich ziehe ich das System mit symmetrischem Flügel und längerem Flap innen vor.
Als abschließende Betrachtung über Leinenzug könnte man sich die folgende Situation vorstellen: Du
stellst den Flieger aufs Heck, um in den Wingover zu gehen; der Motor stottert und setzt möglicherweise
ganz aus; gerade auf 45 Grad !!!
a) das Außengewicht im Flügel hilft nicht
b) der größere Innenflügel hilft nicht , sondern schadet sogar
c) Differential-Flapausschlag und Flapflächen-Versatz wirkt nicht
d) wenn die Geschwindigkeit abfällt, gibt es auch keine Zentrifugalkraft mehr
e) wenn die Geschwindigkeit abfällt, wirken Schwerpunktlage und Lage der Leinenführung nicht
f) wenn die Geschwindigkeit abfällt, zieht ein vorn liegender Schwerpunkt die Nase herein
g) der Motor-Seitenzug ist nicht wirksam
In dieser Situation, wenn Du über den Scheitelpunkt gehst und die andere Seite hinunter, hängt das Flugzeug
da oben nur noch an der Rumpfseitenfläche und am Seitenruder-Ausschlag.
Schwerpunktlage
Position der Leinenführung
Die Mittellinie zwischen den beiden Leinenführungen sollte auf einer Linie liegen, die 10 bis 20 % der
mittleren Flügeltiefe hinter dem Schwerpunkt läuft ( Skizze 2 L ). Somit verursacht die Zentrifugalkraft ein
Schieben des Flugzeugs nach außen. Der Effekt eines vorne liegenden Schwerpunktes bewirkt erhöhten
Leinenzug mit zunehmender Geschwindigkeit. Aber er hilft nicht, verlorenen Leinenzug zurückzugewinnen.
Eine vorn platzierte Leinenführung wird den Zug in den Figuren vermindern. Denkt man sich den Flügelgrundriß
als einfaches Rechteck ( einschließlich Flaps ), dann sollte sich die Leinenführungs-Mittellinie
38 bis 40 % ( mittlerer Tiefe ) hinter der Nasenleiste befinden ( M ) Die beiden Führungen sollen ziemlich
nahe beieinander liegen ( etwa 30 mm ), um Schiebebewegungen bei Richtungsänderungen zu vermeiden.
Bei den meisten Flugzeugen wird der Schwerpunkt bei 15 bis 25 % mittlerer Tiefe liegen ( N ). ( Maß O
beschreibt die „mittlere Tiefe“ ).
D D
E
A
B
I
C
Skizze 1
M
O
N
L
Skizze 2
Das Teil fliegt ohne ! Motorseitenzug!!!!!!!!!
