Neues Flügeldesign mit dynamisch verformbarem Flügelprofil.

Hallo,

habe bereits im Blog ein Video zu einer neuen Flugzeugentwicklung gepostet:
http://www.rc-network.de/forum/entry.php/308-Neues-dynamisches-Fl%FCgeldesign-nach-dem-Vorbild-der-Natur.

hier kommt ein Nachfolgervideo welches noch weiter auf die im o.g. Blogartikel
angesprochenen Eigenschaften eingeht und diese einer tieferen Videoanalyse unterzieht.




Es handelt sich dabei um die Entwicklung eines Flügels dessen Profil sich organisch und selbständig verformen kann.
Die aerodynamischen Eigenschaften der Luft erlauben es dem Flügel,
daß er automatisch die beste Profilform annimmt die er für den Auftrieb benötigt.

Zusätzlich versucht der Flügel Turbulenz effizient auszunutzen und die erhöhten
Trägheitseigenschaften deren Wirbeln (aufgrund der gespeicherten kinetischen Energie die sie enthalten)
auszunutzen.

freshNfunky schrieb:

daß er automatisch die beste Profilform annimmt die er für den Auftrieb benötigt.

Zum Vergrößern anklicken....

Die Experimente sind sicher interessant, aber diese Aussage ist äusserst gewagt. Es müsste ein extremer Zufall sein, wenn eine willkürlich gewählte Anordnung von elastischen Elementen zu einer Idealen Profilform führt. Nach dieser Logik ist ein Flaggentuch der ideale Flügel.

Die Rückström-Ventilklappen können allerdings schon wirken und den totalen Strömungsabriss hinauszögern.

Verstärkung

Verstärkung

Das hat etwas mit Verstärkung von Turbulenz zu tun.
Das Prinzip basiert auf effizienter Verstärkung von Turbulenz. Wenn man Turbulenz richtig beeinflusst, dann verschwindet ihr negativer Einfluss auf die Konstruktion.

Nur so am Rande: Ein Flaggentuch passt sich sehr gut an die vordefinierte Strömung an, die der Pfosten vor ihr auslöst.
Dieser erzeugt eine karmansche Wirbelstraße die von der Flagge sehr gut aufgenommen wird.
Widerstand entsteht bei der Flagge hauptsächlich durch den Impuls der Wellen, die immer in einem Winkel auf das Tuch auftreffen und dadurch eine Gegenkraft ausüben.

Im Speditionsgewerbe weiß man z.B. das bewegliche Planen zur Abschirmung bei LKW-Anhängern einen geringeren Luftwiderstand haben als
die starren Gehäuse.

Die Luft baut in der Strömung ideale hydrodynamische Körper die etwa hyperbolische Formen haben.
Kann eine Oberfläche sich nicht diesem idealen Körper angleichen. So wie z.B. LKW-Planen. Entstehen Grenzschichtturbulenzen.
Grenzschichtturbulenz ist aber überwiegend ein Phänomen zum Ausgleich von hydrodynamischer Statik. Sie entsteht im Zwischenbereich,
da wo die umströmte Oberfläche nicht mit der Statik des Fluids übereinstimmt. Turbulenzen gleichen dann die Statik wieder aus.

Diese Grenzschichtturbulenzen erzeugen einen höheren Luftwiderstand als eine flexible Oberfläche, da mehr Turbulenz zugelassen wird.
ein Starrer Anhänger schleppt daher ein ganzes Paket mehr Grenzschichtturbulenz mit, welches der flexible Anhänger in wesentlich geringerem
Maße tut

Die noch optimalere Form findet sich hier, indem man zusätzlich zur Flexibilität auch noch das Flattern durch Abrisskanten unterbindet
und Turbulenz in fraktale Strukturen ordnet. Ähnlich wie es die Dimples bei einem Golfball tun.
Regelmäsige Turbulenz erzeugt ein anderes Grenzschichtverhalten um den Körper als eine glatte Oberflächen und löst sich wesentlich später ab.

In dieser Konstruktion ist diese beschriebene Technik noch nicht optimal. Aber spätestens bei der nächsten Flügelversion hab ich das Flattern dann noch besser im Griff.

Ich finde Deine Experimente höchst interessant,

bitte berichte weiter davon. Ideal wären auch Geschwindigkeit, Sinken und Gleiten zu messen bei nahezu gleichen Bedingungen.
Ich denke erst damit kannst Du dann reproduzierbare Rückschlüsse ziehen.

Hallo,

das erinnert doch sehr an die sog. "Rückstromtaschen", die an der TU Berlin untersucht wurden; s. hier:
http://www.bionik.tu-berlin.de/user/giani/klappen/evo.html

Gruß,
Helmut

Nun auch nominiert:

Nun auch nominiert:

Das Projekt wurde jetzt für den Querdenker Awart nominiert.



Ihr könnt das Projekt durch einen Vote unterstützen

http://www.querdenker.de/Umfragen/QUERDENKER-Award-2012-Kategorie-Erfinder_14

Interessante Aufnahmen, sehr beeindruckend auch die Eule im anderen Link
Wenn -wenn- ich die Flugaufnahmen der Vögel richtig interpretiere, dann sperren die aufgestellten Federn diesen Rückstrom nicht komplett, sondern lassen, zumindest im Vergleich zu den Kunststoffklappen, verwirbelte Luft passieren. Um die Grenzschicht aufzupeppen? Wäre interessant, ob ein nachgebautes Kunststoffgefieder noch besser wirken würde.

Grüße
Andi

Hallo Felix,

herzlichen Glückwunsch zur Nominierung!

Auf deine PN gehe ich Anderntags ein,
da muss ich erst deinen Links folgen und
das dann auch verdauen. SEHR interessant,
soviel ist jetzt schon klar!

freshNfunky schrieb:

...
Im Speditionsgewerbe weiß man z.B. das bewegliche Planen zur Abschirmung bei LKW-Anhängern einen geringeren Luftwiderstand haben als die starren Gehäuse.
...

Zum Vergrößern anklicken....

Hier gibt es ein Patent, welches genau das Gegenteil behauptet (Flatternde Planen erhöhen den Luftwiderstand):

http://www.patent-de.com/20040318/DE10241559A1.html

Jürgen

P.S.: Nix für ungut, aber einen großen Unterschied bei der Flugleistungen oder -eigenschaften gegenüber einem "normalen" Modell konnte ich bei dem Video jetzt nicht wirklich erkennen.

und wie funktioniert dann das mit den Querrudern und Wölbklappen etc. weil steuern sollte man ja auch können. wir können die flugel ja nicht so drehen biegen usw wie Vögel.

Gruß
Jürgen

Heim62 schrieb:

und wie funktioniert dann das mit den Querrudern und Wölbklappen etc. weil steuern sollte man ja auch können. wir können die flugel ja nicht so drehen biegen usw wie Vögel.

Gruß
Jürgen

Zum Vergrößern anklicken....

Moin,

Wäre vielleicht mal ein Versuch wert einen Unterschied zu erfliegen mit diesen Modellen. Die Modelle von Zaerotech werden nur durch verdrehen der Flügel gesteuert.

http://www.zaerotech.com/

http://www.ar-flugmodelle.at/modelle/zaerotech/

Grüße
Martin

Planen und andere Antworten

Planen und andere Antworten

@Jürgen Heilig:
Das Planen den Luftwiderstand verringern ist belegt, und zwar bis zu einem Drittel:
http://www.zeit.de/2009/09/Containerschiffe
Das mag ja sein dass dieser Herr darauf ein Patent angemeldet hat,
aber ein Patent verlangt nicht dass es technisch unbedingt korrekt ist.

Turbulenz basiert auf Verstärkung instabiler Hydrostatik. Und wenn etwas instabil ist dann kann man es regeln - auch mit passiven Systemen.
Geht nicht gibt's nicht!

@Jürgen (Heim62):
Wer sagt denn daß das nicht geht den kompletten Flügel drehen?
wird ja auch bei den HLW's bei Kampfjets gemacht. Ist halt mechanisch evtl. aufwändiger.

@Martin (rcraupe):
Whow echt agile Flugmodelle. Die gehn mal echt ab die Teile.
Der Typ wohnt auf Hawaii. Auch keine schlechte Location für ein Firmensitz

Dass Planen bei Containerschiffen Vorteile bringen, ist einleuchtend.
Die Container sind eckige Kästen, die Lücken zwischen den Containern bringen auch zusätzlichen Widerstand. Die Aerodynamik dürfte hier bei der Planung keine Rolle gespielt haben.

Nur weil es beim Containerschiff Widerstandsvorteile bringt eine Plane drüber zu spannen, lässt sich das aber nicht 1:1 auf einen Flügel übertragen.

Die Profile sind deutlich aerodynamischer gestaltet und bieten daher weniger Potential zur Widerstandsminimierung.

Wenn man sich die Ergebnisser der Münchner ansieht, dann fällt auf, dass der Wiederstandsbeiwert cw sich kaum verändert hat.
Die Vorteile liegen vielmehr auf einem sanfteren Abrissverhalten. Der Auftrieb bricht nicht abrupt ein, wenn der Anstellwinkel nach Erreichen von camax weiter erhöht wird.
Bei den ersten Versuchen lag der Widerstand mit den Klappen höher als ohne.

Sicher ein interessantes Projekt, aber man sollte auch noch mal den Flügel komplett ohne Klappen vergleichen, gerade bei moderaten Anstellwinkeln.
Für hohe Anstellwinkel und das Abrissverhalten kann man sicher was rausholen mit gut ausgelegten Klappen.
Weiterhin viel Spass und Erfolg bei deinen Versuchen!

Hallo,

freshNfunky schrieb:

@Jürgen Heilig:
Turbulenz basiert auf Verstärkung instabiler Hydrostatik. Und wenn etwas instabil ist dann kann man es regeln - auch mit passiven Systemen.
Geht nicht gibt's nicht!

Zum Vergrößern anklicken....

Ach, so ist das...
Und da plagen sich Turbulenzforscher noch mit anderen Erklärungen ab.


Gruß,
Helmut

freshNfunky schrieb:

@Jürgen Heilig:
Das Planen den Luftwiderstand verringern ist belegt, und zwar bis zu einem Drittel:
http://www.zeit.de/2009/09/Containerschiffe
Das mag ja sein dass dieser Herr darauf ein Patent angemeldet hat,
aber ein Patent verlangt nicht dass es technisch unbedingt korrekt ist.
...

Zum Vergrößern anklicken....

Da geht es aber um die Reduzierung des Luftwiderstands weil die Plane die Spalten zwischen den Containern schliesst (und eventuell noch für eine Schräge Fläche am Bug statt einer senkrechten Wand sorgt). Bei einem LKW mit nur einem Container gibt es keine Spalten zwischen Containern.

Jürgen

plagen ist gut

plagen ist gut

haschenk schrieb:

Hallo,
Ach, so ist das...
Und da plagen sich Turbulenzforscher noch mit anderen Erklärungen ab.

Zum Vergrößern anklicken....

Die reine Lehre der Aerodynamik verabscheut Turbulenzen. Es wird leider nur selten eingeräumt, daß Turbulenz der Normalzustand einer Strömung ist. Laminare Strömung gibt es nur durch viskose Dämpfung. Ein ideales Fluid der Viskosität Null und Re = Unendlich hat demzufolge nicht wie von Abstraktionsfreunden der Forschung so gern geliebt ein turbulenzfreies Verhalten,
sondern genau das Gegenteil.
Statik in einem Fluid ist ein Fraktal.
Die fraktale Statik wird durch das Fluid an seinen instabilen Stellen verstärkt. In jedem System das mehr als ein Freiheitsgrad besitzt verstärkt sich immer Emergenz.
Nur in der klassischen Technik die generell immer einen Freiheitsgrad in ihrer Mechanik erlaubt gibt es deterministische Lösungen.

Und was willst Du uns mit dem Geschwurbel sagen?

Das Turbulenz Chaos ist, weiss die klassische Aerodynamik auch. Als solches entzieht sie sich im Detail der Vorhersage. In der Wirkung als Gesamtheit sind aber viele Fälle beherrschbar.

Die Evolution hat die Vogelfeder hervorgebracht. Auch wenn es 100 Millionen Jahre gedauert hat, das Ergebnis kommt perfekt mit dem Turbulenzproblem klar.
Und wir glauben, das in ein paar Jahren zu schaffen? Keine Chance, ausser in der Natur abgucken. Wir haben 120 Jahre seit Lilienthal gerade erst mit Fliegen angefangen.
In ein paar hundert Jahren wird man den Kopf schütteln darüber, mit welchen vorsintflutlichen Glattkisten wir noch anfangs des einundzwanzigsten Jahrhunderts rumgeeiert sind....

Claus

SpeedFlap schrieb:

Die Evolution hat die Vogelfeder hervorgebracht...... Wir haben 120 Jahre seit Lilienthal gerade erst mit Fliegen angefangen.

Zum Vergrößern anklicken....

Nun, Flugzeuge fliegen schneller, höher, weiter als jeder Vogel, können mehr Lasten transportieren und kacken nicht mal auf die Jacke.
Also was?
Zu dem OP: ein wirklich ganz einfacher Test ob etwas funktioniert ist es auszuprobieren.
Also, fliegt ein Flugzeug mit der Technik länger, besser, sparsamer etc. Welches ist das Ziel und wird es erreicht?
Selbst mich kann man sogar von der Funktion einer Forellenturbine überzeugen wenn man mir eine funktionierende zeigt ;-)
Mach also einfach weiter und überzeuge die Kritiker durch Ergebnisse! Bisher sehe ich in den Videos allerdings noch nichts besonderes, und vermuten würde ich das sich nur das Abrissverhalten verbessert, und das ist hinlänglich bekannt. Aber vermuten kann man ja vieles.

viel Erfolg
Thomas

Vögel haben eine andere Aufgabenstellung und andere Voraussetzungen. Sie müssen z.B. eine Startgeschwindigkeit nahe Null beherrschen. Rotierende Teile sind bionisch nicht möglich. Resultat ist der Schwingenflug, der ganz anderen Regeln folgen muss, als mechanische Fliegzeuge.

Ohne Zweifel hat die Natur gewisse Problemstellungen besser gelöst, als wir das können. Z.B Manövrieren auf engstem Raum und die oben angesprochene Minimalgeschwindigkeit. Wie Thomas aber richtig sagt: Wenn es um Effizienz geht (z.B. Gleitzahl oder Lasttragfähigkeit), dann hat die Maschine bereits die Nase vorn.

Visionen beim Forschen sind gut und nötig. Aber eine Herangehensweise, die das revolutionäre Resultat schon hinter dem Zielstrich sieht und Lösungsansätze zum vornherein verklärt, verstellt den neutralen Blick aufs Resultat. Und der ist unbedingt nötig.

Ich wünsche Dir auch viel Erfolg; die Arbeit ist Interessant. Ich wünsche Dir aber auch etwas mehr Distanz zum Objekt.