V-Leitwerk

OH19

User
Hi Leute,
ich konstruiere eine 2m Segler der ein V-Leitwerk haben soll. Wie groß muss das sein?

Grüße von Ossi
 

micbu

User
Groß genug um das Modell gemäß deiner Auslegung stabilisieren zu können.

Man kann diese Frage nicht pauschalisieren. Früher habe ich ein paar Modelle selbst konstruiert. Die Größe des Leitwerkes habe ich nach optischen Gesichtspunkten festgelegt. Wenn die Gesamtoptik gestimmt hat, dann war es gut für mich. Es gab nie ein Problem. Ich denke nicht, dass die Größe problematisch ist.


Michael
 
Naja, ein paar Anhaltspunkte gibt´s aber schon. Es ist beispielsweise schon mal sinnvoll, wenn der projezierte Höhenleitwerksanteil mindestens 10% der Tragfläche beträgt. Als Öffnungswinkel hat sich ein Wert von ca. 110° bis 115° bewährt.

Gruß, Karl Hinsch
 
Das ist, einfach ausgedrückt, die Fläche die du siehst wenn du von genau unten oder oben draufguckst siehst. Genauer gehts natürlich mit der Trigonometrie;)
Gruss Alex
 

OH19

User
Soll es dann von oben sozusagen "aufgeklappt sein?? Es ist doch so, dass je größer das Leitwerk ist, desto besser sind die Flugeigenschaften. Oder???

Grüße vom Ossi
 
Tu mal abschauen !!

Tu mal abschauen !!

Dazu bieten sich die Flieger von www.arthobby.com sehr gut an.
Dort hast Du (z.B. beim Timon) eine Plan mit den Abmessungen online. Ich habe den Timon-Rumpf mit Flächen vom Mefisto von Reichard und da passt das V-Leitwerk recht gut.

LG
Robert
 
Hab mal schnell eine Skizze gemacht. Sieht nicht schön aus aber erklärt es hoffentlich.
PROJ.jpg

Also sozusagen der Schatten der entsteht wenn du mit einer Lampe von oben draufleuchtest.

Alex
 

OH19

User
Danke für die Antworten!!! Die Skizze ist sehr hilfreich. Jetzt hab ichs gecheckt. Sieht doch ganz gut aus.
Grüße von Ossi
 
Hallo liebe Kollegen,

das ist doch ein prima Thema für's FLZ_Vortex.

Einfach einen Flieger entwerfen, oder einen Demoflieger nehmen und dann einmal mit Kreuzleitwerk und einmal mit V-Leitwerk durchrechnen.

Dabei sollten man versuchen, ähnliche Flugeigenschaften zu erhalten.

Ossi , gibt uns doch mal ein paar Daten von deinem Wunschflieger.

Grundrissdaten
Profile
usw.

Oder noch besser, nimm dir das FLZ_Vortex, tipp da deinen Flieger ein und stell das File hier ins Forum.
Dann kann jeder mitarbeiten.

Den LINK zum FLZ_Vortex findest Du unten.

Gruß

Frank
 
für die Auslegung von V-Leitwerken gibt es einige interessante Artikel (in englisch) auf Charles River RC

Don Stackhouse schreibt in seinem Beitrag über Seitenruderwirkung am V-Leitwerk
An Extended Discussion on the Design of V-Tails
Don Stackhouse schrieb:
The reason SOME V-tails have poor rudder response is the same reason why SOME conventional and SOME T-tails have poor rudder response: BECAUSE THEY'RE DESIGNED WRONG !!!

The biggest problem with V-tail design is some old misconceptions and a lot of mythology that frequently ends up causing them to be sized improperly. [...]A given T, V, or conventional tail will all have essentially the same control authority if they have the same total area. Too many people still have the idea that you can give a V-tail the same projected area as the supposedly equivalent conventional tail, which results in an undersized V-tail. Let me repeat that, just in case you missed it: The response is poor NOT because it's a V, a T, a W, a Q, or any other wierd configuration you dream up, it's response is poor because it's TOO SMALL !!!!
...
Übersetzung von mir:
Der Grund warum einige V-Leitwerke schlechte Ruderwirkung haben ist der gleiche warum einige normale Leitwerke und einige T-Leitwerke schlechte Ruderwirkung haben: WEIL SIE FALSCH AUSGELEGT SIND.

Das größte Problem mit V-Leitwerken ist ein alter Irrtum und viel Mythologie was häufig dazu führt, dass die Größe falsch ausgelegt wird. [...] Ein gegebenes T-, V- oder konventionelles Leitwerk werden im Wesentlichen die gleich Kontrollwirkungen erzielen, wenn sie die selbe Gesamtleitwerksfläche haben. Zuviele Leute haben immer noch die Idee, dass man dem V-Leitwerk dieselbe projizierte Fläche geben kann wie dem gleichwertigen konventionellen Leitwerk, was ein unterdimensioniertes V-Leitwerk ergibt. Ich möchte das wiederholen, für den Fall, dass Sie es überhört haben: Die Wirkung ist schlecht, NICHT weil es ein V, ein T, ein W, ein Q, oder irgendeine andere komische Konfiguration ist welche Sie sich erträumen, die Wirkung ist schlecht, weil es ZU KLEIN ist!!




Formeln für die Umrechnung eines Konventionellen Leitwerks in ein V-Leitwerk von Mark Drela findet man hier:
Quick V-Tail Sizing
 

Hans Rupp

Vereinsmitglied
Sehr schwierige Frage - ich kann sie dir daher so einfach nicht beantworten

Sehr schwierige Frage - ich kann sie dir daher so einfach nicht beantworten

Hallo,

Bertis Verweise sind gut und ich habe mich sehr darüber gefreut. Aber auch wenn man das alles davon berücksichtigt kann man noch daneben liegen. Ist mir so passiert. Das Leitwerk unseres Biests ist zu groß geraten, weil ich die Auswirkung des momentenarmen Profils am Flügel, des neu entworfenen Leitwerksprofils sowie der hohen Streckung des Leitwerks in Summe im Verhältnis zu bekannten Entwürfen falsch beurteilt habe. Aber besser zu groß als zu klein.

Wenn mir jetzt einer der Experten hier sagen könnte, welcher Faktor welchen Anteil daran hat würde ich einen ausgeben. Und ich habe es mit FLZ-Vortex vorher berechnet, aber eben auch mißinterpretiert bzw. das damals verwendete darin verwendete Verfahren zur Berechnung des Profilmoments war nicht exakt und das heutige ist es auch noch nicht. Da wissen wir ,dank den Nurflügeln, dass unsere Rechenverfahren nicht so exakt wie wünschenswert arbeiten.

Weiter ist die richtige Leitwerksgröße auch eine Frage des Flugstils und des eigenen Empfindens.

Wennwenig Ahnung hat, orientiert man sich am besten an vorhandenen Modellen was Profilwahl an Flügel und Leiterwerk, Größenverhältnissen und Hebelarmen angeht. Das fliegt dann schon ganz vernünftig. Die Vorstellung mal eben ein neues Supermodell zu entwerfen sollte jeder hier ins Land der Wunschträume einsortieren. Trotzdem will ich keinem den Spaß daran nehmen, den daran hat was eigenes schaffen zu wollen. Wenn das nicht das Ziel ist, sollte man aber einfach ein gut fliegendes Modell kaufen.

Hans
 

RWA

User
Zitat ".....haben immer noch die Idee, dass man dem V-Leitwerk dieselbe projizierte Fläche geben kann wie dem gleichwertigen konventionellen Leitwerk, was ein unterdimensioniertes V-Leitwerk ergibt...."

Moin, ja aber wenn ich beim V die gleiche projizierte Fläche habe wie beim Kreuz, dann ist doch die abgewickelte/aufgeklappte Fläche des V-Leitwerks schon wesentlich grösser als die des Kreuzleitwerkshöhenruders, und das ist dann immer noch zu klein ?!

Roland
 

RWA

User
...oder muss ich die Projektionsfläche des Seitenruders nehmen und dann die Projektionsfläche des V-Leitwerks gleich gross gestalten ?
Weil dann wirds schon grösser als nach der senkrechten Projektion.

Roland
 

Hans Rupp

Vereinsmitglied
Es ist nicht so einfach...

Es ist nicht so einfach...

Hallo,

in dem Link zu Mark Drelas Umrehcnunsgformeln findest Du die Antwort auf deine Frage, aber nur unter stark vereinfachenden Annahmen.

Die wesentlichen Einflussparameter sind:
- Leitwerkshebelarm (soll wohl der gleiche sein)
- Öffnungswinkel V-Leitwerk
- Auftriebsanstieg der eingesetzten Profile
- Maximalauftrieb der eingesetzten Profile (Achtung: Rezahlabhängigkeit beachten)
- Klappengrößen
- Streckung der Leitwerke

Wenn man die Interferenzen an den Leitwerken vernachlässigt (bei der Annahme graut es mir vor allem), gleiche Profile und Klappengrößen und Streckungen annimmt (was nie der Fall sein wird, aber nicht so entscheidend ist), dann kommt man zu Mark Drelas Umrechnungsformeln in obigem Link. Er schreibt selbst, dass sie eben wegen den einschränkenden Annahmen nur eine grobe Richtung vorgeben, aber besser als Raten sind.
Hans
 
Moin, ja aber wenn ich beim V die gleiche projizierte Fläche habe wie beim Kreuz, dann ist doch die abgewickelte/aufgeklappte Fläche des V-Leitwerks schon wesentlich grösser als die des Kreuzleitwerkshöhenruders, und das ist dann immer noch zu klein ?!
Das Problem ist das folgende: Die Luftkraft an der schräggestellten Fläche wirkt ja unter einem Winkel. Die Kraftkomponente, die in die gewünschte Richtung wirkt (also nach unten oder oben) ist kleiner. Die projizierte Fläche ist eine Methode, diese Reduktion der Kraft zu berücksichtigen.
Die Kraft wird kleiner mit dem Faktor cosinus des Schrägstellungswinkels.

Nun wird aber auch der Anstellwinkel, den die schräggestellte Fläche bei einer Astellwinkeländerung des Rumpfes erfährt mit der Schrägstellung kleiner. Kann man sich leicht vorstellen bei Schrägstellung 90°: Das Seitenleitwerk erfährt keine Anstellwinkeläderung bei einer Nickbewegung des Rumpfes. Dies geht nochmal mit dem Faktor cosinus Schrägstellungwinkel ein. Für gleiche Wirksamkeit muss die Leitwerksfläche mit dem faktor 1/cos^2(phi/2) multipliziert werden.

Es kommen dann allerdings noch Feinheiten dazu, wie der von Hans angegebene grössere Auftriebsanstieg einer höher gestreckten Fläche.
 

RWA

User
Ah okay, schade, ich dachte es gäbe eine simple Faustregel zum Ändern von Kreuz- auf V-Leitwerk.
Wegen der Projektionsrichtung, ich habe zwei Zweckmodelle, beide mit V-Leitwerk, beide mit etwas über 110° Öffnung, beim einem würde die Projektion aus der Draufsicht, beim anderen aus der Seitenansicht, da ist das Leitwerk relativ zur Fläche deutlich grösser, passen.
Und das Modell mit dem grösseren Leitwerk geht deutlich besser auf Seite, die Differenzierung Seite/Höhe ist bei beiden gleich.

Wegen des abhängig von der V-Stellung verminderten Anstellwinkels,dann braucht ein Flügel mit nach oben angewinkelten Aussenflügeln auch keine Schränkung, weil der Aussenflügel eh weniger angestellt ist als der Innenflügel ?

Aber EWD am V-Leitwerk messe ich doch aus der Seitenansicht ?!?

Jedenfalls mache ich das so, weil doch geometrisch alle Teile die verbunden sind in der selben Ebene auch die gleiche Winkeländerung erfahren, unabhängig davon wie sie angeordnet sind.


Roland
 
Wegen des abhängig von der V-Stellung verminderten Anstellwinkels,dann braucht ein Flügel mit nach oben angewinkelten Aussenflügeln auch keine Schränkung, weil der Aussenflügel eh weniger angestellt ist als der Innenflügel ?
Im Prinzip ist das so, ja. Mehr V entlastet Anstellwinkelmässig. Allerdings belastet dann ein Schiebewinkel wieder. Wenn der Aussenflügel extrem kritisch ausgelegt ist, kann sich bei hohem Anstelwinkel das Schiebe-Roll-Moment umkehren. (Weil am Aussenflügel die Strömung abreisst.)

Aber EWD am V-Leitwerk messe ich doch aus der Seitenansicht ?!?
Wenn Das Leitwerk nach der cos^2 Regel ausgelegt ist, passt das auch. Dort ist der Korrekturfaktor schon drin. Sonst gibt es dann solche Modellfliegerweisheiten wie "V-Leitwerke wirken schlecht auf Höhe!"
 
Hallo,

hier mal eine Testrechnung mit FLZ_Vortex.

Flugzeug: Anfänger-Motor-Flieger Besenstiel.
File Besenstiel_Kreuzleitwerk.flz .

Bei einer Schwerpunktlage von 0,1m ergeben sich als Auslegungsdaten

EWD 1° , HLW-Fläche=0,07500m^2 , Spannweite HLW 0,5m bei 0,15m Profiltiefe
CA=0,31360
Stabi=15,05182%
Geschwindigkeit=14,96416m/s = 53,87099km/h

Nun das zweite File Besenstiel_V_Leitwerk_1.flz.
Hier habe ich die Spannweite des HLW bei 0,5m und die Tiefe bei 0,15m gelassen und den Öfnungswinkel auf 110° eingestellt.
Das macht pro Seite dann eine V-Form von 35°.
Die Segmentbreite des HLW's in Spannweitenrichtung ist nun 0,30519m anstelle von 0,25m (plattes HLW).
Das Seitenleitwerk ist nun futsch.

Auch hier wieder eine EWD von 1° und die Schwerpunktlage auf 0,1m gelassen.
CA=0,27120
Stabi=13,87379%
Geschwindigkeit=15,37617m/s = 55,35423km/h

Die Unterschiede sind also da , aber nicht so gewaltig.

Im nächsten Step (File Besenstiel_V_Leitwerk_2.flz) habe ich versucht, sowohl das CA, als auch das Stabimaß des Flieger's mit Kreuzleitwerk hinzubekommen.
Das Leitwerk bleibt wie im File Besenstiel_V_Leitwerk_1.flz
Durch Anpassen der EWD auf 1,45° und Vorverlegung des Schwerpunktes von 0,1m auf 0,0959m (4,1mm nach vorne), ergeben sich nun folgende Daten.
CA=0,31735
Stabi=15,10645%
Geschwindigkeit=14,21422m/s = 51,17118km/h

Wenn also die Pojektion der Draufsicht gleich ist, kommt also durchaus wieder in die Nähe des Orginalfliegers, wenn man EWD und Schwerpunkt anpasst.



Habe dann noch mal einen Versuch gemacht und das Orginal HLW (Spannweite 0,5m und Tiefe 0,15m) einfach in der Mitte durchgeschnitten und als V-Leitwerk mit 35° (Öffnungswinkel 110°) nach oben geklappt.
Die Projektionsfläche ist nun 0,06144m^2, die Spannweite des HLW 0,40958m, Tiefe bleibt 0,15m.
File Besenstiel_V_Leitwerk_3.flz .

EWD von 1° gelassen, Schwerpunkt 0,1m.
Ergebnis:
CA=0,17332
Stabi=8,40119%
Geschwindigkeit=19,48759m/s = 70,15533km/h

Sollte man nicht tun.
Das Stabimaß ist nun schon sehr klein und wird beim ziehen des Höhenruders noch kleiner.
Kleines Stabimaß bedeutet aber heftige Reaktionen auf Klappen und Störungen.
Kommt man nun auf den Gedanken , den Schwerpunkt weiter nach vorne zu legen um das Stabimaß zu erhöhen, dann kommt man vom Regen in die Traufe.
Man muß nun sehr schnell fliegen um ohne Höhenruder oben zu bleiben.
Um das gleiche Stabimaß (15%) und die Geschwindigkeit des Orginalfliegers zu erreichen braucht man nun eine EWD von etwa 2,7° und eine Schwerpunktlage von 0,08m (sage und schreibe 20mm weiter vorne wie beim Orginal-Besenstiel).

Wie groß nun das V-Leitwerk wirklich sein muß hängt auch vom Leiwerks-Hebelarm und vom Profilmoment der Hauptfläche ab.
Also eine Rechnung mit dem Entwurf von Ossi wäre nicht die schlechteste Idee.
Da wir bis dato, außer der Spannweite (2m), noch nicht viel wissen, kann man wohl keine Größenangabe für das V-Leitwerk machen.

Gruß

Frank

Anhang anzeigen Besenstiel_V_Leitwerk_3.flz
Anhang anzeigen Besenstiel_V_Leitwerk_2.flz
Anhang anzeigen Besenstiel_V_Leitwerk_1.flz
Anhang anzeigen Besenstiel_Kreuzleitwerk.flz
 
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