Tragflügelprofil erstellen ohne pc!!!

C

Christian Zinkl

User
Guten tag alle zusammen!
ich bin nicht neu hier, war nur schon seit ewigkeiten mehr in keinem forum aktiv ;)
ich hätte mal ne frage die mich schon seit jahren quält.
leider habe ich auch im internet dazu nichts passendes gefunden.

ich habe mir schon unzählige seiten angeschaut auf denen erklärt wird wie man ein profil entwickelt!

da ich mich aber sehr für grundlagenwissen interessiere hätte ich folgende frage an die spezialisten:

wie wurden tragflügelprofile früher entwickelt (ohne computerprogramm)???
d.h. wie komme ich von den errechneten daten, polaren und diagrammen auf die kontur des profiles?
angenommen ich möchte sowas im althergebrachten stil durchführen (was ich mir danach wahrscheinlich aus dem kopf schlage), wie müsste ich vorgehen???

ich hoffe ihr wisst was ich meine.
leider habe ich im inet bis heute nichts brauchbares gefunden!

danke im voraus
lg
christian :)
 
M

MarkusN

User
Christian Zinkl schrieb:
wie wurden tragflügelprofile früher entwickelt (ohne computerprogramm)???
d.h. wie komme ich von den errechneten daten, polaren und diagrammen auf die kontur des profiles?
Zum Vergrößern anklicken....
Nicht so rum. Also eigentlich geht das auch heute mit dem Computer nicht so rum. Sonst würde sich jeder eine Polare von Ca -1 bis +1 mit cw 0.002 zeichnen und das passende Profil dazu rechnen. Dieses Profil gibt es nicht.

"Zu Fuss" wurden die ersten Profile frei Schnauze entworfen. Lilienthal hat sich den Flügel des Storchs ganz genau angeschaut, und danach seine Profile entworfen. So ist man noch lange vorgegangen. "Was gut aussieht, fliegt auch gut!" Mit der Zeit hat man dann ein Gefühl dafür entwickelt, welche Wölbung z.B. für eine bestimmte Auftriebsleistung nötig ist, und welche Formen gutmütige Flugeingenschaften ergeben. Die NACA hat dann festgestellt, dass viele erfolgreiche Profile (konkret das Clark Y und ein Gö, dessen Nummer mir entfallen ist) eine ähnliche Dickenverteilung haben. Diese haben sie dann in eine Formel gepackt, und gleich eine gewölbte Mittellinie nach einer mathematischen Funktion dazugepackt. Das konnt man dann in Dicke, Dickenrücklage, Wölbung, und Wölbungsrücklage variieren. Fertig war die Reihe der 4-Stelligen NACA-Profile.
Später konnte man dann von einer gewünschten Druckverteilung (die direkt auf den Widerstand und den Auftrieb schliessen lässt) auf ein Profilkontur zurückrechnen (sog. inverser Entwurf). Die ersten Profile dieser Art (ich denke an die sechsstelligen NACA, müssen aber nicht zwingend die ersten gewesen sein) wurden auch noch zu Fuss gerechnet. Jedenfalls nicht mit mehr Hilfsmitteln als einem Rechenschieber. Computer gabs da noch nicht. Die Mustang ist z.B. mit so einem Profil geflogen.

Beim Profilentwurf geht man meist so vor, dass men ein Profil nimmt, dessen Eigenschaften schon etwa dem entsprechen, was man will, und dieses modifiziert. Z.B. in der Dicke. Oder einem der anderen Hauptparameter die ich oben genannt habe. Nasenradius und Endleistenwinkel sind auch noch beliebte Arbeitspunkte. Das kann man auch zeichnerisch zu Fuss.
 
C

Christian Zinkl

User
MarkusN schrieb:
Nicht so rum. Also eigentlich geht das auch heute mit dem Computer nicht so rum. Sonst würde sich jeder eine Polare von Ca -1 bis +1 mit cw 0.002 zeichnen und das passende Profil dazu rechnen. Dieses Profil gibt es nicht.

"Zu Fuss" wurden die ersten Profile frei Schnauze entworfen. Lilienthal hat sich den Flügel des Storchs ganz genau angeschaut, und danach seine Profile entworfen. So ist man noch lange vorgegangen. "Was gut aussieht, fliegt auch gut!" Mit der Zeit hat man dann ein Gefühl dafür entwickelt, welche Wölbung z.B. für eine bestimmte Auftriebsleistung nötig ist, und welche Formen gutmütige Flugeingenschaften ergeben. Die NACA hat dann festgestellt, dass viele erfolgreiche Profile (konkret das Clark Y und ein Gö, dessen Nummer mir entfallen ist) eine ähnliche Dickenverteilung haben. Diese haben sie dann in eine Formel gepackt, und gleich eine gewölbte Mittellinie nach einer mathematischen Funktion dazugepackt. Das konnt man dann in Dicke, Dickenrücklage, Wölbung, und Wölbungsrücklage variieren. Fertig war die Reihe der 4-Stelligen NACA-Profile.
Später konnte man dann von einer gewünschten Druckverteilung (die direkt auf den Widerstand und den Auftrieb schliessen lässt) auf ein Profilkontur zurückrechnen (sog. inverser Entwurf). Die ersten Profile dieser Art (ich denke an die sechsstelligen NACA, müssen aber nicht zwingend die ersten gewesen sein) wurden auch noch zu Fuss gerechnet. Jedenfalls nicht mit mehr Hilfsmitteln als einem Rechenschieber. Computer gabs da noch nicht. Die Mustang ist z.B. mit so einem Profil geflogen.

Beim Profilentwurf geht man meist so vor, dass men ein Profil nimmt, dessen Eigenschaften schon etwa dem entsprechen, was man will, und dieses modifiziert. Z.B. in der Dicke. Oder einem der anderen Hauptparameter die ich oben genannt habe. Nasenradius und Endleistenwinkel sind auch noch beliebte Arbeitspunkte. Das kann man auch zeichnerisch zu Fuss.
Zum Vergrößern anklicken....


Danke für deine hilfreiche antwort!
Vl könntest du mir noch folgendes beantworten:

wenn ich jetzt ein profil entworfen habe, aus welchenparametern der kontur entnehme ich dann die werte um die berechnungen durchzuführen?
ich hoffe ich hab das jetzt richtig erklärt. ;)

danke vielmals!
 
M

MarkusN

User
Christian Zinkl schrieb:
wenn ich jetzt ein profil entworfen habe, aus welchenparametern der kontur entnehme ich dann die werte um die berechnungen durchzuführen?
Zum Vergrößern anklicken....
Ja, hättste wohl gern! So einfach geht das nicht. Modell schnitzen und ab in den Windkanal damit! Und weil das eben sehr aufwendig ist, hat man, sobald sie verfügbar wurden, Computer für immer bessere Simulationsrechnungen benutzt.
 
C

Christian Zinkl

User
okay danke für die antwort,
also als fazit geht hervor das ohne XFOIL o.ä. für uns modellbauer ein profil entwurf auf diese art gar nicht möglich wäre.
es sei denn wir hätten das nötige kleingeld für einen windkanal XD
jedenfalls nochmal einen herzlichen dank für die schnellen antworten :)
 
SdN

SdN

User
Ich hab immer gedacht die ersten Profile wurden anhand einer Schuhsohle gezeichnet und dann wurde einfach ein gerader Strich für die Unterseite darunter gesetzt, so z.B. das Clark Y. Bei dem Profil hat das auch gut geklappt, der Schuster hatte offensichtlich Ahnung von der Materie.
Bei manch anderen Profilen wie dem E205 fragt man sich, ob der Schuster jemals was von Fliegen gehört hat oder nur bei italienischen Schuhen kopiert hat (Aussehen gut, Qualität naja).
 
M

MarkusN

User
Bisschen was rechnen geht schon. So ist zum Beispiel cm bei gleichem Skelettlinienverlauf direkt proportional zur Wölbung. Auch für ca gibts Faustformeln. Aber einfach mal schnell anhand eines gezeichneten Profils eine Polare rechnen geht nicht.
 
RetoF3X

RetoF3X

User
Hallo zusammen

Dann gibt es noch die Joukowski transformation, die aus einem Zylinder ein "vernuenftig ausschauendes" Profil ergibt, "einfach" mittels Koordinatentranformation.

Ist zumindest eine Moeglichkeit, ein Profil analytisch zu berechnen (Kontur und Stroemung mittel Potentialtheorie), ohne Computer.

Dafuer hat man bei diesem Profil nichtsoviel Spielraum es anzupassen. Muesste man wirklich mal von absolut 0 anfangen, wuerde ich es dort versuchen anstatt eine Schuhsohle abzuzeichnen;).

Viele Gruesse:
Reto
 
C

Christian Zinkl

User
Mal was anderes: ich hab flugzeuge bis jetzt immer frei schnauze konstruiert, und mich eben nach anderen bestehenden konstruktionen gerichtet.
Kann mir hier jemand kurz einen überblick verschaffen welche polare und kennwerte zu welchen flugzeugtyp passen?

z.B. F3B --> ca werte, wölbung, wölbungsrücklage
F3J --> ca werte, wölbung, wölbungsrücklage
F3F --> ca werte, wölbung, wölbungsrücklage
Usw....


Ich bin da leider nicht wirklich fündig geworden.

Danke im voraus!
 
G

Gast_8624

Gast
Hallo Christian,

du kannst diese (Profil)Kennwerte nicht einer Wettbewerbsklasse zuordnen, zumal in allen drei Klassen mit Wölbklappen geflogen wird.

Von ca min ~ null bis ca max ~ 1,2 oder gar ca = negativ (bei entsprechendem Anstellwinkel), geht da alles.

Für die Eignung in einer der Klassen ist die Profildicke ein wichtigeres Kriterium als z. Bsp. die Wölbungsrücklage.

Dicke ---> so dünn wie es geht um noch einen Holm unterzukriegen der den Belastungen gewachsen ist, 7% ist schon recht dünn und nur mit einem ausgefuchsten Kohlefaserholm zu beherrschen.

Das Widerstandmoment wächst mit der 3. Potenz der Holmhöhe.

Gruß Rolf
 
C

Christian Zinkl

User
Hey danke rolf, und euch allen. Ich denke ich habe jetzt zwar nicht die gesetze der aerodynamik durchschaut, aber dennoch endlich mal deutlich verstandenum welche grundprinzipien es hier gehtund wie ein profil entsteht :)

Vielen dank noch mal
Lg christian
 
K

Kayb

User
Rolf Laube schrieb:
Hallo Christian,
Dicke ---> so dünn wie es geht um noch einen Holm unterzukriegen der den Belastungen gewachsen ist, 7% ist schon recht dünn und nur mit einem ausgefuchsten Kohlefaserholm zu beherrschen.
Zum Vergrößern anklicken....

Die Dicke an einem F3X Modell so klein, wie Statisch möglich, zu machen ist aerodynamisch eher kontraproduktiv. Prinzipiell gilt: ein dünnes Profil hat weniger Widerstand. Allerdings, je dünner desdo kleiner der nutzbare CA Bereich. --> Schauen wir uns beispielsweise F3B an: Im Hochstart brauchst du soviel CA_max wie möglich. Im Speed geringen Widerstand bei CA=0. Natürlich lässt sich da über die Klappe was machen. Allerdings ein Profil, welches rein auf Speed optimiert ist (Dünn, wenig Wölbung) wird im Hochstart nicht so viel CA machen, und damit weniger hochkommen als ein Profil, welches vieleicht etwas schlechter läuft, dafür aber nen sehr viel mehr Höhe im Start macht.
Unterm Strich ist das tragendere Profil aber im Vorteil. Einige Meter höher vor dem Einflug in die Strecke mit mehr Flächenlast und der Flieger ist trotzdem schneller unterwegs.

Ich hab nen F3B Flieger der nach der "dünn und schnell ist gut"-Philosophie entworfen wurde und ich weiß auch warum es ein Vorserien Modell ist, welches so nicht in Serie gebaut wurde.

Wer sich heute mit Profilen beschäftigen will, kommt denke ich nicht um X-Foil nicht drumrum. Allerdings sollte man die Ergebnisse aus Rechungen nicht mit Gold aufwiegen. Es ist halt doch nur ne Rechung.

Man kann es auch so halten wie der Chef am Stuttgarter Windkanal: "Vorne rund und hinten spitz, fliegt scho".
 
M

MarkusN

User
Tendenziell wird heute zu sehr auf ein dünnes Profil geschielt. Der manntragende Segelflug hat riesige Leistungssprünge gemacht, als man begonnen hat, dicke Tragflügelprofile einzusetzen. Die Gründe:

  • Breiterer nutzbarer CA-Bereich.
  • Freitrgender Flügel wird möglich.

Letzteres betrifft uns heute im Modellbau weniger. Ersteres aber schon.

Extrem dünne Profile haben eine Berechtigung eigentlich nur bei Ein-Arbeitspunkt-Auslegungen und bei sehr geringen Re-Zahlen.
 
C

Christian Zinkl

User
Also würde das heißen das ein profil mit 30% Dickenrücklag, 10% Dicke, 40% Wölbungsrücklage, und 2% Wölbung für den allroundbereich sehr gut geeignet wäre?

Bei mehr Dickenrücklage müsste das Profil eher schneller werden wenn ich mich richtig erinnere oder???
Gilt das für die Wölbungsrücklage auch?

Und noch ne Frage: Was genau bewirkt eig die Hohlwölbung die manche Profile aufweisen? ich könnte mir denken einen größeren anstellwinkelberich, liege ich da richtig???

Danke vielmals
lg christian
 
K

Kayb

User
Christian Zinkl schrieb:
Also würde das heißen das ein profil mit 30% Dickenrücklag, 10% Dicke, 40% Wölbungsrücklage, und 2% Wölbung für den allroundbereich sehr gut geeignet wäre?
Zum Vergrößern anklicken....

Vergleiche RG 15:
Profildicke 8,93 %
Wölbung 1,76 %
Dickenrücklage 31,78 %
Wölbungsrücklage 39,73 %

--> wird schon tun ;)

Prinzipiell stimmt der Zusammenhang zwischen Dicken/Wölbungsrücklage und Neigung zum Speedflug. Durch diese maßnamen kriegst du potentiell größere laminare Laufstrecken und damit weniger Widerstand. Aber Achtung!: das Profil wird RE-Zahl-empfindlicher und der Widerstand muss durch diese Maßname nicht sinken, es kann sein, dass der laminar-turbulente Umschlag durch andere Ausformung deutlich mehr Widerstand macht. Also nich einfach irgend ein Profil herzunehmen und Dicke und Wölbung nach hintenzuziehen. Kann durchaus passieren, dass das Profil dann besonders im Langsamflug fürchterlich funktioniert, und wir wollen ja noch landen können.
 
E

Eberhard Mauk

User †
Dicke u Dünne Profile....!

Dicke u Dünne Profile....!

Hallo Markus,
ich hätte es nicht besser formulieren können.
Als Beispiel, hier ein 14,5 % Dickes Profil mit nur 1,6 % Wölbung. Und runder Nase.... letzteres traut man sich heute kaum noch in den Mund oder hier die Feder zu nehmen....:D:eek:
Such einer mal bei einem dünnen Profil diese Leistungen...

CACW EM1013 16145.jpg
XF5 Übersicht EM 1013 16145.jpg
Ca Alpha EM 1013 16145.jpg
Gruß
Eberhard
 
C

Christian Zinkl

User
noch kurz ne frage,
ist dieses xfoil ne freeware???
ichs habs von deren HP allerdings lässt sich das iwie nicht so recht installieren?!?

danke im voraus
lg christian
 
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