Auslegung / Auftriebsverteilung

Ich entwerfe einen Flügel für einen 4-Meter Segler und bin auf eine Frage gestossen. Es geht um die Auftriebsverteilung und das Abreissverhalten.
Ich verwende Michael Möllers Nurflügelprogramm um die Auftriebsverteilung zu kontrollieren.
Nach durchsicht von www.aerodesign.de und Helmut Quabecks Konstruktion "Allrounder" habe ich folgende Profilierung gewählt:
Wurzel: HQ2,5/12
dann: HQ2,5/12
dann: HQ3,0/11
Rand: HQ3,5/10
Das sieht dann so aus:


Die Fläche sieht so aus:


Die Auftriebsverteilung sieht (bei 3° Anstellwinkel) so aus:


Jetzt mein Problem:
Ich erwartete eine "überelliptische" Auftriebsverteilung, das sieht mir aber eher "unterelliptisch" aus.
Muss ich mit Problemen rechnen, wenn ich das so baue?

Ich sehe da nix unterelliptisches.

Kurbel

Hallo
ich sehe da auch nichts unterellyptisches. Das helle ist die perfekte ellypse und das dunkle deine Auftriebsverteilung. Ist doch okey. Schau mal die werte an wenn du die Klappen ausährst, ob du da eine Ellypse hinkriegst...

Grüsse
Timo

Dir gehts ja um das Abreisverhalten wenn ich dich richtig verstanden habe. Dazu musst du dir die Auftriebsbeiwertsverteilung (ca) anschauen. Der Flügel reist zuerst da ab, wo der größte Auftriebsbeiwert ist. Dies sollte nach Möglichkeit irgendwo in den inneren 50% der Halbspannweite liegen. Dann kippt dein Flieger beim Überziehen nicht ganz so stark nach einer Seite weg. Die Auftriebsverteilung (Zirkulationsverteilumg) sagt dir nichst über das Abreisverhalten. Da kannst du nur schauen, wie es sich mit dem induzierten Widerstand im Vergleich zur elliptischen Auftriebsverteilung (k-Faktor) verhält.

Ahhh,
ok, ich glaube, ich hab's verstanden. Macht Sinn - vielen Dank!
Das sieht ja momentan noch ziemlich übel aus, aber jetzt weiß ich wenigstens, wo ich nachsehen muss...

Da du nach aussen hin die Wölbung 'raufdrehst' könnte der Flügel evtl. doch zuerst innen überziehen. Vergleich mal die ca_max-Werte der verwendeten Profile miteinander (unter Berücksichtigung der verschiedenen Re-Zahlen innen/aussen).

Kurbel

Ok, dann denke ich, sieht das gut aus. (Vorausgesetzt ich ersetze das hq3,5/10 am Rand durch ein hq 3,5/11), dann steigt camax schnellter als die ca-Kurve. Dass sollte dann ok sein, oder?

Bei der Bestimmung des ca_max bin ich so vorgegangen:
Ich habe die Re-Zahlen aus dem Diagramm bei XFoil verwendet und den Knick in den Polaren als camax gesehen. Kann man das so machen, oder wie bestimmt man sonst das camax?

Danke für eure Hilfe und Geduld!

Welchen Knick genau meinst du? Den im ca-alpha-Diagramm? Dann liegst du richtig.

Kurbel

Hallo,

das mit dem Aufdicken nach aussen macht bei den kleinen Re-Zahlen keinen Sinn (ausser dass die Querruderservos besser reingehen). Ich vermute Du hast die Polaren bei gleichen Re-Zahlen angesehen. Die herrschen aber nicht vor. Also bitte nicht machen. Wenn, dann nur die größte Dicke vorziehen (in XFoil mit lera-Funktion im Menü gdes, Faktor 2 ab Endleiste und dann wieder mit tset auf die alte Dicke bringen) um den Nasenkriesradius zu erhöhen. Das ist es nämlich, was XFoil in dem Zusammenhang mag. Aber überhaupt XFoil bei ca-max eher mit gesunder Vorsicht geniessen. So gut Xfoil ist, da hat es Schwächen.

Mach eine kleine Schränkung (ca. 1°) ab dem Punkt, an dem Du die Wölbung hochnimmst rein und schaue Dir die Verhältnisse bei einem Abstand von 2*Profiltiefe aussen vom Randbogen an. Weiter aussen kannst Du die Rechnungen wegen Randbeeinflussung eh vergessen.

Das passt dann schon. Tausendmal erprobt...

Hans

Schränkung!

Schränkung!

Hallo,

den Vorschlag von Hans, da eine Schränkung einzubauen kann ich nur unterstreichen! Du wirst damit nicht nur das Abreißverhalten entgiften (Du verringerst die Gefahr des Abschmierens über die linke oder rechte Fläche bei einem Strömungsabriß). Außerdem dürftest Du damit die Auftriebsverteilung der Ellipse näher bringen und im Vergleich zu vorher weniger induzierten Widerstand erleiden und den kann man garnicht ausreichend genug bekämpfen - den Unhold den !

Poste doch noch mal die Auftriebsverteilung mit Schränkung wenn Du magst.

Liebe Grüße

Quaxx

Hallo,

@Hans
Ich habe die Polaren bei den Re-Zahlen angesehen, die im Re-Diagramm bei einem bestimmten Anstellwinkel herrschen. (Also ~125.000 bei Wurzel, 110.000 Mitte und 90.000 am Rand) - Das hq3.5/12 hatte dann ein höheres ca_max als das hq3.5/10. Lieber wäre mir aber eh das dünnere "...bauen wir hier Trecker oder Flugmodelle?"

Ich hab jetzt mal Verwindung von -1° bei der ersten Aufdickung und nochmal -1° für das Randstück eingegeben. Dann sieht das ganze so aus:
Auftriebsverteilung:

Gefällt mir sehr gut!

Die Auftriebsbeibertverteilung sieht jetzt auch prima aus (Vor allem, wenn man bedenkt, dass die höher gewölbten Profile höheres camax haben):


Ich hatte versucht Verwindung zu vermeiden, um aeroelastischen Problemen vorzubeugen. (Großsegler Artikel auf aerodesign.de [http://www.aerodesign.de/aero/schraenkung_xxl.htm]) Ist mein Fall mit mickrigen 4m noch kein Großsegler? ;-)

Mein Fazit ist vorerst nur ein Grad Verwindung, wie von Hans vorgeschlagen, zu bauen, die höhere Wölbung wird den Rest dann schon erledigen... Auch nehme ich dann das hq3.5/10 am Rand.

Auftriebsverteilung

Auftriebsverteilung

...also ich finde die Auftriebsverteilung auch schon ganz hübsch .

Als neurotischer Optimierer könnte ich es aber wahrscheinlich nicht lassen, da solange dran rumzufummeln bis es nichts Wirkliches mehr zum optimieren gibt .

Also man könnte jetzt natürlich noch an der Grundrißgeometrie rumdoktern... vielleicht in den Trapezen (jeweils zweites von außen gezählt) etwas Flügeltiefe rausnehmen...) Am Randbogen würde ich die Tiefe nicht weiter verringern - vielleicht sogar ein paar wenige mm mehr.... Wie hoch sind denn eigentlich Deine Re-Zahlen bei niedriger Fluggeschwindigkeit im Randbogenbereich? Hatte oben was von 90.000 gelesen. Da wanderst Du ja schon Richtung kritische Re. Will Dich aber natürlich nicht zum weiteren Verbasteln Deiner Konstruktion drängen. ...jeder so wie er meint.

Liebe Grüße

Quaxx

Hallo Quax,

das Programm von Möller oder Ranis rechnet aber nicht den Re-zahl- und Randwirbelbedingten Auftriebsabfall zum Randbogen hin mit ein. Genausowenig den Abfall wegen der geringeren Geschwindigkeit beim engen Kurbeln innen.

Also optimierst Du auf falscher Basis prozentgenau. Macht Sinn, wenn Du Freude an dem schönene Bildchen hast Beim Fliegen wirst Du es kaum merken.

Hans

P.S.
Aerolastische Verformung hat man mit oder ohne Verwindung. Es gab schon am ein Diskussion darüber, ob aufgrund der Zunahme des negativen Moments hochwölben aussen sinnvoll ist. Die Praxios sagt ja, wenn man den Flügel torsionsteif genug baut. Wenn nicht, hat man schon mit HQ(w)3,0 durchgängig beim Schnellflug ein Problem.

Danke euch allen für den wertvollen Input!

Ich geh jetzt basteln ;-)

Hallo, ich würde die Diskussion über eine Erhöhung der Wölbung schon nochmal gerne aus der Versenkung holen! Das war m.E eine der besten Diskussionen hier im Forum!
Ich für meinen Teil bin doch sehr erstaunt, daß man zur guten alten Schränkung zurückkehrt. Hab gerade wegen zu weichen Flächen und eingebauter Schränkung schon seeeehr schlechte Erfahrungen gemacht. Dachte mit der Dickenvorlage und Wölbungserhöhung wäre alles gegessen...Ändert sich den mit abnehmender Re Zahl nicht auch der Nullauftriebswinkel nach außen hin?

Würde mich freuen, wenn wir noch ein wenig auf dem Thema herumreiten würden....
Gruß