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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Luftführung durch den Rumpf



Eisvogel
26.01.2014, 11:53
Ich spiele mit dem Gedanken ein Impellermodell zu bauen, bei dem die Luftführung durch den gesamten Rumpf läuft. D.h. Einlaß ist an der Rumpfspitze.
Das Modell soll verhältnismäßig langsam fliegen, die Fluggeschwindigkeit soll sich mehr an den Manntragenden orientieren als an den "normalen Impellermodellen".

Da ich auf dem Gebiet Impeller ahnungslos bin, hab ich ein paar Fragen:

Wo platziere ich den Impeller am besten, vorne, mittig, hinten? Schwerpunkt ist kein Problem, Wirkungsgrad ist wichtig.
Wie soll der Luftkanal aussehen, Durchmesser von vorn bis hinten gleich, nach hinten verjüngend, nach hinten weiter?
Welcher Impeller ist für langsamere, relativ leichte Modelle geeignet, Durchmesser ca. 80 - 90 mm.

focke100wulf
26.01.2014, 12:11
Servus Erwin,

ich nehme an, dass das Modell dann auch dementsprechend leicht wird und der Antrieb auch entsprechend "schwach":D. Da würde ich beim Material zu leichter Folie oder "Tauwasserfestem" Karton greifen. Oder leichteste GFK-Bauweise. Was für dich ja sicher kein Problem ist.
Je nach Anzahl der Spanten, an dem der Einlauf befestigt wird, kannst du da richtig leicht bauen. Der Unterdruck ist meistens nicht allzuhoch dem selbst Karton locker standhält. Die meisten Kanäle sind eh viel zu stabil gebaut.

Ich würde bei langsamen Modellen den Einlassdurchmesser mindestens gleich dem Impellerdurchmesser machen. Bei schnellen Modellen wird der Kanal eingeschnürt und sich eher an der Ringfläche orientiert. Es soll der Vermeidung von zu hohen Staudrücken im hohen Geschwindigkeitsbereich dienen. Der Nachteil ist hier aber, dass beim Langsamflug nochmehr an Leistung kaputtgeht, da sich hoher Unterdruck aufbaut.
Aber je langsamer das Modell umso eher tendiere ich dazu, durch Erweiterung der Einlassfläche die Unterdrücke zu kompensieren.

Liebe Grüße
Robert

WeMoTec
26.01.2014, 12:26
Erwin kann langsam?:eek:

Ansonsten so wie Robert gesagt hat.
Die Lage des Impellers auf der Längsachse ist weitgehend unkritisch, das würde ich abhängig machen von Schwerpunkt, Kabellängen etc.
Grundsätzlich fliegt sich ein Modell agiler, wenn ein Großteil der Masse (Akku, Impeller) schwerpunktnah liegt.
Zu bedenken ist auch, daß man den Kanalteil hinter dem Impeller leichter bauen kann als den Kanal vor dem Impeller, weil hinter dem Impeller kein Sog herrscht.

Einlaufgröße wie von Robert geschrieben hat, Düse je nach Anforderugn des vrewendeten Impellers.

Gib mal geplantes Gewicht, gewünschten Akku und gewünschten Schub, dann kann man auch einen Antrieb empfehlen.

Oliver

Superkleber
26.01.2014, 12:38
Man kann auch auf einen Einlasskanal verzichten und den Impeller mit Einlauflippe offen im Rumpf einbauen. Das bringt mehr Schub pro Eingangsleistung und reduziert Gewicht und Bauaufwand. Eine Düse braucht man aber schon.

Gruß Nicolas

Funflyer 69
26.01.2014, 17:46
Man kann auch auf einen Einlasskanal verzichten und den Impeller mit Einlauflippe offen im Rumpf einbauen. Das bringt mehr Schub pro Eingangsleistung und reduziert Gewicht und Bauaufwand. Eine Düse braucht man aber schon.

Stimmt! Und man geht dabei auch wirklich sicher, dass der Flieger nicht schnell wird:D.

Um noch etwas konstruktives beizutragen: Es ist tatsächlich relativ egal wo in einem geschlossenem System der Impeller sitzt. Je weiter vorn, je leichter wird das System, da der Kanal hinter dem Impeller aus einer leichten Folie bestehen kann.

Gruss
Sascha

Superkleber
26.01.2014, 19:22
Stimmt! Und man geht dabei auch wirklich sicher, dass der Flieger nicht schnell wird:D.

Eben das glaube ich mittlerweile nicht mehr. Wohlgemerkt solange die Größe des Einlaufs 100% FSA nicht wesentlich überschreitet. Die Einlaufgröße bestimmt die Menge an Luft die reinkommt und ob diese danach durch ein dünnes Rohr muss oder jede Menge Platz im Rumpf hat, um ohne große Kanalverluste zum Fan zu gelangen, wie kann das denn zum Gesamtwiderstand des Modells beitragen wenn der Impeller ja immer noch saugen muss und im Rumpf stets ein geringerer Druck herrscht als außen?

BZFrank
26.01.2014, 19:37
Doch - es macht einen Unterschied. Die Druckverteilung im Einlauf ist eine völlig andere und damit auch der Widerstand.

GePo
26.01.2014, 20:04
Und alles was nicht glatt und aerodynamisch ist bremst! Also auch die ganzen Spanten und Kanten, die sich in einem Flieger befinden.
Ob der "durchschnitts Modellflieger" den Geschwindigkeitsunterschied selbst feststellen kann sei dahin gestellt - aber die Effizienz sollte merkbar sein! Durch längere Flugzeiten bzw. weniger Stromverbrauch.

Gruß
Georg

Superkleber
26.01.2014, 23:16
Wenn der Flieger keinen Antrieb hätte und vorne und hinten ein Loch, dann wäre ein geschlossener Kanal wohl schon besser. Er hat aber einen Impeller, und der muss hinten Luft rausdrücken und zwar schneller als das Modell fliegt, sonst erzeugt er keinen Schub. Da der Einlauf 100% FSA hat folgt daraus, dass der Antrieb stets Luft ansaugt und im Rumpf immer Unterdruck herrscht. Es gibt also kein Problem mit dem aerodynamischen Widerstand des zerklüfteten Rumpfinneren. Der Impeller hat es ohne Kanal leichter, im Stand und auch während des Fluges.

WeMoTec
26.01.2014, 23:33
Nein Nicolas, da muß auch ich Dir widersprechen.
Der Impeller hat es leichter bei open Duct, WENN die Gesamtöffnungen DEUTLICH über 100% FSA liegen, das wiederum gilt nur für den Stand. Im Flug bremst das einfach. Wobei ich gestehen muß, daß man das bei Styromodellen deutlich weniger merkt, da sie eh in der Geschwindigkeit begrenzt sind, als bei Modellen die auch äußerlich aerodynamisch sauber sind.

Oliver

Superkleber
27.01.2014, 00:24
Hallo Oliver, ich wünschte ich hätte noch meinen El Bandito mit closed duct (Er ruhe in Frieden) oder hätte zumindest mal das Staurohr drangepappt, dann könnte ich das ordentlich vergleichen. Jedenfalls ist der mit offenem Einlauf auch keine Gurke. Vielleicht lässt mich aber auch nur mein Glaube denken, er wäre nicht langsamer. Wesentlich besser vom Gras starten kann er jedenfalls, aber das bezweifelt ja auch keiner.:)

focke100wulf
27.01.2014, 16:30
Zitat von Superkleber

....Da der Einlauf 100% FSA hat folgt daraus, dass der Antrieb stets Luft ansaugt und im Rumpf immer Unterdruck herrscht. Es gibt also kein Problem mit dem aerodynamischen Widerstand des zerklüfteten Rumpfinneren. Der Impeller hat es ohne Kanal leichter, im Stand und auch während des Fluges.

1111521
hab mich mal künstlerisch betätigt.

Hallo Superkleber,

es ist hier zwar schon hundert mal geschrieben worden aber trotzdem nochmal.:D (Nix für ungut
Die Aerodynamik ändert sich nicht, auch nicht wenn man tausend mal versucht es anders zu beschreiben.

Ich versuch mal !!!ohne rechnerische Genauigkeit!!! es so einfach wie möglich zu erklären.

Ob im Kanal nun Über- oder Unterdruck herrscht ist nun der Einfachheit halber egal. Es geht hier um die Strömung der Luft. Die verhält sich bei beiden Drücken gleich. Egal ob ich sie durchs Rohr schiebe (Überdruck) oder sauge (Unterdruck). Die Luft wird mit einer bestimmten Geschwindigkeit fließen.

Hast du nun einen Kanal der Kerzengerade ist, wird die Luft wie in Bild 1 strömen. Frei von Hindernissen und optimal, gerade durchs Rohr. Nehmen wir einfach mal eine Effizienz von 10 bei Bild 1 an.

Bei Bild 2 folgt die Strömung dem Kanallauf, da die Querschnittsänderungen nicht so stark sind dass sich die Strömung löst. Es verhält sich ziemlich genausso wie die Strömung am Flügel. Allerdings bedeutet jede Wölbung oder Querschnittänderung Widerstand. Effizienz immernoch bei 9.:)

Bei Bild 3 hast du einen schönen dicken Spant im Bereich der angesaugten Luft. Die Luft umströmt den Spant und kann dessen Kontur aber nicht mehr folgen. Fazit: Die Strömung löst sich ab und verwirbelt. Hier verhält es sich genauso, als würdest du auf deinem Flügel die Spoiler ausfahren. Effizienz: 2
Wenn du nun meinst, der Sog vom Impeller saugt die Verwirbelung einfach ein, muss ich dich leider enttäuschen. Egal wie stark der Sog ist. Die Verwirbelungen hinter dem Spant werden bleiben. Fatalerweise werden sie durch noch stärkeren Sog noch größer. Jede einzelne Verwirbelung bedeutet Widerstand. Und der Widerstand steigt im Quadrat zur Strömungsgeschwindigkeit.
Heißt:
Bei 10km/h hast du beispielsweise 10g Widerstand. Bei 20 km/h hast du nun aber schon 40g Widerstand. 40km/h - 160g usw...

Je schlechter nun der Kanal, bzw. der Einsaugbereich ist, umso mehr Leistung musst du aufwenden um zum selben Ergebnis zu kommen. Zu deinem Zitat: Der Impeller hats nicht leichter sondern zigfach schwerer.

Wenn der Impeller nun notorisch unterversorgt ist, kann man schon hergehen und die Einlassfläche vergrößern um die mögliche Luftmenge zu erhöhen.
Tatsächlich kann auch die "Open Duct" Variante eine Lösung sein. Aber trotzdem sollte auch hier die Luft möglichst barrierefrei fließen. Wenn das nicht gelingt hilft nur noch einfach die Leistung hochzuschrauben, um zum selben Ergebnis zu kommen.:)

LG
Robert

Superkleber
27.01.2014, 19:07
Hallo Robert, danke für deinen Beitrag, und auch dass du versucht hast, ihn so einfach wie möglich zu formulieren. Das weiß ich sehr zu schätzen.:p

Ich wollte natürlich keinen geschlossenen Kanal mit einem Kanal gleichen Querschnitts vergleichen in dem auch noch Spanten drin sind...

Ich habe einen El Bandito mit geschlossenem Kanal verglichen mit einem anderen EB ohne Kanal aber gleicher Einlaufgröße. Leider nur im Stand. Der mit Kanälen hat einen um 25% geringeren Standschub und 10% höheren Strom gehabt als der andere, mit gleichem Antrieb. Die Bugfahrwerksöffnung war bei dem EB mit Open Duct zugeklebt. Dazu ist zu sagen, dass da eigentlich gar keine Spanten quer zur Flugrichtung zwischen Einlauf und Impeller sind. Jedenfalls hatte der Impeller es erheblich leichter als mit geschlossenen Kanälen. Das wird ja auch allgemein so beschrieben bei Open duct Einbau. Der Vorteil eines geschlossenen Systems soll vielmehr im geringeren Luftwiderstand im Flug liegen.
Würde man so einen Flieger irgendwie anders durch die Luft bewegen, im Schlepp oder so, dann würde ich das ja auch glauben. Da entsteht ein Staudruck mit vielen Wirbeln und der Luftwiderstand erhöht sich. Das bremst den Flieger in seinem Vorwärtsdrang. Da wären ordentliche Kanäle besser.
Es gibt aber keinen Staudruck, auch bei Höchstgeschwindigkeit muss der Impeller die Luft immer noch ansaugen, er bekommt sie nicht reingepresst. 100% FSA Einlauffläche (oder natürlich weniger) vorausgesetzt. Eine Art sich das vorzustellen ist, dass die Rumpfinnenseite Rückenwind hat und zur Widerstandsbilanz nichts beiträgt solange der Impeller Schub erzeugt, d.h. die einströmende Luft auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die höher als die Fluggeschwindigkeit ist, während der Rest des Fliegers natürlich Gegenwind hat. Im Sinne des sog. relative wind natürlich, hat nichts mit Luftmassenbewegungen im meteorologischen Sinn zu tun.

Klar sind Flieger vorstellbar die einen so zerklüfteten Rumpf haben, dass der Impeller sogar im Stand mit einem Kanal besser bedient wäre. Könnte bei vielen Holzmodellen der Fall sein.

Gruß Nicolas

Meier111
27.01.2014, 19:16
... Wirkungsgrad ist wichtig.
...

Die Luftführung ist bei den Alfamodel F-16 und F-86 besonders sauber, geradezu vorbildlich gemacht (finde ich).
Deshalb reicht sehr wenig Leistung, um sich oben zu halten.
Auch die Maximalgeschwindigkeit ist für eine Schaumwaffel überdurchschnittlich hoch (subjektiv).
Keine Ecken, Kanten, Knicke, minimale Spaltmaße an Übergängen. Scheint sich zu lohnen.

https://www.alfamodel.cz/php/index.php4?_RQhow=mainimage&_RQwhat=product&_RQid=0103&_RQimg=041&_RQsiz=big
Depron-Schalenbauweise, 60mm EDF.

focke100wulf
29.01.2014, 13:54
Hi Nicolas,


....Es gibt aber keinen Staudruck, auch bei Höchstgeschwindigkeit muss der Impeller die Luft immer noch ansaugen, er bekommt sie nicht reingepresst. 100% FSA Einlauffläche (oder natürlich weniger) vorausgesetzt.

Du vergleichst immer im Stand. Es muss in dem Geschwindigkeitsbereich verglichen werden, der erzielt werden soll.
Einfach gesagt:
Auch wenn der Flieger nur 50 km/h schnell ist, baut sich in gewisser Art Staudruck auf. Du darfst dir jetzt aber nicht die Mords Drücke darunter vorstellen. Aber die Geschwindigkeit ist unterstützend bei der Luftversorgung des Impellers im Flug und nicht zu vernachlässigen. Ich hab zu anfangs speziell dazu gesagt. mindestens die Gesamtfläche des Impellers als Einlassfläche zu nehmen. Wenn möglich mehr, je langsamer das Flugzeug.

Praxistest: Halte die Hand bei 50km/h aus dem Autofenster. Dann spürst du sogar, dass sich auch hier bereits Staudruck aufbaut.


....Eine Art sich das vorzustellen ist, dass die Rumpfinnenseite Rückenwind hat und zur Widerstandsbilanz nichts beiträgt solange der Impeller Schub erzeugt, d.h. die einströmende Luft auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die höher als die Fluggeschwindigkeit ist, während der Rest des Fliegers natürlich Gegenwind hat. Im Sinne des sog. relative wind natürlich, hat nichts mit Luftmassenbewegungen im meteorologischen Sinn zu tun.


:confused::confused::confused:
Die Rumpfinnenseite hat Rückenwind??? Und trägt zur Widerstandsbilanz nichts bei???
Ich musste mir das erst mal auf der Zunge zergehen lassen, musste aber feststellen, dass ich eigentlich nicht weiß was du damit gemeint hast.

Solltest du meine Zeichnung meinen und dabei die Wirbel. Auch wenn die Luft im Wirbel um 180 Grad in der Richtung umgelenkt wird, heißt das nicht dass sich hinter dem Spant eine Kraft aufbaut die als Rückenwind bezeichnet werden kann. Es baut sich ein Wirbel auf, der Energie zieht.

JEDE strömende Luft welche starke Hindernisse oder sogar scharfe Kanten zu überwinden hat, reißt ab, sobald eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit erreicht ist. JEDER noch so kleine Wirbel ist Widerstand der in die Widerstandsbilanz sehr wohl mit eingerechnet werden muss. Manchmal sogar ganz gravierend. Und gerade bei nicht vorhandenen Luftkanälen bleiben innen nur die blanke Konstruktion und die Einbauten, welche alle umströmt werden.
Ein nicht vorhandener Kanal bringt ungeheure Leistungseinbußen. Die fallen nur meistens nicht auf, weil zum einen die zur Verfügung stehende Leistung gar nicht gebraucht wird. Oder weil es heute leicht ist, einfach noch mal 10 % mehr Leistung reinzustecken. Oder weils schlicht keinem auffällt, dass der Flieger 20 oder 30 km/h langsamer ist und der auch im Sturzflug nicht mehr wirklich viel an Geschwindigkeit zulegt.

Selbst wenn du beim nicht eingebauten Impeller den Einlaufring weglässt, verliert der einen riesen Teil seiner Leistung.

Ich kanns leider nicht mehr einfacher erklären, und zur großen Berichterstattung mit Physik- und Matheformeln hab ich momentan auch keine wirkliche Lust.
Aber vielleicht hilft dir das noch ein klein wenig.
Stell dir vor du baust einen perfekten Kanal mit Impeller drin. Das Teil ist so Perfekt, dass am Ende 95% Wirkungsgrad rauskommen. Um den Kanal ist die gesamte Flugzeugkonstruktion (Flügel, Leitwerk usw...) und die komplette Ausrüstung. Nur was fehlt, ist die Beplankung vom Rumpf.
Und obwohl du im Stand jetzt ein Schub-Gewichtsverhältnis von 2:1 hast, wirst du mir recht geben, dass das Teil so nicht wirklich gut fliegt. Niemand würde so fliegen.
WARUM:
Weil es aerodynamisch gesehen schwachsinnig ist, die Beplankung wegzulassen. Da musst auch du mir zustimmen.
Die Aerodynamik verhält sich im Flugzeug genauso wie außen.

Beim "Open Duct" ist es meistens so, dass zuviel Leistung für zu kleine Kanäle zur Verfügung steht. Das ganze dann auch noch im Stand verglichen gibt natürlich dem offenen System den Punkt. Der Punkt geht auch klar an das offene System, wenn zum Beispiel der Jet in der Luft auf 0 abgebremst wird und danach gleich mit Vollgas und senkrechtem Steigflug in den Himmel geschoben wird. Oder beim Hovern.
Für die Flugeigenschaften selbst spielt aber der Schub nur zweitrangig eine Rolle. Wichtiger ist die Flächenbelastung und dementsprechend das Gewicht, sowie eine aerodynamisch einigermaßen entsprechende Bauweise.
Ich bin auch keiner der perfekt baut. Ich baue zweckmäßig. Aber einen leichten Kanal hab ich überall drin. Der Nutzen vom Kanal ist bei mir immer größer als das Sparpotential.

LG :)
Robert