Zum x-ten mal:Auslegung Thermiksegler

Ich plane für den nächsten Winter den Bau eines Thermikseglers mit E-Aufstiegshilfe und mich würde eure Meinung zu meiner bisherigen Auslegung interessieren.

Derzeit fliege ich einen EON600 mit rd. 1,1 kg mit TEK-Vario und anderem Profil (S3021 anstelle des modifizierten E 205). Meine Konstruktion soll gegenüber dem EON

1.) einen kleineren Kreisradius fliegen können (Nutzung kleinster Blasen in Bodennähe) und
2.) schneller fliegen können (zurückfliegen aus dem Lee nach dem Kurbeln!)

Das Flugverhalten soll wendig und trotzdem „gemütlich“ sein, d.h. ich brauche keinen Adrenalinkick. Da zumindest ich in größerer Höhe mit einem Dreiachssegler ohnehin keine sauberen Kurven hinbekomme bzw. mir das auf Dauer zu anstrengend ist, bekommt der Segler keine Querruder.

Ich habe also ein wenig im Internet recherchiert (leinauer.de, aerodesign.de etc.), zum wiederholten male das hervorragende „Thermikbuch für Modellflieger“ gelesen, mich davon inspirieren lassen und bin dann zu folgendem Flächen-Entwurf gekommen.

1.) Tragflächengeometrie:

Spannweite insgesamt 215 cm (inkl. 5 cm Rumpfbreite), Fläche 60,75 dm^2,
Streckung 7,6 (!). Ich erhoffe mir davon eine gute Sichtbarkeit auch in großer Höhe, gutmütige Langsamflugeigenschaften, einen geringen Kreisradius und eine hohe Wendigkeit.


Eine Traglfächenhälfte besteht aus drei Teilen:
-Innenteil: Rechteck 60 cm lang, 30 cm tief. 3° V-Form
-Mittelteil: Trapez 30 cm lang, Tiefe von 30 cm auf 25 cm. 5° V-Form
-Außenteil: Trapez 15 cm lang, Tiefe von 25 cm auf 20 cm. 10° V-Form

Die Hinterkante der Fläche soll gerade sein, d.h. es ergibt sich außen eine positive Pfeilung. Flächenbelastung rd. 25 g/dm^2.

2.) Profil:

Gö-795, Wölbung 2,48 %, Dicke 8 %

Wichtig ist mir beim Profil, dass die Unterseite gerade ist, da ich die Fläche in vollbeplankter Rippenbauweise bauen möchte. Ich vermute zwar, dass ich damit Leistung gegenüber moderneren Profilen verschenke, da ich es aber hasse, Styro-Flächen zu bauen, kommt für mich nur eine gerade Unterseite in Frage.

Ich hoffe, dass ich mit dem Gö-795 aufgrund der geringeren Wölbung und der geringeren Dicke im Vergleich zum S3021 eine bessere Penetration gegen den Wind erreiche. (Nebenbemerkung: Kann es sein, dass Gö-795 und Clark-Y mit 8% Dicke ziemlich identisch sind?)

Für den Langsamflug/ das Kurbeln möchte ich Wölbklappen einbauen, die jedoch aus Gründen der Einfachheit nur nach unten ausschlagen sollen (darüber hinaus hat die Klappe in Normalstellung keinen Spalt wenn man sie unten anschlägt). Wölbklappentiefe siehe weiter unten. Das „Thermikbuch für Modellflieger“ empfiehlt einen Ausschlag von 10 Grad, womit dann fast eine Verdoppelung des maximalen Auftriebsbeiwertes erreicht werden soll?!?!

Um ein gutmütiges Abrissverhalten im Langsamflug zu erreichen, wird oft eine Schränkung des Außenflügels empfohlen. Diese kostet jedoch ein wenig Leistung im Schnellflug. Schön wäre es natürlich beides zu haben:

Einen ungeschränkten Flügel im Schnellflug UND eine Schränkung im Langsamflug.

Meine Idee hierzu:

Der Flügel wird ohne Schränkung gebaut, d.h. dass ohne Wölbklappenausschlag der Anstellwinkel und die Wölbung über die gesamte Spannweite gleich sind (Schnellflug).

Für den Langsamflug werden die Wölklappen über die gesamte Spannweite 10° nach unten gestellt. Wenn nun die relative (!) Klappentiefe nach außen hin abnimmt, so ergibt sich sowohl ein geringer werdender Anstellwinkel (geometrische Schränkung) als auch eine abnehmende Profilwölbung (aerodynamische Schränkung). Wenn man überzieht, sollte daher meiner Meinung nach die Strömung zuerst innen am Flügel abreißen und außen noch anliegen; das Ergebnis wäre ein „weicher“ Strömungsabriss. Auch den Kreisflugeigenschaften soll laut „Thermikbuch für Modellflieger“ eine Schränkung zuträglich sein.

Nachfolgend meine Pi-mal-Daumen-intuitives-Bauchgefühl Wölbklappentiefen:

Innenteil: durchgehend 28 % der Flügeltiefe (84 mm)
Mittelteil: von 28 % (84 mm) auf 22 % (55 mm)
Außenteil: von 22 % (55 mm) auf NULL (angeblich heißt so etwas dann Trileron?)


Frage an die Aerodramatik-Experten: Halten meine Überlegungen den harten wissenschaftlichen Fakten stand? Oder ist meine Tragflächenauslegung bestenfalls dazu geeignet um zu zeigen wie man es nicht machen sollte?

Freue mich über alle Anregungen und Meinungen!

Harald

P.S.: Ein weiteres Hirngespinst: Ein über die Wölbklappe zuschaltbarer Blasturbulator auf der Flügeloberseite für den Langsamflug und evtl. eine ebenfalls mit den Wölbklappen gekoppelte Schwerpunktverschiebung.

Ich würde Dir empfehlen den Allegro, oder zumindest die Flächen des Allegro von Mark Drela zu bauen. Sie haben ein Profil mit gerader Unterseite, sind für die Rippenbauweise konzipiert und besonders für kleine Re-Zahlen, d.h. Thermikflug, geeignet. Die Drela Profile zeichnen sich dadurch aus, das sie relativ dünn sind und dadurch auch bei stärkerem Wind zurechtkommen. Hier ein paar links zu den Allegro Zeichnungen, Profilen und Nachbauten:
http://www.charlesriverrc.org/articles/allegrolite2m/markdrela_allegrolite2m.htm
http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=288080&page=1&pp=50
http://www-eng.lbl.gov/~osborn/AllegroLite/AllegroLite_Introduction/
Oder wenn es etwas größer sein darf, den Bubble Dancer mit 3m Spannweite in gleicher Bauweise:
http://www4.ncsu.edu/~djedward/planes/bubbledancer/bubbledancer.html#intro

Danke Christian für deine Antwort! Die geplante Rückpfeilung der Flächenaußenteile habe ich übrigens aufgrund eines Artikels von dir in einer früheren FMT-Extra Segelflug gewählt (Wil Schueman mit seiner mod. ASW12...).

Der Allegro ist sicherlich eine sehr ausgefeilte und leistungsfähige Konstruktion, allerdings hat sie für mich auch ein paar Nachteile:

Da ich ein altes Multiplex-Vario (Helios) mit langer Dipolantenne verwende, möchte ich keine Kohlefaser in der Fläche verwenden. Darüber hinaus möchte ich den Segler mit einem E-Antrieb ausstatten und komme damit dann vermutlich nicht auf die geringe Flächenbelastung wie sie die Allegro-Auslegung meiner Vermutung nach bedingt. Zudem möchte ich den Flügel vollbeplant bauen um eine hohe "Alltagsrobustheit" zu erreichen, wie sie meine Landekünste auf abgeernteten Feldern und Wiesen erfordern.

Zum Gö795: Dieses ist mit 8 % Dicke doch auch relativ dünn, sodass ich mir eben gerade deshalb eine brauchbare Gleitleistung im oberen Geschwindigkeitsbereich erfhoffe.

Zur Re-Zahl: Ich habe weder ein Programm zur Flügelauslegung noch habe ich das für die sinnvolle Anwendung desselben notwendige Hintergrundwissen. Hast du bei einer Flächenaussentiefe von 20 cm - einhergehend mit der Pfeilung - Bedenken, dass die Re-Zahl zu gering sein könnte?

Was hältst du von meiner Idee mit der durch die Wölbklappen erreichten Schränkung im Langsamflug? Gibt es hier irgendwelche aerodynamischen Probleme aufgrund der unterschiedlichen Wölbung bzw. Wölbungsrücklage zu erwarten?

zur C-Faser:
Wenn die Vario-Antenne nicht parallel liegt zu dem C-Faser-Holm, sondern ein wenig schräg, dann geht es trotzdem. Ich habe das Multiplex Vario lange in Flächen mit C-Faser-Holmen geflogen. Sehe ich nicht als Grund, um auf C-Fasern in den Flächen zu verzichten.

zum Gö795:
Ist alt aber nicht schlecht. Haben wir in der F3B Anfangszeit schon verwendet (1977). Es gibt aber jetzt bessere Profile, die von Mark Drela gehören dazu.

Re-Zahl:
Mit einer Außentiefe von mehr als 100mm bist Du auf der sicheren Seite.

Schränkung durch die Wölbklappe:
Geht in Ordnung für nicht zu große Wölbklappenausschläge, eine durchgehende Klappe, oder Querruder und Wölbklappen wäre noch besser.

Hallo Harald,

als erstes Zustimmung zum Profilvorschlag von Christian. Es geht auch mit dem AG-Wurzelprofil zu bauen. Dann ruhig 1 Grad Schränkung aussen reinabauene. So schnell, dass die Schränkung dabei stört kannst Du meit einem Rippenflieger gar nicht fliegen. Was besseres als das AG-Profil mit gerader Unterseite kann ich Dir auch nicht empfehlen.

Die gerade Unterseite stört beim Schnellflug.

Die geringe Streckung vermindert die Leistung im Langsamflug. Das ist bis zu einem gewissen Grad durch die geringe Flächenbelastung und das vermeiden von hohene Auftriebsbeiwerten auszugelichen. Einen Streckung von 7,6 halte ich aber doch für zu klein für Deinen Einsatzbereich. ich würde eine Streckung von mindestens 10 besser 12 vorschlagen, um sowohl bei der Streckenflugleistung als auch beim Thermikkreisen bessere LEsitungen zu haben.

Klasse funktioniert dieses Modell. Dürfte mit einem AG-Profil auch nicht viel schlechter gehen. Das verwendete Profil ist im schnellen Gleiten klasse. Uli hatte Flatterprobleme, was ich eher auf die Klappenanlenkung/Servos zurückführe als auf die Flügelbauweise, da bei ihm aj schon recht aufwändig ist.

Die Flugeigenschaften und Leistungen aber haben sich gegenüber dem Referenzmodell in der Klasse, dem Organic, sowohl im Langsamflug als auch im Schnellflug als besser herausgestellt. Im Mittelbereich herrschte etwas Gleichstand

Hans

Vielen Dank für eure Antworten!

Noch einmal zum Profil: Welches Profil von Mark Drela - mit gerader Unterseite - würdet ihr konkret vorschlagen? Wenn ich den Plan vom Allegro richtig interpretiere hat dieser einen Strak - ich würde es vorziehen durchgehend das gleiche Profil zu verwenden. Funktionieren die Drela Profile auch bei einer Flächenbelastung von 25 bis 30 g/dm^2? Wie unten geschrieben, möchte ich die Fläche zur Erhöhung der Robustheit beplanken und mit E-Antrieb und konventioneller Bauweise wird der Flieger sicher kein Ultraleichtgewicht (C-Fasern möchte ich auch deshalb nicht verwenden, weil sie teuer sind und ich kein großer Harzpantscher bin)

Schränkung/Wölbklappen: Wieviel Grad sollte beim Drela-Profil der positive Ausschlag betragen um einen möglichst hohen Auftriebsbeiwert mit noch gesunder Strömung zu erreichen? Sind die von mir im ersten Beitrag genannten Wölbklappentiefen für dieses Profil OK? Aus Gründen der Einfachheit würde ich gerne auf eine fix eingebaute Schränkung verzichten, da ich hierfür für einen vollbeplankten Flügel ein geschränktes Baubrett basteln müsste.


Streckung: Hierzu ist zu sagen, dass ich die geringe Streckung vor allem deshalb ins Auge gefasst habe, weil sie im "Thermikbuch für Modellflieger" empfohlen wird. Begründet wird sie einerseits mit Beispielen aus der Natur (Bussard und Storch haben sogar noch geringere Streckung) und andererseits mit - für mich als Mathematiklaien nicht nachvollziehbaren - etlichen Modellberechnungen und Diagrammen die ein bestimmtes Aufwindmodell miteinbezieht. Quintessenz daraus ist, dass die Streckung zur Erreichung eines minimal fliegbaren Kreisdurchmessers (der wiederum entscheidend für die Nutzung kleiner Thermikblasen ist) Werte zwischen 6 und 8 haben sollte und dass das Profil einen möglichst hohen Auftriebsbeiwert haben soll. Kennt ihr dieses Buch? Sind diese Rechnungen/ Annahmen nicht korrekt? Das Buch räumt auch ein, dass die Gleitleistung unter der geringen Streckung leidet; da jedoch beim Thermikfliegen meist gekurbelt wird und meistens auch nicht bei starkem Wind geflogen wird, seien die Steiggeschwindigkeit bzw. das Flugverhalten beim Zentrieren/ Kurbeln wichtiger als gute Gleitleistung.

Ein ganz profaner Punkt der meiner Meinung nach ebenfalls für eine geringe Streckung spricht, ist, dass mit wenig Aufwand eine stabile Fläche gebaut werden kann und der Flieger in großer Höhe besser sichtbar ist (bei schwarzer Unterseite).

Mir ist klar, dass ich mit den von mir selbst gewählten Beschränkungen nicht das nächste Weltrekordmodell bauen werde. Ich würde mich aber freuen, wenn es mir mit eurer Unterstützung gelänge, ein alltagstaugliches, billiges und robustes Flugzeug zu bauen, das die beschrieben Flugeigenschaften hat.

Gruß Harald

Hallo Harald,

Ein ganz profaner Punkt der meiner Meinung nach ebenfalls für eine geringe Streckung spricht, ist, dass mit wenig Aufwand eine stabile Fläche gebaut werden kann und der Flieger in großer Höhe besser sichtbar ist (bei schwarzer Unterseite).

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Das ist klar wie Kloßbrühe. Klar kennen wir das "Thermikbuch für Modellflieger". Dort wird aber auch die Weltherrschaft der Zweiachser vorhergesagt, also kann man auch das mit der Streckung anzweifeln

Hier ist der Plan des Allegro-Lite als PDF. Letztlich kannst Du ruhig das AG35 durchgängig nehmen. Du hast ja aussen soviel Profiltiefe wie der Allegro-Lite an der Wurzel.

Bei dem induzierten Widerstand ist es für den Langsamflug eh egal, ob Du ein S3021 oder ein AG drauf hast. Ich gebe Deinen Entwurf mal in RANIS ein und poste das Ergebnis. Der induzierte Widerstand wird den Profilwiderstand zur Nebensache degradieren.

Hans

Hallo,

hier mal ein paar Berechnungen auf purer Theorie und ohne Rumpfwiderstände etc. Es geht nicht so sehr um die absoluten Zahlen als um den Einfluß auf Streckung und Profiltiefe auf das minimale Sinken und die dazugehörige Geschwindigkeit und damit auch auf das Gleiten. Bitte daher auch die Zahlen nicht bis zur letzten Dezimale ausdeuten.

1. Haralds Fliegender Schrank (Streckung 7,6):


2. Harald fliegender Schrank mit 5cm weniger Profiltiefe und Streckung 9,3:


3. Der Thermiksegler von Uli mit Streckung 12,5:


Das minimale Sinken ist den ersten beiden Alternativen nahezu gleich. Fliegt man noch langsamer, nimmt das Sinken sogar zu, weil der induzierte Widerstand explodiert. Das verkleinert Modell fliegt schneller bei gelichem Sinken und hat daher den besseren Gleitwinkel.

Das Modell von Uli hat ein geringeres Sinken und fliegt nochmal einen Tick schneller. Keine Frage wer hier gewinnt. Uli empfindet sein Modell übrigens als sehr langsam fliegend.

Bei Haralds Entwurf habe ich das S3021 verwendet, da das AG35 von dem Epplerverfahren in RANIS mit den Drela-Daten nicht gemocht wird. Mit dem S3021 wird Ulis Modell deutlich schlechter, schlägt die fliegenden Schränke aber immer noch deutlich sowohl im Sinken als auch in der Gleitzahl.

Hans

*ganzschüchternzuwortmeld*

Warum eigentlich keine Querruder?

Kreisen geht mit einem gut konstuierten Modell auch ohne Querruder sehr gut.

Das gilt für das Landen aber ganz und gar nicht. Wäre doch schade, wenn Dein Flieger durch eine Ablösungsbedingte Böe beim Landeanflug zerstört wird.

Wie von Hans schon erwähnt: Die Annahme einer bevorstehenden Weltherrschaft der 2-Achs-Flieger war wohl ein Irrtum.

Außerdem: Du hast ja doch ein recht anspruchsvolles Anforderungsprofil. Der Flieger soll flexibel sein. Beim Thermikfliegen brauchst Du Wölbung - zum Streckenfliegen (erst recht bei dieser Streckung) dürfte eine Verminderung der Wölbung nicht schaden.

Hallo Hans,

danke, dass du dir die Mühe gemacht hast, den Flieger zu berechnen! Deine Bezeichnung "Schrank" interpretiere ich als Ausdruck deiner Bewunderung für die wegweisende Linienführung und zeitlose Eleganz meines Designs. Die weltweite Vorherrschaft des Zweiachsers ist somit nur mehr eine Frage von nur wenigen Jahrzehnten :-)


Zu den Daten: Sind in deinen Berechnungen die Profile ohne Wölbklappenausschlag? Falls schon, mit wieviel Grad? Kann das Programm auch Kreisflugleistungen (Kurvenpolare) berechnen?

Mir ist bewusst, dass die niedrige Streckung sowohl auf die Gleit- als auch auf die Sinkleistung im Geradeausflug drückt. Laut Lisken/ Gerber sollte jedoch der kleinste fliegbare Kreisradius das Auslegungsziel Nr. 1 bei der Konstruktion eines Thermikseglers sein. Hierzu ein Gedankenanstoß: Ich fliege auch mit dem Gleitschirm und seit kurzem auch mit dem (großen - 1:1) Segelflugzeug (als Anfänger natürlich auch hier "Holz-Rippe" nämlich eine Ka8 ;-)).

Daten meines Gleitschirmes: Min. Sinken ca. 1,2 m/sec, GZ ca. 8
Daten eines 15 Meter Segelflugzeuges : Min. Sinken ca. 0,5 m/sec, GZ ca. 40

Mit diesem fliegenden Widerstand habe ich einmal ein Segelflugzeug ausgekurbelt, dh ich bin unterhalb des kreisenden Seglers (irgendein GFK-Einsitzer) in den Bart eingestiegen und konnte ihn locker innen übersteigen - schlicht deshalb weil ich mit nur rd. 30 km/h viel enger im Zentrum - und damit im viel höheren Luftmasssensteigen, welches mein hohes Sinken mehr als kompensiert hat - kreisen konnte als der Segler. Das ist kein Fliegerlatein!

Diese Überlegung möchte ich in meinem Entwurf nicht außer acht lassen, da in Bodennähe der Durchmesser der Aufwinde am geringsten ist. Dass mir ab einer bestimmten Höhe jeder "normal" gestreckte Segler wegsteigt ist mir bewusst jedoch ist das meiner Ansicht nach nicht besonders relevant.

@ Jan: Danke auch für deinen Beitrag (warum schüchtern???)!

Ich möchte aus folgenden Gründen kein Querruder:

1. Kosten. (Die eingesparten Servos investiere ich lieber in F-Schlepps auf dem Segelfluglager im Sommer!)
2. Einfachheit. Ich möchte den Flieger auch einmal für ein paar Sekunden alleine Fliegen lassen. Dafür ist eine hohe Eigenstabilität/ V-Form erforderlich. Außerdem weiß ich aufgrund meiner Erfahrungen aus dem "echten" Segelflug, dass alle drei Achsen sehr sauber koordiniert werden müssen um sauber, dh mit zentralem Faden, zu kreisen. Je steiler gekurbelt wird desto anspruchsvoller wird die Sache. Diesen "Stress" möchte ich mir beim Modellfliegen nicht antun, außerdem bezweifle ich, ob ich ab einer gewissen Höhe überhaupt dazu in der Lage wäre.

Aufgrund der niedrigen Streckung und der damit einhergehend niedrigen Massenträgheit um die Hochachse glaube ich, dass ich auch mit dem Seitenruder alleine wendig genug bin. Diesbezüglich habe ich auch mit dem EON keinerlei Probleme.

Gruß Harald

Hallo Harald,

berechnet sind die Entwürfe mit Wölbklappenauschlägen. Das Programm kann aber keinen Kreisflug berechnen.

Dein Beispiel mit Sackhüpfer gegen Orchidee im Bart tritt zu. Aber übertragen auf das Modell ist eben ein Rückflug aus einem 500m nach Lee versetzten Bart eben mit dem einen Modell zu schaffen und mit dem anderen nicht. Mark Drela hat so ein Leichtbaukonzept schon für F3J versucht. Bei windstillen Bedingungen klasse, bei Wind ist der Aktionsradius schon zu sehr eingeschränkt. D.h. ich muss mit dem Modell warten bis der Bart bei mir ist und kann ihn nicht suchen und muss wenn er zu weit versetzt raus.

Bei einer angenommenen minimalen Fludauer für einen kries von 3,14 Sekunden, kann Dein Entwurf mit 5m/s *3,14 sec / pi einen Kreis mit rd. 5m Durchmesser fliegen. Bei Ulis Modell mit minimal 6m/s ist er grad mal 1m oder 20% größer. Wieder sind die Zahlen nur Abschätzungen zur Ermittlung der Größenordnung. Bei deinem Schirm gegen Orchidee fliegt der Schirm einen fast dreimal so kleinen Kreis.

Das mit den Kosten für die Querruder habe ich nicht verstanden. Wie lenkst Du denn bei dem geknickten Flügel die Wölbklappe an? Mit einem Servo über Umlenkungen oder mit mehreren Servos? Innen klar, ein Servo kein Ausschlag nach oben. Rollen tut das Trum eh nicht gut.
Aber aussen...

Wenn ich bei Ulis Entwurf mit Querruder leicht gegenstützen kann, kann ich fast so neg Kreisen als mit Deiner Planke.

Tipp (obwohl ich es selbet nicht gelesen habe) :
Heinz Eders Buch über Leichtwindsegler.

Heinz Eder hat mal einen Enwurf namens OpenAir oder so ähnlich in einer Zeitschrift veröffentlicht. Mal sehen ob ich die finde. Dann sende ich Dir den zu.

Ich will Dir das Konzept gar nicht ausreden, sondern nur auf die Schwächen hinweisen. Streckung von nur 7,6 ist eben schon sehr extrem.

Hans

P.S. Schau Dir mal
hier das Titelbild an. Streckung dürfte knapp über 8 liegen . Bei den Freifliegern übrigens auch.

Hallo Hans,

dass mein Entwurf für stärkeren Wind vorsichtig formuliert suboptimal ist, ist mir klar. Bei viel Wind möchte ich aber ohnehin nicht in der Ebene segeln. Sorry falls ich das in meinem ersten Posting missverständlich formuliert habe.

Andererseits kommen Gerber/Lisken gemäß ihres Aufwindmodells und ihrer Berechnungen zum Schluss, dass eigentlich auch bei noch recht hohen Windgeschwindigkeiten ein Modell mit Hochauftriebsprofil (wenn ich mich jetzt richtig erinngere das E385 - habe das Buch im Moment leider verborgt) von Vorteil gegenüber schnelleren und besseren Gleitern ist. Grund dafür ist der sogenannte "Hub": Das ist der "Nettohöhengewinn", der sich ergibt, wenn man vom Startplatz aufkurbelt, dabei versetzt wird und dann gegen den Wind wieder bis über den Startplatz zurückfliegt. Aufgrund der schnelleren Steiggeschwindigkeit muss man für einen bestimmten Höhengewinn kürzer kurbeln und wird somit auch nicht so weit ins Lee versetzt. - Wie gesagt sind das alles Theorien aus dem Thermikbuch.

Wölbklappenservo: Ich möchte die Wölbklappen über ein zentrales Servo vom Rumpf aus anlenken: die beiden inneren Klappen einer Flächenhälfte über ein (1) Gestänge, das sich genau auf Höhe des ersten Knicks befindet (ein Gestänge für zwei Ruderhörner die sich jeweils an den Klappenenden befinden). Das Trileron soll über einen Stift von der zweitäußersten Klappe "mitgenommen" werden, so wie das auch beim KIS-Sal von Werner Stark funktioniert (zu diesem SAL gibt es glaube ich einen ziemlich langen Thread). Das alles spielfrei hinzubekommen ist natürlich eine Herausforderung. Zusätzlich schwebt mir vor, bei beiden Endausschläge der Klappen (0° und ?°) eine Art von mechanischer Verriegelung zu realisieren (so ähnlich wie bei einem mechanischen Einziehfahrwerk) damit das Servo keinen Strom zieht.

Den Open Air von Heinz Eder kenne ich aus einem FMT-Extra Artikel. Als Profil verwendet er meines Wissens das S4083. Diese Konstruktion ist mir jedoch zu filigran (ich habe gerne "blickdichte"/ alltagsrubuste Flügel). Interessant finde ich das "VIC" Seitenleitwerk, das eine Mischung aus Pendel- und Klappenleitwerk ist ("variable incidence and camber" - variabler Anstellwinkel und variable Wölbung). Die Streckung erscheint mir bei diesem Flieger jedoch rein otpisch deutlich über 8 zu liegen.

Zum Thema minimaler Kreisradius: Deine Berechnungen zum Kreisdurchmesser kann ich ehrlich gesagt nicht ganz nachvollziehen. Ich kann mir nur schwer vorstellen, dass der Flieger im engen Kreisflug - dh mit hoher Schräglage - mit einer Geschwindigkeit von nur 5 m/sec bzw. 18 km/h fliegt. Wie du sicher weißt, erhöht sich mit zunehmender Schräglage die Mindestfahrt. Zusätzlich ist in Betracht zu ziehen, dass bei geringem Kreisdurchmesser ein Geschwindigkeitsunterschied der Anströmung zwischen dem inneren und dem äußeren Flügel ergibt (Auftriebsdifferenz, R-Zahl-Unterschied) der noch dazu mit einer Erhöhung der Spannweite steigt.

Gruß Harald

P.S.: Hat hier jemand Erfahrungen mit den Konstruktionen "fkrnts2" und "fkrnts3" von Johannes Leinauer? Diese beiden Segler haben von der Flächengeometrie (Streckung) eine gewisse Ähnlichkeit mit meinem Entwurf. Allerdings haben sie keine Wölbklappe.

Hallo Harald,

die Berechnung mit dem Kreisradius sollte nur vereinfacht das Verhältnis wiedergeben, ohne Anspruch auf Korrektheit der absoluten Werte. An der Teck fliegt ein Jungspund namens Emil Dietz (schon etwas über 80 Jahre alt) mit modifizierten Freifliegern aus den 60er Jahren Dir im Bart auf und davon. Der kreist so eng und langsam, aber 10m im Durchmesser werden es meistens auch immer sein.

Ich bin etliche Jahre mit Deltas Thermik geflogen (Streckung 3 ) Im Bart am schnellsten oben, ausserhalb am schnellsten unten. Am besten durch Rollenkreis und ähnlich den Sackwinkel kaschiert. Aber irgendwann hatte es jeder mitbekommen, dass ich nur raus konnte, wenn ein Anderer den Bart schon gefunden hatte.

Die Beurteilung des fkrnts2 durch Johannes selber kennst Du ja sicher. Der fkrntsIII hat nicht ohne Grund eine Streckung von fast 10. Leider kann ich Dir auch nicht mehr zu den Modellen sagen, auch wenn ich mit Johannes in Kontakt stand. Johannes war ein Verfechter der „Keep it as simple as possible“ Idee. Deshalb keine Wölbklappen. Am Ende galt seine Liebe den Brettern.

Nachdem Du Dich ja in positivem Sinne beratungsresistent zeigst (Du setzt dich ja mit meinen Einwürfen auseinander) höre ich aber jetzt auf damit, Dich umstimmen zu wollen.

Der OpenAir ist in der Tat sehr filigran. Eder hat in dem Artikel auch seine Philosophie der Tiefenverteilung dargelegt. Aber das wirst Du ja kennen. Das S4083 habe ich auf einem kleinen HLG (Topy von Graupner) geflogen. Die Endleiste wurde einfach zusätzlich nach unten geknickt angebracht. Trotz fast 400gr. bei 1,2m Spannweite bleibt der auch dann am Hang oben, wenn mein SAL mit1,5m Spannweite und knapp 50gr. weniger schon kämpft. Aber das Profil mit der geraden Unterseite will ich Dir auch nicht ausreden.

Nimm das AG35 oder das AG36.

Für die Klappenanlenkung könntest Du RDS-Antriebe über eine Schubstange koppeln. Wenn der Knickwinkel dem maximalen Wölbklappenausschlag entspricht, entspricht das einer Verriegelung.

Hans

Hallo Harald, hallo alle anderen,

mit großer Neugierde habe ich hier Euren Gedankenaustausch gelesen. Das Thermikbuch für Modellflieger liegt seit langem in Reichweite neben meinem Kopfkissen und auch für mich klingt vieles daraus sehr plausibel. Daher bin ich schon jetzt gespannt, wie das Ergebnis bzw. die Flugeigenschaften von Haralds Konstruktion denn mal aussehen werden. Ich bin kein Aerodynamiker, aber seit numehr 7 Jahren begeisterter Modellsegelflieger. Und als solcher möchte ich einige Gedanken und Erfahrungen zum Thema mit einstreuen.

Nach meiner Auffassung gibt es tendenziell für jede Modellkonstruktion eine Bedingung, örtlich und aufwindmäßig, bei der sie den anderen überlegen ist.

Die Sache mit dem engsten Kreisradius habe ich auch mal den alten Hasen im Bekanntenkreis vorgetragen und zur Antwort bekommen, dass es am geschicktesten ist, den besten Kompromis zu finden....

Ich fliege mit großer Hingabe den Graupner Cumulus 97, 1,87, MH 32, ohne Querruder als reinen Segler von schwachen Bedingungen bis etwas stärkerem Wind am Hang. Am besten steigt er, wenn ich ihn bei entsprechendem Wind einfach mitten ins stärkste Steigen stelle und ziehe. Wenns dafür nicht reicht, kann er ziemlich eng kreisen und ist trotz seiner nur 2 Achsen sehr wendig. Er hat eine ähnlich Flügelgeometrie wie Haralds Konstruktion aber eine größere Streckung, ähnlich dem Flügel von Uli.

Mehrere Kollegen von mir fliegen den SAL Apache, 1,50, RG 15 mit Querruder. Dieses Modell ist nur halb so schwer und damit für schwächste Bedingungen geeignet. Er hat nur einfache geringe V-Form und nach meiner Einschätzung hat er eine geringere Streckung. Bei schwächsten Bedingungen oder direkt im Bart ist er meinem Cumulus überlegen. Sobald der Wind aber stärker wird (eigentlich immer noch schwach) oder die Bärte weiter weg stehen ist der Cumulus eindeutig im Vorteil, weil er die größere Strecke macht.

Ein weiterer Kollege von mir fliegt den Floh von Schmierer, ca. 1,80, SD7037 mit Querruder. Damit steckt er meinen Qumulus fast durchweg in die Tasche. Er ist etwas leichter und hat aber trotzdem den besseren Durchzug und ist mit Querrudern deutlich wendiger und einfach besser beherrschbar.

Harald, in Deine Konstruktion könntest Du ebenfalls Querruder einbauen ohne aber die V-Form abzuändern. Damit hättest Du die gleiche Flugstabilität, wie bei einem Zweiachser, die gemütliches Fliegen gestattet, aber trotzdem hast Du damit mehr Gewalt über Deinen Flieger. Dies ist nicht nur am Boden bei böigem Wind von Vorteil sondern auch in der Thermik. Die Nachteile sind natürlich der höhere Bauaufwand, Preis und Gewicht. Den Nachteil beim Steuern kannst Du durch einen Kombimischer - in Grenzen - wettmachen. (Den Cumulus gibt es auch mit Querrudern, ansonsten ist aber alles gleich.) Ich glaube übrigens nicht, dass ein 2 Achser unbedingt besser um die Kurve kommt, als ein 3-Achser, denn er muß ja bauartbedingt schieben.

Um optimal Höhe zu machen kommt es ja auch darauf an, in der Thermik möglichst flach zu kreisen. Das geht mit Querrudern natürlich besser, doch auch mit dem 2-Achser kann ich ein wenig die Schräglage reduzieren, wenn ich nahe am Strömungsabriss äußerst langsam fliege, wie ich erst in der letzten Zeit herausgefunden habe. Ich beobachte oft Turmfalken beim Fliegen, die unglaublich geschickt und blitzschnell auf Aufwindänderungen reagieren. Sie fächern in enger Thermik Flügel und Schwanz breit auf, drehen sehr langsam fliegend fast um die Flügelspitze und lassen sich beinahe wie ein Falschirm hochblasen. Damit könnte vielleicht noch ein Apache mithalten, ein Cumulus jedoch nicht mehr.

Ich hatte übrigens vor einigen Jahren mal das Glück, im Mannheimer Luisenpark mitzuerleben, wie ca. 10 der dort an Menschen gewöhnten freifliegenden Störche wie auf ein geheimes Zeichen nacheinander starteten, um einem Artgenossen in eine in der Nähe stehende Hammerthermik zu folgen. In wenigen Minuten waren zumindest die ersten unter ihnen zu winzigen Pünktchen in der Luft geschrumpft. Das war schon wirklich sehr beeindruckend und neben der Bewunderung solchen Könnens blieb mir als schwacher Trost, dass ich, wenn ich es ihnen als Mensch schon nicht gleichtun kann, es doch zumindest mit meinen Modell versuchen kann.

Viel Erfolg mit Deinem Vorhaben, Harald, wünscht Dir

Joachim Mink

hallo Harald,
wie wäre es mit einer Konstruktion aus Anfang der 80er (da gab es die konstruktiv cleversten Thermiksegler in Balsabauweise) ?
Mitte der 80er "scheerten" dann die Bauweisen in die zwei Richtungen Balsa oder GFK. Aus meiner Sicht haben danach die Balsabauweisen an "guten Ideen" verloren.
Es würde sich sicher lohnen mal in das Buch zu schauen F3J - Thermiksegelflug ...
Schau mal im Internet nach Modellen wie "Sagitta900, Bird of time, Airtronics Legend, Algebra1000"....
PS: Vollbeplankung als Thermiksegler ???????? Meinst Du das ist eine gute Idee ?

jürgen, bonn

Hallo an alle!

Danke für eure Beiträge, leider konnte ich nicht früher darauf antworten.

@ Hans: Der fkrntsIII von Johannes hat nicht nur eine höhere Streckung (9,3) als die zweite Version sondern auch ein Profil, das meines Wissens dünner/weniger gewölbt ist als das SD7037. Mein Entwurf ist ein Versuch, sozusagen einen Kompromiss einzugehen, der eine geringe Streckung mit einem dünnen, wenig gewölbten Profil verbindet (das dann für den langsamen Kreisflug positiv gewölbt wird). Falls der Flieger gebaut wird, bekommt er das AG35 oder AG36 gemäß deiner Empfehlung verpasst! Insofern bin ich also „nur“ partiell/selektiv beratungsresistent! Auch was die Profilierung des geplanten Pendel-HLW betrifft, lasse ich mich von dir – und natürlich allen anderen Mitlesern – sehr gerne beraten (meine Vorschlag diesbezüglich ist das SD8020 - oder gibt es hier auch schon etwas besseres?).

Noch ein (vorläufig) letzter Gedanke zu niedrigen Streckungen: Natürlich gibt es mir zu denken, dass praktisch keine geläufige Konstruktion eine vergleichbar niedrige Streckung aufweist wie mein Entwurf. Neben dem bereits von dir genannten und für mich klar nachvollziehbaren Leistungsnachteil im Geradeausflug (geringere Gleit- und Sinkleistung) kann ich mir aber auch gut vorstellen, dass einfach das „wenig sportliche“ Erscheinungsbild nicht gerade zur Verbreitung der „Schrankgeometrie“ beiträgt.

@ Joachim: In deinem Posting steht eine ganz wichtige Aussage, nämlich dass es für jede Umgebung und jedes Wetter genau eine „beste“ Modellauslegung gibt. Das mag sich vielleicht banal anhören, ist aber meiner Meinung nach 100%ig richtig. Diesbezüglich fällt es mir schwer, genau zu definieren, was „brauchbares“ Gleiten bei „etwas stärkerem“ Wind und „kleinräumiger“ Thermik eigentlich objektiv bedeutet. Ein Leser, der z.B. in der meist windigen Ebene zu fliegen gewohnt ist, wird solche „Angaben“ anders sehen und verstehen, als jemand der in einem inneralpinen Tal fliegt.

Zum Thema Querruder: Wie bereits erwähnt ist mir klar, dass ein optimal und sauber geflogenes Dreiachsmodell gegenüber einem Zweiachser leistungsmäßig im Vorteil ist. Aus den oben bereits beschriebenen Gründen möchte ich jedoch keine Querruder einbauen. Nichtsdestotrotz kenne ich die (seltene) Situation, dass ich mit dem EON (Zweiachser), nicht so schnell einkurven kann, wie ich mir das wünsche. Hierzu habe ich folgende Idee, die die Einfachheit eines Zweiachsers mit einer Erhöhung der Rollwendigkeit verbindet:

Das Seitenruderservo lenkt über Seilzüge (Kevlarvorfach aus dem Anglergeschäft) kleine „Querruder“ im äußersten Teil der Tragflächen an. Allerdings nur im allerletzten Teil des Servostellbereiches und NUR nach oben. D.h. man fliegt die „normalen“ Kurven (da haben wir wieder unser Problem mit der Subjektivität ....) nur mit Seitenruder und falls man wirklich höchste Wendigkeit braucht, schlägt man das Seitenruder voll aus und nimmt dabei das kurveninnere Querruder mit einem starken Ausschlag nach oben mit. Der kurveninnere Auftrieb verringert sich aufgrund der Profilentwölbung und evtl. steigt sogar der Widerstand bei ausreichend Ausschlag soweit an, dass nach meiner Überlegung eine Kombination von „kurvenunterstützender“ Roll- und Gierbewegung die Folge sein müsste. Der einzige Nachteil wäre, dass ich im Ohr keine Wölbklappen (das Trileron) hätte, sondern nur im innersten und mittleren Teil jeder Tragflächenhälfte.

Die Anlenkung stelle ich mir recht einfach vor: Das „Teilzeitquerruder“ wird durch eine Torsionsfeder (so eine wie sie beim KIS-Sal für das Höhenruder verwendet wird) nach unten, in seiner Normalstellung gehalten. Nach oben wird es durch den Kevlarfaden angelenkt. Nun braucht man die Länge des Fades nur um soviel zu lange einstellen, dass das Seitenruderservo erst auf den letzten paar Grad seines Drehweges den Faden strafft. (Das ist viel schwieriger zu beschreiben als ich dachte – ich hoffe, ihr könnt mit dieser Beschreibung etwas anfangen).

Deine Bewunderung für die Störche kann ich voll und ganz nachvollziehen. Ich habe einmal mit dem EON aus vielleicht 100 m Höhe gemeinsam mit fünf Bussarden auf große Höhe aufgekurbelt – ein Erlebnis, das für mich viel mehr zählt als der letzte High-Tech-Schnickschnack am Modellbausektor.

@ Jürgen: Das von dir empfohlene Buch habe ich zu Hause. Meiner Ansicht nach sind die damaligen – zumeist britischen - Holzkonstruktionen dafür optimiert, aus dem Hochstart heraus die geforderte Zeit (ich glaube 10 oder 15 Minuten) fliegen zu können. Hochstartfähigkeit ist für mich aber uninteressant, da ich zum Starten einen E-Antrieb verwenden möchte.

Die Flächen möchte ich wie bereits oben erwähnt aus Festigkeitsgründen voll beplanken. Mit dem EON hatte ich bereits mehrmals ein mulmiges Gefühl, wenn ich bei starker Thermik Höhe abbauen wollte um den Segler nicht aus den Augen zu verlieren. Deshalb soll mein Entwurf von der Festigkeit dauersturzflugfest sein und auch dabei auch noch harte Turbulenzen wegstecken können. Darüber hinaus bietet die Vollbeplankung eine bessere Profiltreue.

Harald

Hallo Harald,

meine Vorschlag diesbezüglich ist das SD8020 - oder gibt es hier auch schon etwas besseres?).

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Ja, das HT12. Und wer hast erfunden Nein keine Schweizer, sondern Mark Drela (Koordinaten gibt es hier).

Das Seitenruderservo lenkt über Seilzüge (Kevlarvorfach aus dem Anglergeschäft) kleine „Querruder“ im äußersten Teil der Tragflächen an. Allerdings nur im allerletzten Teil des Servostellbereiches und NUR nach oben. D.h. man fliegt die „normalen“ Kurven (da haben wir wieder unser Problem mit der Subjektivität ....) nur mit Seitenruder und falls man wirklich höchste Wendigkeit braucht, schlägt man das Seitenruder voll aus und nimmt dabei das kurveninnere Querruder mit einem starken Ausschlag nach oben mit. Der kurveninnere Auftrieb verringert sich aufgrund der Profilentwölbung und evtl. steigt sogar der Widerstand bei ausreichend Ausschlag soweit an, dass nach meiner Überlegung eine Kombination von „kurvenunterstützender“ Roll- und Gierbewegung die Folge sein müsste. Der einzige Nachteil wäre, dass ich im Ohr keine Wölbklappen (das Trileron) hätte, sondern nur im innersten und mittleren Teil jeder Tragflächenhälfte.

Zum Vergrößern anklicken....

Deine Überlegungen sind richtig, vor aller die Querruder zur Seite nur nach oben mitzunehmen ergibtz oft ein gutes Handling. Aber es wäre doch viel einfacher, den Ohren separate Servos zu spendieren udn per Computersender das zu mischen. Dann kann man auch mit den Ausschläge leicht spielen. Vorraussetzung ist eben der Computersender

Hans

Hallo Hans,

Danke für den Profiltip für das HLW!

Falls ich die "Querruder" einbaue, möchte ich keine seperaten Flächenservos verwenden, obwohl mein Sender (MC3030) für die geforderte Programmierung bestimmt geeignet wäre. Einerseits reizt es mich ganz einfach, das ganze auf mechanische Weise zu lösen, andererseits sind zwei weitere Servos zwei zusäztliche Stromfresser, schwerer und dazu auch noch teurer.

Harald

Hallo Harald,

ich hatte da was im Hinterkopf und habe mal gesucht. Im FMT 1/1986 findet sich ein kurzer Bericht über das Modell Searcher 2M von Mark Kummerous mit einem Verweis auf RCM&E Dezember 1983 (letzteren Bericht habe ich leider nicht) Der Searcher hat bei 2 m Spannweite 385 mm Flügeltiefe und als Profil ein Wortmann FX 60-100.



Beim VTH gibt es den Bauplan vom "Unsinkbar 2" - der ist so ähnlich - bei Traplet Publications gibt es den Bauplan vom Modell "Martinet" von Martin Simons
Gruss
Franz

hallo harald,

ist vielleicht etwas ot, aber wie wäre es mit so einem entwurf:





kurzer rumpf, wenig streckung, und federn einzeln außen?

bloß die steuerung geht nicht mit 2 servo's

im ernst!
grüße
hannesk