Faustformel?: Höhenleitwerksgröße im Verhältnis zum Flügel

Hallo zusammen,

ich brauche für den Wiederaufbau eines Pike Perfect noch ein Pendelleitwerk. Ich hätte jetzt die Möglichkeit ein anderes Leitwerk zu adaptieren oder mir evtl. eines selber zu bauen.
Ich bin mir aber wegen der Größe äußerst unsicher. Über die Suche habe ich leider nichts gefunden obwohl ich meine sowas schon mal gelesen zu haben...

Das Originalleitwerk hat eine Spannweite von ca.76cm bei einer größten Breite von ca 12cm, das adaptierbare Leitwerk hat nur 68cm aber auch ca.12cm Breite an der größten Stelle beide sind von der Formgebung sehr ähnlich. Wenn ich das an den Rumpf hänge sieht das für mich schon ganz gut aus, das Original kommt mir dagegen extrem groß vor (was sicher seine Gründe hat!). Das Crossfireleitwerk dagegen ist schon augenscheinlich viel zu klein.

Gibt es eine Faustformel, ab wann ein Leitwerk für die Flugstabilität und Steuerung gut ist, was ausreicht, was nichts mehr ist?
Der Vogel ist später wenn er fertig ist an allen Ecken und Enden geflickt, ein superleichtes nagelneues Leitwerk halte ich daher für übertrieben, ich suche eine einfache, günstige und vor allem praktikable Lösung.

Vielen Dank vorab!

Hallo Marcus!

Die Profilpäpste warten wieder bis einer wie ich sich zum Thema äussert - dann gibts wieder aufs M..l.

Egal.

Wenn ich einen neuen Flieger selbst stricke wähle ich den Flächeninhalt des HR zwischen 10 - 12% vom Tragflächeninhalt.
Das funktioniert bisher immer, obschon ich Gefahr laufe das mir ein Profilpast reines Glück "beweisen" wird.

schönen Abend noch

Harry

Milan schrieb:

Die Profilpäpste warten wieder bis einer wie ich sich zum Thema äussert - dann gibts wieder aufs M..l.

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Aber sicher Harry, auch wenn ich kein richtiger "Profilpapst" bin hol ich schon mal aus....

Milan schrieb:

Wenn ich einen neuen Flieger selbst stricke wähle ich den Flächeninhalt des HR zwischen 10 - 12% vom Tragflächeninhalt.

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Jo, so in etwa mache ich das auch .....hängt aber auch von der Modellgröße ab weil das bei sehr kleinen Modellen oft nicht reicht und dann 15 % besser sind um nicht im Langsamflug Strömungsabrisse am Höhenleitwerk zu riskieren.

Im ollen Handbuch für den Modellflug von Werner Thies ist eine Faustformel für einen Stabilitätsfaktor angegeben, die paßt auch ganz gut:

rH x FH
______= 0,5 bis 0,6
F x tm

dabei ist
- rH der Hebelarm des Höhenleitwerks gemessen von t/4 der Tragfläche bis t/4 des Höhenleitwerks
-FH die Höhenleitwerksfläche
- F die Flügelfläche
- tm die mittlere Flügeltiefe oder Bezugsflügeltiefe

Für den Pike würde ich bei dem Alternativleitwerk bis Stabilitätsfaktor 0,4 runter gehen ohne Bedenken fürs Testen zu haben ob es irgendwo Probleme damit gibt.

Gruß,

Uwe.

Die 10 - 12%-Größe des Höhenleitwerks ist ein praxisgerechte Wert. Als Ausgangsgröße für weitere Überlegungen.

Ich errechne den Schwerpunkt, die EWD, ca-Wert und die Fluggeschwindigkeit eines in Planung stehenden Modells mit dem Schwerpunktprogramm von Reiner Stumpf: www.rainers-modellflugseite.de.

Nach Eingabe der Werte wie Flächen- und Leitwerksgeometrie, den Abstand Tragfläche - Höhenruder, den Profilwerten und des Fluggewichtes errechnet das Programm alle erforderlichen Werte und gibt Vorschlage für die Einstellung des Modell auf brauchbare Werte, je nach Vorliebe des Piloten.

Wenn man die Leitwerksgröße im Programm verändert, so sieht man sofort wie sich das in welche Richtung verändert und man kann die für sich beste Lösung beim Bau berücksichtigen.

Ich rechne meine gesamten Leitwerker nach diesem Programm und bin immer gut damit gefahren, äh geflogen. Und nun haut mir eine aufs M..l

Gibt es ähnliche Faustformeln für die Größe und Hebelarm des V-Leitwerks?

Hallo Steirer,

beim V-Leitwerk sind die Projektionsflächen zu berücksichtigen. D.h. Seitenruder = Seitenansicht beider Seitenruder, Höhenruder = Draufsicht beider Höhenruder. Dies ergibt relativ stimmige Werte.

PIK 20 schrieb:

Hallo Steirer,

beim V-Leitwerk sind die Projektionsflächen zu berücksichtigen. D.h. Seitenruder = Seitenansicht beider Seitenruder, Höhenruder = Draufsicht beider Höhenruder. Dies ergibt relativ stimmige Werte.

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Hallo!
Klingt sehr logisch, frage nur weil ich den starken Eindruck habe dass mein Rockit(V-LTW) ab und zu nach Kurven schwanzelt, vorallem aufballastiert(Ballast auch in den Flächen). Durch die Erhöhung des Trägheitsmomentes um die Vertikalachse wird das V-LTW mehr Mühe haben die Gierbewegung(Seitenruder in der Wende) zu stabilisieren schätze ich.

LG
if

Wenn der Flieger schwänzelt kommt man mit Faustformeln nicht weiter und auch für die genauere Berechnung der Seitenleitwerksfläche (bei V-Leitwerk die projezierte Fläche wie Heinz schon geschrieben hat) ist die Rechnung überfordert weil es dabei zu viele Einflußfaktoren gibt.
Eventuell passen hier die Rudereinstellungen oder die Knüppelei nicht oder das Leitwerk ist tatsächlich zu klein um das zu unterbinden. Man solte auch immer bedenken dass ein Flugzeug kein Auto ist, das durch die Straße geführt wird, ein Flug wird niemals so ruhig und spurtreu sein wie eine bodengebundene Fahrbewegung.

Für die Seitenleitwerksfläche gibt es bei den Nurflügeln einen Thread und die dort angegebenen Stabilitätsfaktoren dürften auch für Leitwerker nicht allzu praxisfremd sein: http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/131227-Stabilitätsfaktor-für-Richtungsstabilität

Gruß,

Uwe.

Anmerkung des Moderators!

Anmerkung des Moderators!

...dann gibts wieder aufs M..l.
Und nun haut mir eine aufs M..l

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Was für Sitten schleichen sich denn hier ein? Prügelstrafe gab's bei noch nie, da ist der Moderator schon vor!

Eckart Müller schrieb:

Was für Sitten schleichen sich denn hier ein? Prügelstrafe gab's bei noch nie, da ist der Moderator schon vor!

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Ratschläge sind auch Schläge

Gruß,

Uwe.

Hallo,

die Verwendung der projezierten Fläche des V-LW für die Betrachtung von Stabiltät ist einfach nicht richtig.

Einfaches Gedankenexperiment: Das Modell sei um einen Winkel alpha um die Hochachse ausgelenkt (schiebt). Ein normales SLW sieht diesen Winkel alpha 1:1 als Anstellwinkel und erzeugt (über ca(alpha)) und seine Fläche eine bestimmte rückstellende Auftriebskraft die der Auslenkung entgegenwirkt. Ein V-LW mit derselben projezierten vertikalen Fläche erzeugt in derselben Situation jedoch weniger Rückstellkraft, weil die VLW-Hälften nicht den vollen Winkel alpha der Auslenkung auch als Anstellwinkel "sehen", sondern widerum nur den projezierten Teil davon.

Das Ganze wurde schon x-mal durchgekaut zb von Mark Drela oder Thomas Kutscheid (in Aufwind) oder Helmut Stettmayer (hier als PDF) aber trotzdem ist "nimm die projezierte Fläche" anscheinend nicht auszurotten.

Matthias

Hallo Matthias!

Der Aufsatz von H. Stettmeier hilft insofern weiter das die "alte Oma Regel: 10% projeziert vom Leitwerksflächeninhalt (T oder Kreuz)" zu eher zu klein geratene V-Leitwerksflächen führt.

Um keine Doktorarbeit daraus zu machen kann man ja einfach einen Angstzuschlag von 2% hinzu nehmen und gut ist.

Wenn mein Gedanke falsch ist bitte ich um umgehende Ausrottung des selben.

LG

Harry

Faustformel nach HQ

Faustformel nach HQ

Hallo,
ich benutze eine Faustformel nach Helmut Quabeck.

Wert= 2 * phi * Streckungsfaktor HLW * Hebelvolumen *(Flügelfläche/HLW Fläche)

Hebelvolumen = (Hebelarm(t/4 - t/4)/Mittlere Flügeltiefe (Spannweite/Fläche)

Streckungsfaktor HLW = Streckung HLW/ (Quadratwurzel aus (Streckung HLW)zum Quadrat +4)+2

Ich hoffe, ich hab die Formel richtig wiedergegeben. Es müsste ein Wert zwischen 7 und 8,5 herauskommen, je höher, desto besser die Nickdämpfung. Die Formel von Thies ist als erster Anhaltspunkt auch gut geeignet.
Man sollte bedenken, dass es sich m.E. um rein statistische Ergebnisse handelt, d.h. man rechnet einen bekannten Flieger von dem man weiß, daß er gut funktioniert und vergleicht. Passt auch für VLW wenn mit der projezierten Fläche gerechnet wird.

Ich hab dazu ein ganz einfaches Excel sheet, bei Interesse bitte PN

Übrigens VLW, ein Öffnungswinkel von 103 Grad hat sich empirisch bewährt, größere Öffnungswinkel machen Probleme mit der Dämpfung um die Hochachse, ich würde heute sogar nur 100 Grad bauen.

Den Pike Perfect hab ich noch nicht gerechnet. Ein Hinweis dazu, Samba / Philip Kolb hat als "Update die Spannweite erhöht, von nach meiner Erinnerung 3,550 auf 3,78m und das HLW beibehalten, ohne Probleme. Wenn es sich also um den "kleinen" Pike Perfect handelt, sollte das Modell auch mit einem etwas kleineren HLW noch fliegen, ob gut wird man dann sehen.

Übrigens gibt es bei Samba HLW als Ersatzteile für faire Preise. Das macht vielleicht am meisten Sinn,
Stefan

Noch ein Hinweis: Mit einem kleineren HLW wandert der Neutralpunkt des Flugzeugs etwas nach vorn, mithin auch der Schwerpunkt. Das kann man mit winschwer o.ä. Programmen nachvollziehen. Dabei geht es NICHT um die Erhöhung des Stabilitätsmaßes sondern um eine Anpassung an das kleinere Leitwerk.

Projezierte Fläche bei VLW

Projezierte Fläche bei VLW

M. Gerstgrasser schrieb:

Hallo,

die Verwendung der projezierten Fläche des V-LW für die Betrachtung von Stabiltät ist einfach nicht richtig.

Das Ganze wurde schon x-mal durchgekaut zb von Mark Drela oder Thomas Kutscheid (in Aufwind) oder Helmut Stettmayer (hier als PDF) aber trotzdem ist "nimm die projezierte Fläche" anscheinend nicht auszurotten.

Matthias

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... stimmt, ist auch bei Perseke nachgewiesen. Aber wir reden hier über Näherungsformeln und da sagt die Praxis, dass das ganz gut passt. Wer diese Quellen kennt, kann dann auch ganz anders rechnen, aber wer kann das schon. Da sind Faustformel - und um die geht es hier - besser als nix. Bitte noch meinen Hinweis zu den Öffnungswinkeln berücksichtigen.

Die hier vorgeschlagenen Formeln sind jedenfalls besser als "10 - 12%" , das ist zwar auch nicht falsch, berücksichtigt aber weder den Hebelarm noch die Streckungen und führt bei größeren Modellen zu, zu großen HLW

Das ist so ähnlich wie "Schwerpunkt bei 30% oder 1/3 Flügeltiefe" (stand auch mal in der AUFWIND), das ist noch grauseliger
Stefan

Die Größe des HLWs hängt auch ganz entscheidend von der Länge des Hebelarms ab. Schaut Euch mal moderne F5B Modelle mit den langen Rümpfen und den mini-HLW an.

Z.B. hier: http://www.f5b.cz/files/photo/Svitiva-red2-0.jpg oder den Backfire oder ...

Prof Eppler hat schon früher immer behauptet, dass wir alle mit unnötig großen Leitwerken geflogen sind bzw. noch fliegen, die Leistung kosten.

Ich habe damals mit meiner ollen Hi-Fly Experimente mit kleinen Leitwerken gemacht. Eines hatte weniger als die Hälfte des Original-HLW.

Meine gefühlte Erfahrung war, dass bei kleinerem Leitwerk der Gleitwinkel und minimales Sinken besser wird, bei gleichzeitig erhöhter Geschwindigkeit. Wie gesagt, es wurde in Ermangelung eines Loggers gefühlt und nicht gemesen.

Die Kehrseite der Medaille war, dass man mit so einem kleinem Leitwerk fast nur noch bei Windstille fliegen konnte, denn dass Modell wurde um die Querachse sehr instabil.

Auch ist die Größe des HLW wie auch die Lage des Schwerpunktes etwas Geschmacksache. Man sieht es auch daran, dass Herr Klemm für seine FS4000 verschieden große HLW anbietet.

So, Aerodramatiker zerreißt mich in der Luft.

Hebelarm

Hebelarm

Hallo Gerhard,
Deine Erfahrungen finde ich sehr hilfreich. Bei dem HiFly hat das kleine HLW noch für die statische Stabilität gereicht, die Nickdämpfung (Fliegen bei Wind und Böen) war aber nicht mehr ausreichend. Die Erhöhung der Fluggeschwindigkeit kann ihre Ursache in der Änderung des SP gehabt haben.

Der Hebelarm ist natürlich ein wesentlicher Faktor in dieser Rechnung und taucht daher auch in den Faustformeln maßgeblich auf, eben nicht bei "10-12%". Trotzdem benötigen Leitwerke für die Steuerung und Nickdämpfung eine gewisse Mindestgröße, so dass sehr lange Rümpfe z.B. bei F3J nicht genutzt werden. Hier spielen natürlich auch konstruktive Gründe, Bau und Bruchsicherheit eine Rolle,
Stefan

Hallo zusammen,

erstmal vielen Dank für die vielen Tips! Genau sowas hatte ich gesucht. Das alternative Leitwerk wäre bei geradeso-knappen 10% dann wohl eher grenzwertig.
Was fest steht, der Pike hat einen eher langen Rumpf, was die Hebelverhältnisse betrifft.

@Stefan: Ich habe/hatte mit Samba auch schon Kontakt, habe auch einen Preis (85€ für das Höhenruder finde ich fair) und hätte auch gerne bestellt!
Das gestaltete sich aber sehr zäh und irgendwann hatte ich keine Lust mehr. Ich hatte meine Anfragen jeweils auf Deutsch und Englisch per Mail gestellt. Antwort habe ich dann nach weiterem nachhaken von einer anderen Mailadresse bekommen (Preis und Verfügbarkeit aber keine Bezahlungsmodi). Mein Versuch die Bezahlung klar zu machen und endgültig zu bestellen war bei beiden Mailadressen auch bei mehrmaligem Versuch nicht möglich, leider Funkstille.....
Vielleicht starte ich aktuell nochmals einen Versuch, der letzte Versuch war 2-3 Wochen vor Weihnachten, vielleicht hat es deshalb nicht geklappt.

Wie Eingangs schon erwähnt, ist das trotz der generell hochwertigen Kiste wegen den notwendigen Reparaturen eher ein LowBudget Projekt, an dem ich auch ein wenig Erfahrung sammeln möchte. Daher mein Wunsch nach einer einfachen und praktikablen Lösung.

Nochmals vielen Dank an Euch!

M. Gerstgrasser schrieb:

trotzdem ist "nimm die projezierte Fläche" anscheinend nicht auszurotten.

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Wie bei den Vorschreiber schon zu lesen ist geht es um Fausformeln und dabei ist die Annahme für die projezierte Fläche so richtig oder falsch wie der Stabilitätsfaktor der bei der Überschlagsrechung raus kommt.
Neben dem Hebelarm spielt der Profilmoment ganz entscheidend mit rein und alleine dieser Einfluß liegt schon außerhalb dessen was man zu Fuß rechnen kann wenn man mal TAT-Momente und X-Foil-Moment miteinander vergleicht. Deshalb bin ich froh dass die Annahme mit der projezierten Fläche nicht ausgerottet ist, denn das funktioniert in der Praxis wunderbar wenn man den Stabilitätsfaktor beim V-Leitwerk nicht am unteren Ende ansiedelt.

Wie sich ein zu kleines Leitwerk auswirkt konnte ich schon mehrfach fest stellen weil ich früher sehr gerne an die untere Grenze gegangen bin, deshalb auch mein Hinweis die Leitwerksfläche bei sehr kleinen Modellen größer zu wählen als bei den gängigen Faustformeln üblich.
Einmal habe ich für einen bestehenden Rumpf mit Kreuzleitwerk einen neuen Flügel mit wesentlich anderem Profil, aber ansonsten unveränderter Geometrie und Leitwerksgröße gebaut. Nur durch die Profilveränderung war das Leitwerksvolumen nicht mehr ausreichend, was zu geringerem Maximalauftrieb und größerer Böenempfindlichkeit geführt hat. Nach Umbau auf ein größeres Höhenleitwerk war der cA max des neuen Flügels ausfliegbar und das Steuerverhalten so ruhig wie beabsichtigt.

Gruß,

Uwe.

UweH schrieb:

Neben dem Hebelarm spielt der Profilmoment ganz entscheidend mit rein...

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Dem trägt bei der Faustregel Stabilitätsfaktor die Empfehlung für die anzustrebenden Werte Rechnung. Dass bei flotteren Seglern kleinere Stabilitätsfaktoren ausreichen hat ja v.a. damit zu tun, dass da normalerweise weniger gewölbte Profile eingesetzt werden. Wenn man wollte, könnte man die Wölbung/Wölbungsrücklage wahrscheinlich über irgend eine Näherungsformel mit reinrechnen, aber die Methode wie von W. Thies vorgeschlagen funktioniert ja gut genug.

Nebenbei: Das heisst projiziert. Ist zwar ein Zungenbrecher, ist aber nunmal so.