Leitwerksgröße am Großsegler

Hallo, Mathematik kann so grausam sein

Ich bräuchte Unterstützung in Form einer "Gegenrechnung", "Kontrolle", ob die berechnete Leitwerksfläche so ausreichend sein wird.
Ein Unterschneiden im Schnellflug darf auf keinen Fall passieren.

Bezogen auf alte "Erfahrungen" mit ca. 10 % Flächenanteil ist das Leitwerk hier viel zu klein. Dies wird vermutlich durch den langen Hebelarm generiert.
Meine Versuche "Reserven" einzubauen und das HLW zu vergrößern(z.B Halbspannweite 600mm), ergeben in den ca Werten des HLW eine größere Belastung, als bei dem kleinen HLW, wenn das Stabilitätsmass gleich bleibt.
H. Stettmaier geht zwar auf diesen Fall ein, die begründende Ursache erkenne ich allerdings nicht. Ich vermute der verringerte Abstand vom Neutralpunkt zum Leitwerk macht die höhere ca Belastung beim größeren Leitwerk aus.

• -Quabeck geht bei Großseglern von einem Stabilitätsmass von bis zu 0,2-0,3 aus. Ich habe hier mit 15% gerechnet. Das "sollte" in meinen Augen genügen.
• -Die Nickdämpfung liegt bei diesem kleinen HLW bei ca. 11, was auch ein recht hoher Wert ist. Ergeben sich hieraus Nachteile?
• -Eine Version mit 7,2m flog mit dieser Leitwerksgröße problemlos.
• -Gegenrechnungen mit "Schwerpunkt V3" von Rainer Stumpf ergeben mit dem kleinen HLW einen bevorzugten Einsatzbereich von ca 0,4-0,7 bei einem Stabilitätsmass von 9,45-16,85. Dieses Programm liefert allerdings keinerlei "Belastungen" des HLW in Form von ca Werten.
• -In FLZ Vortex oder XFLR5 habe ich mich leider noch nicht eingearbeitet. Vermutlich würden diese Programme geeignet sein, eine Gegenrechnung zu machen.
• -Da ich mit SnapFlap fliege, habe ich auch eine verwölbte Variante gerechnet, um z.B. im Speedflug bei SnapFlap keine Überlastung des HLW zu erzeugen. In diesem Falle habe ich mit ca=1,3 ; Nullauftriebswinkel = -4,5Grad und cm = -0,098 gerechnet. Ist diese Vorgehensweise richtig?
• Die Auslegungsüberlegung war, bei Flügel CA=0,6 das HLW möglichst mit ca = 0 zu belasten.

[*]-Als Profil am HLW wird ein NACA 0009 eingesetzt, welches die geforderten ca Werte liefern sollte.

Ich hoffe, dass Ihr Licht in mein Dunkel bringen könnt! Gerade, was die höhere ca Belastung des HLW bei Vergrößerung des HLW und gleichbleibendem Stabilitätsmass betrifft.
Vielen Dank schon mal im Voraus!








Verwölbt ergeben sich diese Werte:

Hallo

, schau dir einmal die Software FMFM von H.Quabeck an , läßt keine Wünsche offen und "Faustformeln" b.z.w. "Erfahrungen" im Regen stehen !!

Ich rechne selber damit , aber es muß das gesamte Modell vermessen und viele,viele Daten eingegeben werden !

Also ein Stabimaß von 15% wäre mir zu gering bei einem Großsegler ! Das trifft eher für ein F3B-Modell zu !


Gruß
Andreas

Hallo Gliderfreak


, ich würde zunächst den optimalen Arbeitspunkt des Tragflügels ( CA TF) ermitteln ( abhängig von der Wahl des Profils ) , also bestes Gleiten oder geringstes Sinken .Daraus resultiert die Schwerpunktlage als Funktion des Auftriebs am Höhenleitwerk und somit das Maß der Längsstabilität!! Ein verändern der HLW-Fläche/Streckung wird einen anderen Modellneutralpunkt ergeben und somit wiederum ein anderes Stabilitätsmaß unter Beachtung des zuvor ermittelten optimalen Arbeitspunkt von CA TF !

Hallo Gliderfreak,

eine Grundabschätzung ist 10% der Tragflächengröße. Dies nur als Richtwert.

Ich berechne alle meine Segelflugmodelle mit der Software von Rainer Stumpf: www.rainers-modellflugseite.de

Als erstes gebe ich die gesamte Geometrie des geplanten Modells ein, ebenso das vorgesehene Flächenprofil und lass mir dann die Werte Ca, Schwerpunktlage, EWD und Stabilitätsmaß ausrechnen. Farbig unterlegte Werte geben schon mal einen brauchbaren Hinweis.

Um die optimalste Größe des Leitwerks zu ermitteln verändert man einfach die vorher eingegebene Spannweite oder Profillänge des Leitwerks und sieht dann am Rechenergebnis in welche Richtung sich das nun verändert hat. Passt es oder nicht? Also nochmals in die Gegenrichtung verändern und dann schauen obs passt.

So kann man eine gut passende, und auch gut aussehende Leitwerksgröße/-form ermitteln.

Auch Änderung des Tragflächenprofils und des dabei sich veränderten Momentenbeiwertes und Nullauftriebwinkels beeinflusst die Leitwerksgröße.

Probiert es doch selbst mal aus. Ich war bisher damit immer auf dem richtigen Weg.

Stabilitätsmass

Stabilitätsmass

Hallo, erst mal Danke!

@ PIK20: Im zugegeben sehr langen Text oben, hatte ich ja schon die Gegenrechnung mit dem Programm von R.Stumpf angesprochen. Leider bietet dieses Programm keine Aussagen über die "Belastung" des HLW. Den blau markierten Bereich habe ich mit dem aktuellen HLW von CA 0,4-0,7. Vergrößere ich das HLW auf 1200mm Spannweite, liege ich nur noch bei CA=0,3 und 0,4 im bevorzugten Bereich. Bei höheren CA Werten ist das Stabilitätsmass bei z.B. CA=0,8 bei 25.
Beatrachtest Du bei deiner Berechnung das höhere Moment durch Verwölbung?


@ Andreas: Bei der Wahl des Stabilitätsmasses habe ich mich von den Vorschlägen aus Literatur und Programmen leiten lassen. Wie gesagt, H.Quabeck gibt bei Großseglern ein höheres Stabilitätsmass an. Ich selbst habe noch keine Vergleichswerte berechnet oder nachgemessen.

FMFM habe ich mir vor 10 Jahren gekauft, habe es aber nie richtig benutzt, da ich nie wirklich "warm" damit geworden bin. Vielleicht ist es nun Zeit mal damit gegenzurechnen. Schade ist, dass damit (m.W.) kein Flügel mit Strak gerechnet werden kann.

Daraus resultiert die Schwerpunktlage als Funktion des Auftriebs am Höhenleitwerk und somit das Maß der Längsstabilität!!

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So wollte ich vorgehen. Auslegung für CA = 0,6 mit Nullauftrieb am HLW. Nun habe ich aber zwei Variablen: Die Leitwerksgröße und das Stabilitätsmass. Mit der Wahl von 15% beim Stabilitätsmass ergibt sich die Leitwerksgröße. Richtig?

Das derzeitig berechnete HLW ist einfach nach Erfahrungswerten sehr klein. Erfüllt aber rechnerisch alle Anforderungen.

• Ist die Vorgehensweise mit Betrachtung der Verwölbung der Fläche (höheres cm) so richtig?
• Woher stammt die höhere Belastung eines größeren HLW bei gleichbleibendem Stabilitätsmass? > Rücklage NP, dadurch kleinerer Hebelarm zum HLW?

Anbei als Beispiel eine Vergrößerung des HLW von 1000mm auf 1200mm:



Man sieht, dass das größere HLW, auf einmal höher belastet ist und nicht geringer!


Gruß

So wollte ich vorgehen. Auslegung für CA = 0,6 mit Nullauftrieb am HLW. Nun habe ich aber zwei Variablen: Die Leitwerksgröße und das Stabilitätsmass. Mit der Wahl von 15% beim Stabilitätsmass ergibt sich die Leitwerksgröße. Richtig?

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So sehe ich das auch. Wenn du bei 15% Stabilitätsmaß deine Vorstellung und Fluggewohnheiten siehst, meine ich das es dann wohl so passt.

Ich persönlich fliege mit einem Stab. von ca. 8%. Das Modell ist dann sehr agil, sollte aber auch immer gut im Auge behalten werden, das Unterschneiden ist da nicht mehr fern. Aber auf Thermik reagiert es sehr gut, Schnellflug ist wegen geringem Anstellwinkeln auch sehr gut.

Nur du musst entscheiden was du willst

Hallo Gliderfreak


, mit FMFM kannst Du jede beliebige Flächenform und auch mit Strak rechnen (Zirkulationsverteilung mittels Panelverfahren für Skelettfläche ), also auch Nurflügel !
Aber Du brauchst dazu ein Profilprogramm ( z.B. Sielemann )und auch X-Foil oder Profili , wegen Profilwiderstände (Rezahlabhängig)!
Aus dem Arbeitsblatt Flächenpolaren kannst Du den besten Arbeitspunkt ( Auftriebsbeiwert ) ablesen für geringstes Sinken oder bestes Gleiten , dieser Abstand ist aber nicht so sehr groß !!
Das Ergebnis wird in Polaren als auch tabellarisch angezeigt und man kann den jeweiligen CA-Bereich (von geringsten Sinken bis bestes Gleiten) für die nachfolgende ganze Modellberechnung nutzen !!
Für die Effiziens des HLW ist es am besten , wenn der Schwerpunkt so gewählt wird , dass im stationären Gleitflug mit dem optimalen Auftriebsbeiwert des Tragflügels ( bestes Gleiten und /oder gerinkstes Sinken ) ,am Höhenleitwerk weder Auftrieb noch Abtrieb erforderlich sind CaH=0 ! Dadurch steht der volle Auftriebsumfang des HLW zur Verfügung und auch der geringste Profilwiderstand . Die anderen Zustände ( Auftrieb /Abtrieb am Höhenleitwerk ) sind dann durch dessen Trimmung relevant !
Wenn aus dem berechneten Schwerpunkt mit (Höhenleitwerk Ca =0)nicht das erforderliche Stabilitätsmaß resultiert, kann man dann immer noch den Schwerpunkt als Funktion des Hlw-Auftriebes bestimmen. ( extra Tabelle ) !
Also es lohnt sich schon , daß Du einmal Dein vorhandenes FMFM auch nutzt !

Ich weiß, ist schon lange her... aber müsste für den Fall, dass das HLW keinen Auf- oder Abtrieb erzeugt nicht die EWD gleich dem Gleitwinkel sein?