Warum haben Motormodelle häufig so dicke Profile ?

eclaus

User
Hallo zusammen,

ich habe eine Lancair 360/MK2 von cmpro. Die Originalflächen haben ein NACA0014 Profil. Ich möchte mir jedoch Tragflächen mit einem "halbsymetrischen" Profil bauen. Die Frage die ich mir stelle ist die, warum sind häufig auf den Motormodellen so dicke Profile ? Bei den Seglern sind wir doch heute so bei ca. 8-11% in etwa.
Welche Vorteile hätte ich wenn ich ein 11% dickes Profil nehme, welche Vorteile hätte ein 14 oder 15% dickes Profil ?
Wäre ein Strak (nur von der Dicke her betrachtet) von z.B. 14% innen auf 11% außen von Vorteil (oder von Nachteil?)

Hier noch kurz ein paar Daten:
Spannweite wäre 1,60m
Tiefe innen 260mm außen ca. 200mm
Gewicht ges. ca. 2,6 KG

Nochmals, es geht mir wirklich nur um die Dickenthematik und zwar hinsichtlich der Aerodynamik, Festigkeitsvorteile bei höherer Dicke sind nicht entscheidend. Freue mich auf Eure Meinungen / Analysen.

Gruß
Claus
 

Gast_79079

User gesperrt
Hallo Claus,

ich gehöre zwar nicht zu den Aerodynamik Kennern, aber möchte mal den Anfang machen.

Die erforderliche Dicke ist abhängig von der Re-Zahl und somit mit der Größe, dem Gewicht und der Fluggeschwindigkeit.

Ich erwarte keine Vorteile, eine dünneres Profil zu verwenden.

VG
Frank
 

Hans Rupp

Vereinsmitglied
Welche Vorteile hätte ich wenn ich ein 11% dickes Profil nehme, welche Vorteile hätte ein 14 oder 15% dickes Profil ?
Wäre ein Strak (nur von der Dicke her betrachtet) von z.B. 14% innen auf 11% außen von Vorteil (oder von Nachteil?)

Hier noch kurz ein paar Daten:
Spannweite wäre 1,60m
Tiefe innen 260mm außen ca. 200mm
Gewicht ges. ca. 2,6 KG

Nochmals, es geht mir wirklich nur um die Dickenthematik und zwar hinsichtlich der Aerodynamik, Festigkeitsvorteile bei höherer Dicke sind nicht entscheidend. Freue mich auf Eure Meinungen / Analysen.

Gruß
Claus

Hallo,

nur über die Dicke zu reden ist aber nicht sachgerecht. Die Dicke ist ein Punkt, der die Tauglichkeit eines Profils bei bestimmten Rezahlen beeinflusst, daneben auch den Widerstand und den höchstmöglichen Auftrieb. Du willst das Problem vereinfachen um es verstehen zu können, was grundsätzlich in Ordnung ist, nur wenn man es zu weit vereinfacht versteht man die Zusammenhänge auch nicht mehr.

Manchmal ist z.B. der höhere Widerstand sogar erwünscht, weil sich so bestimmte Kunstflugfiguren im konstanten Tempo leichter fliegen lassen. Auf Motorflugzeugen sind in der Regel dickere Profile drauf weil, damit der Widerstand nicht so stark steigt (die Aerodynamik ist durch die vom Propeller verwirbelte Luft sowieso stark gestört) und der höhere Widerstand durch eine etwas stärkere Motorisierung leicht ausgeglichen werden kann. Durch das dickere Profil steigt der Maximalauftrieb mit der Folge, dass man ohne Landeklappeneinsatz langsamer fliegen und damit auch langsamer landen kann. Weil die Strömung eh recht turbulent ist fleigt auch man oft keine Laminarprofile sondern die als gutmütig bekannten NACA.

Ein Strak von innen dick nach außen dünn bei dem dasselbe Profil nur ausgedünnt wird birgt die Gefahr, dass die Strömung außen zuerst abreißt. wenn man nach außen wegen der Rezahlproblematik ausdünne will, sollte man darauf achten, dass das Außenprofil nicht bei einem geringeren Anstellwinkel abreißt wie das Innenprofil. Dabei muss man den induzierten Anstellwinkel mit einbeziehen, d.h. der effektiv wirksame Anstellwinkel ist auch geometrieabhängig.

Zu deinem speziellen Fall:
Wenn Du ein halbsymmetrische Profil einsetzt steigt der Maximalauftrieb auch ohne Klappeneinsatz, mit Klappeneinsatz tut sich da eher wenig. Im Rückenflug sinkt der Maximalauftrieb.
Wenn Du ein dünneres Profil einsetzt wird der Maximalauftrieb etwas geringer, die erzielbare Höchstgeschwindigkeit bei gleicher Motorisierung steigt. Unter 12% würde ich aber nicht gehen.
Beim Wechsel von Vollsymmetrisch Dick auf Halbsymmetrische dünner heben sich beide Effekte teilweise gegenseitig auf. Es bleibt im wesentlichen eine Verschlechterung der Rückenflugeigenschaften übrig.
Die Geometrie ist nur leicht zugespitzt und damit unkritisch. D.h. man kann gut ein Profil durchgängig einsetzen.

Wenn Du vom vollsymmetrischen auf ein halbsymmetrisches, dünneres Profil wechselst wird die hächstgewindigektiet etwas höher, der Leistungsbedarf im Geradeausflug etwas geringer. Bedenke dass dadurch dass der Nullauftriebswinkel vom Vollsymmetrischen = 0° und vom Halbsymmetrischen > 0° ist Du ausgehend von einem gut fliegende Entwurf den Einstellwinkel des Flügels anpassen musst.

Hans
 

eclaus

User
Hallo zusammen,

zunächst mal vielen Dank für Eure schnellen Antworten an Frank und an Hans.

Schön daß Du Dich gemeldet hast Hans, so ist ja der richtige Profilexperte am Werk :)

Ich wollte das Ganze ganz bewußt „sehr flach“ halten. Wenn ich gleich mit einem Profil gekommen wäre oder auch nur mit „…ist 2.1957% Wölbung zu viel für die „Kiste“ ? …. „ dann wäre ggf. gleich wieder ein hin und her über die Tauglichkeit des Profils selber entstanden. Das wollte ich vermeiden.

Die von Dir geschilderten Zusammenhänge sind mir bekannt und kann ich auch nachvollziehen. Das Problem, weshalb ich mich hilfesuchend an Euch gewendet habe ist, daß die Lancair in der „Baukastenversion“ wohl extrem schwierig zu landen ist. Wegen dem Fliegen selber hätte ich keine bedenken. Es gibt einige Aussagen im Netz und auch (3?) Videos, wo das Langsamflugverhalten immer als quasi nicht vorhanden beschrieben wird; in den Videos ist das auch zu sehen.
Die Maschine kommt trotz dem NACA0014 Profil extrem schnell zur Landung rein und kann auch nicht langsamer geflogen werden, sonst reißt die Strömung ab. Ok, in der Originalversion geht die Fläche außen auf 180mm runter, das sollte aber für das NACA-Profil noch kein RE-Problem bedeuten.

Wegen diesem für mich kritischen Verhalten, ich habe nur einen schmalen Landestrip und häufig noch Seitenwinde, habe ich auf Abhilfe durch ein „halbsym.“ Profil gehofft. In einer Profili-Analyse hat mein favorisiertes halbsymetrisches Profil bei Dicken von Original 11.5% und aufgedickt 14% in etwa den gleichen Ca-Max. Jetzt lasse ich da doch mal noch das Profil raus, damit ihr es ggf. auch mal anschauen könnt. Es handelt sich um des SB97 11.5/2 von Serge Barth.
Aus diesem in etwa gleichen Ca-Max heraus dann auch der Gedanke, warum muß es immer gleich ein z.B. NACA2415 sein, warum reicht nicht ein NACA2411 oder NACA2412 oder eben das obige SB-Profil in der Originaldicke auch für eine (eher schwere) Motormaschine.

So, vielleicht habe ich auch was total übersehen bzw. nicht bedacht, freue mich wenn ihr mich da dann nochmals „aufklärt“ ;)

Gruß
Claus
 

BZFrank

User
Das ist bei der Lancair von CMPro leider ein bekannter Fehler, liegt aber an der Flächengeometrie zusammen mit fehlender Verwindung.

Es lässt sich aber entschärfen indem auf die Fläche bei ca. 30% Profiltiefe von vorne (vor oder am dicksten Punkt des Profiles) im Aussenbereich (ca. 50% der Halbspannweite) Turbulatoren (aka "Graupner Zackenband") aufgeklebt werden. Wers ganz langsam will kann auch noch einen Grenzschichtzaun im vorderen Bereich des Profiles bis ca 50% Spannweite auf halber Flächentiefe einsetzen. Dazu noch eine kleine QR-Differenzierung (Ausschlag nach unten reduzieren) und die Kiste wird ziemlich unkritisch, denn sie kommt dann nicht mehr "über den Flügel" sondern sackt nur noch harmlos durch. Probiers aus...

Im Prinzip so ähnlich wie hier - wobei die MIG3 da noch ein grösseres Langsamflug-"Miststück" war: ;)

Mig-3_Turbulator.jpg


Zu beeachten ist auch das QR Ausschläge vermutlich etwas vergrössert werden müssen, beim Erstflug damit besser eine Flugphase zum Test mit mehr Ausschlag vorsehen.
 
Mit der Position des Turbulators würde ich aber etwas experimentieren (dazu tuns auch ein paar Lagen Kreppband). Zur Verbesserung des Abreissverhaltens hätte ich den jetzt weiter vorgesetzt (ca. 10..15% der Profiltiefe). Bei voll abgerissener Strömung liegt er bei 30% weit hinter dem Ablösepunkt.

Wenn das Abreissverhalten des Problem ist, kann man auch über (wenig) hochgestellte Querruder zur Landung etwas temporär schränken. (QR nur über einen Teil der Spannweite vorausgesetzt.)
 
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