Was bedeutet der Ca-Umfang generell? Welchen Einfluss hat dieser auf das Höhenruder?

Hallo miteinander,

Da mein Kenntnisstand in der Aerodynamik (fast) null ist, habe ich eine Frage an die Profis:

Was bedeutet der Ca-Umfang generell und welchen Einfluss hat dieser auf das Höhenruder?

Ich frage deswegen, da mein geplantes Höhenruder mit einer 9%igen Dicke (NACA0009) offensichtlich zu niedrig ist und mir zu einem 12%igen geraten worden ist. Als Begründung wurde aufgeführt, das der Ca-Umfang hier, bei 9% nur +/- 0,6 wäre; beim 12%igen dann aber > +/-1

Wäre super, wenn mir das jemand verständlich erklären könnte.

Vielen Dank für Eure Hilfe!

Gruss
Georg
 
Hallo,
diese Auskunft ist eher quatsch, ich kann mir eigentlich keinen Flieger vorstellen, der ein 12 %iges
HLW Profil bräuchte.
Tendenziell nimmt man eher dünnere Profile.
Klare Frage, welche Art Flieger, bzw. was ist es?

Unter Ca Umfang, was erst mal eher unüblich u. Missverständlich formuliert ist,
Umfang suggeriert eher etwas geometrisches,
gemeint ist hier vermutlich der CA Bereich den ein Profil X maximal erreichen kann.
Bzw. in dem es geflogen/eingesetzt werden kann.
Letztlich sind dies dann schon wieder 2 verschiedene Paar Stiefel.
Frage und Antwort ist hier möglichst zu präzisieren.

Gruß
Eberhard
 

UweH

User
gemeint ist hier vermutlich der CA Bereich den ein Profil X maximal erreichen kann.
Bzw. in dem es geflogen/eingesetzt werden kann.

Hi, ich denke damit ist gemeint wie breit die Spanne zwischen negativem und positivem Maximalauftrieb ca max eines Profils ist.
Vergleicht man ein dickeres und ein dünneres symmetrisches Profil bei gleicher und ausreichend hoher Re-Zahl, dann hat das dickere einen geringfügig höheren Maximalauftrieb in beiden Richtungen als das dünnere, aber auch den höheren Widerstand.

Auch ich halte die Empfehlung als Pauschale für Quatsch, denn es gibt viele Einflussparameter die für die LW-Profilwahl eine Rolle spielen und bei so einer Pauschalaussage in keinster Weise berücksichtigt sind.

Der ca-Bereich von 9 % dicken Leitwerksprofilen reicht im Modellbau vollkommen aus solange keine anderen groben Fehler gemacht werden wie z.B. ein zu kleines Höhenleitwerk. Dagegen ist 12 % Profildicke für ein Leitwerksprofil eines Modellflugzeugs schon sehr viel, es kann zu Trimmproblemen durch Re-Zahleinflüsse kommen und die größere Profildicke kann ein eventuell zu kleines Höhenleitwerk auch nicht kompensieren.

Ich würde bei dieser Frage einfach pauschal ein SD8020 empfehlen, das ist 10 % dick und als guter Kompromiss aus Auftrieb und Widerstand zigtausendfach bewährt.

Gruß,

Uwe.
 
Wenn bei einer extremen Auslegung CA max (oder wohl eher CA min) am Höhenleitwerk wirklich ein Problem darstellt, ist es wahrscheinlich sinnvoller, sich über ein gewölbtes Höhenleitwerk als über ein so dickes Gedanken zu machen. IDR muss dieses mit der Wölbung nach unten eingebaut werden. (S. z.B. Pilatus PC6 Turbo Porter).

Kann z.B. eine Massnahme sein, wenn ein Modell im Schnellflug zum Unterschneiden neigt.
 
Hi,
Wölbung nach unten ist eher fraglich, idR will man mit einem gewölbten HLW
ein starkes Wegsteigen bei stark gewölbter Fläche verhindern, HLW Wölbung
nach unten ist dann das Gegenteil, die Kiste überzieht dann extrem.
Beispiel ist die Telemaster Familie, vorne Clark-Y hinten auch, Wölbung oben.

Er soll uns doch endlich mal sagen, was das ist oder weden soll...
Gruß
Eberhard
 

Steffen

User
Hi,
Wölbung nach unten ist eher fraglich, idR will man mit einem gewölbten HLW
ein starkes Wegsteigen bei stark gewölbter Fläche verhindern, HLW Wölbung
nach unten ist dann das Gegenteil, die Kiste überzieht dann extrem.
Nein, ein gewölbtes Leitwerk macht NICHT Auftrieb oder Abtrieb (nach Wölbungsorientierung), sondern es verschiebt die Steuerbarkeitsgrenzen nach ziehen/drücken (Wölbung oben/unten)
Für potentiell unterschneidende Flugzeuge damit nach unten.

Bitte nicht die Auftriebsrichtungen nach Profilauslegung mit denen nach Flugmechanik verwechseln.
 
Oh Mann,
und was tust du gegen starkes Wegsteigen beim Beschleunigen mit einem Hochauftriebsprofil? zB Clark Y, NACA 44 und 64xx
zB das HLW nach oben wölben, Beim Beschleunigen steigt dann nicht nur vorne Ca wodurch starkes Wegsteigen erfolgt sondern auch hinten und das Heck hebt sich ebenfalls, der Flieger bleibt eben.

Bei Konstruktionen denen man das Unterschneiden gar nicht abgewöhnen kann, kannst es aber auch umdrehen, hab da gar nix dagegen...
Für den Normalfall halte ich das aber nicht, Es ist eher eine Heilmethode für etwas dass schon etwas kränklich geboren wurde.
 
Hallo miteinander,

Vielen Dank für Eure Antworten.

Es geht hier im Genauen um eine DG600 in 1:3. Am Rumpf ist ein HQ 3/15 angeformt und ich möchte dies auf HQ 3/12 stracken und ohne Schränkung bis nach außen führen. Als HLW hatte ich das NACA0009 geplant.
Anschließend bekam ich folgenden Rat:

Das HQ 3/15 auf 3/13 straken. Bei Trapezschnitt von 15% auf 12% ginge zu viel Leistung verloren.

Eine Dicke von 9 % für das HLW-Profil ist sehr niedrig, das liefert nur einen Ca-Umfang vom höchstens +/- 0,6 und beim Nachziehen in engen Kreisen ist schnell mal die Strömung am HLW abgerissen. Meist wird das fälschlicherweise auf einen Abriss an den Flächenenden geschoben. Nimm 12 % Dicke, dann hast Du mit Ruderklappen einen Ca-Umfang von > +/- 1! und die Strömung reißt nicht so schnell ab



Deswegen meine Frage, was es mit dem Ca- Umfang auf sich hat.

Gruss
Georg
 

Steffen

User
Oh Mann,
und was tust du gegen starkes Wegsteigen beim Beschleunigen mit einem Hochauftriebsprofil? zB Clark Y, NACA 44 und 64xx
zB das HLW nach oben wölben, Beim Beschleunigen steigt dann nicht nur vorne Ca wodurch starkes Wegsteigen erfolgt sondern auch hinten und das Heck hebt sich ebenfalls, der Flieger bleibt eben.
Beim Beschleunigen steigen beide Auftrieb gleich stark an, daraus ergibt sich keine Änderung des Momentenhaushaltes, weil sich die Neutralpunkte auch nicht verschieben.

Wenn man das Leitwerk gegen ein gewölbtes tauscht, ist das nichts anderes, als ein Ruder zu trimmen.
mit der Wölbung verschiebt man nur die Grenzen der Steuerbarkeit. Das verhindert de fakto unterschneiden, wenn dies durch einen beginnenden Leitwerksstall passiert. ob ein größeres Leitwerk die bessere Lösung ist, sei mal dahingestellt.

Simple Flugmechanik, ist so, kann man nix dran machen.
 

Dix

User
Oh Mann,
und was tust du gegen starkes Wegsteigen beim Beschleunigen mit einem Hochauftriebsprofil?

Eberhard,

Den Schwerpunkt zurückverlegen und die EWD reduzieren!
Die Auftriebsanstiege (c_a/alpha) sind doch bei allen Profilen unabhängig vom Anstellwinkel. Daher gilt diese Gesetzmäßigkeit immer. Hat also nix mit dem Charakter eines Hochauftriebsprofiles zu tun.

Das nach unten gewölbte HLW-Profil brauchst Du für den Momentenhaushalt im Schnellflug. (Druckpunkt am Flügel wandert mit abnehmendem Anstellwinkel nach hinten!)
Das nach oben gewölbte HLW-Profil brauchst Du für den Momentenhaushalt im Langsamflug. (Druckpunkt am Flügel wandert mit zunehmendem Anstellwinkel nach vorne!)



Georg,

Falls Du sowas finden kannst, dann guck Dir mal bitte allgemeine Entwurfsregeln für Profile an. [Für Tipps, wenn jemand sowas hat als zitierfähige Quelle, wäre ich sehr dankbar]

Eine Regel, die auf Deine Frage passt:
Je dicker ein Profil, desto mehr Auftrieb kann es erzeugen. Einfach deshalb, weil die Nase runder wird. Die Luft wird bei großen Anstellwinkeln am dünnen und "spitznasigen" NACA0009 viel stärker um die Ecke gelenkt als z.B. am NACA0012. Dies rächt sich stromabwärts. Denn die Grenzschicht leidet darunter sehr, die Strömung reißt damit viel früher ab.

Damit stimmt die von dem Herrn getroffene Kernaussage, dass die Dicke etwas mit der möglichen Auftriebsleistung (="Ca-Umfang!") eines Profils zu tun hat.

Aber ein Leitwerk hat ja noch einen Ort, an dem es wirkt. Mit dem Leitwerkshebelarm und der Leitwerksfläche ist also das mögliche Moment des Leitwerks (zur stabilisierung) auf den Flieger von drei Parametern abhängig: Profil, Hebelarm, Leitwerksfläche.
Weil man aber wenig Widerstand haben will, macht man das Leitwerk dünn, klein und ganz weit hinten an den Flieger.
Deshalb ist ein dickes Profil am Leitwerk eigentlich Blödsinn. Aber nur, weil es unnötig viel Widerstand macht. Flugmechanisch funktioniert es trotzdem.

Merke: Beim Flugzeugentwurf gibt es niemals DEN EINEN Grund. Design-Entscheidungen sind immer das Resultat aus der Abwägung vieler Faktoren gleichzeitig.
 

Steffen

User
Die Luft wird bei großen Anstellwinkeln am dünnen und "spitznasigen" NACA0009 viel stärker um die Ecke gelenkt als z.B. am NACA0012. Dies rächt sich stromabwärts. Denn die Grenzschicht leidet darunter sehr, die Strömung reißt damit viel früher ab.
Leider ist (speziell bei den vierstelligen NACAs) dann aber bei den kleinen Re-Zahlen die Zirkulation nicht stabil und man bekommt mit dickeren Profilen immer mehr Deadband-Effekte.
Ist beim Höhenleitwerk zwar nicht ganz so schlimm, weil es quasi nie den Zustand neutrales Ruder und cA=0 trifft, aber ich mache aus Prinzip einen Bogen um die Profile.
 

Dix

User
Leider ist (speziell bei den vierstelligen NACAs) ...

In meinen Ausführungen ging es mir nicht um profilspezifische Probleme, sondern um die qualitativen Aussage bezüglich der Profildicke und ihre Auswirkung.
Denn dies wollte der "Ratgeber" dem Georg ja erklären. Offensichtlich kennt er selbst nicht um die Probleme, die so ein NACA-vollsymmetrisch mit sich bringt.
 

Hans Rupp

Vereinsmitglied
Es geht hier im Genauen um eine DG600 in 1:3. Am Rumpf ist ein HQ 3/15 angeformt und ich möchte dies auf HQ 3/12 stracken und ohne Schränkung bis nach außen führen. Als HLW hatte ich das NACA0009 geplant.
Anschließend bekam ich folgenden Rat:

Das HQ 3/15 auf 3/13 straken. Bei Trapezschnitt von 15% auf 12% ginge zu viel Leistung verloren.

Eine Dicke von 9 % für das HLW-Profil ist sehr niedrig, das liefert nur einen Ca-Umfang vom höchstens +/- 0,6 und beim Nachziehen in engen Kreisen ist schnell mal die Strömung am HLW abgerissen. Meist
Gruss
Georg


Hallo Georg,

der Vorschlag ist um es freundlich zu sagen "Alte Schule", d.h. so wurden vor 15-20 Jahren Modelle ausgelegt und sie flogen ganz gut. Heute wissen wir mehr und es auch besser. Der Vorschlag kann eines ziemlich gut, Thermikfliegen, solange man nicht zu eng und zu langsam kreist. Das zeigt es aber deutlich an, dass es das nicht will. Der angesprochen Deadbandeffekt (das Profil wirkt im den Nullauftriebspunkt herum gar nicht oder sogar verkehrt herum) tritt dabei kaum spürbar auf, weil kein Pendelruder zum Einsatz kommt und meistens das Ruder leicht ausgeschlagen ist. Also ist die Praxis zum HQ-Strak freundlicher als die Theorie, aber empfehlen würde ich das schon lange nicht mehr.

Ich bin mit Steffen, UweH einig. Um Dich nicht mit zu viel Theorie zu "Belasten" mein Vorschlag auf bewährtes zurückzugreifen, das passende Rad für Dich wurde hier bereits erfunden:
  • Für das Leitwerk das bereits vorgeschlagene SD8020, dafür nicht scale sondern leicht vergrößert (Es gibt keine zu großen Leitwerke, nur zu kleine...solle Helmut Treiber mal gesagt haben, weil Klaus Holighaus immer kleine mit wenig Widerstand wollte) Das Leitwerk der DG600 hat eine gute Tiefe, d.h. ich würde die Spannweite leicht erhöhen.
  • Für den Tragflügel vom angeformten HQ 3/15 auf den hier vorgestellten Stak übergehen

Die Auswirkung des Rumpfes reicht ein ordentliches Stück weit in Spannweitenrichtung und deshalb würde ich die Länge des Übergang nach optischen und fertigungstechnischen Überlegungen festlegen. Es wird immer besser sein als der HQ-Strak.

Wenn es Dich tiefer interessiert dann lies das hier
was der Schöpfer des Straks Benjamin dazu schreibt. Der Strak wurde für eine ASH 26 in 1:3 entwickelt und passt daher auch ohne Anpassungen sehr gut auf die DG 600 mit 1:3. Da hat Benjamin uns allen was tolles geschenkt, das man nur mit viel Feinpassung und Wissen was man tut (also viel Arbeit) vielleicht ein bisschen besser hinbekommt (im Fall hier ist die Zuspitzung der DG etwas extremer als das der ASH, der HQ Strak würde eine ziemlich bescheidene Querruderwirkung aufweisen und sollte wenn nur mit Turbulatoren aussen geflogen werden). Da bringt es oft mehr die Arbeit in eine saubere Bauausführung zu stecken. Für Styro Abachi würde ich mich nicht mal für mich selbst hinsetzen. Der Strak ist erprobt, funktioniert nachweislich sehr gut und damit meine Empfehlung.

Das kannst Du dann am Ende hoffentlich auch schreiben und Benjamin als Dankeschön berichten.

Gruß
Hans
 
Falls Du sowas finden kannst, dann guck Dir mal bitte allgemeine Entwurfsregeln für Profile an. [Für Tipps, wenn jemand sowas hat als zitierfähige Quelle, wäre ich sehr dankbar].
Zitierfähig ist das nicht, aber ich habe meine Weisheiten aus 'Abbott & Doenhoff; Theory of Wing Sections' ( Allgemeine Regeln für ausreichend grosse Re) und 'F.W. Schmitz; Aerodynamik das Flugmodells' (kleine Re) hier mal kurz und knackig zusammengefasst.

Was bisher zum dicken Leitwerksprofil noch nicht erwähnt wurde: der breitere ca-Bereich ist gerade für kleine Flächentiefen im Modellbau oft eher theoretischer Natur. Hier spuckt uns nämlich die höhere kritische Re-Zahl von dickeren Profilen in die Suppe. Wir haben fünfstelligen Re schon genug Probleme, die Grenzschicht bei Laune zu halten, da muss man sie nicht auch noch mit runden Nasen (grundsätzlich gern gesehen, verhindert aber rechtzeitigen Umschlag) und unnötig steilen Druckanstiegen ärgern.
 
Hallo miteinander,

Danke für Eure rege Beteiligung.

Zumindest habe ich nun einen leicht verbesserten Einblick (wahrscheinlich 0,01% vom Ganzen ;) ) zum Thema HLW und Profil. Aber die ganze Thematik "Aerodynamik" ist wirklich sehr komplex, und ich zweifle, das ich das jemals fundiert wiedergeben kann. Von daher nochmals ein DANKE an alle, die mir hier Ihre Tipps und Ratschläge gegeben haben.

@ Hans

Den SA7026 strak habe ich letzten Winter gebaut, und das Ergebnis kann sich auf jeden Fall sehen lassen. War mein erster selbstgebauter Segler mit Styro-Abachi Flächen -> http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/131666-Profil-für-ASW-15?p=4091695&viewfull=1#post4091695

http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/131666-Profil-für-ASW-15?p=4092504&viewfull=1#post4092504

Nachdem ich diesen Sommer die ASW15 sehr oft geflogen bin, kann ich bestätigen, das der SA7026 absolut klasse funktioniert: Thermisch stark, gutmütig und "kann auch mal schnell" geflogen werden.

Aber wie es halt manchmal so ist, möchte ich etwas Anderes ausprobieren, und aus diesem Grund möchte ich einmal einen Segler mit dem HQ 3/13 bauen und fliegen. Ich werde das 12% HLW bauen und dann meine Erfahrungen hier (in ca. 6 Monaten :-) ) gerne posten.

Danke & Gruss
Georg
 
Hallo,
wollte eigentlich nix mehr schreiben, aber ich kanns nicht mit ansehen,
Zuerst ganz ganz Wichtig, lass von dem 12 % HLW Profil die Finger weg, geh auf 9 % es ist dick genug, außen darf es sogar nur 8
sein. Und welcher Flügel- Strak ist in dem Zusammenhang egal.

Und 2. dringender Rat, verwende keine HQ und HQW Profile, sie sind veraltet, das wird deutlich schlechter als der SA Strak.
Tus nicht, du ärgerst dich nur.
uU macht es Sinn den SA Strak innen etwas zu entwölben, so 0,2- 0,3 %
Eine gute Designhilfe für den Flügel wäre das Ranis Nurflügel- Programm.
 

Hans Rupp

Vereinsmitglied
Hallo miteinander,
Anschließend bekam ich folgenden Rat:
Das HQ 3/15 auf 3/13 straken. Bei Trapezschnitt von 15% auf 12% ginge zu viel Leistung verloren.
Eine Dicke von 9 % für das HLW-Profil ist sehr niedrig, das liefert nur einen Ca-Umfang vom höchstens +/- 0,6 und beim Nachziehen in engen Kreisen ist schnell mal die Strömung am HLW abgerissen. Meist wird das fälschlicherweise auf einen Abriss an den Flächenenden geschoben. Nimm 12 % Dicke, dann hast Du mit Ruderklappen einen Ca-Umfang von > +/- 1! und die Strömung reißt nicht so schnell ab

Deswegen meine Frage, was es mit dem Ca- Umfang auf sich hat.

Gruss
Georg

Da Du ja keine Beratung willst sondern wissentlich was schlechteres bauen willst nur noch folgende Anmerkungen:

Wieso bei einem Schnitt von 15% auf 12% Dicke zu viel Leistung verloren gehen soll erschließt sich mir nicht , vor allem nicht an einer DG600 wenn man außen auf 12% runtergeht. Der Aussenflügel ist aufgrund der geringen Profiltiefe bei der DG 600 der kritische Bereich, für den ich von den HQs deutlich abrate. Da muss man die Blasenanfälligkeit nachher per Turbulator bekämpfen, ohne wird das Steuerverhalten unnötig träge.

Dann wird die DG 600 mit 3 % Wölbung deutlich thermiklastig, was man im Schnellfug spürt. Entwölben funktioniert aerodynamisch schlechter als verwölben,. Daher strake wenigsten zügig auf ein HQ(w) 2,5 um, das war damals der beste Kompromiß auf 1:3.

Das der Maximalauftrieb am Leitwerk bei 9% nur 0,6 und bei 12% 1,0 beträgt ist nur bei einem bestimmten Profil so. Das vorgeschlagen SD8020 ereeicht auch bei 10% Ca=1,0 siehe hier

Sag nicht wir hätten Dich nicht gewarnt.

Hans
 
Hi,
ich versuchs bei der Überzeugungsarbeit noch mit einer direkten Visualisierung vielleicht hifts ja.

Hier der direkte Vergleich eines 6 m Ventus mit altem HQW 2,5 Strak in Rot zu einem modernen
neuen Strak in grün. Der SA Strak liegt fast auf der grünen Linie. Nicht ganz aber auch Welten vom alten HQW entfernt
Sonst ist der Flieger völlig identisch.

Alt Neu.jpg

Da sind Welten dazwischen.
Wenn dann noch die Klappenpolaren dazu kommen, wird ein moderner Strak noch besser.

Was Hans Rupp dazu geschrieben hat kann man nur unterstreichen...

Machs nicht.

In Weis ist der Dynamikgewinn gekennzeichnet.

Alt Neu - Kopie.jpg

Noch der Geschwindigkeitsunterschied bei bester Gleitzahl und am Auslegungspunkt

V.jpg
 
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