EWD ändern oder tief trimmen

Hallo
ist es eigentlich ein wesentlicher Unterschied, ob ich -bei einem gegebenen Schwerpunkt- z.B. die EWD verringere oder einfach nur tieftrimme. Und wie macht sich dieser Unterschied bemerkbar.
CU
Ernie
 

Börny

User
....klar ist das ein Unterschied, denn Änderungen, welche über die Ruderstellungen geschehen, sind einer gewissen Dynamik unterworfen. Soll heißen: Je nach Geschwindigkeit, die gerade geflogen wird, passt der Korrekturausschlag oder eben nicht.
Denke, entweder Deine Tragfläche oder Dein Leitwerk sollten sich entsprechend unterlegen lassen. Ich würde mir die Mühe machen....

Holm & Rippenbruch,
Börny

[ 28. April 2004, 14:34: Beitrag editiert von: Börny ]
 

Eckart Müller

Moderator
Teammitglied
....klar ist das ein Unterschied, denn Änderungen, welche über die Ruderstellungen geschehen...
Mit dieser Aussage habe ich so meine Probleme. Ob nur das Ruder oder das gesamte Leitwerk verändert wird, ist m.E. das Gleiche. Im ersten Fall wird die Wölbung des Profils geändert, im zweiten Fall der Einstellwinkel. Die Wirkung ist vergleichbar, nämlich in beiden Fällen wird sich eine Änderung des Auftriebs ergeben. Und der ist nun mal u.a. geschwindigkeitsabhängig, oder? :confused:
 
Auch die "Tieftrimmung" verringert die EWD! Die EWD wird ja durch die Profilsehnen bestimmt.
Wenn das Modell gut fliegt, würde ich es so belassen. Einen merkbaren Unterschied wird es nicht geben.
Gruss Jürgen
 
Hallo,

tja, ganz so einfach ist das auch wieder nicht, da es eben doch ein Unterschied ist, ob man die Wölbung oder den Einstellwinkel verändert. Ich spreche allerdings mehr für die Seglerfraktion, da die Motorflieger eine etwas schlechtere Aerodynamik meißtens mit mehr Motorkraft ausgleichen.

Überlegt euch doch mal folgendes: Im Langsamflug hat die Tragfläche meinetwegen einen Anstellwinkel von +8°. Durch eine EWD von meinetwegen 2° hat das Höhenleitwerk nun einen Anstellwinkel von +6°, produziert also auch noch Auftrieb (auch wenn es ein vollsymmetrisches Profil hat!). Wenn man hier nun auch noch die Ruderklappe nach oben stellt (=ziehen), dann hat man auf einmal ein negativ gewölbtes Profil, das aber immer noch Auftrieb produzieren muß (Anstellwinkel zwar meinetwegen reduziert auf +5°, aber wohl immer noch klar über dem Nullauftriebswinkel). Das sowas nicht so sonderlich gut geht (sprich mehr Widerstand produziert) dürfte klar sein. Besser wäre es hier also man erhöht stattdessen die EWD und bringt das Ruder wieder in Neutrallage. Aus diesem Grund arbeiten in solchen Fällen die Pendelleitwerke nahezu ideal, weil man mit diesen einfach direkt die EWD ändert, ohne das Profil ebenfalls zu verändern (sprich Ent- oder Verwölbung je nach Klappenausschlag). Allerdings gibt es auch Nachteile beim Einsatz der Pendelleitwerke, was aber nun doch etwas weit führt (Stichworte sind Totband, Anlenkungsspiel usw.)

Wie schon gesagt, die Effekte sind zwar - auf die Gesamtsituation des Modells bezogen - eher gering, aber bei einem guten Segler durchaus zu bemerken. Daher korrigiere ich bei Klappenleitwerken die EWD, wenn ich bemerke, das ich für den hauptsächlich beflogenen Geschwindigkeitsbereich einen Grundausschlag abweichend von der Neutrallage benötige.

Gruß, Karl Hinsch
 

Gast_2222

User gesperrt
Tach zusammen, endlich mal wieder was vernünftiges als immer nur der olle Nazi Kram ;)
Original erstellt von Karl Hinsch:
Überlegt euch doch mal folgendes: Im Langsamflug hat die Tragfläche meinetwegen einen Anstellwinkel von +8°. Durch eine EWD von meinetwegen 2° hat das Höhenleitwerk nun einen Anstellwinkel von +6°,
dennoch wird es das nicht als stationären Flugzustand geben. Bei sonst gleichen Bedingungen gehoert zu jeder EWD eine Geschwindig, bei der das Fluzeug im Gleichgewicht fliegt. Durch Ziehen am Höhenruder wird die EWD größer und die Gleichgewichtsgeschwindigkeit sinkt.

Der einzige Grund, den ich kenne, und was für EWD Verringerung gegen Tieftrimmen am HR spricht ist:
Jeder Ruderausschlag vergrößert den Widerstand, weshalb im Geradeausflug die Ausschläge minimiert sein sollen.

Außerdem sollten Flügel und Höhenruder bei gleicher EWD so montiert sein, dass die Rumpflängsachse beim Geradeausflug möglichst waagerecht liegt. Außer bei Nachbauten wie Pilatus, die wohl deutlich "Nase runter" flogen, vielleicht wg der Aussicht nach vorne oder - wenn der Pilot mal muss, kann er gleich durch die F-Schlepp Kupplung ablaufen lassen. ;)

Au Mist, das war jetz aber sich gegen die Regel und erwartet eine Karte gelb :)

Viele Grueße, Wolfgang
 
Tach auch,

unter der Gefahr, wieder eine Lawine loszutreten:
Ich glaube nicht, dass im stationaeren Langsamflug das Leitwerk mit 2EWD Auftrieb erzeugt. Dann naemlich hat man so weit gezogen, dass doch wieder Abtrieb entsteht, sonst haben wir naemlich bei einem Flugzeug mit positivem Profilmoment auf der Tragflaeche (ohne Schraenkung u.s.w. blabla, also mit einem positiven Gesamtmoment in der Tragflaeche) keine Laengsstabilitaet mehr, da kein rueckstellendes Moment zum Tragflaechenmoment mehr vorhanden ist, also kein ausgeglichener Momentenhaushalt mehr vorhanden sein kann.
Diese Diskussion gab's hier aber schon einige Male.
Das wichtigste ist wohl einfach der wachsende Wiederstand des Leitwerks, wenn da eine Klappe ausschlaegt. Insofern lohnt sich ein Aendern der EWD. Alles ander (Druckpunktwanderung am LW und der Tragflaeche u.s.w.) lasse ich da mal grosszuegig weg.
 

Yeti

User
Original erstellt von waliser:

Ich glaube nicht, dass im stationaeren Langsamflug das Leitwerk mit 2EWD Auftrieb erzeugt.
Seufz... :(

Ich schon (jedenfalls, wenn der SP zwischen Flügel-Neutralpunkt und Gesamt-Neutralpunkt liegt).


Dann naemlich hat man so weit gezogen, dass doch wieder Abtrieb entsteht, sonst haben wir naemlich bei einem Flugzeug mit positivem Profilmoment auf der Tragflaeche (ohne Schraenkung u.s.w. blabla, also mit einem positiven Gesamtmoment in der Tragflaeche) keine Laengsstabilitaet mehr, da kein rueckstellendes Moment zum Tragflaechenmoment mehr vorhanden ist, also kein ausgeglichener Momentenhaushalt mehr vorhanden sein kann.
Diese Diskussion gab's hier aber schon einige Male.
Stimmt. Und immer hat der Yeti geschrieben, dass Gleichgewicht und Stabilität zwei paar Schuhe sind.


Alles ander (Druckpunktwanderung am LW und der Tragflaeche u.s.w.) lasse ich da mal grosszuegig weg.
Und das solltest du besser nicht, denn:

Wenn der Druckpunkt des Flügels nach vorne vor den Schwerpunkt wandert, dann muss das HLW Auftrieb erzeugen, damit die Gleichgewichtsbedingung erfüllt ist (-> Langsamflug, Druckpunkt wandert nach vorne). Liegt der Druckpunkt des Flügels hinter dem Schwerpunkt, dann muss das HLW entsprechend Abtrieb liefern (-> Schnellflug, Druckpunkt wandert nach hinten).

Gruß Yeti
 
Tach auch,

@Yeti: Das ist alls verstaendlich.
Ich moechte zwei stationaere Zustaende zeigen:
1. Langsamflug, gezogenes HLW, Druckpunkt vorne, HLW muss Auftrieb erzeugen.
2. Schnellflug, gedruecktes HLW, Druckpunkt hinten, HLW muss Abtrieb erzeugen.
Das bedeutet doch, im Langsamflug wirkt der Druckpunkt schon als ausgleichendes Moment zum aerodynamischen Tragflaechenmoment, im Schnellflug unterstuetzt der Druckpunkt das Tragflaechenmoment, bin ich da richtig?
Soll das in heissen, dass ich mit einer Aenderung des HLW-Winkels von alpha eine Aenderung des Anstellwinkels der Flaeche von >alpha erreichen kann, da ich ja im Langsamflug (gezogen), Auftrieb erzeugen muss, also einen hoeheren Anstellwinkel des Leitwerkes haben muss als im Schnellflug, weshalb sich der Anstellwinkel des Leitwerks weniger aendern wuerde als der Anstellwinkel der Tragflaeche, wenn wir vom Langsamflug in den Schnellflug gehen (oder anders herum)? Das wuerde in letzter Konsequenz heissen, dass die Stabilitaetsbedingung erst dann nicht mehr erfuellt ist, wenn ich bei alpha=0 jeden beliebigen Anstellwinkel der Flaeche erzeugen kann?
Das alles hat aber nichts damit zu tun, dass ein Aendern der EWD sich lohnt im Vergleich zum Nachtrimmen, da es nur um Wiederstaende geht?
 
Tach auch,

sorry, mein letzter Beitrag war nicht zu Ende gedacht.
Es wuerde ja heissen, dass bei einer Aenderung der Anstellwinkeldifferenz von 0 (kein zusaetzliches Ziehen oder Druecken) das Flugzeug nur durch Stoerung (boe o. ae.) aus dem Gleichgewichtgebracht wird. Wenn das Flugzeug beispielsweise Wind von unten bekommt (also mehr ca. sowohl am Fluegel als auch am LW), dann wandert der Druckpunkt nach vorne und das Flugzeug tendiert zum Aufnicken. Gleichzeitig nimmt der ca. am LW und an der Tragflaeche proportional zu (solange wir uns in der linearen Region befinden). Das heisst aber doch, dass die Tendenz, weiter Aufzunicken bleibt, das Flugzeig also instabil ist?
Hmmm, das gefaellt mir alles nicht, ich kann verstehen, dass es einen Gleichgewichtszustand so gibt, aber was nuetzt mir das schoenste Gleichgewicht, wenn es labil ist? Wenn ich so etwas fliege, laufe ich erstens Gefahr, dass die Muehle unterschneidet, zweitens muss ich dauernd ruehren oder einen Gyro auf Hoehe installieren.
Bin ich soooooo falsch?
 

Yeti

User
Original erstellt von waliser:

...Das bedeutet doch, im Langsamflug wirkt der Druckpunkt schon als ausgleichendes Moment zum aerodynamischen Tragflaechenmoment, im Schnellflug unterstuetzt der Druckpunkt das Tragflaechenmoment, bin ich da richtig?
Also man muss sich schon auf eine Betrachtungsweise (=Denkmodell) einigen.

Entweder wir gehen davon aus, dass der Auftrieb des Flügels im Druckpunkt angreift und dieser sich verschiebt. Und zwar bei größerem Anstellwinkel nach vorne und bei kleinerem Anstellwinkel nach hinten.

Definition: Der Druckpunkt ist der Punkt, um den der Auftrieb kein Moment erzeugt -> Angriffspunkt des Auftriebes (analog zum Schwerpunkt als gedachter Angriffspunkt der Gewichtskraft).

Oder wir tun so, als ob der Auftrieb in einem festen Punkt angreift, nennen diesen Punkt "Neutralpunkt" und berücksichtigen die Tatsache, dass der Auftrieb in Wirklichkeit in einem anderen Punkt angreift durch die Einführung eines (Dreh-)Momentes.

Definition: Der Neutralpunkt ist der Punkt, um den eine Änderung des Anstellwinkels nicht zu einer Änderung des Momentes führt.

Die Sache mit dem Druckpunkt ist recht anschaulich, dafür aber schlecht zum Rechnen, der Neutralpunkt ist gut zum Rechnen aber irgendwie wird die Sache um einiges abstrakter (Momente sollen daraus resultieren, dass man so tut als ob der Auftrieb nicht da angreift, wo er es tatsächlich tut :confused: ). Wie es auch sei: Mit beiden Ansätzen kommt man natürlich auf das gleiche Ergebnis, allerdings sollte man nicht beide durcheinander würfeln. Also entweder beweglicher Druckpunkt ohne aerodynamisches Moment oder Auftrieb im Neutralpunkt + aerodynamisches Moment.

Soll das in heissen, dass ich mit einer Aenderung des HLW-Winkels von alpha eine Aenderung des Anstellwinkels der Flaeche von >alpha erreichen kann, da ich ja im Langsamflug (gezogen), Auftrieb erzeugen muss, also einen hoeheren Anstellwinkel des Leitwerkes haben muss als im Schnellflug...
Aber so ist es doch: Der Anstellwinkel ist im Langsamflug größer als im Schnellflug. Das gilt für den Flügel genauso wie für das Leitwerk, denn beide sind ja am selben Rumpf befestigt. Da es hinter dem Flügel einen Abwind gibt, der Einfluss auf die Anströmrichtung des Leitwerks hat, ändert sich allerdings der Anstellwinkel des Flügels nicht genauso wie der Anstellwinkel des Leitwerks (nur der Vollständigkeit halber).


...Das wuerde in letzter Konsequenz heissen, dass die Stabilitaetsbedingung erst dann nicht mehr erfuellt ist, wenn ich bei alpha=0 jeden beliebigen Anstellwinkel der Flaeche erzeugen kann?


Nicht ganz: Die Grenze zwischen Stabilität und Instabilität (Indifferenz) ist dadurch gekennzeichnet, dass man mit ein- und demselben Höhenruderausschlag bei jeder Geschwindigkeit fliegen kann -> Ein Änderung des Anstellwinkels führt dann nicht mehr zu einem rückstellenden Moment sondern zu einem neuen Gleichgewichtszustand ohne Änderung des Höhenruderausschlags.


Das alles hat aber nichts damit zu tun, dass ein Aendern der EWD sich lohnt im Vergleich zum Nachtrimmen, da es nur um Wiederstaende geht?
Zwei Aspekte spielen eine Rolle. Erstmal muss das Höhenleitwerk so eingestellt sein, dass die Ruderwirkung für den gesamten Geschwindigkeitsbereich ausreicht. Über die EWD verschiebt man diesen Bereich:

EWD vergrößern -> fliegbarer Geschwindigkeitsbereich verschiebt sich in Richtung Langsamflug

EWD verringern -> fliegbarer Geschwindigkeitsbereich verschiebt sich in Richtung Schnellflug.

Wenn diese sogenannten "Steuerbarkeitsgrenzen" (Gleichgewichtszustände, für die der volle Ruderausschlag erforderlich ist) außerhalb des Geschwindigkeitsbereiches liegen, für den das Flugzeug vorgesehen ist, dann kann man noch hinsichtlich des Widerstandes optimieren. Je nachdem, ob das Modell überwiegend im Langsamflug (Thermik) eingesetzt wird oder als Hangfräse.

Gruß Yeti
 

Yeti

User
Original erstellt von waliser:
Gleichzeitig nimmt der ca. am LW und an der Tragflaeche proportional zu (solange wir uns in der linearen Region befinden). Das heisst aber doch, dass die Tendenz, weiter Aufzunicken bleibt, das Flugzeig also instabil ist?
Bis auf den letzten Satz alles richtig! ;)

Böe von unten (Aufwind) -> Anstellwinkel wird größer (sowohl am Flügel als auch am Leitwerk).

Der Auftrieb am Flügel nimmt zu und der Druckpunkt wandert nach vorne -> Über den Abstand zum Schwerpunkt ensteht ein aufnickendes (schwanzlastiges) Moment.

Der Auftrieb am Höhenleitwerk nimmt ebenfalls zu (oder der Abtrieb nimmt ab, je nachdem, welcher Zustand gerade herrschte) -> Über den Abstand zum Schwerpunkt entsteht ein abnickendes (kopflastiges) Moment.

Die Frage nach der Stabilität ist nur eine Frage, was schneller zunimmt: Das aufnickende Moment des Flügels, dass dazu führen würde, dass die ursprüngliche Störung noch verstärkt würde (Anstellwinkel nimmt weiter zu = instabil) oder das entgegengesetzte Moment des Leitwerks (= stabil).

Gruß Yeti
 
Tach auch,

ich hab's schon fast verstanden, fast heisst:
Durch die Anstellwinkelanderung, verursacht durch die Stoerung nimmt doch der Auftrieb, sowohl an der Tragflaeche als auch am Leitwerk zu, wenn das Leitwerk tragend ist. Das heisst aber doch, dass sich da das Gesamtmoment, erzeugt durch den Auftrieb nicht aendert, da die beiden proportional sind (nehmen wir an, wir sind im Bereich des linearen Anstiegs) und in der Richtung gleich. Dazu kommt dann aber noch, dass der Druckpunkt an den Flaechen nach vorne wandert, also ein aufnickendes Moment.
Damit bleiben wir doch bei einem aufnickenden Moment als Resultat der Stoerung, oder nicht?
 

Yeti

User
Original erstellt von waliser:
Durch die Anstellwinkelanderung, verursacht durch die Stoerung nimmt doch der Auftrieb, sowohl an der Tragflaeche als auch am Leitwerk zu, wenn das Leitwerk tragend ist.


Jau! Wenn es um die Stabilität geht, betrachten wir ja nur die Änderung der Momente und nicht den absoluten Betrag. Also spielt es noch nichtmal eine Rolle, ob das Leitwerk gerade Auf- oder Abtrieb erzeugt hat. Wir können uns die Änderung der Leitwerkskraft jedenfalls als Zusatz-Auftrieb vorstellen, was gleichbedeutend ist mit mehr Auftrieb oder weniger Abtrieb.


Das heisst aber doch, dass sich da das Gesamtmoment, erzeugt durch den Auftrieb nicht aendert, da die beiden proportional sind (nehmen wir an, wir sind im Bereich des linearen Anstiegs) und in der Richtung gleich.


Nö! Man wählt geschickterweise für diese Betrachtungen den SP als Momentenbezugspunkt (Drehpunkt). Auftrieb, der vor dem SP angreift, erzeugt ein aufnickendes (schwanzlastiges) Moment und Auftrieb, der hinter dem SP angreift, ein abnickendes (kopflastiges) Moment, soweit alles klar.

Jetzt lassen wir den zusätzlichen Auftrieb durch die Anstellwinkelstörung am Flügel vor dem SP angreifen (-> aufnickendes Moment). Der zusätzliche Auftrieb am Leitwerk greift hinter dem SP an (-> abnickendes = entgegengerichtetes) Moment.

Welches dieser beiden entgegengerichteten Momente nimmt jetzt schneller zu? Das entscheidet darüber, ob das resultierende Gesamtmoment aufnickend ist (=instabil) oder abnickend (= stabil, der Störung entgegengerichtet).

Das Moment ist das Produkt aus Kraft x Hebelarm. Die Kraft ist jeweils der Zusatzauftrieb, also Staudruck * Fläche * Änderung des Auftriebsbeiwertes CA.

Der Auftrieb am Flügel ändert sich stärker als am Leitwerk (wegen der viel größeren Fläche), dafür ist der Abstand zum SP kleiner als der des Leitwerks. Jetzt ist auch klar, warum der SP so großen Einfluss auf die Stabilität hat: Wenn der SP nach hinten verlegt wird, vergrößert man den Hebelarm des Auftriebs am Flügel und damit das destabilisierende Moment. Im Extremfall liegt der SP sehr weit vorne im Neutralpunkt des Flügels. Dann hat der Zusatzauftrieb des Flügels gar keinen Hebelarm und folglich gibt es auch kein destabilisierendes Moment vom Flügel, sondern nur das rückstellende Moment des Leitwerkes. Geht man mit dem SP nach hinten, vergrößert sich der Hebelarm des Flügelauftriebs und damit das destabilisierende Moment. Wenn das destabilisierende Moment des Flügels genauso groß ist wie das rückstellende Moment des Leitwerks, ist die Grenze zur Instabilität erreicht.

Gruß Yeti
 

Gast_2222

User gesperrt
Tach auch hier ;)

Mein Fluchzeuch in Standardkonfiguration sieht so aus:
neutral.png

Nehmen wir an, die Boe aendert nicht die Anströmgeschw. sondern nur die -richtung, naemlich stattt von rechts von von "unten-rechts".

Dann bleibt die Lage und Drehmoment um NP (rot) gleich, der Auftriebskraft nimmt aber zu (größerer Anstellwinkel) folglich muss der Druckpunkt in Richtung NP "wandern" (hebelarm kleiner).

Der Druckpunkt war vorher (Gleichgewicht) im SP (blau), liegt also nun dahinter -> die Boe erzeugt bei stärkerem Auftrieb einn Nickmoment des Flugzeugs Nase runter.

Oder steckt der Teufel wieder im Vorzeichen???

Gruss, Wolfgang
 

Yeti

User
Original erstellt von Wolfgang Kouker:
Oder steckt der Teufel wieder im Vorzeichen???
Wenn man nicht aufpasst, dann ja ;) Wir haben bisher vom Druckpunkt des Flügels gesprochen. Der wandert nach vorne, wenn der Anstellwinkel größer wird.

Man kann natürlich auch einen Druckpunkt des gesamten Flugzeuges definieren. Also einen gedachten Angriffspunkt aller am gesamten Flugzeug wirkenden Luftkräfte. Dieser "Gesamt-Druckpunkt" macht aber genau das Gegenteil vom Druckpunkt des Flügels: Er wandert bei zunehmendem Anstellwinkel nach hinten :eek: , weil wie oben geschrieben das Moment durch das Leitwerk schneller zunehmen muss als das vom Flügel.

Dann passt es nämlich auch mit deiner Skizze (wobei man aber wie gesagt kein aerodynamisches Moment hat, wenn man mit Druckpunkten hantiert).

Gruß Yeti

[ 29. April 2004, 18:35: Beitrag editiert von: Christian Ückert ]
 
Tach auch,

das geht nicht, ich springe gerade dauernd zwischen Mechanik (hier) und Signalverarbeitung (meine aktuelle Baustelle) hin und her, so schnell kann ich nicht umschalten, das muss ich mir zu Hause noch mal malen, rechnen und ueberlegen, bevor ich hier weiter dumme Fragen stelle, die Sache mit den Hebelverhaeltnissen und was wann wohin wandert muss ich sehen, sonst wird das nix. :eek:
 

Gast_2222

User gesperrt
Tach auch, ...

Christian, richtig, ich meine den DP, NP Gesamtflieger, war auch bisher immer davon ausgegangen, dass dies die sinnvollere Variante ist, solange ich nicht genau von einem Flügel spreche.

Und fuer den Herrn aus Wales, welcher ja nun nicht aus der Suedschweiz ist: da brauchse nix rechnen, nur wissen, das Drehmoment = Kraft mal Hebel, wenn Drehmoment gleich bleibt und Kraft zunimmt, muss Hebel kuerzer werden. Mehr iss dat nich ;)

Übrigens ist das von mir skizzierte Gleichgewicht stabil: Die Boe von unten ist gleichbedeutend mit der spontanen Drehung des Fliegers "Nase hoch". Das erzeugte Nickmoment bewegt es wieder ins Gleichgewicht zurück -> stabil.

Und damit noch viele Gruesse auch (unautorisiert) vom gemeinsamen Bekannten Michael Fichte ;)

Wolfgang
 
Tach auch,

@Wolfgang:
Dr Herr aus Wales kommd oigndlich aus Olm, des isch em Schwobalendle, reacht naeh am boirischa dra. ;)
Und der moechte sich das einfach mal zu Hause in Ruhe aufmalen und klarmachen, dann sollte er keine Hilfe mehr brauchen. Es ist nur recht stressig dauernd zwischen komplexen Exponenten und hoechst reellen Momenten hin und her zu springen, die mathematischen Hirnbreiche sind mir da zu unterschiedlich.
 
@all
vielen Dank für die rege Diskussion. Vielleicht hab ichs ja überlesen, aber die Antwort auf die Ursprungsfrage weiß ich immer noch nicht. Vielleicht kann sich einer der Experten dazu nochmal äußern. Danke
Ernie
 
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