Die ewige Frage - welches Profil ?

Nachdem ich letzte Saison die Tragflaechen meiner Alpina zerdeppert habe, und sie seitdem mit den tragflaechen meiner MPX ASH 26 fliege, meine ich, es ware an an der Zeit, der Alpina wieder Ihre eigenen Flaechen zu spendieren.
Diese sollen im Vakuum-sack entstehen, Glasfaser direkt auf die Schaumkerne.

Laut MPX ist das bei der Alpina sowie der ASH verwendete Profil ein modifiziertes RG15.
Da ich nicht in Erfahrung bringen kann, inwiefern das Profil modifiziert ist,kommt jetzt natuerlich die ewige Frage nach dem besten Profil auf. Nach einigem herumsuchen habe ich mich schon fast fuer das HQ 2,5-12 entschieden, wollte aber noch mal die Meinung der "Experten" hoeren.
Und : Sollte das Profil ueber die ganze Flaeche gleichbleiben, oder sollte gestrakt wereden, wenn ja, auf was ?

Gruss, Michael

P.S. Einsatz ist Thermikflug in der Ebene, mit gelegentlichen leichten Kunstflug-einlagen

Hallo Michael,

gib mal die Geometriedaten bekannt (oder wenn bis auf Spannweite und Wurzeltiefe alles frei ist eben das)
Zum Einsatzbereich: Start am Seil oder F-Schlepp? Und Legts Du Wert auf gute Streckenleistung oder mehr auf enges Kreisen in schwachen Bärten?

Das RG15mod. dürfte etwas flotter sein als ein HQW2,5/12. Deshalb die Frage. Ich habe für sowas etliches gerechnet und das HQW2,5/12 als Meßlatte verwendet. Daher kann ich Dir dann eventuell helfen. Interessanterweise sind meine Entwüfre den neuen Habe-Profilen sehr ähnlich.

Hans

[ 14. April 2003, 21:55: Beitrag editiert von: haru ]

Hallo, haru, Einsatz wie gesagt: Thermikflug in der Ebene, mit gelegentlichem "Abturnen" etwaiger erreichter Hoehe.
Wenn der Flieger mit dem HQ etwas langsamer als mit dem RG unterwegs ist, waere das OK fuer mich.

Ach so, muss ich auch noch sagen: die Alpina ist mit E-Antrieb ausgeruestet.
Bei der Gelegenheit wollte ich auch die Spw. etwas erhoehen, um etwa 10 % auf 4,4 m.

Geometrie , in etwa so :

-Innenfluegel, 1200mm lang, Tiefe 240 mm,
keine Zuspitzung
-Aussenfluegel: 800mm, mit Rueckpfeilung der
Nasenleiste von 240 mm Fluegeltiefe auf 180 mm
-Tiplet : 150 mm, Ruckpfeilung der Nasenleiste
auf 100 mm Tiefe an der Spitze.

P.S. Auf das HQ bin ich gekommen, weil die HQ Profile ja direkt fuer den Modellflug entwickelt wurden, und das 2,5 -12 bei 240 mm Wurzeltiefe dieselbe Bauhoehe hat wie die jetzigen Flaechen.

Gruss,
Michael

[ 14. April 2003, 22:02: Beitrag editiert von: MTT ]

Hm,
wenn es Dir auf die Dicke ankommt, dann würde ich mal folgenden Strak vorschlagen:

HQ/W 2,5/12 (Wurzel)
HQ/W 2,5/11
HQ/W 3,0/10 (11)

oder:

HQ/W 2,0/12 (Wurzel)
HQ/W 2,0/11
HQ/W 2,5/10 (11)

Der letztgenannte Strak dürfte - sofern sich die Modifikation in Grenzen gehalten hat - dem letzten Flügel am nächsten kommen. Wenn Du butterweiche Flügel baust (siehe "eta" Diskussion), dann außen wohl besser HQ/W 2,5/11 bzw. 2,0/11 verwenden. Die o.g. Straks sind das Ergebnis vieler vieler Diskussionen mit Modellfliegern und vieler Modelle, die ich am Himmel beobachtet habe. Dicke nur, weil Du sie willst! Dicke nicht, weil sie so optimal ist. Da ist 8-9% zu empfehlen, nicht über 10% jedenfalls.
Im Allroundbereich ist das erste ein Thermikstrak mit ordentlicher Penetration, während der zweite ein ausgesprochener Allroundstrak mit leichten Schwächen im langsamen Kurvenflug ist. So in etwa würde ich die voneinander abgrenzen.

Es gibt noch ein etwas anderes Strakkonzept, vgl. Allrounder von Quabeck. Das 3/12 außen zielt auf das untere Laminardelleneck ab, aber im langsamen Kreisflug halte ich die 12% außen für etwas zu dick, da sind Rezahlprobleme zu erwarten. Daher empfehle ich außen dünn zu bleiben, trotz des unteren Laminardellenecks: der Profilstrak erfolgt ohne Verwindung, daher ergibt sich hier eine leichte ca-Reserve gegen den Widerstandseinbruch des 3,0er bei ca<0,2, das heißt die Probleme sind etwas entschärft. Der Schnellflug sollte dennoch akzeptabel sein!
Siggi

[ 14. April 2003, 23:23: Beitrag editiert von: Hartmut Siegmann ]

Hallo Michael,

bei eine elektrifizierten Alpina und Deinem Einsatzbereich würde ich auf 2,5% Wölbung gehen. Ich gehe dabei von einem Abfluggewicht von über 5kg aus.

Deine Geometrie ist deutlich überelliptisch, also mit viel Profiltiefe aussen. Siggis Strakvorschlag 2,5-2,5-3,0 funktioniert auf der Teck auf Scalemaschinen sehr gut, die haben aber einen größere Zuspitzung. Deshalb würde ich nach aussen die Wölbung nur etwa 0,25% erhöhen. Ausserdem würde ich auf ein Dreifachtrapez gehen mit einem kürzeren inneren Rechteckteil. Bei so großen Maschinen kann man sowieso über eine 6-Klappenfläche nachdenken, da sonst die Klappenlänge schon für ein Servo recht lang wird. Wenn ich also schon 3 oder 4 Servos einsetze, kann ich auch 3 Klappen ansteuern. Und dann ist das Hochwölben aussen nicht so wichtig, da Du dann sowieso die Auftriebsverteilung über die Wölbklappenstellung anpassen kannst.

Hilfreich fürs angenehme Kreisen ist auch noch eine Mehrfach-V-Form. Wobei ich aus optischen Gründen diese nur schwach ausprägen würde.

Was mich wundet ist Deine Aussage, dass am Anschluß ein 12% dickes Profil angeformt ist. Bei meinem Freund ist es dünner (Alpina 4001 neueren Datums. Ich würde jedenfalls recht zügig z.B. im Steckungsbereich auf 10% Dicke runterstraken und im Aussenflügel dann auf 9% gehen.

Hans

hallo MTT:
habe mir jetzt diesen fred auch mal reingezogen.
es wurde gesprochen über jenes und diese,
aber niemand fragt wie sieht die thermik aus und mit was bist du dort schon geflogen.

das 2.5/12 hat sicherlich den grössten einsatzbereich.

wenn du wirklich in der ebene fliegen möchtest würde ich das 3/12 nehmen das bringt mehr steigzahl. die kreise werden kleiner und der hochstart besser.

die herren teckflieger können einfach grösser kreise ziehen weil die blase in ihrer höhe einfach grösser ist. dort ist meines erachtes ein 2,5/12 sicherlich eine gute wahl.

wenn man in den bergen zum fliegen geht reichen sicherlich 1,5/12 der schnellflug ist dann rasend und die rollen auch.

zum thema rezahl ist bei der zur erwartenden geschwindigkeiten kein thema das profil arbeit meist immer über 100k die HQs sind mE nicht so REzahl empfindlich wie man ihnen vielleicht nachsagt. hier sitzt noch tief die "alten" eppler profile im nacken.

durch die grösse wölbung kannst du dir einfach mehr erlauben weil der nutzbare anstellwinkelbereich höher ist.

man kann jetzt sagen, dass im untern Ca bereich das profil etwas mehr widerstand hat. man darf aber nicht vergessen das man über 50g/dm2 fliegt.

es ware wieder einmal schön wenn haru uns die profile mal per xfoil transparent macht würde.

gruss johannes

Wenn Du butterweiche Flügel baust (siehe "eta" Diskussion), dann außen wohl besser HQ/W 2,5/11 bzw. 2,0/11 verwenden.

Zum Vergrößern anklicken....

Aber Siggi, wer sprach denn da von Butterweich?

Ich habe jedenfalls noch keine elastische Rechnung gesehen, die ein Hochwölben im Aussenflügel auch nur im Traum gut aussehen lässt. Daher rate ich bei allem, was nicht die Steifigkeit eines F3B-Boliden mit Massen an HM-Kohle besitzt oder niemals schnell fliegen soll von einem solchen Strak ab.

Aber da scheinen unsere Meinungen wohl statisch zu differieren

Ciao, Steffen

Haru, Hartmut, Johannes :
Zunaechst einmal vielen Dank fuer Eure Antworten !

Zur Profilanformung : Ich habe eben noch mal nachgemessen, die Anformung am Rumpf der Alpina ist 240 mm lang, und an der dicksten Stelle ca. 29 mm dick, macht nach Adam Riese etwa 12% .
Das war ja der Grund warum ich das HQ mit 12% in Erwagung gezogen hatte.

Zu den anderen Punkten : Gewicht duerfte etwas ueber 5 kg werden, im Moment wiegt die Alpina mit den Flaechen der ASH (Woelb, Quer, Stoerklappen) ziemlich genau 5 kg.

Den 6 Klappenfluegel hatte ich auch schon in Betracht gezogen, wegen den von haru genannten Gruenden.
Du schreibst, die Geometrie ist deutlich ueberelliptisch, ist das nun gut oder nicht ? Sollte ich da noch was aendern ? Wenn ja, was ?

Mehrfach V-form habe ich schon vorgesehen, in etwa wie beim Ventus 2c.

Nochmal zum Einstazbereich : Wie gesagt, Tehrmikflug in der Ebene, mit Elektroantrieb, Windenstarts sind also kein Thema.
Bis jetzt fliege ich hier die Alpina, sowie einen Cumulus CHK ebenfalls mit E-Antrieb.
Der Cumulus ist ein F3J- ( bzw. F5J) Segler, also mehr ein Floater, bei wirklich guter Thermik ist es ein manchmal Problem, ihn wieder herunterzubekommen er ist mehr ein Flieger fuer schwaechere Tage.
Die Alpina dagegen braucht schon etwas bessere Thermik, ein Floater ist sie nicht. Aber selbst an
Tagen mit eingermassen starker Thermik, ist es an unserem Platz oftmals so, das die Baerte recht eng sind, und ich mit der Alpina einfach nicht eng genug kreisen kann.
( Jetzt stellt sich natuerlich die Frage, liegt das an mit oder an dem Flieger..... )

Grusss, Michael

Hallo Michael,

kurzer Theorievorspann, ich hoffe damit nicht zu langweilen.

Im Langsamflug dominiert der induzierte Widerstand (Randwirbel...), Profil- und sonstige Restwiderstände sind dagegen klein. Nach der Theorie ist der induzierte Widerstand bei einer elliptischen Auftriebsverteilung am kleinsten.

Wäre die Polare eines Profils Re-zahlenunabhängig, so würde die Lösung ganz einfach lauten, einen elliptischen Grundriß mit durchgängigem, unverwundenem Profil zu nehmen.

Nun wird die Auftriebsverteilung aber ausser von der Geometrie noch von anderen Faktoren beeinflußt und ist auch nicht das alleinige Designziel. Z.B. nimmt der Auftrieb bei kleinen Re-Zahlen durch die vermehrte Bildung von Ablösungen spürbar ab, auch der maximale Anstellwinkel des Profils ohne Strömungsabriß nimmt ab. Das kann man wieder durch verschiedene Maßnahmen ausgleichen. Z.B durch eine überelliptischen Grundriß (z.B. Ellipse 2), Wölbungserhöhung (Vorschlag Siggi) oder eine Strak auf eine andres Profil.

Im Schnellflug werden die Polaren trotz Re-Zahlunterschieds sich ähnlicher, da die Blasenproblematik kleiner wird, aber es kommt jetzt noch unter Umständen ein spürbare Torsion hinzu (Einwand von Steffen: die Wölbungserhöhung erhöht das Profilmoment und damit die Torsion, Gegenargument Siggi: bei Streckung um die 20 eine zusätzliche Lage CFK-Gewebe diagonal ).

Daher auch meine Anregung zum 6-Klappenflügel mit leicht überelliptischem Grundriß. Da paßt alles schon recht gut und man im erforderlichen Rahmen in allen Flugsituationen den Rest hinbiegen. Im Langsamflug wird man positiv verwölbt fliegen und dabei die inneren Klappen etwas mehr wölben als die äußeren. Damit wölbt man eine Verwindung rein. Im Schnellflug wird man gleichmäßig negativ wölben und die Torsion insgesamt vermindern. Geht natürlich auch beim 4-Klappenflügel. Aber wenn ich sowieso mehr als 2servos je Flügel einsetze ...

Meine Empfehlung für ein HQW mit 2,5% beruht auf der Erfahrung, dass bei der vorliegenden Flächenbelastung gegenüber dem 3% gewölbten im Langsamflug bei nach unten ausgeschlagenen Wölbklappen kaum Nachteile bestehen, aber im Schnellflug deutliche Vorteile zu verzeichnen sind. Wenn Du als Zielrichtung nur Thermikflug angegeben hättest, dann würde ich Johannes folgen und auf 3% erhöhen. Aber schon wenn etwas kräftigerer Wind geht ist auch in der Ebene imho 2,5% Wölbung beim HQW der beste Kompromiß.

Zu einem Vergleich meiner Entwicklung mit dem HQW müßte ich etliches noch rechnen, da ich meinen Entwurf auf 9% Dicke optimiert habe. Wenn ich auf mein Profil 12% aufdicke sehe ich aus der Polare keinen Grund mehr, nicht das erprobte HQW (wichtig: das HQW ist in der Praxis besser als das HQ!) zu nehmen. Eventuell könnte man überlegen die Dickenverteilung ds HQW nach aussen etwas vorzuziehen um im unteren Re-Zahlenbereich Blasen zu vermeiden und das Ca-max durch einen größeren Nasenradius etwas zu erhöhen. Um das alles zu rechnen fehlt mir aber momentan die Zeit.

Anbei mal als grober Anhalt eine Polarenschaubild von 11% dicken Profilen (die hatte ich schon gerechnet weil die Alpina meines Kumpels so dick an der Wurzel wird und dann aber auf 30cm auf 9% ausgedünnt wird). Deshalb auch die Polare bei 9% Dicke meines Entwurfs XC14 mit dabei imho bestmöglich angepaßter Wölbung von 2,3%. Im Gleiten macht sich die größere Dicke deutlich bemerkbar. Deshalb wenn möglich nicht dicker als 10% bauen.



Man sieht dass mein Entwurf im Bereich zügiges Gleiten bei ca = 0,5, das HQW beim besten Gleiten bei ca=0,8 und beim Kreisen jeweils etwas besser ist. Rechne ich das HQW mit Turbulator / Klappenscharnier die Polaren wird das HQW im Vergleich besser, das es hier im Langsamflug ein Blasenproblem gelöst bekommt, das bei meinem Entwurf anders vermieden wurde. Auch Aufdicken auf 12% wird die Polaren erfahrungsgemäß ähnlicher machen.

Manche empfinden ein Profil, das mit einem Leistungsknick deutlich anzeigt (HQW bei ca=0,8 etwa) wenn es ausserhalb seiner besten Eigenschaften betrieben wird angenehmer als einen Entwurf wie mein XC14, das die Leistung eben langsam in den Keller gehen läßt.

ACHTUNG: alles zu meinem Profil ist Xfoil-Theorie! Das HQW ist dagegen praxiserprobt.

So wird übrigens der Alpina-Flügel meines Freundes aussehen:



Hans

P.S. Das Schaubild zeigt übrigens die Auftriebsverteilung nahe ca-max bei Klappenausschlägen von 5°,4°,3° von innen nach außen abnehmend.

[ 16. April 2003, 10:59: Beitrag editiert von: haru ]

OK haru, vielen Dank fuer die wirklich erschoepfende Antwort !
Ich musste mir das ganze 3mal durchlesen, bis ich es einigermassen begriffen hatte.
Und das traurige an der Sache ist, das ich diese ganze Theorie mal intus hatte, weil ich Flugzeugbau an der FH Hamburg studiert habe, ist aber schon etliche Jahre her, und beruflich habe ich dann spaeter eine andere Richtung eingeschlagen.

Wie auch immer, basierend auf Euren Ausfuehrungen werde ich werde meine Flaechen also mit dem HQ/W 2,5/11 Strak auslegen, und das ganze dann in einem Beitrag fuers Magazin "verewigen".

Nochmals vielen Dank fuer Eure Hilfe,

Michael

Hallo Michael,

hier mal eine Geometrie, die bei einem durchgehenden Profil HQW 2,5/11 ohne Schränkung mit 6 Klappen einen prima Anpassung an alle Flugsituationen zuläßt:

Trapez-x, Profiltiefe (in mm)
0, 240
700, 240
1400, 210
2000, 140
2150, 100

Die Pfeilung habe ich bei 75% auf 0° gesetzt, weil ich eine Ästhetische Vorliebe von Dir für Rückpfeilung vermute (oder hat Dein Wunsch nach Rückpfeilung andere Gründe?). Jedenfalls entsteht so ein gerade Klappenlinie (beim HQW eher 22-23% Klappentiefe nehmen). Von der Torsionsbelastung wäre 0° bei 25% ideal. Aber ohne Windenstart und mit Diagonalgewebe geht auch die leichte Rückpfeilung.



Das Bild zeigt die Situation bei ca=0,8, Klappen 5°,4°,3° von innen nach aussen positiv gewölbt. (Gleitzahl 32, Sinken 0,35m/s bei nicht berücksichtigtem Widerstand von Rumpf und Leitwerk).

Das Tool rechnet mit Eppler und berücksichtigt den Re-Zahlenbedingten ca-Verlust nicht in dem richtigen Maß. Deshalb ist die leicht überelliptische Verteilung o.k. Aber man sollte das Vertrauen in die Genauigkeit solcher Rechenmodelle sowieso nicht überstrapazieren. Im Schnellflug werden die Klappen 1-2° durchgängig negativ gesetzt.

Wenn Du mehr Ergebnisse bei anderen Flugsituationen willst mail ich Sie Dir.

Viel Spaß beim bauen und vor allem an der Nase möglichst Profiltreu bleiben.

Hans

P.S. Die Re-Zahlenskala habe ich extra eingeblendet. Am Beginn des Randbogens ist man auch beim Kreisen mit 110.000 noch im halbwegs gesunden Bereich. Fluggeschwindigkeit beträgt 11 m/s. Flcähe 90 dm2, Flächenbelastung 61 gr./dm2 bei 5,5kg, Streckung 20. Alles im grünen Bereich.

[ 17. April 2003, 20:45: Beitrag editiert von: haru ]

Hallo,haru, das sieht ja wirklich gut aus, ich werde das wohl so uebernehmen.

Die Pfeilung habe ich bei 75% auf 0° gesetzt, weil ich eine Ästhetische Vorliebe von Dir für Rückpfeilung vermute (oder hat Dein Wunsch nach Rückpfeilung andere Gründe?

Zum Vergrößern anklicken....

Die Rueckpfeilung bei meinem Entwurf hat sich so ergeben, weil ich mich an die Form der Alpina-Flaechen angelehnt habe, und weil eine gerade Hinterkante die ganze Geschichte mit den Klappen einfacher macht.

Jetzt gehts also erstmal ans Kerne schneiden.....
Ich werde dann berichten.

Vielen Dank nochmals,

Michael

Hallo Michael,

der Entwurf wurde deshalb mit gerader Klappenlinie gezeichnet, um sich die Option 6- oder 4-Klappenflügel bzw. die Klappenlängen offen zu halten. Man kann das aber auch mit weniger Pfeilung hinbekommen (per Dreisatzrechnung oder Excel kann man sich die Pfeilung an der ANse oder Endleiste ausrechnen).

Weiter habe ich die Trapeze so aufgeteilt, dass man nicht zu große, annähernd gleichlange Schnittlängen bekommt. Ich habe für mich selbst für die gößte Schnittlänge 600mm als wünschenswert, maximal 800mm als noch akzeptabel definiert. Darüber wird mir mit meiner Technik der Durchhang zu groß. Deshalb die Teilung wie oben dargestellt.

Ich schicke Dir mal die Koordinaten meines Entwurfs (sowie meine HQW-Koordinaten, die sind im Vergleich zu den Daten auf der Quabeckseite für XFoil geglätttet, aber beim Stysrschneidne gibt sich da bestimmt kein Unterschied). Mein XC14-Profil (XC steht für Cross-Country und 14 ist einfach das 14te und letzte Design für die Aufgabenstellung) ist im Vergleich zum HQW nicht so rezahlenempfindlich (größte Dicke weiter vorne = länger Rampe auf der Oberseite zur Endleiste) und hat eine etwas andere, rundere Nase für einen Abriß bei höherem Anstellwinkel. Die XFoil-Polaren bei XC14 und Re=110.000 (Langsamflug am Beginn des Randbogens) und HQW2511 bei Re=160.000 (Langsamflug am Beginn äußeres Trapez) passen gut zueinander. Ansonsten sind die Konturen sich so ähnlich (im Rahemn der Baugenauigkeit in Styro-Abachi quasi identisch, obwohl das XC14 aus anderen Profilen gemischt wurde), dass auch im Zwischenstrak nichts anderes herauskommt als eine Zwischenpolare.



Hans

[ 18. April 2003, 10:36: Beitrag editiert von: haru ]

@MTT

Ich habe gerade diesen Uraltthread aus den Tiefen des Forums ausgegraben.

Mich würde interessieren, was aus dem Tragflächenprojekt geworden ist? Welches Profil/ welcher Strak wurde umgesetzt und wie sind die Eigenschaften im Vergleich zum Original zu sehen?