Hi alle,
ich grübel schon eine ganze Weile darüber, wie das komfortable Ranis-Nurflügelprogramm
für die Auslegung von Leitwerklern misbraucht werden kann.
Der Vorschlag den ich hier diskutieren will ist einbisschen länglich, daher folgende Abkürzungen:
DP: Druckpunktrücklage
SP: Schwerpunktrücklage
cA: Flügel-cA
m: Flügelmasse
g: Erdbeschleunigung
Alle anderen Formelzeichen sind im Text benannt...
Hier die Vorgehensweise:
Das Ergebnis wenn ein Tragflügel im Ranis modelliert wird: für verschiedene
cA, folgen verschiedene DP-Lagen für einen (instabilen) Gleichgewichtszustand.
Man beachte, hier ist schon das Flügelmoment usw. alles verechnet.
Argumentation: Gleichgewicht kann auch erreicht werden, wenn für diesen
Flugzustand der SP um die Distanz d vorverlegt wird und das Ersatzmoment
M_e = m*g*d von außen aufgebracht wird, z.B. durch ein HLW. Pause.
Das Moment M_e kann durch den Beiwert cM des HLW und über den Hebel l des LWT zusammen mit der Abtriebskraft F_Ab
gebildet werden, wobei cM einen vernachlässigbar kleinen Beitrag leistet.
Somit ist M_e = m*g*d = F_Ab*l wobei der Hebel l der Abstand zwischen NP des Flügels und NP des HLW ist.
Das bedeutet, dass für genau diesen Flugzustand eine Abtriebskraft am HLW gefunden werden kann,
die eine SP-Verschiebung nach vorne um d erlaubt: F_ab = m*g*d/l
Wie wird jetzt die Abtriebskraft am HLW umgewandelt in einen HLW-Anstellwinkel?
Erstmal modelliere ich das HLW in Nurflügel.exe nach gusto.
Jetzt folgen zwei Knackpunkte:
1) Der HLW-"Flügel" soll nicht sein eigenes Gewicht tragen, sondern die
geforderte Abtriebskraft aufbringen, deshalb trage ich in Nurflügel.exe die äquivalente Masse m_ab des HLW ein:
m_ab = F_ab/g. Eigentlich müsste hier ein Minus davor, aber das Programm hat was dagegen, macht nix, aufgeschoben ist nicht aufgehoben.
2) Das HLW fliegt genauso schnell wie der Flügel, deshalb lese ich beim
Tragflügel die Geschwindigkeit ab, und gebe sie beim HLW vor. Einmal auf
Enter gedrückt folgt dann der Anstellwinkels des HLW mit falschem
Vorzeichen. Jetzt einmal ein Minus vor den Anstellwinkel und fertig.
So gehts natürlich nur bei symmetrischem HLW-Profil. Beim asymmetrischem
Profil gehts auch, wenn man die Profilkoordinaten vorher umkehrt.
Die SP-Lage sei jetzt mal als fest angenommen, das ist sie ja auch, wenn
man das Modell in sein Element gibt (außer bei den Pfeilen von Siggi wie
ich sah:-)
Die obige Prozedur kann man für verschiedene Flugzustände durchführen. So
bekommt man für verschiedene Flügel-cA auch verschiedene Höhenruder-Anstellwinkel.
Mit dem Flügelanstellwinkel addiert ergibts sich die jeweilige EWD.
Ich habe das mal für zwei verschiedene SP-Positionen gemacht...
Der Einfachheit halber ist jetzt EWD mit (Pendel-)Höhenruderausschlag
gleichzusetzen.
Bei beiden Verläufen gilt: Je langsamer das Modell desto mehr muss man am
Höhenruder ziehen, klingt plausiebel. Man sieht auch: Wenn beim Modell der
Schwerpunkt vorverlegt wird, muss bei gleicher Fluggeschwindigkeit mit
größerer EWD geflogen werden. Das macht sich beim Anstechen durch stärkeres Abfangen bemerkbar.
Der Allround-Ing. in mir erkennt bis hierhin noch keinen Haken... Ihr vielleicht?
Gruß, Anas
ich grübel schon eine ganze Weile darüber, wie das komfortable Ranis-Nurflügelprogramm
für die Auslegung von Leitwerklern misbraucht werden kann.
Der Vorschlag den ich hier diskutieren will ist einbisschen länglich, daher folgende Abkürzungen:
DP: Druckpunktrücklage
SP: Schwerpunktrücklage
cA: Flügel-cA
m: Flügelmasse
g: Erdbeschleunigung
Alle anderen Formelzeichen sind im Text benannt...
Hier die Vorgehensweise:
Das Ergebnis wenn ein Tragflügel im Ranis modelliert wird: für verschiedene
cA, folgen verschiedene DP-Lagen für einen (instabilen) Gleichgewichtszustand.
Man beachte, hier ist schon das Flügelmoment usw. alles verechnet.
Argumentation: Gleichgewicht kann auch erreicht werden, wenn für diesen
Flugzustand der SP um die Distanz d vorverlegt wird und das Ersatzmoment
M_e = m*g*d von außen aufgebracht wird, z.B. durch ein HLW. Pause.
Das Moment M_e kann durch den Beiwert cM des HLW und über den Hebel l des LWT zusammen mit der Abtriebskraft F_Ab
gebildet werden, wobei cM einen vernachlässigbar kleinen Beitrag leistet.
Somit ist M_e = m*g*d = F_Ab*l wobei der Hebel l der Abstand zwischen NP des Flügels und NP des HLW ist.
Das bedeutet, dass für genau diesen Flugzustand eine Abtriebskraft am HLW gefunden werden kann,
die eine SP-Verschiebung nach vorne um d erlaubt: F_ab = m*g*d/l
Wie wird jetzt die Abtriebskraft am HLW umgewandelt in einen HLW-Anstellwinkel?
Erstmal modelliere ich das HLW in Nurflügel.exe nach gusto.
Jetzt folgen zwei Knackpunkte:
1) Der HLW-"Flügel" soll nicht sein eigenes Gewicht tragen, sondern die
geforderte Abtriebskraft aufbringen, deshalb trage ich in Nurflügel.exe die äquivalente Masse m_ab des HLW ein:
m_ab = F_ab/g. Eigentlich müsste hier ein Minus davor, aber das Programm hat was dagegen, macht nix, aufgeschoben ist nicht aufgehoben.
2) Das HLW fliegt genauso schnell wie der Flügel, deshalb lese ich beim
Tragflügel die Geschwindigkeit ab, und gebe sie beim HLW vor. Einmal auf
Enter gedrückt folgt dann der Anstellwinkels des HLW mit falschem
Vorzeichen. Jetzt einmal ein Minus vor den Anstellwinkel und fertig.
So gehts natürlich nur bei symmetrischem HLW-Profil. Beim asymmetrischem
Profil gehts auch, wenn man die Profilkoordinaten vorher umkehrt.
Die SP-Lage sei jetzt mal als fest angenommen, das ist sie ja auch, wenn
man das Modell in sein Element gibt (außer bei den Pfeilen von Siggi wie
ich sah:-)
Die obige Prozedur kann man für verschiedene Flugzustände durchführen. So
bekommt man für verschiedene Flügel-cA auch verschiedene Höhenruder-Anstellwinkel.
Mit dem Flügelanstellwinkel addiert ergibts sich die jeweilige EWD.
Ich habe das mal für zwei verschiedene SP-Positionen gemacht...
Der Einfachheit halber ist jetzt EWD mit (Pendel-)Höhenruderausschlag
gleichzusetzen.
Bei beiden Verläufen gilt: Je langsamer das Modell desto mehr muss man am
Höhenruder ziehen, klingt plausiebel. Man sieht auch: Wenn beim Modell der
Schwerpunkt vorverlegt wird, muss bei gleicher Fluggeschwindigkeit mit
größerer EWD geflogen werden. Das macht sich beim Anstechen durch stärkeres Abfangen bemerkbar.
Der Allround-Ing. in mir erkennt bis hierhin noch keinen Haken... Ihr vielleicht?
Gruß, Anas
