Qeurruderansteuerung - mechanische Expo?

...auf der Suche nach einer mechanischen Querruder-Expo kam mir folgende Idee:

Schlägt ein Querruder zu weit nach oben aus, wird der Auftrieb der Fläche abgebaut. Das ist ungünstig, weil bei Kurvenflug die Seite des Fliegers nach unten zeigt, auf der das Ruder hochsteht. Die eh schon nach unten hängende Fläche liefert also auch noch weniger Auftrieb und der Flieger dreht weiter nach unten in die Kurve. Deshalb verwenden viele Fliegerkollegen je ein Servo pro Tragflächenseite und begrenzen den Ausschlag der Ruder nach oben mit der Fernsteuerung (sofern die über eine Expo-Einstellung verfügt und im Flieger ein Empfänger mit zusätzlichem Kanal für den kombinierten Betrieb der beiden Servos ist). So ist der Ausschlag nach unter auf der einen Flächenseite größer und der nach oben auf der anderen Seite im Verhältnis dazu kleiner. Das Ergebnis ist weniger Höhenverlust und eine optisch schönere Kurve.

Nun "geize" ich aus verschiednen Gründen immer mit Material - das heisst, bei kleineren Fliegern (bis 1,2m Spannweite) versuche ich die Querrudersteuerung mit einem Servo zu lösen: a) brauche ich keine Fernsteuerung mit Expo, b) keine 2 Servos = weniger Gewicht und Geld und c) reicht mir ein einfacher 4-Kanal-Empfänger (M, H, S, Q) im Modell = nochmal günstiger. ABER: dafür verlier ich immer (zuviel) Höhe in der Kurve. Das leiß mir keine Ruhe und ich kam zu folgender Überlegung:

Wenn die Ruder auf der Flächenoberseite den Drehpunkt haben (z.B. mit Klebeband befestigt sind) und man die Ruder von unten ansteuert - wie wir es ja üblicherweise tun - dann ist auf Grund der Kreisbewegung des Ruderhorns bei gleichem Weg vor/zurück der Ausschlag nach oben größer als nach unten und der oben beschriebene Effekt sogar noch ungünstiger.

Dreht man die Sache um, ist der Ausschlag nach oben kleiner als nach unten und man hat quasi automatisch eine "Expo" => siehe Zeichnung. Das Ganze bringt noch einen Vorteil: bei Graslandungen liegt die Ansteuerung "auf der sicheren Seite, oben".

Kann mich jemand korrigieren oder bestätigen?

- Thomas
 

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Dazu gibt es einen Beitrag im Magazin. (Ist zwar zu ungewollter Differenzierung, aber das prinzip lässt sich natürlich auch absichtlich anwenden.)

ABER:

Querruderdifferenzierung macht man normalerweise umgekehrt: Mehr Ausschlag nach oben als nach unten. Dies, um das negative Wendemoment zu reduzieren (Ein Querruderausschlag hat einen unerwünschten entgegengerichteten Effekt um die Hochachse zur Folge.)
 
thomas.walker schrieb:
...
Kann mich jemand korrigieren oder bestätigen?

- Thomas

Hallo Thomas,

mit Expo(nential) liegst Du leider völlig falsch und mit dem Verständnis von Querruderdifferenzierung zur Reduzierung des negativen Wenderollmomentes leider ebenfalls - dazu braucht es nämlich grössere Ausschläge nach oben wie nach unten.

:) Jürgen
 

Ingo Seibert

Vereinsmitglied
Hallo Thomas,

zweimal korrigieren, leider ;):
Deshalb verwenden viele Fliegerkollegen je ein Servo pro Tragflächenseite und begrenzen den Ausschlag der Ruder nach oben mit der Fernsteuerung (sofern die über eine Expo-Einstellung verfügt und im Flieger ein Empfänger mit zusätzlichem Kanal für den kombinierten Betrieb der beiden Servos ist).
Das hat nix mit Expo zu tun, sondern mit einer elektronischen Wegbegrenzung, die immer als letzte Möglichkeit nach der mechanischen Wegbegrenzung zu sehen ist. Wer den Servoweg elektronisch begrenzt, verschenkt schlicht Servokraft. Exponential bedeutet, dass um die Nullage herum nicht linear, sondern eben exponentiell vermindert gesteuert wird, also platt gesagt statt einem Millimeter am Ruder bei gleichem Knüppelweg nur 0,5 mm ankommen. Das macht die Sache weniger empfindlich, vor allem bei großen Gesamruderausschlägen.
So ist der Ausschlag nach unter auf der einen Flächenseite größer und der nach oben auf der anderen Seite im Verhältnis dazu kleiner. Das Ergebnis ist weniger Höhenverlust und eine optisch schönere Kurve.
Andersrum wird ein Schuh draus ;). Der Ausschlag wird nach unten reduziert, um das negative Rollwendemoment in den Griff zu bekommen. Da spielen zwar noch ein paar andere Faktoren rein, aber generell bedeutet Auftriebserhöhung eben auch Widerstandserhöhung, und somit wird der kurvenäußere Flügel quasi abgebremst. Um dem entgegenzuwirken, wird der positive Ausschlag (sprich "nach unten") gegenüber dem Negativen reduziert. Faustformeln dafür sind 1:2 bis 1:3, bei Nurflügeln auch schon mal "Split", sprich nur negativer Ausschlag.

Was Deine Anlenkungsmimik betrifft, so solltest Du das lieber über entsprechende Umlenkhebel (60°-Hebel) lösen, da bei der von Dir gezeichneten Version das Ruderspiel erheblich zunehmen kann.
 
sorry, habe Expo und Differenzierung durcheinandergebracht. Vom Verständnis her aber schon klar.

@Markus: danke für den Hinweis, ist sehr gut dargestellt.

Aus dem Magazinbeitrag von Eckart Müller ergibt sich für die ideale Ansteuerung: Drehpunkt Ruderhorn senkrecht über dem Drehpunkt des Ruders UND Anlenkung parallel zur Achse Neutralstellung des Ruders.

Aber - ist dies dann auch die beste Einstellung für einen möglichst neutralen Kurvenflug / wenig Höhenverlust?

- Thomas
 
Zuletzt bearbeitet:
thomas.walker schrieb:
Letztlich sehe ich aber noch immer nicht klar - was ist nun besser für einen möglichst neutralen Kurvenflug / wenig Höhenverlust:

- Ausschlag nach oben kleiner als nach unten
- Ausschlag auf beiden Seiten gleich
- Ausschlag nach oben größer als nach unten?
Hallo Thomas

Das kommt jetzt drauf an.

Du schreibst von kleinen Modellen, also vermutlich mit Motor, und relativ wenig Streckung.

Da ist "normale" Differenzierung (Mehr nach oben als nach unten zur Kompensation des negativen Wendemomentes) nicht so wichtig. (Der Effekt ist klein.)

Entsprechend kannst Du durchaus mit "umgekehrter" Differenzierung etwas "automatische Höhe" zum Querruder dazumischen. Schliesslich muss man im Kurvenflug normalerweise auch ziehen.

Dazu möchte ich aber das folgende zu bedenken geben:

Das Querruder sollte ein Streifequerruder sein. Sonst erzeugst Du am meisten Auftrieb da, wo er am meisten Widerstand erzeugt (aussen am Flügel.)

Im Langsamflug kann an der stark nach unten ausgeschlagenen Querruderklappe die Strömun abreissen > Trudeln nach aussen, sehr unangenehm.

Normalerweise wird eine Kurve mit Quer nur eingeleitet. Danach ziehst du bei neutralem oder nur noch leicht eingeschlagenem Querruder mit Höhe herum. Höhe brauchst Du also sowieso. Wieso also nicht selbst aussteuern?

Wenn Dein Flieger die Tendenz hat, "in die Kurve zu fallen", dann stimmt vermutlich etwas mit der Seitenruderauslegung nicht.
 
thomas.walker schrieb:
...
hast du ein Beispiel/Bild eines 60°-Hebels?
...
Aber - ist dies dann auch die beste Einstellung für einen möglichst neutralen Kurvenflug / wenig Höhenverlust?

- Thomas

Hallo Thomas

60° bzw. 120° Umlenkhebel findest Du u.a. im Graupner Katalog.

Höhenverlust ist bei einem Segelflugzeug der Normalzustand - auch beim Geradeausflug. Optimal ist die Kurve, wenn das Flugzeug nicht schiebt. Dazu bedarf es eines differenzierten Querruderauschlags (nach oben mehr) und die Verwendung des Seitenruders.

:) Jürgen
 
Jürgen Heilig schrieb:
Höhenverlust ist bei einem Segelflugzeug der Normalzustand - auch beim Geradeausflug. Optimal ist die Kurve, wenn das Flugzeug nicht schiebt. Dazu bedarf es eines differenzierten Querruderauschlags (nach oben mehr) und die Verwendung des Seitenruders.
Jürgen, ich glaube, wir reden mit einem Motorflieger. (Spannweite 1.2 m und kleiner.) Da ist das ganze Differenzierungsthema wieder ein ganz anderes.
 
MarkusN schrieb:
...
Das Querruder sollte ein Streifequerruder sein. Sonst erzeugst Du am meisten Auftrieb da, wo er am meisten Widerstand erzeugt (aussen am Flügel.)
...

Warum soll das Querruder unbedingt ein Streifenquerruder sein? Ein "normales" Querruder sitzt am langen Hebel und braucht dadurch relativ geringe Kräfte, während der Rest des Flügels ungestört umströmt wird.

:) Jürgen
 
MarkusN schrieb:
Jürgen, ich glaube, wir reden mit einem Motorflieger. (Spannweite 1.2 m und kleiner.) Da ist das ganze Differenzierungsthema wieder ein ganz anderes.

Bei 1.2m braucht er keine Differenzierung sondern vernünftige Anlenkungen - mit Anlenkpunkt über der Scharnierlinie und nicht in der Mitte der Klappe. ;)

:) Jürgen
 
Weil in dieser Anwendung ("automatische Höhenzumischung") das Ruder (zumindest der gleichsinnige Anteil) praktisch wie eine Snap-Flap wirkt. Um den induzierten Widerstand klein zu halten deshalb möglichst über den ganzen Flügel.

Zum Thema "Querruder aussen" gibt es übrigens interessante Ansätze von Mark Drela. So nach dem Motto: "Querruderwirkung kann gar nicht gross genug sein. Und auch das innen stark ausgeschlagene Ruder setzt immer noch eins oben drauf."
 
Zuletzt bearbeitet:
MarkusN schrieb:
...
Zum Thema "Querruder aussen" gibt es übrigens interessante Ansätze von Mark Drela. So nach dem Motto: "Querruderwirkung kann gar nicht gross genug sein. Und auch das innen stark ausgeschlagene Ruder setzt immer noch eins oben drauf."

Die Wirkung von aussenliegenden Querrudern ist aufgrund deren in der Regel grösseren Tiefe sicher genau so gut wie die von schmaleren Streifenquerrudern. Streifenquerruder findet man eigentlich nur bei Modellflugzeugen, weil sie baulich einfach zu realisieren sind und nicht weil sie besser sind. ;)

:) Jürgen
 
Hallo,

lasst doch bitte mal die Form des Querruders hier aussen vor. Das ist nicht Thema des Threads und verwirrt nur mehr. Sonst wird das wieder ne Grundsatzdiskussion.;)

Grüße, Bernd
 
Markus und Jürgen,

danke für eure Ausführungen, lerne so ständig dazu.

Ob QR aussen mit mehr Tiefe oder schmales QR über die ganze Länge - ich frage mich, mit welcher Einstellung man am Besten (ohne viel Höhenverlust) durch die Kurve kommt. Wird aber langsam klarer.

Im konkreten Fall ist es eine ca. 80cm Mustang, ca. 520g, 9x6 Prop und ca. 130W bei Vollgas (reicht gerade für senkrecht hoch). SR ist fix. Die fliegt total super und gutmütig (sakt bei Abriss langsam durch), hat aber in der Kurve ohne Höhe ziehen sehr stark die Tendenz nach unten. Da kam dann der Kommentar von Kollegen, 2 Servos zu nehmen und zu differenzieren, sprich den Ausschlag nach oben kleiner zu machen, als nach unten. Da ich keine 2 Servos und einen 5-Kanal-Empf. einbauen möchte, kam ich auf die eingangs geschilderte Idee.

Wie ich euch aber nun verstehe, ist neutral oder sogar umgekehrt, also mehr nach oben als nach unten, besser. Denn mit mehr nach unten "bremst" es aussen und der Flieger "schiebt" - oder?

- Thomas
 
thomas.walker schrieb:
...
Im konkreten Fall ist es eine ca. 80cm Mustang, ca. 520g, 9x6 Prop und ca. 130W bei Vollgas (reicht gerade für senkrecht hoch). SR ist fix. Die fliegt total super und gutmütig (sakt bei Abriss langsam durch), hat aber in der Kurve ohne Höhe ziehen sehr stark die Tendenz nach unten.
...
Thomas

Hallo Thomas,

eine Differenzierung der Querruder ist hier nicht erforderlich. Ohne Höhenruder zu ziehen geht es in Kurven abwärts, je enger die Kurve bzw. je grösser die Schräglage um so mehr - aber das ist ganz normal. Kurven werden mit Querruder eingeleitet und dann ziehst Du das Modell mittels Höhenruder herum. Je grösser die Schräglage, desto enger wird der Kurvenradius und desto mehr Höhenruder ist erforderlich.

:) Jürgen

P.S.: Für die Größe ist das Modell doch recht schwer.
 
Bernd E. schrieb:
Hallo,

lasst doch bitte mal die Form des Querruders hier aussen vor. Das ist nicht Thema des Threads und verwirrt nur mehr. Sonst wird das wieder ne Grundsatzdiskussion.;)

Grüße, Bernd

Hallo Bernd,

Thema ist Querruderdifferenzierung und da spielt die Ausführung des Querruders schon eine Rolle. Bei Streifenquerrudern ist im Gegensatz zu "normalen" Querrudern in der Regel keine Differenzierung erforderlich - und nicht nur weil Streifenquerruder nur bei kleinen Modellen zur Anwendung kommen.

:) Jürgen
 

flo

User
Hallo thomas,
ich möchte mich eigentlich den Vorrednern nur anschließen.
Benutz einfach das Höhenruder. Das ist normal.
Den Leuten, den ich bisher das Fliegen beigebracht habe, hat folgendes zur Veranschaulichung eigentlich immer geholfen:
Mit dem Qr wird die kurve eingeleitet heisst es immer und das verwirrt.
Das QR rollt das modell eigentlich nur.
Wenn wir nun so weit rollen bis das Modell messert wird unser HR zum Seitenruder umfunktioniert. somit steuert es dann nur noch den Kurvendurchmesser.
Wenn wir nicht voll auf 90 Grad rollen ist es halt eine Mischsituation. Dennoch ist natürlich ein HR. ausschlag nötig.
Wie viel hängt natürlich vom Modell ab. Da hilft es auch mal mit dem Schwerpunkt zu spielen.

gruß

flo
 
Juchhuh, Flugphysik!

Juchhuh, Flugphysik!

Ich hab da mal auf die Schnelle 'was in Paint geschmiert:
Auftrieb-Gewicht.JPG
Fliegt der Flieger horizontal ist das Gewicht und der Auftrieb gleich.
Im Kurvenflug muß jedoch noch zusätzlich Auftrieb zur Überwindung der Fliehkraft erzeugt werden.
Wie erhalte ich mehr Auftrieb?
1. Durch Steigerung der Geschwindigkeit (eher unüblich in Kurven mehr Gas zu geben)
2. Durch stärkeres Anstellen der Tragfläche (Höhenruder ziehen!)

Du kannst natürlich durch Differenzierung der Querruder erreichen, dass die Rumpfnase im Kurvenflug zur Sonne zeigt. Aber dadurch wirst Du nicht mehr Auftrieb erhalten (das bisschen vom Rumpf erzeugte lasse ich mal großzügig aussen vor). Hängt also Dein Rumpf wie eine reife Pflaume in der Luft, müßtest Du gleichzeitig auch mehr Gas geben um die Höhe zu halten; um die Kurve kommst Du damit aber nur sehr schlecht!!

Ich hoffe aus meinem Geschmiere wird man schlau :cool:

Grüßle Frank
 
thomas.walker schrieb:
Wie ich euch aber nun verstehe, ist neutral oder sogar umgekehrt, also mehr nach oben als nach unten, besser. Denn mit mehr nach unten "bremst" es aussen und der Flieger "schiebt" - oder?
Als Du von Querruderdifferenzierung angefangen hast, haben wir zunächst mal automatisch "Segelflieger" gedacht, denn da ist das normalerweise ein Thema. Die Fraktion mit dem Quirl vornedran macht um die Dinge normalerweise nicht so ein gedöns, da die eingebaute Thermik einiges kompensiert. (Widerstand ist nicht so wichtig, und der Propellerstahl auf dem Leitwerk sorgt immer für gute Steuerbarkeit und damit gute Ruderfolgsamkeit.)

Wenn Du aber ein (Motor-)Modell hast, das beim Rollen die Tendenz hat, die Nase nach unten zu nehmen, dann kann "umgekehrte" Differenzierung (also so, wie Du beschreiben hast) durchaus helfen, das zu kompensieren. Du kannst Dir das vorstellen, wie eine zugemischte Snap Flap. So nennt man eine Klappe, die zusätzlich zum Höhenruder am Flügel gegensinning ausgeschlagen wird, und die Höhenruderwirkung verstärkt. War z.B. Mode in Fesselflugkunstflugmodellen und zumindest eine Zeitlang im RC-Kunstflug. Weiss nicht, ob letztere das heute noch machen. Im Segelflug wird es z.B in F3B genutzt, um aus der Speedflugstellung (wo die Klappen am Flügel negativ angestellt werden) in der Wende schnell auf hohen Auftrieb (hohe Wölbung am Flügel) umzustellen. Automatisches Wöben / höher Anstellen des Flügels je nach Flugsituation ist also durchaus auch üblich.
 
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