Es geht aufwärts

Hallo Hangflieger,

beim Hangfliegen habt Ihr es sicher auch schon mit Freude gesehen. Im Geradeausflug hebt sich das Heck des Seglers in die Höhe. Ein untrügliches Zeichen für Thermik und Zeit zum baldigen Einkreisen.
Meine Frage: Was passiert da eigentlich aerodynamisch?

Hallo Claus!

Ein Zeichen für statische Längsstabilität. Das Flugzeug fliegt zunächst mit konstanter Geschwindigkeit bei einem bestimmten Anstellwinkel. Durch den Aufwind erhält die Anströmung eine zusätzliche Komponente von unten: der Anstellwinkel wird größer. Bei einem statisch längsstabilen Flugzeug entsteht dann ein Moment, das in die Richtung wirkt, um den ursprünglichen Zustand wieder herzustellen -> in diesem Fall Anstellwinkel wieder verkleinern, Nase runter bzw. Heck hoch. Dieses Verhalten wird umso deutlicher, je größer die statische Längsstabilität ist, also je weiter vorne der SP liegt. Beim Einflug in einen Abwind passiert übrigens genau das Gegenteil.

Gruß Yeti

HI Yeti!!

Woher kommt diese statische Längsstabilität?? Von welchen Faktoren wird diese beeinflusst??

um den ursprünglichen Zustand wieder herzustellen

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Wieso wird der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt??

Das erinnert mich so an die Diskussion mit der Weglängentheorie beim Auftrieb: Wer sagt den Luftteilchen, dass sie an der Endleiste wieder gleichzeitig ankommen müssen.

Original erstellt von Dennis Schulte Renger:
HI Yeti!!

Woher kommt diese statische Längsstabilität?? Von welchen Faktoren wird diese beeinflusst??

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Moin Dennis,

ein Flugzeug ist statisch längsstabil, wenn der SP vor dem Gesamt-Neutralpunkt des Flugzeuges liegt. Zur Erinnerung: Der Neutralpunkt ist der Punkt, um den der Momentenbeiwert konstant bleibt (das Nullmoment hängt also nur vom Staudruck und damit von der Geschwindigkeit ab). Man kann also den Auftrieb in diesem Neutralpunkt angreifen lassen. Das Nullmoment muss dann genauso groß sein (nur mit umgedrehtem Vorzeichen) wie das Moment, dass aus dem Gewicht und dem Hebelarm vom SP zum NP entsteht. Dieser Hebelarm ist auch das Maß für die statische Stabilität. Wird der Anstellwinkel größer, vergrößert sich auch der Auftrieb, während das Nullmoment gleich bleibt. Wenn der NP hinter dem SP liegt, entsteht damit ein kopflastiges Moment, das dazu führt, dass das Flugzeug die Nase runter nimmt. Die Lage des Neutralpunktes ist übrigens größtenteils abhängig von der Flügel- und Leitwerksgeometrie (Flügel- und Leitwerksfläche, Leitwerkshebelarm).

Ein Flugzeug, bei dem der SP hinter dem NP liegt (SP zu weit hinten), ist statisch instabil und unfliegbar: Jede Störung des Gleichgewichts würde ein Moment hervorrufen, das die Störung noch weiter verstärken würde. So wie ein Bleistift, den du auf seine Spitze stellst. Theoretisch kann man den ins Gleichgewicht bringen, so dass er auf der Spitze stehen bleibt. Wenn er sich aber nur einen Hauch zur Seite neigt, entsteht ein Moment, das ihn ganz umwirft. Das Fliegen eines statisch instabilen Flugzeuges ist also wie der Versuch, einen Bleistifte auf der Spitze zu balancieren. Stabil ist der Bleistift, wenn du ihn an der Spitze aufhängst: Wird er einmal ausgelenkt, wird er sich nach einigen Schwingungen wieder in der Ruhelage einpendeln.

Ein zu große Stabilität ist beim FLiegen aber auch nicht erwünscht: Das Höhenruder braucht man ja, um verschiedene Gleichgewichtszustände einstellen zu können (also bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten fliegen zu können). Je größer die statische Längsstabilität, desto größer die erforderlichen Ruderausschläge und umso kleiner der fliegbare Geschwindigkeitsbereich. Bei Kunstflugmodellen will man ebenfalls eine möglichst geringe Stabilität (ich meine Stabilität immer im flugmechanischen Sinn und nicht die Festigkeit ), damit das Teil möglichst neutral fliegt.

Ansonsten empfehle ich zu diesem Thema ja immer wieder gerne den Artikel von Helmut Stettmaier. Wer ihn noch nicht kennt: http://www.fmsg-alling.de/GerFlug.htm

Gruß Yeti

[ 05. Januar 2003, 17:58: Beitrag editiert von: Yeti ]

diese faktoren beieinflussen die längsstabiltät

1. flächentiefe
2. hebelarm
3. leitwerksgrösse
4. cm0
5. massenkonzentration
6. rumpfform

siehe auch

http://leinauer.de/aero/wiki/index.cgi?GrossModelle

man kann mit einem modell fliegen das instabil ist
das heisst sp im np oder auch negativem stabmass

wird halt giftig

wenn die massen aussen liegen, sprich grosse massen müssen beschleunigt werden.
fliegen auch flugzeuge mit geringem stabmass vernüftigt.

das problem ist auch den neutralpunkt zu finden, ist sehr schwer weil: in wie weit der rumpf gondeln etc den neutralpunkt beeinflusst.

aus diesem grund ist oft einfacher den schwerpunkt zu schätzen und dann einzustellen.

weil beim rechnen nicht alle faktoren berücksicht werden können. man kann sich verrückt machen mit diesen formeln.

am einfachsten balsagleiter bauen und verstehen lernen.

gruss johannes

ps: es gibt keine punktmassen aber man kann damit rechnen dass ist ein grosses problem

http://www.puz.de/pz_seite/l_spkt/sw/sw_naspre.htm

[ 06. Januar 2003, 00:42: Beitrag editiert von: jwl ]

Original erstellt von jwl:
diese faktoren beieinflussen die längsstabiltät...

4. cm0
...

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Hi Johannes!

Erkläre doch bitte mal einem einfachen Modellsegler wie mir, was das (konstante) Nullmoment mit der Stabilität (Änderung des Gesamtmomentes in Abhängigkeit vom Anstellwinkel) zu tun hat.

man kann mit einem modell fliegen das instabil ist
das heisst sp im np oder auch negativem stabmass

wird halt giftig

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Na klar, habe ich doch geschrieben, dass man auch einen Bleistift auf der Spitze balancieren kann

Gruß Yeti

[/QUOTE]

Erkläre doch bitte mal einem einfachen Modellsegler wie mir, was das (konstante) Nullmoment mit der Stabilität (Änderung des Gesamtmomentes in Abhängigkeit vom Anstellwinkel) zu tun hat.

rate einmal warum ein fliegendes brett fliegt.

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Hi jwl,

wenn ein fliegendes Brett nicht fliegen würde, wäre es ja kein fliegendes Brett, sondern einfach nur ein Brett!

War aber nicht die Antwort auf meine Frage

Gruß Yeti

Und noch einer aus der Rubrik flach, aber uralt:

A: Warum antworten sie eigentlich auf jede Frage mit einer Gegenfrage?

B: Warum nicht?

je grosser dein cm0 desto grösser muss dein leitwerksfaktor sein. sonst kann es sein das dein schnellflug nicht mehr zu stoppen ist. bei meiner ovoa wurde es zum auslegungsgrund. ein sehr leichter flieger mit einem kleinen höhenleitwerk und siehe da kleine boen werden sehr gut gedämpft. bei sehr leichten seglern wir aus diesem grund das höhenleitwerk über gebühren vergrössert mit einem cm0 armen profil kann man dadurch den schadwiderstand klein halten. dieses ermöglich einen guten schnellflug.

gruss jwl

Vielen Dank für Eure Antworten.

Was also aerodynamisch passiert, beim Einflug in ein Aufwindfeld oder ein Abwindfeld, ist mir jetzt klar.
Durch eine Verlagerung des SP nach hinten, kann der Nick-Effekt des Flugmodelles in Grenzen verhindert werden. Wenn die Elefanten auf die Tragflächen springen, also beim Einflug in ein Abwindfeld, sollte umgekehrt das "hängenlassen des Hecks" ebenfalls unterdrückt werden können.

Hm, und cm0-Profile werden ja bei Nuris verwendet oder bei Leitwerksfliegern mit kleinem HLW. Jetzt bin ich aber überfragt wie z.B. Nuris beim Einflug in ein Auf- oder Abwindfeld reagieren?? Eigentlich müsste der Nurflügel ohne Nicken steigen oder sinken??

Original erstellt von Claus Eckert:
Eigentlich müsste der Nurflügel ohne Nicken steigen oder sinken??

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mein alter CO2mini durchschnitt die thermik einfach. http://leinauer.de/aero/artikel/?jwl=co2mini

die neueren konstruktionen mit mehr verwindung und pfeilung sollen da etwas anschaulicher sein.

normalerweise, sollte ein nuri die thermik selbst finden.

lesenswert http://www.aerodesign.de/modelle/HS/hs29_d.htm

cu jwl

[ 07. Januar 2003, 13:37: Beitrag editiert von: jwl ]

je grosser dein cm0 desto grösser muss dein leitwerksfaktor sein. sonst kann es sein das dein schnellflug nicht mehr zu stoppen ist.

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Mich deucht, dies ist eine Steuerbarkeitsgrenze und nicht ein Maß der Längsstabilität.

Mit anderen Worten: das cm hat unter Umständen mit der Leitwerksgröße zu tun, aber nicht mit der Längsstabilität (aber auch nur unter Umständen, auf dem Umweg der Steuerbarkeitsgrenzen).

Das cm0 dagegen (cm0 ist das cm bei t=0,25 bei ca=0) hat herzlich wenig mit Längsstabilität an sich zu tun.

Ansonsten: gewöhn dir bitte mal zusammenhängende Sätze mit korrekter Groß-/Kleinschreibung an, das dient der Lesbarkeit sehr.

Ciao, Steffen

@Steffen

>>>Mich deucht, dies ist eine Steuerbarkeitsgrenze und nicht ein Maß der Längsstabilität.<<<

hat auch niemand behauptet.

>>>Mit anderen Worten: das cm hat unter Umständen mit der Leitwerksgröße zu tun, aber nicht mit der Längsstabilität (aber auch nur unter Umständen, auf dem Umweg der Steuerbarkeitsgrenzen).<<<

manche fragen beantworten sich selbst.

>>>Das cm0 dagegen (cm0 ist das cm bei t=0,25 bei ca=0) hat herzlich wenig mit Längsstabilität an sich zu tun.<<<

ach ja.

was heisst für dich längsstabilität?
für mich heisst es das durch eine störung hervorgerufene änderung möglichst schnell wieder abklingt und dass die phygoide klein bzw niederfrequent bleibt.

cm0 oder auch druckpunktwanderung.
je schneller du fliegst desto weiter hinten ist dein druckpunkt bei einem cm0 negativen profil.

je schneller du fliegst desto höher muss das aufrichten moment des hoehenleitwerks sein um wieder "normal speed" zu fliegen.

eine phygoide ist eine schwankung im anstellwinkel.
bei einem cm0 negativen profil brauchst du ein hohes eta am höhenleitwerk um dieses "pendeln" klein zu halten.

es ist ein sehr weitreichendes thema das sich anhand vom geschreibem schwer erklären lässt.

halten wir es mit wittgenstein aus dem Tractatus logico-philosophicus:
"Worüber man nicht reden kann, darüber muß man schweigen"

>>>Ansonsten: gewöhn dir bitte mal zusammenhängende Sätze mit korrekter Groß-/Kleinschreibung an, das dient der Lesbarkeit sehr.<<<

das scheint ein grössers problem wie diese längststabiltät zu sein. jetzt hänselt du mich auch noch, es reichte mir in der schule schon.

gruss jwl

hat auch niemand behauptet.

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Hm, dann habe ich Deine vorherigen Texte wohl missverstanden.

was heisst für dich längsstabilität?

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Das ist ein Terminus Technikus und deswegen ist es sinnfrei danach zu fragen, was ich darunter verstehe.
Du sprichst jedenfalls von bestimmten Werten, nicht von der Sache an sich.

es ist ein sehr weitreichendes thema das sich anhand vom geschreibem schwer erklären lässt.

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Stimmt, deswegen frage ich ja auch nach, was Du das meinst. cm0 hat nämlich _nichts_ mit der Längstabilität zu tun. Die Längsstabilität ist nämlich die _Steigung_ des Gesamtmomentenhaushalts, nicht die Nullstelle.

das scheint ein grössers problem wie diese längststabiltät zu sein. jetzt hänselt du mich auch noch, es reichte mir in der schule schon.

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Seufz, ich habe Dich einfach nur etwas gebeten, weil ich es extrem anstrengend finde, abgehackte Sätze ohne Grossschreibung lesen zu müssen. Wenn Du das als hänseln empfindest, tut mir das leid, aber ich dachte immer, wenn man etwas schreibt, möchte man, das andere es lesen. Daher hält man sich an Lesbarkeitskonventionen.

Nichts für ungut.

Ciao, Steffen

>>Stimmt, deswegen frage ich ja auch nach, was Du das meinst. cm0 hat nämlich _nichts_ mit der Längstabilität zu tun.

es beinflusst die andern faktoren und somit gehört er dazu.

siehe auch
http://www.zanonia-flyers.de/nfpro.htm

"... Der Einsatz in einem Leitwerksmodell kann durchaus sinnvoll sein, da die Leitwerksfläche und/oder der Hebelarm reduziert werden kann...."

>> Die Längsstabilität ist nämlich die _Steigung_ des Gesamtmomentenhaushalts, nicht die Nullstelle.

sonst waere ein stabiler flug nicht möglich
der vorauseilende flügel braucht einen höher spezifischen auftreib wie der nacheilende.

dieses ergibt somit einen positiven gesamthaushalt des flugzeuges.

>> Wenn Du das als hänseln empfindest...

das war ein scherz...

gruss johannes

[ 08. Januar 2003, 14:48: Beitrag editiert von: jwl ]

Hallo Johannes,

"der vorauseilende Flügel braucht einen höheren spezifischen Auftrieb wie der Nacheilende."

Gilt das so pauschal auch für Enten-Modelle???

Hallo Claus,

für Entenmodelle gilt ebenfalls ganz pauschal, dass der SP vor dem Neutralpunkt liegen muss, damit das Flugzeug statsich längsstabil ist. Wie Steffen schrieb: Statische Stabilität ist die Steigung der Gesamtmomentenkurve. Also eine Frage der Auftriebszunahme am Flügel und am Leitwerk, sowie den jeweiligen Hebelarmen und welches daraus resultierende Moment letztendlich bei einer Änderung des Anstellwinkels schneller zunimmt: Das schwanzlastige Moment, das aus dem Auftrieb des Flügels und dem Hebelarm vom Flügelneutralpunkt zum Schwerpunkt resultiert oder das kopflastige Moment, das aus dem Auftrieb am HLW und dem Leitwerkshebelarm resultiert. Bei 'ner Ente ist die Richtung der Momente nur umgekehrt, das Problem aber dasselbe.

Ach ja, bevor jemand schreit, dass Höhenleitwerke niemals Auftrieb erzeugen: Erstens stimmt das nicht und zweitens geht es bei der Frage nach statischer Stabilität immer nur um die Änderungen. Eine Abnahme des Abtriebs kann man also durchaus als zusätzlichen Auftrieb auffassen.

Gruß Yeti

hallo claus,
das gilt auch für die enten
jetzt kommt es aber, der vorder flügel muss aber die strömmung zuerst abreissen, sonst gehts auf den arsch, für diese gibt es profil das so eine saublöden abriss hat FX 60-100.

man kann auch ein clark-y nehmen dann muss man die nase anspitzen dass es auch diesen saublöden abriss hat.

wilbert hat eine schöne entworfen
das ist eine unfreundliche ente weil sie nicht nickt.
http://rsonst.bei.t-online.de/muhtaeschn.html

gruss johannes

Hi Johannes,

es beinflusst die andern faktoren und somit gehört er dazu.

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Nö, er ist nur eine Variation der Nullage. Die Steuerbarkeitsgrenzen und die Längsstabilität sind aber nunmal zweierlei Ding, wenngleich ihre Ursachen teilweise gegenseitig beeinflussen.

Dass ein Momentenbeiwert (allerdings cm0,25 und nicht cm0!!) für die Leitwerksgröße verantwortlich ist, ist nicht ein Kriterium der statischen und/oder dynamischen Längsstabilität.

siehe auch Schlichting/Truckenbrodt, Fred Thomas und ähnliche.

der vorauseilende flügel braucht einen höher spezifischen auftreib wie der nacheilende.

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Was meinst Du mit spezifischem Auftrieb? ca? Auftriebsanstieg?

Übrigens ist der Text von haschenk da sehr interessant (text)

Eins ist sicher: die Schwerpunktlage wird von der Leitwerksgrösse beeinflusst, aber eben über die Lage des Neutralpunktes. Der Abstand Schwerpunkt zu Neutralpunkt bleibt unverändert.

Ciao, Steffen

hallo steffen
ich habe eine kleine frage an dich:
wieviele modelle hast du schon gebaut?
wieviele modelle hast du schon selbst entworfen und gebaut?
wieviele sind dabei so geflogen wie du wolltest?
wieviele davon waren papierflugzeuge?
welches flog am schlechtestens?
wurden extreme auslegungen untersucht?
was war der grund der auslegung?
warum flog es so schlecht?
hast du versucht ein bessers zu bauen?

flugzeuge zu bauen ist ein handwerk und keine wissenschaft. weil die meisten simulations modell nicht ausreichen sind um dinge zu verstehen. in vielen bereichen braucht man die wissenschaft um dinge zu verstehen (saalflug). siehe auch die sb13 diskussion.

nun zu deiner frage:
die meisten antworten leigen ja auf
http://www.fmsg-alling.de/GerFlug1.htm
inkl. ente cmo und was weiss ich
und hier ein tolles script von herrn stettmaier
http://www.fmsg-alling.de/EwdSStab.zip

um beim handwerk zu bleiben die luft ist der leim der uns in der luft hält, gilt vorallen für hummeln.

gruss jwl

okay ist viel zu lesen

>> Was meinst Du mit spezifischem Auftrieb? ca? Auftriebsanstieg?

jep: der vorder flügel muss ein höhers ca erreichen und denoch muss beim überziehen die strömung früher abreissen. das ganze ist etwas widerspruchlich.

am einfachsten man nimmt am vorflügel ein profil mit 3-3,5 wölbung und einer spitzen nase der hauptflugel bekommt ein profil mit 2-2,5 wölbung.

da das abrissverhalten nicht nur von der nase abhängig ist sondern auch von der streckung der beiden flügel ist der sachverhalt äusserst kompliziert. der hauptflügel bekommt noch einen downwash von vorflügel was die sache nicht einfacher macht.

>> cmo

ist der wert für die druckpunktwanderung bzw des moment des flügels.
um es einfacher zu machen werde ich ganze zahlen nehmen.
und ich gehe davon aus das ich ein aufrichtes moment von +1 benötige.
hauptflügel hat einen moment von -4
also brauche ich ein aufrichtes moment von 5
um -4 + 5 = 1 zu erhalten

hat mein hauptflügel ein moment von -1
also brauche ich ein aufrichtes moment von 2
um -1 + 2 = 1 zu erhalten

hat mein hauptflügel ein moment von +1
also brauche ich ein aufrichtes moment von 0
um 1 + 0 = 1 zu erhalten

oder besser gesagt jetzt brauch ich kein leitwerk mehr und dieses nennt man wie schon anfänglich erwähnt ein fliegendes brett.

[ 09. Januar 2003, 13:43: Beitrag editiert von: jwl ]