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Thema: Profilstrak - Verständnisfragen - Profilauswahl

  1. #1
    User Avatar von Joachim Mink
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    Frage Profilstrak - Verständnisfragen - Profilauswahl

    Hallo Modellflugkollegen, hallo Entwicklungsprofis,

    seit einiger Zeit setze ich mich mit der Frage auseinander, wie ein Profilstrak aussehen könnte, der folgende Anforderungen erfüllen soll:

    1. Sehr gutmütige Flugeigenschaften,
    2. sehr gute Langsamflugeigenschaften,

    3. gute bis sehr gute Thermikleistungen,
    4. Eignung für Wölbklappen,

    5. Einsatzzweck ist ausschließlich Hangflug an schwach tragenden Hängen mit Schwerpunkt auf gemütlichem Thermikfliegen,
    6. Gleitleistung, Schnellflug und Kunstflug sind eher zweitrangig.

    Mir geht es dabei zunächst um das grundsätzliche Verständnis.

    Doch es gibt auch einen Ursprung für diese Überlegungen: Vorplanung für den Bau eines zweiten Paares Flächen für einen aktuellen Schleicher Scaleflieger mit Doppeltrapez, Spannweite 3,2 m, Wurzeltiefe 210 mm, 1. Trapetz 175 mm, 2. Trapez 90 mm, Randbogenabschluss, Flächenbelastung etwa 54 g/dm², Holmrippenbauweise voll- oder teilbeplankt, das wäre dann mein erster Eigenbau.

    Gedacht hatte ich an ein HQ/W 3,0/12 bzw. 11,5% um mit der Flächenanformung möglichst übereinzustimmen. Doch wie geht es nun weiter zum 1. und 2. Trapez?

    Ich habe viel gelesen: RCN, Perseke - Das Segelflugmodell Teil I, Christian Baron - Der Weg zur optimalen Tragfläche, Hartmut Sigmann Aerosdesign, doch am Ende bin ich beinahe so schlau wie vorher. Einige sagen, nach außen hin das Profil verjüngen, wegen der Rezahlen, andere sagen, nach außen hin aufdicken und Wölbung erhöhen, dann wird's gutmütiger. Warum gibt es denn dann Butterfly, mit dem der Flieger fast zum Stillstand gebracht wird ohne abzukippen? Dabei "entwölbe" ich das Profil doch außen. Das spricht doch gegen ein Aufwölben am Außenflügel, oder etwa nicht? Entwölben wäre eine aerodynamische Schränkung, die das Flugverhalten doch gutmütiger macht, oder nicht?

    Aufwölben würde doch auch den induzierten Widerstand erhöhen, oder nicht?

    Ein dickeres Profil hat einen größeren Geschwindigkeitsbereich, kann also auch langsamer fliegen, richtig oder nicht?

    Wenn richtig, dann würde ich auch keine (geometrische) Schränkung brauchen.

    Ich hatte auch schon mit dem SA 7036 geliebäugelt. Doch das hat ja nur 2,5 % Wölbung und ob es wirklich für Wölbklappen geignet ist, ist mir unklar geblieben. 3 % Wölbung erscheinen mir geeigneter wegen der überwiegend schwachen Bedingungen und der relativ hohen Flächenbelastung des 3 m - Fliegers. Auch die Profile von Mark Drela sollen ja sehr leistungsfähig sein. Doch auch hier stellen sich mir die gleichen Fragen nach Eignung für Wölbklappen und relativ hohe Flächenbelastung.

    Also ich würde dann HQ/W 3,0/11,5/10/12 ohne Schränkung wählen, um mein oben genanntes Pflichtenheft zu erfüllen.

    Fühlt sich jemand berufen und in der Lage mir ein wenig auf die Sprünge zu helfen?

    Danke schon mal vorab.

    Gruß

    Joachim
    Wir sehen was wir glauben...
    www.joachim-mink.de
    Modellfliegerheftchen abzugeben -> PN
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  2. #2
    User Avatar von PIK 20
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    "Also ich würde dann HQ/W 3,0/11,5/10/12 ohne Schränkung wählen, um mein
    oben genanntes Pflichtenheft zu erfüllen."

    Ob ich mich als "berufen" bezeichnen darf, weiß ich nicht.

    Aber ich würde nach deinem Pflichtenheft das von dir vorgeschlagene Profil verwenden. Jedoch gestrakt von HQ-W- 3.0-11,5 auf 11.5 (oder 11) nach 10%. Die Oberseite der drei Profile in einer Ebene. Beim Randbogenprofil ist also an der Unterseite die Dickendifferenz berücksichtigt.
    Ich bin der Überzeugung dass du damit ein wendiges Modell erhältst. Und dies insbesondere wenn du negativ wölbst und somit Fahrt machst.

    Aber warte erst mal die "Berufenen" ab.

    Gruß Heinz
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  3. #3
    User Avatar von Chrima
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    Zitat Zitat von Joachim Mink Beitrag anzeigen
    Einige sagen, nach außen hin das Profil verjüngen, wegen der Rezahlen, andere sagen, nach außen hin aufdicken und Wölbung erhöhen, dann wird's gutmütiger.
    Hallo Joachim
    Eigentlich ist auch beides richtig;
    das dünne Profil verträgt langsamere Strömung
    das gewölbtere Profil verträgt mehr Anstellwinkel zur Strömung

    Ein dickeres Profil hat einen größeren Geschwindigkeitsbereich, kann also auch langsamer fliegen, richtig oder nicht?
    kann ich nicht nachvollziehen, dick ist bestimmt nicht schneller, wie ein dünnes Profil. Langsamflug siehe oben !

    Die Dicke des Profils würde ich nach der Baustatik wählen, Danach die passende Wölbung zu Flächenbelastung und gewünschter Fluggeschwindigkeit.

    Auch die Profile von Mark Drela sollen ja sehr leistungsfähig sein.
    Die AG34...38 wurde meines Wissens für WK entworfen und muss auch zwingend ein paar Grad nach unten ausgeschlagen werden für höchsten Auftrieb.

    Grüsse
    Christian
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  4. #4
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    Hallo Joachim,

    ich habe vor kurzem auch im Forum eine Anfrage bezueglich Profilauswahl eines 3m Seglers fuer den gleichen Einsatzbereich gestartet. Auch wenn es sich dabei um einen Zwecksegler handelt, vielleicht interessieren Dich die Beitraege trotzdem:
    http://www.rc-network.de/forum/showthread.php?t=205921
    Dort ging es ebenfalls um HQ und SA Profile, insbesondere SA7035 und SA 7036. Obwohl einige Teilnehmer das dynamischere SA 7035 bevorzugen habe ich mich fuer da hoeher gewoelbte SA 7036 mit 9,2% Dicke und 2,8% Woelbung entschieden. Hans Rupp hat mir dann per PN mitgeteilt, dass sich das SA 7036 gut fuer Woelbklappeneinsatz mit ca 27-28% Klappentiefe eignet.

    Da der Segler noch im Bau ist, kann ich Dir jetzt nicht mehr Infos geben.

    Viel Erfolg fuer Dein Projekt.

    Gruesse

    Axel
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  5. #5
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    Zitat Zitat von Chrima Beitrag anzeigen
    kann ich nicht nachvollziehen, dick ist bestimmt nicht schneller, wie ein dünnes Profil. Langsamflug siehe oben !
    Doch, passt schon. Ein hochgewölbtes Profil funktioniert bei ausreichender Dicke auch bei geringen Anstellwinkeln noch, wenn beim dünneren unten die Strömung schon früh umschlägt oder gar abreisst. Bezüglich Profilwiderstand macht Dicke viel weniger aus, als man von der zunehmenden Stirnfläche annehmen könnte. Relevant ist, solange die Strömung gesund bleibt, v.a. die umspülte Oberfläche, und die ist beim dicken Profil kaum grösser. Umgekehrt bleibt aber beim dicken Profil die Strömung eben über einen weiteren Anstellwinkelbereich gesund.

    Vereinfacht gesagt: Dickes Profil -> etwas höherer Minimalwiderstand, aber breiterer nutzbaren Anstellwinkelbereich.

    Zu Deiner Ausgangsfrage, Joachim: Im Modellbau ist nach aussen dicker selten eine gute Idee. Der Grund ist die abnehmende Re-Zahl. Dünne Profile funktionieren bei niedrigen Re-Zahlen besser und sind gutmütiger. Es kann aus strukturellen oder baulichen Gründen Sinn machen, aussen etwas dicker zu werden. Aerodynamisch ist das aber meist ein Kompromiss.

    Wenn Du dem Aussenflügel etwas zuliebe tun willst, dann dünne das Grundprofil etwas ab (das gibt die HQ-Profilfamilie ja her) und verlege das Dickenmaximum etwas nach vorn (funktioniert besser bei niedrigen Re-Zahlen). Diese Modifikation kannst Du mit XFoil vornehmen (evtl. auch mit Profili, das ja auf XFoil basiert, das kenne ich aber nicht im Detail.)

    Guckstu auch:

    http://wiki.rc-network.de/Profil:_Ch...trische_Größen

    Zu mehr Wölbung aussen: Perseke wollte damit die mit sinkender Re-Zahl nach unten rutschende Auftriebskennlinie kompensieren. Ein etwas kruder Ansatz. Nicht vergessen darf man aber, dass zu seiner Zeit kaum wirklich gute Profile für niedrige Re-Zahlen zur Verfügung standen und auch die Analysewerkzeuge à la XFoil fehlten. Perseke hat z.B. seine eigene Profilfamile als zumindest nicht völlig daneben beurteilt, weil ein Profil dem E374 sehr ähnlich war. Das E374 ist nach heutigen Erkenntnissen für niedrige Re einigermassen ungeeignet. Es war zu seiner Zeit v.a. deshalb sehr beliebt, weil die üblichen Profile sehr viel höher gewölbt waren und dementsprechend schlecht im Schnellflug und auf dem Rücken.
    Ich habe schon versucht, Auslegungen hinzubekommen, wo aussen mehr Wölbung mit etwas Schränkung kompensiert wird, dass die Nullauftriebswinkel etwa gleich bleiben (aerodynamisch der Flügel also ungeschränkt bleibt), das Aussenprofil aber einen grösseren kritischen Anstellwinkel hat, also später abreisst. Ich habs zumindest theoretisch nicht hinbekommen. Die niedrigere Re-Zahl schlägt unbarmherzig zu.

    Fazit: Mehr Wölbung aussen: Passt normalerweise schlecht.

    Nicht ausser Acht lassen darf man bei hochgewölbten Profilen die Torsionsproblematik: Torsionssteif bauen! (Oder NIE schnell fliegen.) Wölbklappen entschärfen das, weil das Profilmoment bei negativen Klappen abnimmt.
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  6. #6
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    Hi Joachim

    Auf die Gefahr hin, das ich mich hier jetzt komplett und endgültig lächerlich mache......

    Dir geht´s im Wesentlichen um´s reine Obenbleiben und um´s Rumgurken mit hohen Ca-Werten, oder?

    Da gibts natürlich einiges mittelneues und neuartiges Zeugs......

    Wie wäre es, wenn du Dir trotzdem mal den Super-Uroldie FX60-100 ansiehst--für den Randbogen mein ich.

    Hat bei gegebener Tiefe nicht die allergutmütigsten Überzieheigenschaften aber bei dem vorgegebenen Parametern ist es, trotz seiner schlappen 50 Jährchen auf dem Buckel, immer noch-----beachtlich.

    (Und es passt abgesehen davon zu Schleicher-Fliegern wie der A.. auf den Eimer)
    Klaus
    Operation Retro...ist am Himmel....ein Gewimmel...von den schönen alten Gleitern.... die noch heut´ das Herz erweitern
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  7. #7
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    Zitat Zitat von Nuri-Klaus Beitrag anzeigen
    Wie wäre es, wenn du dir trotzdem mal den Super-Uroldie FX60-100 ansiehst--für den Randbogen mein ich.
    Damit machst Du Dich nicht lächerlich. Es passt halt einfach relativ schlecht zu den Profilen des Restflügels. Was mit den Zwischenprofilen passiert müsste man genau ansehen. Als Hochauftriebsprofil für niedrige Re aber sehr gut.

    Es hat genau die oben geforderten Eigenschaften: Relativ dünn. Weit vorn liegendes Dickenmaximum. Bekannt gutmütige Abreisseigenschaften (ob bei unseren Re auch?)

    Bau ist allerdings eine Handvoll. Schon das Basisprofil FX60-126 hat eine sehr dünne Endfahne. Das wird bei 10 % Dicke nicht einfacher.
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  8. #8
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    Hi Markus

    Du weist ja das ich normalerweise bekennender S-Schlag-Fan bin, aber mein Oldie-Renovierungsprojekt Draco 3001 hat mich irgendie bekehrt.....
    (Randbogentiefe auch nur 100mm aber dafür weitaus geringere Flächenbelastung/Re-Zahl)

    .....Null Dynamik- aber dafür geringstes Sinken bis knapp unter Ca-max---- und ein Super-Querruderprofil.

    Meine Meinung....

    Mut zum "Zwischenprofil" am Trapezstoß.......
    Klaus
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  9. #9
    User Avatar von Chrima
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    Zitat Zitat von MarkusN Beitrag anzeigen
    Vereinfacht gesagt: Dickes Profil -> etwas höherer Minimalwiderstand, aber breiterer nutzbaren Anstellwinkelbereich.
    Hallo Markus
    Hast natürlich recht, bin da etwas auf weniger Wölbung behaftet...

    Man sollte mal wieder Deinen Profil-Stammtisch reaktivieren !

    Grüsse
    Chrima
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  10. #10
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    Hallo,

    dass dickere Profile einen breiteren Ca-Bereich abdecken stimmt leider nur solange, solange die Rezahl so hoch ist, dass das dickere Profil noch einigermaßen blasenfrei bleibt.
    Deshalb sind dünne Profile (> 10% mal als Anhaltspunkt) auf Grossseglern in der Regel nicht sinnvoll, die Rezahlen sind hinreichend groß um dickere Profile einsetzen zu können, das Ca-max steigt und wen man dann höhere Flächenbelastungen fliegt, steigt die Dynamik.
    Andersrum funktionieren nur dünne Profile bei kleinen Rezahlen noch vernünftig. Deshalb werden auf F3K-Modellen Profildicken von 7% und noch weniger geflogen.
    Bei F3B und F3J liegt man aktuell etwa bei 8% +/-0,5%.
    Nun ist die Rezahleignung nicht nur von der Profildicke, sondern auch von der Druckanstiegsverteilung abhängig, die wiederum stark von Dicken- Wölbungsrücklage abhängt. Hier gilt, je weiter hinten der Punkt der größten Dicke und Wölbung liegt, desto größer ist die Blasenproblematik bei kleinen Rezahlen. Je weniger Wölbung, desto sanfter verläuft der Druckanstieg. Die ebene Platte ist so bei kleinen Rezahlen prima, sehr dünn, größte Dicke ganz vorne.

    Wenn ich jetzt ein passendes Innenprofilen habe und nach aussen die Rezahl für dieses Profil zu klein wird, was kann man tun?

    1. Ignorieren
    Funktioniert im Langsamflug und im Schnellfug meistens prima, aber beim besten Gleiten und bei der Fahrtaufnahme verringern Blasen die Leistung.

    2. Dicke oder Wölbung vermindern -> egal was ich davon wähle, das Ca-Max sinkt und damit die steigt die Wahrscheinlichkeit, dass der Strömungsabriß aussen zuerst auftritt; vermindere ich die Wölbung, verändert sich ausserdem der Nullauftriebswinkel und im Schnellflug kann es sein, dass der Aussenflügel schon Abtrieb liefert, während der Innenflügel noch Auftrieb liefert. Durch das Profilmoment wird der Flügel sowieso tordiert, weshlab es auch ohen Profilstark zu Hängeohren kommen kann. Weil das Profilmoment mit abnehmender Wölbung kleiner wird, und die Torsion des Flügels damit abnimmt, kommt es auf die Torsionsteifigkeit des Flügels an, ob der Effekt sich durch die Maßnahme verstärkt oder verringert.
    Wenn ich bei dem dünneren Profil den Punkt der größten Dicke und Wölbung nach vorne schiebe, wird die Nase wieder runder, das Ca-max steigt wieder.

    Je nach Geometrie wird man hier einen Kompromiß zwischen Rezahleignung, Ca-Max und Auftriebsverteilung suchen. Zusammen mit Wölbungsänderung im Strak und Schränken werden die Varianten noch vielfältiger.
    Und dann gibt es ja noch ganz banale Faktoren wie Servodicke etc. zu berücksichtigen.

    Hans
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  11. #11
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    Hi Joachim, Hi Markus

    Zitat Zitat von MarkusN Beitrag anzeigen
    .... Es passt halt einfach relativ schlecht zu den Profilen des Restflügels. Was mit den Zwischenprofilen passiert müsste man genau ansehen.......
    ..........hab ich im Hinblick auf einen zu erstellenden Ka6e-Flügel mal auf die Schnelle gemacht......

    (Uralter Rödel-Rumpf - 3,2m - Ziel ziemlich ähnlich zu Joachims Pflichtenheft nur mit weitaus geringerer Flächenbelastung und stärkerer Zuspitzung)

    http://www.niegratschka.de/Retro2010.../Vergleich.jpg

    Noch nix genaues ( Eppler-Asbach Uralt) aber so als erster Anhaltspunkt!
    Klaus
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  12. #12
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    Zitat Zitat von Joachim Mink Beitrag anzeigen

    ....... warum gibt es denn dann Butterfly, mit dem der Flieger fast zum Stillstand gebracht wird ohne abzukippen? Dabei "entwölbe" ich das Profil doch außen. Das spricht doch gegen ein Aufwölben am Außenflügel, oder etwa nicht? Entwölben wäre eine aerodynamische Schränkung, die das Flugverhalten doch gutmütiger macht, oder nicht?
    Wohl wahr....

    Ob Gutmütig oder giftig ist im Wesentlichen eine Frage der Verteilung der örtlichen Auftriebsbeiwerte (und natürlich auch ein Bisschen, wie das entsprechend Profil damit klarkommt).

    Guckst Du mal im RC-Wiki/Kategorie Aerodynamik unter Auftriebsbelastung und Klappenschränkung......

    Genau da liegt der Hase im Pfeffer:

    Die meisten modernen Profile sind halt für alles Mögliche gemacht, nur nicht für Flügel mit starker Zuspitzung.
    Und deswegen können sie in Puncto Ca-max am Randbogen nicht mit dem Profil an der Wurzel mithalten.
    Aber einige unserer Scale-Vorbilder haben halt nun mal genau diese starke Zupitzung.

    Deshalb brauchst Du, wenn es denn nur um Gutmütigkeit geht, am Aussenflügel was, was später abreisst als an der Wurzel.

    Und da wirds halt trickreich, weil´s fast immer zu Ungunsten der Allround-Leistung geht.

    Geometrische Schränkung--naja geht so.

    Oder Du versuchst eine Profil-Kombination zu finden, bei der das Profil am Randbogen mehr abkann als an der Wurzel.
    (Wär jetzt bei der Ka6 mehr mein Ding--- bedingt aber, das das Wurzelprofil gar kein allzu hohes Ca-max haben darf.)

    Oder Du arbeitest mit noch anderen Tricks.

    Alsda wären:
    Was die Wenigsten wissen... bei der "echten" Ka6 gingen die Querruder ca. 3cm nach oben, wenn der Knüppel voll durchgezogen wurde.
    Armer induzierter Widerstand, aber sonst wär das Ding vermutlich beim Kurbeln abgerissen wie sonstwas- es hat auch so noch gereicht.

    Ob Schleicher das später bei der ASW15/19 auch so gemacht hat weiss ich nicht, aber beim Wölklappenflieger ASW20 gabs dann wieder was Ähnliches. War praktisch sowas wie ein "sanftes Butterfly" in der maximalen positiven Wölbklappenstellung.
    Die Querruder folgten dabei den Wölbklappen nach unten, kehrten aber irgendwann um und waren bei maximaler Wölbklappenstellung (="Landestellung") praktisch wieder auf Null-- eine irre Mechanik.
    Wieder armer Induzierter, aber mit der 20 konnte man dank dieses Tricks gefahrlos schön langsam in der engsten Thermik rumhungern.
    Klaus
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  13. #13
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    Hallo,

    ich sag mal so.

    Was nutzt mir die beste Leistung (= ideale Auftriebsverteilung) , wenn ich sie nicht ausfliegen kann, weil das Handling zu kritisch ist.

    Wenn mein minimales Sinken um 5% aufrgund nicht idealer Auftriebsverteilung schlechter ist, steigt es von rd. 0,5 m/s auf auf 0,5025 m/s oder um 1,5m in der Minute. Ein Strömungsbariß beim Kreisen kostet mich 5-10m (leichtes Abkippen bis starkes Abkippen), rechnen wir mal im Mittel mit 7,5m. D.h. einmal Abkippen in 5 Minuten und der Leistungsvorteil ist dahin

    Dass ich meistens dabei aus dem Bart rausfalle und neu zentrieren muss nicht mal mitgerechnet. Da gehen leicht nochmal 10m und mehr drauf.

    Und 5% schlechter als ideal ist eine Rechteckfläche, wir reden meisten über 1-2% Abweichung durch nicht perfekte Geometrie und Strak.

    Daran wird deutlich, dass das Handing absolute Priorität haben muss.

    Hans
    Geändert von Hans Rupp (19.07.2010 um 14:45 Uhr) Grund: Tippfehler ;)
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  14. #14
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    Hallo Hans

    Wo Du recht hast......

    .....seh ich ganz genau so.

    Wenn ich einen Thermikflieger habe, bei dem ich mich aber nicht getraue an die Grenzen zu gehen...... was soll das dann.
    Klaus
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  15. #15
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    PS. Hab noch ein Bisschen mit Wölbung und Dicke vom FX60 rumgespielt.

    Ich denk ich hab jetzt mein Randbogenprofil für die Ka6

    Nullauftriebswinkel jetzt nahezu identisch zum HQ/W 3/10.
    Klaus
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