Unterschiede zwischen Theorie und Praxis

[fireeye]

Hallo Andreas,

vier vermessene Profile mit S-Schlag, bzw. mit negativer Klappe:

< N 60 R................SCHMITZ
< ESA....................SELIG, Band 3
< HQ 1.5/9.............ALTHAUS
< HQ 2.5/9.............ALTHAUS

<< Genau diese Art Kurven scheinen immer bei S-Schlag-Profilen (nach x-foil) vorzukommen. Deshalb wäre es so wichtig, das auch durch Messungen bestätigt zu sehen.
Bei den „Normalprofilen“ auch.

<< Meine Frage zum Knick war nicht korrekt gestellt. Ich meinte nicht den Hintergrund von xfoil, sondern die Physik, die sich da abspielt.

Gruß und tschö wa, Hans.

[RainerSeubert]

Rechne doch einfach mal z.B. MH45 (da sind die Koordinaten wenigstens glatt) mit freier Transition und schau dir Umschlag und Blase an. Die Blase wandert an der Oberseite mit zunehmendem Alfa nach vorne, also - logischerweise - mit kleinerem Alfa nach hinten. Bei Werten < -2° ist sie plötzlich weg. Dann schau mal, wo im CM der Knick kommt (und der im CA). Die Blase an der Oberseite macht hier die Schweinerei, die "Aufdickung" im cp bringt cm, und die Blase hinten hat halt Hebelarm. Vergleich die Sache mit ner turbulenten Rechnung und Du wirst den Unterschied sehen (xtr auf 5% oben, 10% unten).

Rainer

PS ich rechne immer mit 200 Punkten nd mit ITER=200 ....

[Andross]

Klasse Erklärung, Rainer!! Bravo, genau so ist es.
Ich hab's mir angeschaut am MH45. Die Blase ist bei alpha=-1° weg (von großen alpha kommend). Dann ist cp an der Endkante plötzlich größer (weniger negativ) und richtet das Profil an der Nase wieder auf (cm steigt abrupt wieder). Liegt das nun am xfoil-Grenzschicht-Verfahren? Ist das in Messungen auch so?
Und tatsächlich: macht man die Strömung oben und unten turbulent - wie du vorschlägst - ist die Blase weg: cm wird viel größer, ja, gar positiv und gerader. Blase oder nicht Blase - that is here the question!! Was ist die Realität?

Ich suche noch verzweifelt nach Messungen: das S5010 in UIUC-vol2 wurde nur bzgl CL-über-alpha vermessen. Ich weiss nicht, wo die Perser das herhaben. Das MH45 in vol1 ist auch nicht bzgl. cm vermessen. Hat denn wirklich keiner von euch eine Messung zur Hand?
Das ESA gefällt mir nicht.
Hans, kannst du zum N60R die Messung mal hier reinstellen?

Rainer: zum Chart oben: hast recht, die cm sind nur xfoil. Meine Tochter hat mir die Farben entschlüsselt.

Andreas

[RainerSeubert]

Andreas,

glaub' mir, solange die Profile nicht zu exotisch sind, nicht zu spitz, nur moderates Rear-Loading haben, du weder im Re-Zahl-Bereich der "schleichenden Strömungen" rumeierst, noch cp* überschreitest, dann passt Xfoil wie der Deckel auf den Topf!

Ich kann Dir das leider nicht zeigen, aber ich habe Messungen im Laminarwindkanal Stuttgart gemacht, im Re-Bereich 0.7-3 Mio, da gibt es auch Blasen, nur nicht so große - es paßt ...

Worüber Du dir aber im klaren sein solltest: Blase ja - nein, und auch wo genau, hängt am realen Flügel sehr stark von der Vorderkantenpfeilung, der Bauweise, bzw. der Oberfläche ab, außerdem ist eine ausgeschnittene Druckverteilung (streamwise) aus dem Flügel nicht so ohne weiteres mit einer 2D Xfoil Rechnung zu fitten. Ich denke daher kommen Diskrepanzen zwischen Rechnung und Praxis. Müßte bei mehr Pfeilung größere Unterschiede geben - ist das so????? Probiere mal die Analogie vom unendlichen schiebenden Flügel, läßt sich auch auf Pfeilflügel anwenden.

Außerdem rechnest Du bei Traglinienverfahren und VL ja mit linearer Potentialtheorie, das ist, im übertragenen Sinn die heile Welt - gut und rosarot, aber die Wirklichkeit ist grau und böse ....

Wenn Du mit Skelettheorie arbeitest, dann nimm mal nicht die Profilskelettlinie, sondern packe mal die Verdrängungsdicke aus Xfoil drauf (das "sieht" die Strömung) und nimm dann davon die Skelettlinie oder einfach die Mitte. Ich denke, das kommt eher hin, die Verdrängungsdicke entwölb und reduziert den Klappenausschlag, bzw. S-Schag.

Ich hoffe, das hilft Dir weiter,

Rainer

PS ich bewundere Deinen Enthusiasmus !!!

[Andross]

Lieber Rainer,
ganz lieben Dank für deine kompetenten Hinweise hier. Es ist wirklich wichtig, dass ab und zu einige Leute vom Fach hier mitmischen; denn wir Modellflieger stehen oft auf dem Schlauch. Es fehlt uns doch die wissenschaftliche Erfahrung und die Kontakte in der Welt der Aerodynamik.
Stuttgart,... ich habe da in den 80ern Physik studiert, Festkörper; von Aero hatte ich damals noch nicht einmal gehört, obwohl damals dort der bekannte Argyris sein Unwesen trieb, oder?
Ich bin mir wohl bewußt, was du meinst; ich fühle auch, dass - vor allem bei Pfeilflügel - der crossflow unsere Ideen zunichte machen könnte. Und doch fliegen die Dinger. Ein gesundes Misstrauen für unsere Rechnungen sollten wir immer haben.
Aber was diese Schwerpunktgeschichte betrifft, so meine ich, wir könnten es doch etwas besser machen, als ein Potentialtheorie-cm0 in eine lineare Gleichung zu quetschen; das wird so was von falsch!
Ich gebe zu, die Welt der Aerodynamik ist gausam: wenn man mit Vergnügen Potentialtheorie im Komplexen durchspielt, glaubt man im Himmel zu schweben - welche Schönheit. Dann will man doch mal Viskosität schnuppern, es wird nicht-linear und man fällt zurück auf den Boden der Tatsachen.
Schon Heisenberg hatte auf dem Thema der Turbulenz promoviert, ist dann aber schnell geflüchtet in einfachere Gefielde, die Quantentheorie, wo man Nobelpreise mit weniger Schweiß ergattern konnte...
Hoffe, Rainer, du bleibst uns mit deinen fruchtbaren Kommentaren treu!
Jetzt erstmal ein Gläschen Bordeaux.
Santé,
Andreas

[UweH]

Schon Heisenberg hatte auf dem Thema der Turbulenz promoviert, ist dann aber schnell geflüchtet in einfachere Gefielde, die Quantentheorie,

Hallo Andreas, das ist mal ein schönes Beispiel worum es in etwa geht

Darauf stoße mit meinem Wochenend-Weißbier in die Ferne mit Deinem Roten an

Ich hoffe Du probierst auch mal einen Fränkischen Schwarzriesling, ich kenne da welche die wachsen auf einem guten Kalkboden mit Balsaholzdünger

Gruß,

Uwe.

[Andross]

Gut, Uwe, ich nehme das wörtlich und werde bei dir mal eintrudeln - natürlich, wenn die Temperaturen wieder stimmen...
Prost, und Kompliment für deine x-RES
Andreas

[Bleiente]

Salute zusammen,

die Theorie versteh ich nicht. Ein negativer induzierter Anstellwinkel bringt nach der Theorie Leistung .
Ich les hier interessiert mit und hoffe ich bekomme keine Prügel wenn ich nur 1/10 verstehe .

Brunello di Montalcino ist auch nicht schlecht.

Gruss Andi

[fireeye]

Hallo Rainer, Andreas, Andi,

< wenn xfoil im Re-Bereich von 0,7 – 3 Mio die Realität im Windkanal gut abbildet, dann herrscht unter 0,7 Mio Spekulation, korrekt?
< Wenn die 2-D-Messergebnisse aufgrund verschiedener Einflüsse nicht/nur bedingt auf den endlichen Flügel übertragbar sind, dann könnte man vermuten, dass alle Bemühungen in diese Richtung sinnlos/zweifelhaft sind.
< Könnte man nicht aus den gemessenen Cm-Verläufen einen gemittelten Verlauf erstellen und diesen in Vortex verwenden?
< Die Frage erhebt sich dann, ob das „neue“ Vortexergebnis der Realität näher kommt.

Andi, ich versuche in den nächsten Tagen, das Problem dieser Diskussion vereinfacht darzustellen, soweit ich es verstanden habe. Geb´ mir ein wenig Zeit.
Gruss und tschö wa, Hans.

[UweH]

Hallo Hans,

aus früheren Diskussionen über die Genauigkeit von X-Foil ist mir eher 80 000 als die Re-Zahl in Erinnerung geblieben unter der alles Spekulation ist, aber das Problem ist ja auch dass die Re-zahl nicht das einzige Kriterium ist dass für die 2D-Simulation berücksichtigt werden muß und dass die Genauigkeit auch profilabhängig ist und dass unsere Nurflügel zu allem Überfluß noch mit 3D-Strömung in der Luft gehalten werden...mindestens 3D...

Franks neue FLZ_Vortex-Version kann die Nullauftriebswinkel und die Nullmomentenbeiwerte aus der X-Foil-Routine für die Auslegungsberechnung Re-Zahlabhängig simulieren...aber was ist mit n-crit das manuell eingestellt werden kann / muß, was wähle ich für mein Brett oder meinen Pfeil vor, was ist mit 3D-Effekten aus Pfeilung und Rumpfeinfluß usw....?
Z.B. die Nullauftriebswinkel aus TAT passen nach den Messungen von Florian Rösch besser auf unsere Flieger um Re 200 000 als die X-Foil-Winkel...... und ein Rumpf wie der von der SB13 verringert den Auslegungs-cA um irgendwas zwischen 0,2 und 0,6.......

Was wollen wir eigentlich mit dieser ganzen Diskussion erreichen? Es gibt so viele Parameter zu berücksichtigen die mit Vortex-Latice nicht zu berechnen sind dass wir nach meiner Meinung mit Matheamtik an dieser Aufgabe immer scheitern werden. Für Navier Stokes ist Frank noch nicht so weit und wenn ich lese dass Rainer Seubert Profilschnitte mit 200 Punkten und 200 Iterationen rechnet würde ich sagen auch unsere Rechner Daheim sind noch nicht soweit - ich lass die Kiste doch nicht tagelang unter meiner Aufsicht rechnen um im Modellflugbereich einen halben Gleitzahlpunkt innerhalb meiner eigenen Auslegungsphilosophie zu holen, während die dfferente Auslegungsphilosophie meines vermeintlichen Konkurrenten schon 3 Gleitzahlpunkte Unterschied ausmacht

Solange Frank noch nicht so weit ist "echte 3D-Verfahren" einzusetzen glaube ich, dass er vor allem Korrektufaktoren für Vergleichszahlen aus Messungen braucht um seinen Programmen mehr Genauigkeit beizubringen...aber Genauigkeit bei was? Leistungtswerte, Auslegungs-cA, Schwerpunktlage oder was?
Für mich war beim Übergang von Auslegung nur im "Nurlügel" zu "FLZ-Vortex" einer der wichtigsten Parameter das Abrißverhalten und selbst das muß aus der Flugerfahrung bewertet werden.

Viele waren mit dem "Nurflügel" schon zufrieden und welche Revolution Frank mit diesem Programm verursacht hat weiß jeder der die Zeit vorher kennt.
Ich benutze "Nurflügel" nach wie vor für den schnellen Entwurf, X-Foil im XFLR5 für die Profilwahl und FLZ_Vortex für die Feinarbeit und um alle Parameter zusammen zu bringen, und dann baue ich die Profile noch von parallel zur Flugrichtung in orthogonal zur Nasenleiste ein und weiche damit noch mal von der Simulation ab, um die Pfeilung in Anhängikeit von den NASA-Meßergebnissen zu berücksichtigen.
Die Programme habe ich bei der Auslegung meist alle gleichzeitig offen und dazu meist noch das CAD mit seinen geometrischen Spline-Verfahren und das Nurflügel sogar mehrfach....wie legt ihr aus?
Habt ihr eine persönliche eierlegende Auslegungs-Wollmilchsau?
Soll oder kann Frank mit dem neuen FLZ-Vortex so einen Alleskönner schaffen?


Fragen über Fragen und ich hoffe wenn das Wetter wärmer wird bringen uns Messungen der Realität näher, denn Frank hat schon vor Weihnachten die Beta-Version des neuen "FLZ_Vortex" verteilt und die damit über den Winter veil genauer entworfenen, obtimierten und gebauten Flieger sind dann alle fertig um "die Wahrheit" ans Licht zu bringen

Es bleibt spannend und außer Frank haben auch alle Nurflügelpiloten mit Meßequipment ein fürs Hobby arbetsreiches Frühjar vor sich


Gruß,

Uwe.

[Andross]

Morgen, Freunde,

Das Verfahren, das ich vorschlage, ist eigentlich nicht so schwer.
Ich fasse nochmal stichpunktartig die grobe Linie zusammen:

Erstmal:
Vergessen wir Neutralpunktberechnung, cm0 aus TAT und
das lineare Momentengleichgewicht sm*CA = CM_NP.

Vielmehr:

Mit einem klassischen VL- oder Traglinienverfahren berechnen wir die Zirkulation Gamma(y) für verschiedene CA.
FLZ-Vortex oder XFLR5 oder Ranis-Nurflügel. Damit haben wir auch den induzierten Widerstand.
(Mit Einbezog von xfoil auch den Profilwiderstand, soweit das Gültigkeit hat, aber soll hier nicht diskutiert werden).

Nun interessiert der korrekte Schwerpunkt, um stabil fliegen zu können. Dazu berechnen wir das Flügelnickmoment
bezüglich des Schwerpunktes CM_SP folgendermaßen:

CM_SP = CM_P + CM_S + x_SP*CA/MAC

Hierbei sind:

CM_P das "Profilnickmoment" und CM_S das Schränkungsnickmoment, welche sich so berechnen:

CM_S = - 2/(Q*F*MAC) * Integral_von_-s_bis_s{h(y)*Gamma*dy}; das Integral wird im Rechner natürlich
eine Summe über die y-Stationen (Panel, Wirbelstellen) in Spannweitenrichtung. CM_S kommt nur ins Spiel, wenn geschränkt
und gepfeilt wird.

CM_P = 1/(F*MAC) * Integral_von_-s_bis_s{cm * l^2 * dy}
wobei wir die typ-2-cm-Polare aus xfoil für cm einsetzen müssen,
(Eine kleine Vereinfachung unter der Bedingung nicht zu großer Zuspitzung).
Falls viel Zuspitzung, brauchen wir eine typ2-cm-Polare pro Spannweitenschnitt.

Schließlich CM_SP über CA plotten und Schnittpunkt auf der CA-Achse für verschiedene
Schwerpunktpositionen bestimmen. Stabilität optisch beurteilen!! (was passiert bei CA-Störung?).


Zu den Abkürzungen (siehe auch Nickel/Wohlfahrt-Zeichnungen und Definitionen):
CA = Flügel_CA
MAC = Bezugsflügeltiefe, mean aerodynamic chord, lmy
x_SP = Ort des Schwerpunktes gemessen von Koordinatenursprung (Tiefenrichtung)
F = Flügelfläche
l(y)= Flügeltiefe in jedem y-Schnitt
h(y) = Position der l/4-Punkte in jedem Flügelschnitt
cm = Profilnickmoment bezogen auf l/4 in jedem y-Schnitt aus xfoil, Funktion von Re und CA, typ2

Nun, geht doch, oder?
Ich muss dieses Wochenende mit Familie rumdüsen, kann also nicht viel beitragen zum Brainstorming der
Nuri-Fetischisten.
Gruß
Andreas

[Andross]

Uwe,
wir müssen was ändern, denn die Schwerpunktberechnung nach unseren bisherigen Methoden ist einfach total daneben; es geht nicht um Feinheiten! Wir wissen doch alle, dass unsere Flieger schneller unterwegs sind, als berechnet...
Die cm0-Geschichte muss vergessen werden! cm0 hat nur Sinn für lineare cm-Kurven aus TAT.
Lass dir den Kaffee schmecken!
Andreas

[fireeye]

Hallo Uwe,
zunächst in den Spessart alaaf und helau!

Uwe, Du sprichst mir aus dem Herzen. Die gleichen Bedenken, Überlegungen und Fragen gehen mir in dieser Sache durch den Kopf. Du hast sie schön zusammen geschrieben, damit müsste Andi klarkommen.

Dennoch, Frank wird mit Hilfe von anderen, Andreas, Rainer,..... nicht von der Problematik lassen, er ist "Preuße" und Programmieren ist sein Elexier. Wenn am Ende ein "Verfahren" herauskommt, dass näher an der Reaität liegt, hat sich die Arbeit gelohnt.

Es bleibt die spannende Frage, um wieviel genauer die SP-Lage mit dem "neuen Verfahren" berechnet wird. Für Bretter mit den kleinen Stabs sicherlich von Bedeutung.

Andreas, die Daten des R 60 R kommen später.

Gruss und tschö wa, Hans.

[snowbulli]

Uwe,
wir müssen was ändern,

Da muss ich Andreas jetzt zustimmen! Ich habe mir jetzt 4 Tage lang seinen Ansatz angeschaut und bin der Meinung, dass das gar nicht sooo verkehert ist

Uwe hat natürlich recht, dass wir erst mit Franks Programmen überhaupt in der Lage waren und sind, leistungorientierte Flieger (nicht nur Nurflügel) auszulegen.
Vorher war alles Glückssache und Kaffesatztleserei. Und natürlich Erfahrung!

Aber, wie Uwe auch zugibt, braucht es immernoch Erfahrung, einen Nurflügel zu berechnen. Es ist doch eigentlich nicht Sinn der Sache, dass wir einen Flieger auf F3F auslegen wollen, aber dann mit CA 0,5 rechnen. Klar wir wissen, dass dann am Ende 0,2 rauskommt.
Aber wie sieht am Ende dann die Zirkulation beim "erflogenen" CA tatsächlich aus? Gerade beim Pfeil verschiebt sich mit dem Schwerpunkt die Verteilung immer mehr nach "übereelyptisch. O.K., die Erfahrung lässt uns etwas unterellyptisch auslegen. Was für ein cA-max bringt die Kiste wirklich? Usw...

Wenn wir alle dazu beitragen, dass Frank sich mit seinem Programm immer mehr der Realität nähert, ist das doch ein sinnvoler Weg.
Und was Andreas sich hier (neben Rotwein und Kaffee) durch den Kopf gehen lässt, scheint mir sehr fundiert. Ich denke mal, die beiden sollten sich gut gegenseitig befruchten

Und das alles ist sicher keine Kritik an Frank. Ich bete diesen Kerl geradezu an!


Liebe Grüße

[Andross]

...meine "Überlegungen" sind an Frank gerichtet! Er soll nur von seinem cm0 weg! Die Details kriegen wir dann schon hin.
Ich muss leider jetzt los.
Andreas