cA-Wert von Flügelprofilen/Rudermomente

[Sick Duck]

Hallo liebe Gemeinde,

ich wollte mir mit dem Programm "Rudermomentberechnung" (kennt ihr sicher alle) mal berechnen, welche Servos ich für meinen Flieger brauche.

Woher bekomme ich denn die benötigten cA-Werte?
Ich habe am HL und SR eine ebene Platte, meine QR sind Teil eines ClarkY-Profils.

Wenn sich cA mit dem Anstellwinkel ändert (ist doch so, oder?), ändern sich dann während verschiedener Flugfiguren die erforderlichen Rudermomente?

[Quaxx]

Moin moin.

...ja, kenne ich.
...ja, ändert sich.

Daher am besten CA-Max für die Berechnungen verwenden, dann bist Du auf der sicheren Seite.

Woher CA-Max? Also am besten wäre natürlich die Flügelpolare bzw. Leitwerkspolare zu messen. Da uns Modellfliegern meistens ja aber leider kein Windkanal samt Messinstrumenten zur Verfügung steht muß man sich mit Berechnungen anfreunden.

Also Flügelpolare oder Leitwerkspolare berechnen. Das aber auch ein bissi aufwendig. Das einfachste ist, man schnappt sich eine Windkanalmessung oder Berechnung der Profilpolare. Dafür braucht man nur zu wissen:

- welches Profil man verwendet (Typ, Name, ...)
- auf richtige Profilparameter achten (Dicke, Wölbung, Dickenrücklage, Wölbungsrücklage, ...)
- Re-Zahl
- Machzahl
- Strömung (laminar? turbulent?) ausgedrückt in Ncrit

Wenn man die Profilpolare verwendet und nicht die Flügelpolare oder Leitwerkspolare wird man einen CA-Max für einen Flügel unendlicher Streckung erhalten. Also einen CA-Max der größer ist als er tatsächlich dann beim Flügel oder Leitwerk ist. Man kann da entweder einen geringen Abschlag (je nach Streckung und Geometrie) machen oder einfach den Wert nehmen wie er ist und das ganze als Sicherheitsfaktor betrachten (letzteres mache ich bei meinen Berechnungen).

Woher also nun Profilpolare? Entweder aus veröffentlichten Messungen und/ oder Berechnungen:

- z. B. "D. Althaus - Profilpolaren für den Modellflug" oder ähnliche Fachliteratur
- Internet: http://www.nasg.com/afdb/search-polar-e.phtml
oder http://naca.larc.nasa.gov/
- oder selber berechnen mit z. B. Profili

Wenn Du Hilfe für die Ermittlung / Auffindung der Profilpolare brauchst, dann poste am besten die Parameter von Deinen Profilen bzw. der Arbeitsumgebungen für Deine Profile. Dann werden Sie hier geholfen...

Liebe Grüße

[HFK]

Hallo,

also der Ca max bewegt sich so um 1,2 bis 1,4 je nach Profil. Für die Rudermomente reicht eine Rechnung höchstens mit 1. Denn wenn der Ca so groß ist, wird entweder langsam geflogen oder bei hoher Geschwindigkeit eine Richtungsänderung vorgenommen wobei dann die Asschläge in der Regel sehr klein sind. Ein bisschen Sicherheit baut ohnehin ja jeder ein

Gruß Hermann

[Sick Duck]

Hallo ihr Beiden,

vielen Dank für die Infos! Ich werde dann mal "1" annehmen, + Sicherheitszuschlag.

Trotzdem:
Ich hab mir die Polarkurven mal angeschaut. Ich hab (auch dank der aktuellen "Modell Aviator") jetzt mal den Zusammenhang zwischen cA und cW bei verschiedenen Anstellwinkeln begriffen.
In der NASG- Airfoil database wird da cL über cD aufgetragen. Ich nehme an, L steht für Lift = Auftrieb und D für Drag = Widerstand (stellt sich die Frage, was eine Drag-Queen dann eigentlich ist... )

Aber was fang ich mit dem Diagramm rechts daneben an, cM über alpha? Alpha dürfte der Anstellwinkel sein, aber was ist cM? Und wieso sind rechts und links unterschiedliche Skalierungen?

Und: Kann ich vom rechten Diagramm direkt rüberloten um mir das passende cA zum Anstellwinkel rauszulesen?
Dann wäre hier: http://www.nasg.com/afdb/show-polar-e.phtml?id=9
bei Anstellwinkel 0° mein cA ca. 0,25, ist das korrekt?

Boah, kaum fängt man an was zu begreifen, schon hat man mehr Fragen als da, wo man noch nichts begriffen hat...

[Quaxx]

Hallo Sick Duck!

Hast alles glänzend richig erkannt! Insbesondere, dass sich einem drei neue Fragen auftun, wenn man eine Frage für sich geklärt hat!

Aber lt. Albert Einstein ist das ja das, was Wissenschaft ausmacht. ...son Banner hing mal bei uns am Fallturm an der Uni...

Warum willst Du einfach ein CA von 1 + Sicherheitszuschlag annehmen? Ich persönlich halte nichts davon, das so zu pauschalisieren, wenn man sich schon die Mühe macht, das Rudermoment zu berechnen, dann kann man wenigstens einen Blick in die Polare werfen. Ungenau wird´s beim Berechnen ganz von alleine.

Du solltest allerdings noch nach weiteren Profilpolaren suchen. Bei dem Link, den Du angegeben hast, hast Du Dir eine Polare bei einer Reynoldschen Zahl (Re) von 61.300 herausgesucht. Diese Re würde bei Dir nur stimmen, wenn Du ein Winzmodell im Schneckentempo fliegst! Und wenn das so wäre, dann würdest Du Dir hier ein kleines Problem einhandeln, weil Du damit genau in den Bereich der kritischen Re-Zahl kommst. Berechne die Re von Deiner Tragfläche und Leitwerk, nur dann kannst Du Dir die passenden Polare zu eben diesen Re-Zahlen heraussuchen.

Faustformel:
Re = v * t *70

v = Geschwindigkeit (m/sec)
t = Profiltiefe (Tragflügeltiefe oder Leitwerkstiefe) (mm)

übrigens:
CL = coefficient lift
CD = coefficient drag
alpha = geometrischer Anstellwinkel
und
CM = coefficient moment

Mit Hilfe von CM, kann man berechnen, wie hoch das Profilmoment ist. So wie man mit CA berechnen kann, wie hoch der Auftrieb ist. Bitte aber dran denken, dass CA und CM nur dimensionslose Größen sind und nicht mit Auftrieb oder Flügelmoment gleichzusetzten sind! Sie gehen "nur" als entscheidender Faktor in die Berechnung von Auftrieb bzw. Flügelmoment ein.

CM = negativ heißt übrigens, dass das Profil bei dem Anstellwinkel dann ein kopflastiges Moment erzeugen wird.

Unterschiedliche Beschriftung an linker und rechter Seite der Ordinate:

Im Alpha-CM-Diagramm findest Du unten an der Abszisse Alpha in Grad (degree) rechts an der Ordinate CM und links an der Ordinate CA!!! Daher kannste also auch direkt rüberloten wenn Du willst.

CA = circa 0,25 bei 0 ° Anstellwinkel ist hier korrekt!

Liebe Grüße

Quaxx

PS: Ich hoffe, bei Dir sind jetzt wieder jede Menge neue Fragen aufgetaucht!

[Sick Duck]

Hallo Quax,

hier lernt man ja in ein paar Tagen mehr als anderswo in Jahren
Vielen Dank für die ausführliche Erklärung!

Ich hab natürlich jetzt noch mehr Fragen (ich hoffe, das hört irgendwann mal wieder auf ).

Zunächst mal, ich habe das Profil mit Re 63000 rausgesucht, weil ich mich schlichtweg verrechnet habe (Wer zu dumm ist und ein + statt einem * eintippt, dem kann nur schwer geholfen werden...). Mangels Erfahrung habe ich das Ergebnis nicht in Frage gestellt und für bare Münze genommen (da kam so was um 14000 raus...)
.
Meine Formel lautet Re=V*l/ν.
Tragflächentiefe 195mm, V=25m/s, ν=14*10-6m²/s
Mein Ergebnis lautet: Re ca. 350 000 (341 250 mit Deiner Faustformel). Passt.

So, warum will ich jetzt "1" annehmen:
Ich habe mir die cA-Werte für verschiedene Re-Zahlen angeschaut. Mehr als 1,2 geht wohl nicht mit dem Clark Y.
Mit der geschätzen Geschwindigkeit von 25m/s und einem Querruder (ich plane, ein Servo pro QR zu benutzen) von 300*25mm mit 20° Stellwinkel spuckt das "Rudermoment"-Tool 2,3Ncm aus. Das ändert sich auch nicht dramatisch, wenn ich cA verändere.
Die Servos, die ich so kenne (z.B. so ein 8g-Servo von Hitec) drücken schon 11Ncm. Selbst mit irgendwelchen No-Name Servos bin ich schon bei 6Ncm. Damit hätte ich schon reichlich Sicherheit. Diese Ultra-Mini-Servos brauche und möchte ich nicht, die sind mir zu teuer.
Hab ich bis jetzt einen Denkfehler?

Mit der Geschwindigkeit bin ich mir unsicher. Ich habe mir mal bei http://www.s4a.ch/eflight/motorcalc.htm
einen Antrieb ausgelegt. Da kam bei "Pitch-Geschwindigkeit" so etwa 23m/s raus. Ich habe keine Ahnung, was Pitch-Geschwindigkeit ist und habe daher angenommen, 1. es ist die Strahlgeschwindigkeit der Luft am Propeller und 2. das Flugzeug fliegt nicht schneller, als der Prop die Luft schiebt (Actio = Reactio).
Ich habe zwar auch eine Formel für Vmax im Horizontalflug gefunden, aber da kommen über 550m/s raus, das wäre zwar geil, erscheint mir aber etwas unrealistisch
Ausserdem sind die Querrudertrainer, wie ich einen bauen möchte, im "FMS" auch in etwa so schnell, von daher scheint mir das plausibel.

Kann man mit diesen Werten in's Rennen gehen? Dann würde ich demnächst mal anfangen ein par Servos einzukaufen und meine Konstruktion anzupassen

[Quaxx]

Hallo Sick Duck,

Deine Zahlen scheinen realistisch zu sein. Das mit den Fragen hat bei mir jedenfalls bislang nicht aufgehört. Da tauchen immer neue auf.

Fluggeschwindigkeiten zu berechnen ist komplex. Klar kann man für einen Gleitflug ruck zuck die Geschwindigkeit bei bestimmtem CA ausrechnen und liegt dann wohl einigermaßen richtig.

Aber beim Motorflug wirds komplex. Zu komplex, um es hier mal eben zu beschreiben. Beim aus dem Bauch raus schätzen liegt man mit etwas Erfahrung wohl auch nicht völlig daneben. Was haste denn für ein Fliegerchen?

Alos 08-15 Trainer Modell mit 25 m/sec hört sich zumindest nicht unrealistisch an. Im Sturzflug könnte das natürlich mal mehr werden.

Rudermomente scheinen plausibel bei Dir . Denk jetzt halt noch an die guten Hebelgesetzte und dass sich damit natürlich aus dem Rudermoment ein ganz anderes Servo-Steuerkreuz-Moment ergeben kann. Je nach dem wie Du Deine Anlenkung baust!

Liebe Grüße

Quaxx

[Sick Duck]

Hallo Quax,

o.k., dann kann ich ja loslegen.
Mit Viergelenk-Kinematik kenne ich mich aus, daran wird's nicht scheitern.
O.K., Sturzflug... Ich werd' mal eine Abschätzung machen, bis zu welcher Geschwindigkeit sich das Höhenruder noch zu einem Vollausschlag bewegen lässt.

Ich hab mir beim VTH einen Bauplan vom "Sword Fish" geholt.
http://www.vth.de/shop/shopfiles/pro...wcat=1&sparte=

Ich hab den Burschen etwas umkonstruiert auf Balsa-Depron Mischbauweise und möchte ausserdem noch ein Seitenruder und Fahrwerk mit angelenktem Bugrad mit reinnehmen (Seitenruder ist entgegen der Beschreibung nicht vorgesehen).
Außerdem soll ein Brushless-Motor und ein LiPo-Akku rein.

Ich hab schon fleissig am Simulator geübt, ich hoffe, dass ich ein paar Flüge Spaß haben werde.
Das wird sehr weh tun, wenn das Teil neben einer Kartoffel im Acker steckt.

Na ja, jetzt bau ich mal, das macht ja auch Spaß!

Schöne Grüße,
Duck