Pfeilung?

Moin!

Ich möchte eine mäßig zugespitzten Seglerfläche (2m Spannweite, innen 195mm aussen 120mm Flächentiefe, Streckung 12, MH32, <650 Gramm, Wölbklappen und Querruder, Einsatzzweck: Windfähiger Thermikgeier) mit einem Rohrholm aus ineinandergesteckten Rohrsegmenten bauen. Um diesen Hom mit einem Minimum an Verbindern zu bauen, würde ich die t1/4 Linie gerne gerade gestalten und die Sprünge des Rohrdurchmessers an die Trennstellen des Flügels legen. Daraus würden eine sehr wenig gepfeilte Flügelvorderkante und eine stärker gepfeilte Hinterkante resultieren. Welche Nachteile handele ich mir mit dieser Geometrie ein?

[ 14. Oktober 2003, 19:14: Beitrag editiert von: Christian Dombrowski ]
 
Grössere (Rück) Pfeilung = stabilerer Flug um die Hochachse. Wenn nicht schon vorhanden, sind ev. Querruder erforderlich.
Vorpfeilung = grössere Wirkung des Seitenruders. Ev. aber unruhiges Verhalten um die Hochachse.
Gruss Jürgen
 

Hans Rupp

Vereinsmitglied
Hallo,

im Vergleich zu einer geraden Endleiste ist die geringe Vorpfeilung kaum zu bemerken. Die gerade t/4-Linie hat aber auch Vorteile, nämlich dass die Flügelbiegung kein Torsionsmoment erzeugt.

Mehr Gedanken würde ich mir bei einem Thermikgeier über die V-Form machen. Eine Mehrfach-V-Form kreist eben schöner als eine Einfach-V-Form und bietet beim Kreisen Vorteile beim induzierten Widerstand.

Hans
 
Hallo Hans,

Original erstellt von haru:
Mehr Gedanken würde ich mir bei einem Thermikgeier über die V-Form machen. Eine Mehrfach-V-Form kreist eben schöner als eine Einfach-V-Form und bietet beim Kreisen Vorteile beim induzierten Widerstand.
Darüber bin ich auch gerade gestolpert. Kommt davon, wenn man sich den Flügel nur in der Draufsicht anschaut. Das Mittelteil werde ich noch ohne V-Form bauen, da ich mir dann einen 10mm Verbinder spare, welcher auch noch das Biegemoment des ganzen Flügels aufnehmen müsste. Aussen komme ich aber nicht ohne Verbinder hin, da ich die Fläche (eben des Kreisens wegen) mit einem Doppelknick (ich dachte an 3°/6°) ausstatten werde. Bei entsprechender Verdrehung des Verbinders lässt sich dann auch die Pfeilung einbauen.
 

jwl

User †
>>195mm aussen 120mm Flächentiefe,

die zuspitzung ist bei diesem gewicht zu hoch
du bekommst hässliche abrisse

ausser du macht tiplets also du spitz erst ab einer spannweite von o.85% zu bis zu den tiplets würde ich eine flächentiefe von 170 nehmen

--> 195 170 120
--> 850 150

gruss jwl
 
Moin!

Original erstellt von jwl:
die zuspitzung ist bei diesem gewicht zu hoch
du bekommst hässliche abrisse
Danke für die Warnung! Diese würde auch zutreffen, wenn der Flügel tatsächlich nur aus einem Einfachtrapez mit diesen Dimensionen bestehen würde. Die Grundriss ist aus 3 Trapezen und etwas Schränkung zusammengesetzt, so dass das der Abriss seinen Anfang nimmt wo er es soll: In der Flügelmitte und nicht bei 80% der Spannweite. Ich habe nur die groben Eckdaten des Flügels aufgeführt, falls diese zur Behandlung meines Problemes wichtig sind. Eine Koordinatentabelle erschien mir dafür dann doch etwas übertrieben.
 

haschenk

User †
Hallo Christian,

für die Pfeilung eines Flügels ist die t/4-Linie das "Maß der Dinge".
Den Beweis dafür lasse ich hier mal weg, der findet sich in jedem Aerodynamik-Lehrbuch.

Bei einer ungepfeilten t/4-Linie hast du damit einen ungepfeilten Flügel. Alle andere Varianten (Nasen- oder Endleiste rechtwinklig zur Längsachse) besitzen in Wirklichkeit eine Vor- oder Rückpfeilung.

Mit der ungepfeilten t/4-Linie hast du keinerlei aerodynamische Nachteile.

Grüße,
Helmut
 
Hallo Helmut!

Den Beweis dafür lasse ich hier mal weg, der findet sich in jedem Aerodynamik-Lehrbuch.

Kein Problem, dafür sorgt Amazon in den nächsten Tagen. Dann kann ich es ja selber nachlesen.

Mit der ungepfeilten t/4-Linie hast du keinerlei aerodynamische Nachteile.

Fein, DAS wars, was ich mir als Antwort gewünscht hatte. Dankeschön!

[ 15. Oktober 2003, 12:23: Beitrag editiert von: Christian Dombrowski ]
 

haschenk

User †
Hallo zusammen,

@Christian
Kleiner Nachtrag, falls du dich in der Theorie schlau machen willst: Stichworte wären "tragende Linie", Prandltl´sches Traglinienmodell" o.ä.

Die Aerodynamiker setzen in den t/4-Punkt (beim Profil) bzw. die t/4-Linie (beim Flügel) "Wirbel" rein, welche den Auftrieb ("Zirkulation") erzeugen. In der Profiltheorie wird gezeigt, daß der Wirbel im t/4-Punkt tatsächlich das ganze Profil repräsentieren kann (ohne spezielle Feinheiten, da kann ich hier nicht drauf eingehen).
Das läßt sich dann auf den ganzen Flügel übertragen. Es ist erstaunlich, wie gut die einfache "tragende t/4-Linie" wesentliche Eigenschaften eines Flügels repräsentieren kann. Natürlich gibt es längst bessere, aber halt auch aufwendigere Modelle und Verfahren, z.B. wenn man etwas über den Pfeilungseinfluß oder über das Längsmoment erfahren will.

Übrigens sind Pfeilungen bis zu etwa +/- 5° prakt. ohne Einfluß auf die Aerodynamik (aber natürlich auf die Lage des Neutralpunkts). Wenn die Flugzeugbauer manchmal eine geringe Pfeilung vorsehen, so hat das meistens konstruktive Gründe. Z.B. möchte man die Holmdurchführung im Rumpf an einer bestimmte Stelle, oder man möchte den Auftriebsmittelpunkt (Neutralpunkt) und damit den Schwerpunkt an eine bestimmte Stelle bringen.

@haru
Ich bin mit dir einer Meinung. Du denkst dabei ja wahrscheinlich an den "Dornier/TNT/Zimmer"-Randbogen und/oder die "klassischen" Untersuchungen von Hoerner. Oder wie der Jürgen an Diskus & Co.

Ich würde die Randbogen-Gestaltungen eher als "lokales Feintuning" zur cwi-Minimierung oder lambda_eff-Maximierung sehen und nicht generell als "Pfeilung". Aber das ist sicher eine eher philosophische Frage.

Grüße,
Helmut
 
Hallo Helmut,

Original erstellt von haschenk:
Kleiner Nachtrag, falls du dich in der Theorie schlau machen willst: Stichworte wären "tragende Linie", Prandltl´sches Traglinienmodell" o.ä.

[...]

Vielen Dank dafür. Ich bin für jeden Tipp dankbar, welcher meinen aerodynamischen Horizont etwas erweitert.

Ich habe mir schon zum wiederholten Male den Quabeckschen Wälzer zu Gemüter geführt und mein Aspirinverbarauch beim Lesen ist bestimmt schon auf die Hälfte des ursprünglichen Wertes gesunken aber leicht zu verstehen werden die theoretischen Abhandlungen darin deswegen leider immer noch nicht. Ich hoffe mal dass mir Martin Simons "Flugmodell Aerodynamik" die Thematik verständlicher vermitteln kann. (Wenn Amazon denn endlich in die Hufe käme!) Vielleicht verstehe ich danach ja auch den Quabeck etwas leichter!
 

RSO

User
Hallo Helmut,

ein kleiner Einwand meinerseitz.

Die Einfachtraglinientheorien
genannt Multhopp und Laschka beziehen sich auf die Berechnung einer Traglinie des Flügels. Dadurch ist es nicht möglich ausreichend genau die Momentenverteilung des Flügels zu berechnen.

Ein höherwertiges Verfahren ist die Tragflächentheorie nach Truckenbrodt, oder Weissinger. Diese Verfahren benutzen Mehrfachtraglinien womit man
dann auch die Momentenverteilung des Flügels genau
berechnen kann. Unteranderem auch einen ausreichend genaue Neutral und Schwerpunkte.

Also Einfachtraglinienverfahren sind nicht das Mass der Dinge!!!!

Mehrfachtraglinienverfahren sind wesentlich genauer.

Die nächste Stufe bilden dann Panelverfahren.
z.B. Vortex, oder Horstmann

Freewareprogramme im Netz:
Truckenbrodt von Frank Ranis bis 128 Stützstellen und Michael Möller bis 8 Stützstellen
Vortex liegt auch irgendwo bei der Nasa

Gruss, Raimund
www.das-nurfluegelteam.de
 
Hi Christian!

Zur Aerodynamik haben ja hschenk und haru schon was gesagt. Ich habe allerdings das Gefühl, du macht Dir eher Sorgen um das was man neudeutsch "handling" nennt. Hier gibt es natürlich Auswirkungen einer (nicht vorhandenen) Pfeilung (oder V-Form).

Neben der Lägsstabilität einen Flugzeuges ist dafür (Handling) auch die Richtungsstabilität (RS) entscheidend. Die RS ist ein Maß dafür, welche rückführenden Kräfte und Momente auf Dein Flugzeug bei einer Störung um die Hochachse wirken. Es geht dabei immer um Kräfte/Momente die aufgrund eines Schiebefluges erzeugt werden. Im Grunde sind das drei Teile: Schiebeseitenkraft, Schiebe-Gier-Moment und Schiebe-Roll-Moment. Ich versuch mal einen vereinfachten überblick über diem beiden geometrischen Merkmale von oben:

Durch die "Schieberei" gibt es immer einen voreilenden und einen nacheilenden Flügel. Am voreilenden Flügel findet eine Anstellwinkelerhöhung/Auftriebserhöhung statt am nacheilenden eine Anstellwinkelminderung/Auftriebsminderung - das ist der Kern des Ganzen.

Das Schiebe-Roll-Moment ist umso größer, je größer die Pfeilung und je kleiner die Streckung ist. Weiter: Je stärker ein Flügel gepfeilt ist, umso stärker verändert(!) sich das Schiebe-Roll-Moment. Das kommt von den unterschiedlichen effektiven Anströmgeschwindigkeiten der Flügelhälften im Schiebeflug. Analog gilt das für das Schiebe-Gier-Moment, wenn Du anstelle der Auftriebsänderung an den Flügelhälften (durch Anströmgeschwindigkeitsänderung im Schiebeflug) die Widerstandsbeiwerte betrachtest. Hier gilt dann: Große Pfeilwinkel mit kleiner Streckung bilden weniger Schiebe-Gier-Moment.

Mit V-Stellung (auch schon angeklungen) verhält es sich ähnlich. Mit der V-Stellung beeinflusst Du insbesondere das Schiebe-Roll-Moment. Mit einer V-Stellung erfährt der Flügel im Schiebeflug eine effektive Anstellwinkelerhöhung (voreilende Hälfte) bzw. -minderung (nacheilende Hälfte). Anstellwinkel wirkt sich auf Auftrieb aus und schon haben wir wieder ein Roll-Moment. Zusätzlich zu den Unterschiedlichen Auftrieben durch schieben gibt es eine Änderung der "örtlichen Anströmung(richtung)". Diese führt dazu, dass der Auftriebsvektor und der Widerstandsvektor "gekippt" werden (man kann sich das alles geometisch mit Vektoren überlegen). Durch dieses "kippen" erzeugt der V-Form Flügel auch ein Schiebe-Gier-Moment.

Jetzt kann man auch verstehen, warum Anfänger mit 2-Achs-gesteuerten Fliegern mit V-Stellung und evtl. Pfeilung weniger Mühe haben den Flieger zu steuern als ohne - das sind die rückführenden Kräfte und Momente die durch die beiden geometrischen Maßnahmen entstehen.

Was bringt dir das jetzt ? Sehen wir uns nochmal Dein Auslegungsziel an: Du möchtest einen Thermikgeier. Was soll ein Thermikflieger tun ? Richtig: Thermik anzeigen und sich schön leicht einkreisen lassen ohne sich recht dagegen zu wehren. Thermik anzeigen ist eine Sache der statischen Längsstabilität und das leichte Einkreisen eine Sache der rückführenden Seitenkräfte und Momente. Fazit: Mach V-Form in den Flügel das hilft gegen "wegrollen" und mach keine (kaum) Pfeilung rein, dadurch wehrt er sich nicht so beim Einkreisen. Und genau das ist das was Du machen möchtest, also passt's.

Sieh dir mal den Flieger "hanz" von jwl an. Richtig: Keine Pfeilung. Also das passt schon so für einen Thermikflieger. Ich würde auch eine Rechteckfläche nehmen oder nur aussen an den "Ohren" etwas zuspitzen. Eine Dreifachtrapezgeometrie wie bei Leistungsseglern (wg. konstanter Auftriebsverteilung) ist m.E. nicht nötig. Denk mal lieber über Querruder nach. Damit kann man wunderbar abstüzen und schön kreisen. Achja, bzgl. "windfähig": Ich habe so einen ähhnlich kleinen Flieger ca. 500-600g mit Querruder. Bei Wind (ist relativ) ist das eine einzige "Schieberei". Gefällt mir nicht. Der wird als Thermikschnüffler verwendet oder wenn sonst garnix geht. Bei Wind kommen andere raus ;)

So, das war jetzt etwas lang, aber Du hast ja gesagt, Du bist an Hintergründen interssiert. Bilder zu dem Gesagten findest Du in Deinem Quabeck Buch :D :D

Grüße TurboSchroegi
 
ach ja, nochwas ...

Die Traglinientheorie des Herrn Prandtl ist ein Modell. Modelle erklären die Natur mehr oder weniger gut und sind zur Beantwortung mancher Fragestellungen mehr oder weniger geeignet - das ist nicht kategorisch.

Der Herr Multhopp ist Mathematiker. Sein Beitrag war es, für die komplizierten Gleichungen aus dem Prandtl Modell ein einfaches, praktikables Lösungsverfahren zu finden. Von einem Modell (oder einer Theorie) ist der Multhopp in diesem Punkt so weit weg, wie die Erde von der Sonne.

Fazit: Die paar wesentlichen Formeln im Quabeck langen für mich als Modellflieger dicke. Auch wenn ich gerne z.B. den Truckenbrodt 1+2 hätte (der mir aber zu teuer ist ;) )

Grüße TurboSchroegi

[ 17. Oktober 2003, 09:46: Beitrag editiert von: TurboSchroegi ]
 
Moin!

Vielen Dank erstmal für die ausführliche Erklärung der verschiedenen Momente. Ich wühle mich zwar gerade noch durch die entsprchende Passage im Quabeck, in deiner Zusammenstellung ist dieses aber doch viel übersichtlicher.

Original erstellt von TurboSchroegi:
Zur Aerodynamik haben ja hschenk und haru schon was gesagt. Ich habe allerdings das Gefühl, du macht Dir eher Sorgen um das was man neudeutsch "handling" nennt.
Es war zwar nicht meine ursprüngliche Absicht mir darüber Sorgen zu machen, wenn ich aber das Handling des neuen Flügels im Vergleich zum Alten verbessern kann, soll mir das auch recht sein! ;) Der Cumulus mit den bis auf die "Ohren" ebenen Flächen neigte für meinen Geschmack z.B. etwas arg dazu beim Kreisen abgestützt werden zu wollen. Die ursprüngliche V-Form passte aber nicht zu den Querrudern.

Was bringt dir das jetzt ? Sehen wir uns nochmal Dein Auslegungsziel an: Du möchtest einen Thermikgeier.
Nicht ganz, dann hätte ich etwas in Richtung des Dolchschen Suppenkaspers gebaut, aber mit etwas mehr Spannweite. Mir geht es auch darum einen thermikfähigen Flieger zu bauen, ich möchte aber ebenfalls gerne einigermaßen weiträumig fliegen können (Brandenburger Äcker sind groß und Ablösungen hat man meistens irgendwo am Rand), sowie die Möglichkeit haben nach einer verpassten Blase in Bodennähe oder bei Wind trotzdem noch bis auf den Platz zu kommen um nicht im Raps oder im Mais (nicht abgemäht: schlecht für den Piloten; abgemäht: schlecht für den Flieger) landen zu müssen. Für den Fall, dass ich damit mal in die Verlegenheit kommen sollte am Hang zu fliegen sollte die ganze Fuhre auch noch etwas aufzubleien sein. Dass dabei Windstärkenmäßig irgendwann schluss ist, ist klar.

Für jede einzelnen dieser Aufgaben gibt es, für sich gesehen, sicher einen Flieger der das besser kann. Mich interessiert es aber ein Flugzeug welches dieses alles ohne größere Ausfälle beherrscht. (Spielen, Spannung und Schokolade geht ja schleisslich auch! :D ) Ein "siebener Eisen" sozusagen, aber nach meinen Kriterien! Nein, ich gehöre nicht zu den Menschen, welche dazu neigen das Innere ihres Wagens möglichst vollformatig mit Modellen zuzustopfen, wenn sie zum Fliegen fahren.

Fazit: Mach V-Form in den Flügel das hilft gegen "wegrollen" und mach keine (kaum) Pfeilung rein, dadurch wehrt er sich nicht so beim Einkreisen. Und genau das ist das was Du machen möchtest, also passt's.
V-Form ja, aber in der Mitte keine, wegen des Rohrholmes (Pfeilung ebenso). Über die Querruder wenig (3°), denn diese sollen ja auch noch ihre Aufgabe erfüllen können. Ausserdem will ja schliesslich ich auch noch was zu tun haben. ;) Die Flächenenden bekommen wieder etwas mehr V-Form (9°) und 1° Verwindung. Das kostet mich im Schnellflug zwar ein paar Promille ;) die gehen aber auch durch Fliegen und Dreck auf der Fläche drauf, sind IMHO also getrost zu vernachlässigen. Wölbklappe im Augenblick keine mehr.

Falls es dich interessiert, kann ich Dir gerne den bisherigen Stand meiner Überlegungen (Ranis .flg-Datei) zumailen.

So, das war jetzt etwas lang, aber Du hast ja gesagt, Du bist an Hintergründen interssiert.
Kein Problem und gerne wieder! (Ausser wenn ich irgendwann selber "den Durchblick" (TM) haben sollte.)
 
Hi Christian !

Alles klar - bin schon bei Dir! Auf jeden Fall passt das schon so wie Du das machst. Ich habe einen Floh vom Schmierer (1,60) mit Querruder. Der mag schon auch schön gleiten und man wundert sich, dass der bei Wind noch fliegt - obwohl der nix wiegt. Sieh Dir halt mal dessen Flächengeometrie an.

Grüße TurboSchroegi
 
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