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Thema: Wasserrakete + Gleiter: Übergang Kraftflug/Gleitflug?

  1. #1
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    Frage Wasserrakete + Gleiter: Übergang Kraftflug/Gleitflug?

    Liebe Freunde,

    mein Sohn hat im Rahmen eines Schulprojekts eine Zisch 3 von modell aviator als Freiflugmodell gebaut. Sein Traum war:

    Gleiter + Rakete starten senkrecht in den Himmel
    Wasservorrrat verbraucht: Sanfter Übergang in den Gleitflug
    gemütlicher Gleitflug

    Nun die grausame Realität:

    Gleiter + Rakete starten senkrecht in den Himmel
    Wasservorrat verbraucht: Flugkörper nimmt die Nase senkrecht nach unten
    Flugkörper fliegt auf der gleichen Flugbahn, auf der er gekommen ist, zurück zur Erde
    Einschlag...

    Nun meine Frage: Gibt es einen Weg, den Übergang Kraftflug/Gleitflug sanft und "ausgerundet" hinzubekommen?

    Grüße

    Armin
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  2. #2
    User Avatar von Holger W.
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    Nabend,
    ohne diese spezielle Kombination zu kennen ein paar grundsätzliche Gedanken:

    Ein sanfter Übergang vom senkrechten Steigen zum Gleitflug würde ein allmähliches "Ausbrennen" der Rakete erfordern. Das scheint mir hier eher unrealistisch zu sein.

    Demnach müsste der Gleiter aus egal welcher Fluglage möglichst schnell in den Gleitflug in Normallage gelangen. Das erfordert a) hinreichend V-Form und b) reichlich EWD mit entsprechender SP-Vorlage.

    b) steht im krassen Widerspruch zur gewünschten senkrechten Steigphase, weil das Ding mit zunehmender Geschwindigkeit immer mehr "nach oben" weg will. Das müsste man mit einer entsprechenden Neigung des Wasserstrahls kompensieren, was aber auch wieder schwierig ist, weil der Schub nicht konstant sein dürfte.

    Wie fliegt der Gleiter denn aus dem Handstart ohne Antrieb heraus? Das würde ich erstmal auf maximale Stabilität optimieren, bevor es an den Senkrechtstart geht. Im Idealfall wirfst du ihn irgendwie hoch, und er fängt sich noch vor dem Erreichen des Bodens, so dass er sauber aufsetzt.

    Gruss
    H.
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  3. #3
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    In etwa so:



    Quelle: https://www.youtube.com/watch?v=zZEL9lyZz2U

    Gruß
    Ewald
    Aircombat 2019 - Auf der Jagd nach dem nächsten Streamer
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  4. #4
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    Standard @Ewald

    Genau der isses, allerdings als Freiflieger ohne RC Ausrüstung. Und wie gesagt, wir suchen einen Weg zum sanften Übergang.

    Um Holger zu folgen: Kann es sein, dass diese Art Gleiter (mit sog. Stufenprofil) aerodynamisch gar nicht stabil genug ist, den Übergang zu bewältigen?

    Grüße
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  5. #5
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    hi Armin
    die letzte Frage kann ich schlecht beantworten, aber ich halte das Modell für zu wenig aerodynamisch stabil. HLGs mit echtem Raketenmotor haben wenig EWD, sodass sie nicht von alleine genügend stabil fliegen.

    Du brauchst viel EWD im Gleitflug und keine EWD (oder so) im Steigflug. "Oder so" heisst: wenn Du die Rakete am richtigen Ort oberhalb des aerodynamischen Mittelpunktes - kurz: oberhalb des Flugzeuges - positionierst kannst Du die Nickmomente von EWD und Rakete ausgleichen. Aber leider alles andere als perfekt... am Anfang kein Speed aber max Schub -> wirkt wie Tiefenruder, am Ende max Speed aber kein Schub -> wirkt wie Höhenruder. Man sollte aber bei richtiger Anordnung etc. ein beeindruckendes S als Steigflugkurve hinbekommen.
    Raketen als alleinige Flugkörper brauchen einen überraschend weit vorne liegenden SP. In Kombination mit viel EWD (für den Gleitflug!) sind die Vorraussetzungen schon mal nicht schlecht.

    Man könnte aber die im Gleitflug mit einem Federdraht leicht auf Höhe gestellten Ruder (per oberem Anschlag für die Ruder) recht einfach durch den Wasserstrahl gerade stellen lassen: einfach ein Stück Draht mit einem kleinen Plättchen (oder sogar einfach nur einen hochragenden Stab oder so?) in den Strahl ragen lassen -> wird im Steigflug nach hinten gedrückt -> Ruder in Neutralposition (per unterem Anschlag für die Ruder). Der Mechanismus sollte sich mit viel Gejohle (Wasser...) im Bad oder im Garten erbasteln (try&error) lassen... Und auch so, dass man die Rakete trotzdem noch "auftanken" kann (elastischer Stab der am Auffüllstutzen vorbei gebogen werden kann oder so).

    Gutes Projekt für heisse Sommertage!

    LG
    Bertram

    edit: Holger meinte zwar die Rakete würde nicht sanft "ausbrennen" - aber gerade die Wasserraketen haben doch den perfekt beinahe exponentiell abfallenden Schub! Bei "heissen" Feststoff-Raketenmotoren ist das völlig anders, dort folgt auf einen Start-Peak meist eine längere Plateauphase. Der Schubverlauf vs. Zeit hängt von der Geometrie des Festkörpers ab - angenommen der Zylinder hat in der Mitte einen langen Hohlraum mit sternförmigem Querschnitt, dann nimmt die Abbrandfläche (und der Schub) über die Zeit sogar zu.
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  6. #6
    User Avatar von Kyrill
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    Ich hatte als Schüler auch so eine Wasserrakete. Allerdings ohne die Tragflächen. Da habe ich festgestellt, dass sie eben nur stark beschleunigt solange Wasser austritt. Danach bremst sie wieder ab. Der Schub konnte vergrößert werden indem man einen Holzstab hineingab, der die Düsenöffnung temporär verkleinerte. Der Stab wurde mit dem Wasser wieder ausgeworfen. Das schaffte schon mal enorm mehr Höhe. Diesen Effekt dürfte hier schon das PE-Rohr der Startrampe verursachen. Nun zum Problem:

    Zum Übergang des Flugzustandes fällt mir auch nur eine Selbststeuerung ein. Also die Quer-/Hohenruder müssen über einen Federklapperatismus nach der Antriebsphase auf "Segelstellung" kommen. Da das aber in der Highspeedphase sein wird, könnte es zu einem unkontrollierten Looping kommen, wenn der Wasserstrahl als Zeitgeber benutzt wird.
    Da war es das Wort "Zeitgeber". Der Konstruktion muss irgendwas hinzugefügt werden, das den Übergang in die Phase kurz vor den oberen Totpunkt bringt. Das kann tatsächlich ein Zeitgeber sein wie er früher in den Freifliegern eingebaut wurde.

    Am einfachsten aber eine dünne am Boden befestigte Reißleine (Angelschnur), die beim Start von der Rakete mit abläuft und die ab einer zu ermittelnden Ausgangshöhe mit der Restfahrt einen Splint zieht, der den federbetätigten Ruderausschlag freigibt, weil sie komplett ausgerauscht ist und durch die Bodenbefestigung der "große Ruck" entsteht. Damit würde ich es versuchen.

    Dazu gehören natürlich Wurfversuche (Handflitsche) um den günstigsten Ausschlag für die Ruder und einen Gleitflug zu ermitteln.
    Gruß aus Lünen a.d. Lippe vom Peter

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  7. #7
    User Avatar von Holger W.
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    Zitat Zitat von Hölderlin Beitrag anzeigen
    Um Holger zu folgen: Kann es sein, dass diese Art Gleiter (mit sog. Stufenprofil) aerodynamisch gar nicht stabil genug ist, den Übergang zu bewältigen?

    Grüße
    Moin,
    am Profil liegt es nicht, das hat mit der Stabilität nichts zu tun.
    Schöne Diskussion hier!
    H.
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  8. #8
    User Avatar von Kyrill
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    Die Fläche ist gerade, aber durch die tief angebrachte Flasche dürfte die Querstabilität gegeben sein. Ich vermute die Probleme beim Schwerpunkt und einer EWD die Anfangs nicht da ist und meiner laienhaften Meinung nach durch die leicht hochgestellten Querruder erst erreicht wird. Jedenfalls wurde noch nicht berichtet ob der Nuri irgendwelche "am Ende hochstehenden" Flügelteile hat, wie eine stärkere Schränkung oder so etwas. Ich hatte noch nie einen Nuri da sollen sich die Fachmänner oder -frauen mal zu äußern.
    Gruß aus Lünen a.d. Lippe vom Peter

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  9. #9
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    @ Kyrill

    Die Flächenenden sind nicht hochgestellt; das Stufenprofil übernimmt (Wie auch immer...) diese Aufgabe. Der Gleiter fliegt aus der Hand ganz hervorragend, übrigens ähnlich wie das Modell "Space Taxi" auch vom modell aviator.

    Grüße

    Armin
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  10. #10
    User Avatar von Kyrill
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    Hmm, dann kommen mir zunächst keine neuen Ideen zur Problemlösung.
    Im Netz steht dass die Startrampe für den Start auf 60 Grad stehen soll. Das Modell würde dann von alleine in die Senkrechte schwenken. Vermutlich durch den außermittigen Angriff der Schubkräfte und/oder dem Anstellwinkel des Schubstrahls, der ja nicht parallel zur Rumpfmitte verläuft. Ist das bei euren Starts auch so? Du schreibst es geht senkrecht hoch und wieder runter.
    Die Gesamteinstellung des Schwerpunktes müsste meiner Meinung nach mehr Richtung Stabilität um die Querachse getrimmt werden... Der sich von alleine einstellende Abfangbogen wäre mein Ansatzpunkt. Der ist ja offenbar nicht vorhanden. Bzw. die Ausgangshöhe reicht dafür nicht aus...

    Vielleicht der Grund warum das Original eine Steuerung an Bord hat. Damit kann man nach der Startphase zumindest kurz mit Höhe ins Geschehen eingreifen.

    Meine Rakete ohne Tragflügel, nur mit Leitwerk, hat eine balistische Kurve geflogen wenn ich sie schräg abgeschossen habe. Das heißt sie hatte am oberen Scheitel eine waagerechte Flugphase wenn auch nur kurz.
    Vielleicht liegt der Fehler gerade in diesem Anstellwinkel der Flasche zu der Fläche ihr solltet mal mit dem Winkel experimentieren...
    Gruß aus Lünen a.d. Lippe vom Peter

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  11. #11
    User Avatar von Holger W.
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    Zitat Zitat von Hölderlin Beitrag anzeigen
    @ Kyrill

    Die Flächenenden sind nicht hochgestellt; das Stufenprofil übernimmt (Wie auch immer...) diese Aufgabe. Der Gleiter fliegt aus der Hand ganz hervorragend
    Achso, Nuri.
    Was oben in Sachen EWD steht, gilt dafür genauso, nur eben dass beim Nuri die hochgestellten Klappen die "EWD" sind.
    Dass er geradeaus hevorragend fliegt, hilft nicht bei der geforderten Aufgabe.
    Wie gesagt: du musst ihn irgendwie hochwerfen, und er muss sich schnell fangen, d.h. geradelegen.
    Das geht mit Klappen hoch und SP nach vorne.
    H.
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