Ein Quantensprung bei der Flugleistung

Gast_74695

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Dabei reicht die Auflösung der Höhenrudersteuerung nicht mehr aus um nah am Maximalauftrieb eine stabile Flugbahn einzutrimmen weil die Empfindlichkeit des Höhenruders mit zurück legen des Schwerpunkts mit der Verringerung der Dämpfung stark zunimmt, ....

Wenn das so ist, und es spricht ja einiges dafür, wie wäre deine Formulierung für jemand, der sein Modell optimieren will. Wie ermittelt er die vordere und hintere Grenze für eine mögliche Schwerpunktverschiebung ohne Einfluss auf die Leistungsparameter. Alles unter 3% vergessen wir mal der Einfachheit halber.

Ich ziehe nach meinen Erlebnissen das Messen vor, auch weil ich immer noch nicht nicht weiß, wie ich anders sicher sein kann, optimale Werte erreichen zu können.

Ich missbrauche nochmal Andreas' Modellpolare für die zweite Frage: Wie kann ich ohne Messung sicher sein, dass meine Fluggeschwindigkeit ziemlich genau das Optimum der Sinkleistung (Pfeil) trifft? Wir sehen, dass eine 20% höhere Geschwindigkeit die Sinkleistung um 30% (!) einbrechen lässt.

Polaren_mod.jpg
 

reinika

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Diese neuartige Definition von Neutralpunkt geht aus dem Dokument (http://www.xflr5.com/docs/XFLR5_and_Stability_analysis.pdf) nicht hervor, oder?
Neutralpunkt konventionell: https://de.wikipedia.org/wiki/Neutralpunkt_(Strömungslehre)

Für mich ist ein Flugzeug erst mal wie eine Balkenwaage die am Druckpunkt der Tragfläche aufgehängt ist.
Auch wenn trägheitsmäßig die Massen um den Schwerpunkt rotieren.

Bei dieser gedachten Balkenwaage wird das statische Ungleichgewicht (Schwerpunkt vor dem Druckpunkt)
durch den aerodynamisch Abtrieb des Höhenleitwerks aufgehoben.
https://de.wikipedia.org/wiki/Längsstabilität

Gruß
Dieter

Doch, ist spezifiziert. Der Neutralpunkt ist mit "NP" bezeichnet, das ist der Flugzeugneutralpunkt. Neu ist der vielleicht für Dich, in der Flugmechanik ist das seit rund 100 Jahren bekannt. Bin grad nicht sicher, aber Lillienthal und Penaud kannten das Prinzip schon.

Dieser Satz im verlinkten Wiki Artikel ist falsch.
Die aerodynamische Stabilität von antriebslosen Flugzeugen wird durch die Lage des aerodynamischen Druckpunktes zum Schwerpunkt bestimmt.
Anstelle von "Druckpunkt" muss "Flugzeug-Neutralpunkt" stehen.
Der NP steht fest. Der Druckpunkt der 2D Profile und damit des Flügels wandert bei positiver Wölbung mit dem Anstellwinkel. Daraus ergibt sich ein anderes gefordertes Leitwerksmoment.

Wenn Du jetzt den Druckpunkt Flügel nimmst und das Leitwerk auch auf eine Kraft an einem Druckpunkt reduzierst, dann liegt bei Gleichgewicht der Flugzeug-Druckpunkt im Massenschwerpunkt. Das ist aber ein sehr unübliches Betrachtungskonzept. Steffen möge mir verzeihen ;)
Unter diesem Betrachtungskonzept stimmt die Aussage des Links fast. Fast, weil es Gleichgewicht beschreibt, was noch keine Stabilität bedeutet.

Stabilität entsteht durch Vorlage des Masseschwerpunktes zum Flugzeug-Neutralpunkt. Dadurch erhalten die Aerokräfte des Flugzeugs einen Hebel zum Drehpunkt/Schwerpunkt und erzeugen Rückstellkräfte. Das ist dann dynamische Stabilität.

Das beschreibt das Tutorial zum XFLR5. Das haben schlauere Köpfe als ich so beschrieben. Drela zb. würde ich bei so fundamentalen Zusammenhängen erst mal nicht anzweifeln. :)
 

Gast_74695

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Kuriosität

Kuriosität

Jetzt noch ein Beispiel von früher, das manche sicher kurios finden.

Herr Perseke fragt sich in dem von mir zitierten Buch, wie er die "Höchstgeschwindigkeit" um 1,5m/s, also 5,4km/h erhöhen kann. Vor der "Erfindung des Abfangbogens" war die Antwort, man muss bei diesem Segler die Flächenbelastung von 30 auf 40 p/dm² erhöhen. Beim Beispielmodell mit 50dm² war das eine Zuladung von 500p im Schwerpunkt.
 
Hallo Dieter!

Ich habe mich am kategorischen:
durch den aerodynamisch Abtrieb des Höhenleitwerks aufgehoben.
gestoßen.

Exemplarisch für andere konventionelle Segelflugmodelle die Werte des Allegro-Lite von Mark Drela:

CG laut Drela: 7,6 mm bis 15,2 mm hinter dem Neutralpunkt.

Das entspricht ungefähr 0-Auftrieb am Höhenleitwerk, bei Maximalauftrieb am Flügel, für den vorderen CG und 0-Auftrieb am Höhenleitwerk, bereits bei einem Auftriebsbeiwert von in etwa ca 0,6 am Flügel, für den hinteren angegebenen CG.
Bei hinterem CG muss von ca 0,6 bis Maximalauftrieb am Flügel, auch zunehmend Auftrieb am Höhenleitwerk erzeugt werden.

Lg

Franz
 

UweH

User
Wenn das so ist, und es spricht ja einiges dafür, wie wäre deine Formulierung für jemand, der sein Modell optimieren will. Wie ermittelt er die vordere und hintere Grenze für eine mögliche Schwerpunktverschiebung ohne Einfluss auf die Leistungsparameter. Alles unter 3% vergessen wir mal der Einfachheit halber.

Wie wir in diesem Thread an vielen Beispielen mit Ausnahme Deiner Messungen diskutiert haben ist die maximale Flugleistung eines Flugmodells im Rahmen der Meßgenauigkeit (ich geh mal von günstigstenfalls 2 % für die erflogenen aerodynamischen Werte aus) unabhängig von der Schwerpunktlage.
Somit wird die Schwerpunktlage oder besser das Stabilitätsmaß nach dem Handling eingestellt, nicht nach der Flugleistung.
Gutes oder schlechtes Handling liegt im Empfinden des Piloten.
Ergo: solange der Pilot für seine Flugaufgabe mit dem Handling zufrieden ist bewegt sich sein Modell zwischen der vordersten und der hintersten sicheren Schwerpunktlage.
 
Doch, ist spezifiziert. Der Neutralpunkt ist mit "NP" bezeichnet, das ist der Flugzeugneutralpunkt. Neu ist der vielleicht für Dich, in der Flugmechanik ist das seit rund 100 Jahren bekannt. Bin grad nicht sicher, aber Lillienthal und Penaud kannten das Prinzip schon.

Quellen?

Dieser Satz im verlinkten Wiki Artikel ist falsch.
"Die aerodynamische Stabilität von antriebslosen Flugzeugen wird durch die Lage des aerodynamischen Druckpunktes zum Schwerpunkt bestimmt."

Dann ändere den doch. Viel Spaß mit den Moderatoren ;-)

Anstelle von "Druckpunkt" muss "Flugzeug-Neutralpunkt" stehen.
Der NP steht fest. Der Druckpunkt der 2D Profile und damit des Flügels wandert bei positiver Wölbung mit dem Anstellwinkel. Daraus ergibt sich ein anderes gefordertes Leitwerksmoment.

Der NP (des Tragflügels) ist doch definiert als der Punkt um den die Luftkraft (des Tragflügels) ein konstantes Drehmoment (Richtung Nase runter) erzeugt.
Mit größerem Anstellwinkel wandert der Druckpunkt weiter nach vorne während die Luftkraft resp. deren Beiwert zunimmt
Bezogen auf den NP wird der Hebel in gleichem Verhältnis kürzer wie die Kraft zunimmt -> konstantes Drehmoment.

Für die Abtriebskraft die das Leitwerk aufbringen muss bedeutet das:
Wenn als der Bezugspunkt der NP genommen wird, das dass Moment Gewichtskraft x Abstand zum Bezugspunkt kleiner ist als wenn man den Druckpunkt als Bezugspunkt nimmt
dafür addiert sich ein konstantes Moment Luftkraft x Abstand Druckpunkt zum NP dazu. Wenn man den Druckpunkt als Bezugspunkt nimmt ist der Abstand zwischen Bezugspunkt
und Gewichtskraft und somit dieses Drehmoment größer. Dafür entfällt das gleichsinnige Moment zwischen Druckpunkt und Bezugspunkt. Für kleine Störungen oder stationäres
Gleiten sind beide Betrachtungen gleichwertig. Für große Störungen kann man besser mit dem Neutralpunkt rechnen, weil der Druckpunkt bei unsymmetrischen Profilen eben wandert.

Wenn Du jetzt den Druckpunkt Flügel nimmst und das Leitwerk auch auf eine Kraft an einem Druckpunkt reduzierst, dann liegt bei Gleichgewicht der Flugzeug-Druckpunkt im Massenschwerpunkt. Das ist aber ein sehr unübliches Betrachtungskonzept. Steffen möge mir verzeihen ;)
Unter diesem Betrachtungskonzept stimmt die Aussage des Links fast. Fast, weil es Gleichgewicht beschreibt, was noch keine Stabilität bedeutet.

Auch so kann man es betrachten. Die Stabilität ist dann durch Verlagerung der Gesamtdruckpunktes hinter den Schwerpunkt zu finden wenn der aerodynamische Abtrieb
des Höhenleitwerks bei nachlassender Fahrt kleiner wird.

Stabilität entsteht durch Vorlage des Masseschwerpunktes zum Flugzeug-Neutralpunkt. Dadurch erhalten die Aerokräfte des Flugzeugs einen Hebel zum Drehpunkt/Schwerpunkt und erzeugen Rückstellkräfte. Das ist dann dynamische Stabilität.

Was auch immer der Flugzeug-Neutralpunkt sein soll. Es geht hier doch um reale Kräfte und Momente.
Und tatsächlich ist das Flugzeug zu jedem Zeitpunkt am jeweiligen realen Druckpunkt in die Luft gehängt und
Das statische Moment davor wird durch das dynamische Moment dahinter aufgehoben.

Gruß
Dieter
 

Steffen

User
Schlichting Truckenbrodt, Aerodynamik des Flugzeuges sollte reichen. Der kümmert sich um Aerodynamik und Flugmechanik.


Was auch immer der Flugzeug-Neutralpunkt sein soll.
Sorry, wenn Du Neutralpunkte nicht kennst, die seit der Erfindung des Fliegens der Terminus Technikus sind, solltest Du mal ein paar Flugmechanische Veröffentlichungen lesen (bitte dabei Flugmechanik nicht mit Aerodynamik verwechseln).
Bitte aber nicht aus dem Modellflug.
Ich empfehle Schlichting Truckenbrodt und Prof Fred Thomas, Grundlagen für den Entwurf von Segelflugzeugen.

Danach wirst Du erkennen, dass der Druckpunkt ein nerviges Problem ist.

Übrigens ganz am Rande: im stationären Fluge ist der Druckpunkt IMMER im Schwerpunkt.
Daher allein schon ist er total uninteressant für Betrachtungen des Momentenhaushaltes.
 
Ich habe mich am kategorischen:
"durch den aerodynamisch Abtrieb des Höhenleitwerks aufgehoben."
gestoßen.

Exemplarisch für andere konventionelle Segelflugmodelle die Werte das Allegro-Lite von Mark Drela:

CG laut Drela: 7,6 mm bis 15,2 mm hinter dem Neutralpunkt.

Das entspricht ungefähr 0-Auftrieb am Höhenleitwerk, bei Maximalauftrieb am Flügel, für den vorderen CG und 0-Auftrieb am Höhenleitwerk, bereits bei einem Auftriebsbeiwert von in etwa ca 0,6 am Flügel, für den hinteren angegebenen CG.
Bei hinterem CG muss von ca 0,6 bis Maximalauftrieb am Flügel, auch zunehmend Auftrieb am Höhenleitwerk erzeugt werden.

Hallo Franz,

Schwerpunkt hinter dem Neutralpunkt kann ich mir vorstellen. Schwerpunkt hinter dem Druckpunkt nicht.

Gruß
Dieter
 
Übrigens ganz am Rande: im stationären Fluge ist der Druckpunkt IMMER im Schwerpunkt.
Daher allein schon ist er total uninteressant für Betrachtungen des Momentenhaushaltes.

Ich sprach immer vom Druckpunkt des Tragflügels und nicht vom Druckpunkt der Gesamtluftkraft
des ganzen Flugzeugs. Wenn hier immer was Anderes unter den verschiedenen Begriffen verstanden wird
können wir uns schlecht verständigen.

Gruß
Dieter
 

UweH

User
Jetzt noch ein Beispiel von früher, das manche sicher kurios finden.

Herr Perseke fragt sich in dem von mir zitierten Buch, wie er die "Höchstgeschwindigkeit" um 1,5m/s, also 5,4km/h erhöhen kann. Vor der "Erfindung des Abfangbogens" war die Antwort, man muss bei diesem Segler die Flächenbelastung von 30 auf 40 p/dm² erhöhen. Beim Beispielmodell mit 50dm² war das eine Zuladung von 500p im Schwerpunkt.

Ich geh jetzt mal davon aus dass damit die maximale Höchstgeschwindigkeit gemeint ist. Um die zu verändern muss man die Ballistik verändern, mehr Gewicht bedeutet mehr maximale Höchstgeschwindigkeit und die wird im senkrechten Sturz erreicht.
Um die Fluggeschwindigkeit im aerodynamischen Flug auf einer flach geneigten Flugbahn zu verändern, muss man den Auftriebsbeiwert cA des Flugzeugs verändern.
Weniger cA bedeutet höhere Fluggeschwindigkeit.
Um den Auftriebsbeiwert cA zu verringern kann man das Stabilitätsmaß bei gleicher Höhentrimmung vergrößern, aber weil das vorverlegen des Schwerpunkts im Flug relativ aufwändig ist wendet man meist die zweite Methode an und fliegt einfach über einen Tief-Ausschlag des Höhenruders schneller.

Fliegen zwei gleiche Modelle die sich nur im Gewicht unterscheiden mit gleichem Auftriebsbeiwert cA, dann ist das mit dem höheren Gewicht bzw. der höheren Flächenbelastung dabei schneller unterwegs.
 

UweH

User
Ich sprach immer vom Druckpunkt des Tragflügels und nicht vom Druckpunkt der Gesamtluftkraft
des ganzen Flugzeugs. Wenn hier immer was Anderes unter den verschiedenen Begriffen verstanden wird
können wir uns schlecht verständigen.

Hallo Dieter, der von Dir als "Alles Quatsch" bezeichnete Link sprach immer vom Flugzeug-Neutralpunkt, nicht nur vom Flügel-Neutralpunkt :rolleyes:
 

reinika

User
@Dieter
Ich schliesse mich Steffen an. Wenn Du die Grundbegriffe nicht kennst und auch nicht akzeptieren willst, hilft auch rhetorisches rudern nicht. Dann bin ich hier raus.

Was zum Thema zu sagen ist, wurde längst von wenigstens fünf Seiten her, von ebenso vielen Usern beleuchtet. Wer will kann es nachlesen hier in diesem Selbstbedienungsladen.
Ansonsten:

Frohes Denken
 

Gast_74695

User gesperrt
Ich geh jetzt mal davon aus dass damit die maximale Höchstgeschwindigkeit gemeint ist. Um die zu verändern muss man die Ballistik verändern, mehr Gewicht bedeutet mehr maximale Höchstgeschwindigkeit und die wird im senkrechten Sturz erreicht.

Das kuriose ist, dass der Autor gar nicht darüner nachdenkt, den cA zu verändern, weil er dadurch Leistung verlieren würde. Für ihn kommt nur das Fliegen im Leistungsoptimum in Frage. Das Aufballastieren dient dazu, den Punkt des besten Gleitens von 35 auf 40 km/h zu verschieben. Er weiß natürlich, dass er auch schneller fliegen könnte, aber dann bräche die Leistung massiv ein. Diesen sehr naheliegenden Gedanken finde ich heute nicht mehr in den Diskussionen. Aber schon der gerade empfundene Widerwille beim Lesen des Verbes "bräche" zeigt, dass dies der falsche Weg sein muss. Sprachhandling und Leistung sind hier kein Widerspruch.

Natürlich kommt jetzt die Bemerkung, dass wir ja die Profile im Flug ändern können. Richtig, aber auch für den ver- und entwölbten Flügel gibt es Leistungsmaxima, die ich im Zweifelsfall oder als Wettbewerbsflieger messen würde. Und ich wäre wirklich so gemein, dass ich auch ver-/entwölbt genau mit den neuen Optima fliegen würde.

Fliegen zwei gleiche Modelle die sich nur im Gewicht unterscheiden mit gleichem Auftriebsbeiwert cA, dann ist das mit dem höheren Gewicht bzw. der höheren Flächenbelastung dabei schneller unterwegs.

Genau. Aber was du nicht erwähnst, ist die Leistung. Das schwerere Modell hat eine bessere Gleitleistung (und eine schlechtere Sinkleistung). Verwirrte könnten an dieser Stelle auf die lächerliche Idee kommen, Ballast in den Segler zu laden und situativ unterwegs wieder rauszuwerfen.
 

Eckart Müller

Moderator
Teammitglied

Gast_74695

User gesperrt
Segeflieger und die Gesellschaft

Segeflieger und die Gesellschaft

Meine Sonntagszeitung fragt in der Beilage "Leben", die ich immer zuerst und rasend schnell lesen muss, weil die Drittgeborene das Kreuzworträtsel lösen will:

"Der Mensch sehnt sich nach Bedeutung - und eine ganze Industrie hilft ihm dabei. Was aber bedeutet es für die Gesellschaft, wenn wir alle immer stärker um uns selbst kreisen?"

Wir, als Randgruppe Segelflieger, haben da einen riesigen Vorteil, wir können antworten ohne nachzudenken: "Wir sind mitten in einer Ablösung und es fehlt frischer Wind".

So einfach ist das manchmal - und sorry, falls offtopic.
 
Hallo Allerhopp!

Da ich schon mit dem Allegro-Lite angefangen habe, den Übersichtsplan samt Daten findet man hier: http://www.charlesriverrc.org/articles/allegrolite2m/Allegro_Lite.pdf , mache ich mit diesem weiter.
Wölbklappen gibt es keine damit kann man sich auf das Wesentliche konzentrieren.

Modelldaten gerundet:

Spannweite 200 cm; Flügelfläche 33,87 dm2; Abflugmasse 510 g; Abflugmasse mit max. Ballast 1020 g

Auftriebsbeiwerte: ca 0,9 max.; ca 0,7 geringstes Sinken; ca 0,5 bestes Gleiten; ca 0,1 min.

geringstes Sinken: 0,265 m/s bei 510 g; 0,365 m/s bei 1020g

bestes Gleiten: 20,0 bei 510 g; 24,5 bei 1020 g

Schwerpunkt: siehe post # 346

Die Unterlagen für das Modell wurden im Aug. 2000 veröffentlicht, und die Daten, in den paar Jahren die seither vergangen sind, praktisch ausreichend oft bestätigt.

Die von Herrn Perseke getätigte Aussage, sinngemäß: mehr Leistung trotz höherem Gewicht bei hohem ca, stimmt natürlich und lässt sich auch praktisch erfliegen. Es gibt aber Grenzen wie z.B.:

Bezogen auf die unballastierte Geschwindigkeit, sind für relativ geringe Geschwindigkeitszuwächse große Ballastmassen nötig. Man stößt daher irgendwann an Festigkeitsgrenzen und bei Profilen für geringe Re-Zahlen verlässt man auch irgendwann den günstigen Betriebsbereich.

Andere Grenzen bescheren uns die Witterungsbedingungen. Der Allegro fliegt, im optimalen Betriebsbereich, voll ballastiert mit ca. 8-9 m/s (6-7 m/s unballastiert). Das heißt bei Windgeschwindigkeiten über 8-9 m/s (Grenzen bei Res-Wettbewerben 6 m/s Dauerg., 9 m/s Böen) im optimalen Fenster zu fliegen, ist im besten Fall, eine sehr stationäre Angelegenheit.

Lg

Franz
 
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ahead = voran

ahead = voran

Hallo zusammen,
tolle Diskussion hier. Eine Anmerkung: Drela schreibt, dass der Schwerpunkt (CG) VOR dem Neutralpunk liegen soll. Ich glaub das ist für die weitere Diskussion nicht ganz unwichtig.
Schöne Grüsse
Johannes
 
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