Ein Quantensprung bei der Flugleistung

genaue Randbedingungen

genaue Randbedingungen

Wenn alle Klappenausschläge inkl. der Trimmstellungen exakt gleich bleiben wird der Bogen bei zunehmender Schwanzlastigkeit enger.
Erst nach nach dem Ausgleichen der geringen Schwanzlastigkeit mit der Höhenrudertrimmung (3-4 Zacken tief gab es zum Blei wahrscheinlich automatisch) wird der Abfangbogen größer.
http://www.charlesriverrc.org/articles/supergee/CGMarkDrela.htm

Wenn der Schwerpunkt zurückverlagert wird, reißt die Strömung am Flügel ab, bevor der vorher mögliche Maximalauftrieb erzielt werden kann.
Meinem Verständnis nach kann die Strömung erst nach dem Erreichen von Ca.-max abreißen. Bei starker Schwerpunktrücklage und den damit einhergehenden Stabilitätsmaßen vollzieht sich der Ca.-Anstieg aber so schnell, dass man als Pilot nicht mehr in der Lage ist den Flieger im Bereich von Ca.-max zu halten (je schwanzlastiger desto abrupter geht im Fall des Falles die Nase hoch bzw. am anderen Ende der Geschwindigkeitsskala nach unten).
Je weniger Störungen (ruhige Luft) dann auf so ein labiles Flugzeug einwirken desto eher ist man noch in der Lage es nahe an Ca.-max heranzuführen.
Eine Rolle spielt dabei sicher auch, dass sich bei zunehmendem Anstellwinkel die laminare Laufstrecke des Profiles verringert. Das führt, profilabhängig, zu mehr oder weniger starken, bzw. sanften oder schlagartigen Änderungen des Profilmomentes. Ein Schwerpunkt der vom Modell bei langer laminarer Laufstrecke gerade noch toleriert wurde, kann dann bei einem entsprechend empfindlichen Profi, den Momenthaushalt des guten Stückes schlagartig zum Kippen bringen.

LG
Franz
 

Gast_74695

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Ähmm, das sind zwei verschiedene Aussagen. Können wir uns darauf einigen, dass das reine Zurückverlegen des Schwerpunktes ohne sonstige Änderungen einen engeren Abfangbogen ergibt?

Eine Bitte noch: Um das Thema halbwegs übersichtlich zu lassen, schlage ich vor, nur den unverwölbten Flügel zu betrachten, sonst wird es schnell konfus ....
 

UweH

User
Ähmm, das sind zwei verschiedene Aussagen. Können wir uns darauf einigen, dass das reine Zurückverlegen des Schwerpunktes ohne sonstige Änderungen einen engeren Abfangbogen ergibt?

Ja, das macht aber in der Flugpraxis keinen Sinn weil es keine verwertbaren Erkenntnisse zum Einstellen des Modells bringt, sondern nur als Experiment lustig ist.


Eine Bitte noch: Um das Thema halbwegs übersichtlich zu lassen, schlage ich vor, nur den unverwölbten Flügel zu betrachten, sonst wird es schnell konfus ....

Noch weitere Vereinfachungen fern der Flugpraxis? :rolleyes:
 

Gast_74695

User gesperrt
Ja, das macht aber in der Flugpraxis keinen Sinn weil es keine verwertbaren Erkenntnisse zum Einstellen des Modells bringt, sondern nur als Experiment lustig ist.

Dies dient hier nur zum Verstehen der Zusammenhänge. Wenn bei einem so einfachen Thema schon unterschiedliche Meinungen vorhanden sind ....

Noch weitere Vereinfachungen fern der Flugpraxis? :rolleyes:

Sonst wird es sehr schnell konfus, siehe oben. Es wird dann immer noch ausreichend kompliziert, wenn man die Theorie verlässt und die Einflussfaktoren der realen Welt dazukommen. Das Verwölben bleibt ja schließlich immer noch, um die Flugleistungen weiter zu optimieren. Mir geht es darum, erst mal einen Pflock namens "geringstes Sinken" einzurammen und von dieser Basis aus weiter zu optimieren. Vielen Kollegen geht es wie mir früher, man "schwimmt" einfach in einer komplexen Vielzahl an Einstellungsmöglichkeiten, dazu kommen die wiederholten irreführenden Aussagen von "Experten", die man aber zum Glück durch einfache Experimente schnell selbst widerlegen kann.
 

Steffen

User
Ähmm, das sind zwei verschiedene Aussagen. Können wir uns darauf einigen, dass das reine Zurückverlegen des Schwerpunktes ohne sonstige Änderungen einen engeren Abfangbogen ergibt?
Liegt dran welcher Abfangbogen. ;)

Der Bogen, den ich mit maximalem cA fliege, bleibt gleich, ich brauche aber mit weiter zurückliegendem Schwerpunkt einen kleineren Höhenruderausschlag.

Der Bogen, den ich mit einem vorgegebenen Höhenruderausschlag fliege wird enger, weil ich mit weiter hinten liegendem Schwerpunkt ein kleineres Stabilitatsmaß und damit eine höhere Ruderwirksamkeit habe.

Der Bogen den das Flugzeug fliegt wenn ich nach anstechen das Höhenruder loslasse (=neutral stelle), wird mit weiter hinten liegendem Schwerpunkt größer, weil das Stabilitätsmaß kleiner wird.
Dies aber nur unter der Voraussetzung, dass ich nach dem Zurücknehmen des chwerpunktes entsprechend nachtrimme.
Trimme ich nicht nach, wird der Bogen enger, aber das liegt am anderen Trimmzustand.
Dies meinst Du ja, aber die anderen denken an Schwerpunkt plus trimmen.

Man sieht, mit vereinfachen kommt man nicht voran, man muss detaillierter definieren ;)
 

UweH

User
Das Verwölben bleibt ja schließlich immer noch, um die Flugleistungen weiter zu optimieren

Wie mehrere Kollegen weiter oben schon beschrieben haben stellen sie ihre Wölbklappen-Modelle mit Verwölbung auf das geringste Sinken ein und ohne Verwölbung auf das beste Gleiten.
Das macht auch aus Sicht der wölbungsbedingten Änderung der Flügelpolaren durchaus Sinn.
Die Vereinfachung dient meiner Ansicht nach nur dem Experiment fern der Flugpraxis.
 

Steffen

User
Wenn der Schwerpunkt zurückverlagert wird, reißt die Strömung am Flügel ab, bevor der vorher mögliche Maximalauftrieb erzielt werden kann. Ich weiß aber nicht, wie ich dies exakt flugmechanisch begründen soll.
Das kann man nicht begründen, weil es nicht so ist.

Abriss gibt es bei alpha max und damit einem cAmax. Der Schwerpunkt ist dabei total egal.
 

Björn

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Hallo Allerhopp,

Wenn du den aber von "geringstem Sinken" sprichst und wir das absolut erreichbare geringste Sinken meinen, nicht das geringste Sinken irgendeiner Klappenstellung....dann ist das Zwangsläufig ein höher gewölbter Flügel (Klappen!) welcher in der Regel einen anderen Schwerpunkt erfordert. Mit nach oben ausgeschlagenen Klappen (geringeres Profilmoment) kannst aber viel weiter hinten liegende Schwerpunkte noch stabil fliegen, als mit stark nach unten ausgeschlagener Klappe. Grund ist die unterschiedlich Stabilität deines Systems...siehe der Beitrag von Franz. du fliegst jeweils im lokalen min. Sinken aber mit deutlichen Unterschieden in der realen Sinkgeschwindigkeit. Sowas würde man nunmal nicht machen, es sei denn eine extreme Wetterlage erfordert dies. Daher sind CG und Flap-Setting leider nicht so einfach zu trennen und sollten auch nicht vernachlässigt werden. Und genau aus den unterschiedlichen Auftriebsbereichen,z.B. je nachdem wo du fliegst (Hang vs. Ebene), resultieren andere "optimale" Einstellwerte.

Und ja, cA max ist Modell bzw Profilierungsabbhänging und nicht abhängig vom Schwerpunkt. Das stationär real noch fliegbare cA max je nach Wetterlage jedoch schon.
 

reinika

User
1. Meinem Verständnis nach kann die Strömung erst nach dem Erreichen von Ca.-max abreißen. Bei starker Schwerpunktrücklage und den damit einhergehenden Stabilitätsmaßen vollzieht sich der Ca.-Anstieg aber so schnell, dass man als Pilot nicht mehr in der Lage ist den Flieger im Bereich von Ca.-max zu halten (je schwanzlastiger desto abrupter geht im Fall des Falles die Nase hoch bzw. am anderen Ende der Geschwindigkeitsskala nach unten).

2. Je weniger Störungen (ruhige Luft) dann auf so ein labiles Flugzeug einwirken desto eher ist man noch in der Lage es nahe an Ca.-max heranzuführen.

3. Eine Rolle spielt dabei sicher auch, dass sich bei zunehmendem Anstellwinkel die laminare Laufstrecke des Profiles verringert. Das führt, profilabhängig, zu mehr oder weniger starken, bzw. sanften oder schlagartigen Änderungen des Profilmomentes. Ein Schwerpunkt der vom Modell bei langer laminarer Laufstrecke gerade noch toleriert wurde, kann dann bei einem entsprechend empfindlichen Profi, den Momenthaushalt des guten Stückes schlagartig zum Kippen bringen.

LG
Franz
Ich sehe Franz auf dem richtigen Weg :)

zu 1. : Genau das passiert. Der Auftriebsanstieg und der Momentenverlauf sind speziell bei unseren Reynolds Zahlen nicht linear. Da gibt es je nach Profil richtige Knicke im Verlauf. Ist STM zu klein, reicht das rückstellende Moment vom HLW nicht mehr aus dafür. Das Flugzeug dreht dann einfach weiter, bis zum stall. Die Empfindung des Piloten ist, dass es früher abreisst.

2. Klar, je grösser die Störung in aktiver Luft, desto stabiler muss das Flugzeug getrimmt sein. Anderenfalls muss mehr Respektabstand zum Ca max eingehalten werden = höhere Fluggeschwindigkeit = mehr sinken.

3. Das ist die Strömungstechnische Erklärung für 1. Es sind Grenzschichteffekte, die zu dem besagten nichtlinearen Verhalten führen.
Wenn bei steigendem alfa der Grenzschichtumschlag nach vorne läuft, dickt die Grenzschicht dahinter mehr auf. Das virtuelle Profil* ändert sich und damit auch ca/alfa und cm/alfa.
Ganz deutlich tritt das hervor, wenn noch eine Klappe ausgeschlagen ist. Dann sagen Manche, das Profil vertrage keine Klappen. Jein, denn bemerken tut der Pilot vor allem das resultierende Stabilitätsproblem.
Bei kleinen ca wird es knifflig, wenn die laminare Ablösung die Austrittskante erreicht (unterkritische Strömung). Das ist oft der Auslöser für das berüchtigte Unterschneiden.
An symmetrischen Leitwerksprofilen ist das für das ebenso berüchtigte Dead-Band bei ca=0 zuständig.

XFoil kann solches Grenzschichtverhalten darstellen, auch wenn es sicher nicht 100% korrekt ist.

* Als virtuelles Profil wird die Kontur bezeichnet, auf welcher sich die Potentialströmung über der Grenzschicht bewegt. Blasen und Aufdickung der Grenzschicht verändern folglich das wirksame Profil.

Da hier weitgehend eine Sachdiskussion entstanden ist, will ich noch ein Fass aufmachen. :D
Erschwerend zu den ganzen Flugmechanischen Vorgängen kommt noch die Aeroelastik hinzu. Sprich die Zellensteife.
Wenn zb. ein Flügel unter Last stark tordiert, verfälscht er euren Abfangtest mit einer veränderten EWD. Dasselbe gilt für biegeweiche Rümpfe.
Das kann dazu führen, dass der eingestellte Abfangbogen bei höheren Geschwindigkeiten plötzlich weg ist. Meist wird das dann dem Profil zugeschoben, das im Zweifelsfalle eh immer Schuld hat. Unterschätzt nicht die Verformung schnellfliegender Modelle!

Jm2c
Reini
 

reinika

User
Genau!
 

Gast_74695

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Der Bogen den das Flugzeug fliegt wenn ich nach anstechen das Höhenruder loslasse (=neutral stelle), wird mit weiter hinten liegendem Schwerpunkt größer, weil das Stabilitätsmaß kleiner wird.
Dies aber nur unter der Voraussetzung, dass ich nach dem Zurücknehmen des chwerpunktes entsprechend nachtrimme.
Trimme ich nicht nach, wird der Bogen enger, aber das liegt am anderen Trimmzustand.
Dies meinst Du ja, aber die anderen denken an Schwerpunkt plus trimmen.

Man sieht, mit vereinfachen kommt man nicht voran, man muss detaillierter definieren ;)

Meiner Meinung nach hilft das Vereinfachen auf eine Änderung enorm beim Verständnis der Vorgänge. Aber schön, dass hier jetzt Einigkeit besteht, nämlich dass das Zurückverlegen des Schwerpunktes ohne EWD Korrektur zu einem langsamer fliegenden Modell mit engerem Abfangbogen führt.
Ob "die anderen" die Eingangsbedingung überlesen haben oder schlicht den Effekt falsch deuten, lasse ich mal dahingestellt.
 

Gast_74695

User gesperrt
Ich sehe Franz auf dem richtigen Weg :)

zu 1. : Genau das passiert. Der Auftriebsanstieg und der Momentenverlauf sind speziell bei unseren Reynolds Zahlen nicht linear. Da gibt es je nach Profil richtige Knicke im Verlauf. Ist STM zu klein, reicht das rückstellende Moment vom HLW nicht mehr aus dafür. Das Flugzeug dreht dann einfach weiter, bis zum stall. Die Empfindung des Piloten ist, dass es früher abreisst.

Hmm, wenn es Re-Zahl bedingt früher zum Stall kommt, wieso empfindet der Pilot dann nur, dass es früher abreißt? Ist das nicht ein Widerspruch?

Beim Messen trat der Effekt (den ich nicht flugmechanisch erklären kann, s.o.) auf, dass mit zurückverlegtem Schwerpunkt schon bevor das geringste Sinken erreicht ist, oder anders ausgedrückt, bei höherem Airspeed als zuvor, die Kiste stallt. Also kann ich doch in diesem Fall den Ca-max dann nicht mehr ausfliegen, oder wo ist mein Denkfehler?

Edit: Die Re-Zahl Abhängigkeit könnte tatsächlich das beobachtete Verhalten erklären, good catch, danke!
 
Zuletzt bearbeitet:

Gast_74695

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Hallo Allerhopp,

Wenn du den aber von "geringstem Sinken" sprichst und wir das absolut erreichbare geringste Sinken meinen, nicht das geringste Sinken irgendeiner Klappenstellung....dann ist das Zwangsläufig ein höher gewölbter Flügel (Klappen!) welcher in der Regel einen anderen Schwerpunkt erfordert.

Konkret würde ich mir wünschen, dass wir über den "neutralen" Flügel diskutieren. Immerhin sind auch noch eine Menge Segler ohne die Möglichkeit einer Profilverstellung unterwegs. Ich behaupte jetzt einfach mal, dass viele dieser Segler, wenn sie optimal eingestellt wurden, falsch eingestellte Wölbklappenkisten locker ausperformen.

Für welche Klappenstellung der Schwerpunkt sinnvollerweise optimiert wird, habe ich noch nicht herausgefunden. Bis jetzt habe ich nur den "neutralen" Flügel gemessen. Es kann durchaus sein, dass es sinnvoller ist, den Schwerpunkt für den höher gewölbten Flügel zu optimieren. Mit dem sinkoptimierten Schwerpunkt vom "neutralen" Flügel war ich aber auch pos. und neg. verwölbt sehr zufrieden im Vergleich zu vorher.
 

tomi6

User
Liegt dran welcher Abfangbogen. ;)

Der Bogen den das Flugzeug fliegt wenn ich nach anstechen das Höhenruder loslasse (=neutral stelle), wird mit weiter hinten liegendem Schwerpunkt größer, weil das Stabilitätsmaß kleiner wird.
Dies aber nur unter der Voraussetzung, dass ich nach dem Zurücknehmen des chwerpunktes entsprechend nachtrimme.
Trimme ich nicht nach, wird der Bogen enger, aber das liegt am anderen Trimmzustand.
Dies meinst Du ja, aber die anderen denken an Schwerpunkt plus trimmen.

Man sieht, mit vereinfachen kommt man nicht voran, man muss detaillierter definieren ;)

Hallo Allerhopp,

Steffen hat es genau auf den Punkt gebracht. Danke dafür! Natürlich habe ich auch das Höhenruder wieder auf Null getrimmt, bevor der 2. Flug erfolgte. Will ja in Neutralstellung auch das Höhenruder im Strak haben, wie schon gestern bei der Erklärung meiner Flugzustände angemerkt, um damit das beste Gleiten mit geringstem Sinken (Gefühlt) zu erreichen. Somit hast Du natürlich in dem auch Recht, dass der Abfangbogen geringer geworden wäre, wenn nur der SWP nach hinten verlegt und das Höhenruder so getrimmt geblieben wäre, wie nach dem Erstflug. Davon bin ich aber natürlich auch ausgegangen, das dies klar wäre. Somit haben Wir ja sogar die selbe Meinung ;)

Lg Bernhard
 

Eisvogel

User
. Somit hast Du natürlich in dem auch Recht, dass der Abfangbogen geringer geworden wäre, wenn nur der SWP nach hinten verlegt und das Höhenruder so getrimmt geblieben wäre, wie nach dem Erstflug.
Nö, hat er nicht.
SWP nach hinten und EW lassen bedeutet Strömungsabriss! Im besten Fall Pumpen, das könnte man ja auch als sich wiederholenden Abfangbogen bezeichnen :rolleyes:

Nach unten trimmen ist ja auch eine Verringerung des Einstellwinkels, wenn auch eine provisorische, die dann durch Verstellen des Höhenleitwerks oder der Flächenanstellung geändert werden sollte, so daß das Ruder wieder im Strak steht.
 

reinika

User
Hmm, wenn es Re-Zahl bedingt früher zum Stall kommt, wieso empfindet der Pilot dann nur, dass es früher abreißt? Ist das nicht ein Widerspruch?

Beim Messen trat der Effekt (den ich nicht flugmechanisch erklären kann, s.o.) auf, dass mit zurückverlegtem Schwerpunkt schon bevor das geringste Sinken erreicht ist, oder anders ausgedrückt, bei höherem Airspeed als zuvor, die Kiste stallt. Also kann ich doch in diesem Fall den Ca-max dann nicht mehr ausfliegen, oder wo ist mein Denkfehler?

Edit: Die Re-Zahl Abhängigkeit könnte tatsächlich das beobachtete Verhalten erklären, good catch, danke!

Ähhmmm... Die re-Zahl hat insofern damit zu tun, dass sich dadurch die Grenzschicht in der beschriebenen Weise verhält und nichtlineares Verhalten erzeugt*.

Knackpunkt ist, dass das Flugzeug im beschriebenen Fall ab einem bestimmten Ca-Wert instabil wird und selbsttätig bis zum stall weiter aufnickt. Das geht in Verbindung mit einer Störung so schnell, dass es praktisch nicht sichtbar ist. Zudem sind die Winkel zu klein zum sehen. Ob das zb. bei 8°, oder bei 10° Anstellwinkel passiert, kann das Auge nicht erfassen. Der Pilot bemerkt einfach, dass er nicht mehr so langsam fliegen kann. Kontrollieren könnte das bestenfalls ein Gyro System.
Der tatsächliche Abriss findet aber bei demselben Anstellwinkel statt, wie mit weiter vorne liegendem Schwerpunkt. Nur der Weg dahin ist ein anderer, weil bei starker Rücklage nicht mehr kontrollierbar.

*Nichtlineare ca/alfa Kurven gibt es natürlich auch bei höheren Re-Zahlen, weil die Profile dann eben mehr ausgereizt werden. Ein bekanntes Thema der Segelfliegerei ist zb. das Plateau beim oberen Ende der ca/alfa Kurve.
Hier mehr dazu, siehe auch Bild 3: http://home.planet.nl/~kpt9/thermiekstoepje deutsch.htm

PS. es ist auf Bild 3 auch zu sehen, dass die Stufe mit steigendem Klappenausschlag breiter wird. Als Ergänzung zum Post 70.
 
Ähmm, das sind zwei verschiedene Aussagen. Können wir uns darauf einigen, dass das reine Zurückverlegen des Schwerpunktes ohne sonstige Änderungen einen engeren Abfangbogen ergibt?

Eine Bitte noch: Um das Thema halbwegs übersichtlich zu lassen, schlage ich vor, nur den unverwölbten Flügel zu betrachten, sonst wird es schnell konfus ....

Nun liegt aber der vom Hersteller angegebene Schwerpunkt IMMER vor dem der eigentlich zum Rest passt. Und genau da setzt die Optimierung ein. Ich nehme den SP zurück bis er zum Rest passt.


Manchmal muss man auch am Rest was ändern, Das beste Beispiel ist der Hawk den 2 Lagen Tesa vom lahmen Klepper zum flotten Hengst machten. Inzwischen ist diese Änderung Serie. Trotzdem isgbder SP zu weit vorn angegeben.
 

Gast_74695

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Nun liegt aber der vom Hersteller angegebene Schwerpunkt IMMER vor dem der eigentlich zum Rest passt. Und genau da setzt die Optimierung ein. Ich nehme den SP zurück bis er zum Rest passt.

Manchmal muss man auch am Rest was ändern, Das beste Beispiel ist der Hawk den 2 Lagen Tesa vom lahmen Klepper zum flotten Hengst machten. Inzwischen ist diese Änderung Serie. Trotzdem isgbder SP zu weit vorn angegeben.

OK, aus meiner Sicht haben die zwei Lagen Tesa zur Anstellwinkelverringerung das Modell schnell gemacht. Wenn der Schwerpunkt vorne geblieben wäre, wäre das Modell bei identischem Anstellwinkel noch schneller. Das Zurückverlegen des Schwerpunktes hat aber zu einer Verringerung der Stabilität um die Querachse geführt, die man als besseres Handling bezeichnen könnte, man braucht weniger Höhenruderausschlag um eine Fluglagenänderung herbeizuführen.

Edit: Das lasse ich jetzt mal sacken und warte ab, ob jemand meiner Deutung, die zugegebenermaßen der "Modellbaufolklore" widerspricht, zustimmen kann.
 
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