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Thema: Entwicklung eines Profilstraks mit Xoptfoil: Bericht

  1. #31
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    Hallo Jochen
    Entscheidend ist immer, was Du genau von dem Flieger erwartest.
    Dieses muss klar umschrieben sein, nur dann wird auch das Resultat keine Überraschung.

    Beim JX HX 13 sehe ich die optimale Anwendung eher bei unteren ReZahlen, also kleiner 300'000.
    Bei höheren Rezahlen sollte man noch optimieren (Unterseite).
    Stichwort hier sind die laminaren Lauflängen.

    Mein Hinweis auf die Re 500'000 bezieht sich eher auf F3F, da hier mit Ballast relativ häufig bei ähnlich hohen ReZahlen geflogen wird.
    Somit kann diese Rezahl für die Profilentwicklung mithelfen.
    Typ 2 Polaren dienen mir eher des Profilvergleichs, um zu erkennen wo die Stärken/Schwächen des einzelnen Profils sind.
    Ich prüfe aber immer auch was bei einzelnen Rezahlen so passiert, und was dann SnapFlap so macht.
    Ohne SnapFlap/Wölbklappen schöpft man die Leistung eines modernen Profils (auch des JX HX 13) nicht aus, darum ist das ein wichtiger Punkt.

    Für wenig dynamisches Fliegen (hohe Ca bei kleinen Geschwindigkeiten) reicht sicher eine Holzfläche oder Styrofläche aus.
    Auch für den Spass am Fliegen tut das keinen Abbruch.

    Ist es aber wichtig mit Ballast Wenden zu fliegen (hohe Ca bei hohen Geschwindigkeiten) aus der eine Beschleunigung resultiert, dann denke ich geht das nicht gut mit Holz.
    Der Grund ist die Torsion im Flügel und den Klappen.
    Der Flügel verdreht und bremst sich selber aus.
    Ob das bei deiner Bauweise der Fall ist, wirst Du sicher rausfinden.

    Aktuell hat es bei einigen Bedingungen im F3F einen Vorteil, wenn man den Flügel aus Hochmodulcarbon (M40j oder ähnlich) herstellt.
    Standardcarbon kann bereits ein Nachteil sein.
    Ein F3F Flügel soll so torsionssteif wie möglich sein.
    Dieses zeigt, wie wichtig die Steifigkeit ist.

    Moderne Profile wären nichts Wert ohne die entsprechende Bauweise und entsprechende Materialien.
    Das ganze ist als System zu begreifen.

    Frage ist also was soll Dein Flieger können ?
    In welchem Geschwindigkeitsband soll der fliegen ?
    Und damit, wie schwer resp. wie viel soll ballastiert werden ?
    Welches Ca soll der Flügel bei welcher Geschwindigkeit (ReZahl) liefern ?
    Daraus ergibt sich der Profilstrak aber auch die Bauweise.


    Gruss
    Markus
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  2. #32
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    Standard Aufteilung auf die Spannweite

    Zitat Zitat von omega211 Beitrag anzeigen
    hallo Jochen,

    wie teilen sich die Profile auf die Spannweite auf? Habe nichts gelesen oder was nicht mitbekommen.
    Dank
    Wolfgang
    Hallo Wolfgang,

    ... das soll nicht "flapsig" klingen, aber die jeweiligen Profile kommen an die Stelle hin, wo der jeweilige Wert von Re√ca, für den das Profil berechnet wurde, anliegt.

    JX HX 13 --> Re√ca = 130.000
    JX HX 11 --> Re√ca = 110.000
    ...

    Für die Bestimmung von Re√ca findest Du auf der ersten Seite dieses Thema einige Hinweise. Dabei kommt es nicht auf den Millimeter an. Ein paar Prozent links oder rechts spielt eine zu vernachlässigende Rolle.
    (Ich verwende für mich meist die Daumenregel, dass der Wert von Re√ca proportional der Flächentiefe ist: Wenn an der Wurzel Re√ca = 130.000 ist, dann liegen Re√ca = 110.000 bei 110/130=0,85 Flächentiefe an)

    Ich hoffe, das hilft Dir weiter ...

    Jochen
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  3. #33
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    Standard Auteilung

    Hallo Jochen,

    danke für die schnelle Antwort. Werde mir den Beitrag nochmals durchlesen.

    Gruß Wolfgang
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  4. #34
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    Standard JX HXme – Der Unterseiten-Flüsterer

    Markus hatte in seinem vorherigen Beitrag drauf hingewiesen, dass der aktuelle Profilentwurf nicht optimal für hohe RE-Zahlen ist. Die Unterseite hat noch Potential damit‘s dann richtig schnell wird. Stimmt! Deshalb dieser „Nachschlag“ um vielleicht noch ein paar Zusammenhänge bei der Profilentwicklung zu beleuchten. Zunächst aber noch


    Hallo Markus, … klasse und Danke für Deine fundierten Anmerkungen!

    Eingangs noch ein Wort zur Härte bzw. Torsionssteifigkeit der geplanten Tragflächen in Holz-CFK-Bauweise (eigentlich geht es in diesem Thema ja um etwas anderes). Ja - es wäre wirklich vermessen zu glauben, mit einer Holzfläche, verstärkt mit ein bisschen CFK, wären die mechanischen Eigenschaften moderner High-Tech-Flächen auch nur annähernd zu erreichen. Mein Ziel ist eigentlich so weit zu kommen, dass zumindest ich als Hobbypilot beim Fliegen sagen kann „Boah, erstaunlich was mit Holz noch so alles geht“. Meine persönliche Referenz in Sachen Hangflug ist mein wunderbarer (ehemaliger) „Freestyler 3“, der nach einem heftigem Absturz nun ein zweites Zaunkönig-Leben bekommen hat und jetzt sogar wieder bei F3F-Wettbewerben mitfliegen darf… In ein paar Monaten kann ich hoffentlich dann mehr Konkretes über „Holz am Hang“ berichten.

    Jetzt aber zu den Lauflängen ...

    Bei der Entwicklung des aktuellen Straks JX HX war eine möglichst breitbandige Auslegung vom Abendwind-Cruisen über Frühjahrs-Thermik-Hopping bis zum Brettern, wenn es am Hang mal richtig pfeifft, das Ziel. Das alles sollte auf möglichst hohem Niveau möglich sein. Ballastiert werden soll, wenn überhaupt nur im +20%-Bereich. Klappeneinsatz unterstützend – aber nicht Voraussetzung für gute, ausgewogene Leistungen

    Bei der Profiloptimierung, insbesondere wenn man sich bereits im Grenzbereich des Möglichen bewegt, gilt die „alte Optimierer-Regel“: Kein Plus ohne Minus. Im Fall des JX HX sind die „Minus“ ein paar Gleitzahlpunkte im Spitzenbereich und die letzten Speedpunkte bei sehr niedrigen ca-Werten kleiner 0,05.

    Ab ca = 0,2 abwärts wird der Anstellwinkel negativ. Die Profiloberseite liegt dann zunehmend „im Wind“, die Strömung liegt dann fast bis zur Hinterkante an (ist gleich, die Lauflänge ist maximal) und erzeugt nur noch minimalen Widerstand. Die Profilunterseite, die bisher eher ein Schattendasein geführt hat, wird nun aber zunehmend dominant bezüglich des Widerstands. Wo bisher, bei positiven Anstellwinkeln die laminare Strömung auf der Unterseite bis zur Hinterkante ging, beginnt nun der Umschlag in eine turbulente Strömung sich zunehmend nach vorne zu schieben. Beim JX HX ist bei ca= 0,05 diese laminare Lauflänge berreits nur noch ca. 50%. Könnte man durch geeignete Profilgestaltung diese Lauflänge vergrößern, hätte man geringeren Widerstand und könnte fliegerisch im High-Speed noch einen Zahn zulegen. Genau dies soll mit JX HXme (der Markus Edition) erreicht werden.

    Um die Zusammenhänge ein wenig zu verdeutlichen, habe ich nun beim Partikel-Schwarm-Team eine spezielle „Markus Edition“, genannt JX HXme in Auftrag gegeben, mit dem Ziel besonderes Augenmerk auf den Widerstand bei den beiden unteren Arbeitspunkten ca=0,05 und ca= -0,1 zu legen. Dafür dann die hohen ca-Werte ruhig ein wenig zu vernachlässigen.

    Bei der Optimierung dient nun das JX HX als Ausgangsprofil wobei die Profiloberseite bewusst in Ruhe gelassen wird um den Einfluss der Profilunterseite deutlicher zu machen. Die Optimierung erzeugt folgendes Profil:

    Name:  JX HXme Profil.png
Hits: 355
Größe:  32,0 KB
    Das Optimierungsergebnis auf Basis des Profils JX HX bei fixer Oberseite. Blau das Ausgangsprofil, rot das neue Profil, grün dünn gestrichelte den Anteil, den der „Partikel-Schwarm“ der Unterseite zugefügt oder abgezogen hat. Durch die fixe Oberseite entsteht eine „Kopplung“ zwischen Profildicke und Wölbung. Je mehr an der Unterseite aufgedickt wird, desto geringer wird die Wölbung des Profils.

    Interessanter als die Betrachtung der Geometrie ist allerdings ein Blick auf die aerodynamischen Eigenschaften. Hier ergibt sich am Ende der Optimierung folgendes Bild

    Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	JX HXme Polare.png 
Hits:	9 
Größe:	122,3 KB 
ID:	2226306
    Die Polare von JX HX und JX HXme im Vergleich. Die Verbesserungen des neuen Profils sind grün, die Verschlechterungen rot hervorgehoben. Im Diagramm links unten wird die Lauflänge auf Profilober- und Unterseite dargestellt – dabei gestrichelt die Profilunterseite.

    Schon auf den ersten Blick wird das beschriebene „Geben und Nehmen“ ersichtlich. Die Verbesserungen im unteren ca-Bereich müssen durch leichte Einbußen im oberen Bereich bezahlt werden. Sehr schön erkennt man, wie die Vergrößerung der Lauflänge auf der Unterseite zu einer Widerstandsminimierung führt (die beiden grünen Kreise).

    Welches Profil ist nun besser oder schlechter? Wie Markus bereits hervorgehoben hat, hängt die Bewertung vom geplanten Einsatzzweck ab, wobei in diesem Fall schon ein Profi-Flieger sein muss, um die geringen Unterschiede dieser beiden Profile überhaupt erfliegen zu können (ich würde wahrscheinlich keinen Unterschied feststellen ;-))

    So weit der kleine Ausflug zu den „Lauflängen“ und einer gezielten Optimierung mit Xoptfoil.

    Im Anhang sind Dateien der beiden Profile falls der ein oder andere die Unterschiede in Xflr5 oder Profili nachvollziehen möchte.

    Viele Grüße

    Jochen
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  5. #35
    User Avatar von Christian Baron
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    Standard

    Jochen, schieb doch mal die größte Dicke deines JX HX13 von den 26% auf 30%. Du verschenkst mit den 26% laminare Lauflänge. Bei dem JX HX11 würde ich das nicht ändern.

    Mir gefällt das JX HX13 schon sehr gut für den kleineren Re-Zahl Bereich und damit für kleine Modelle mit geringer Flächentiefe. Ich habe ein paar Vergleiche mit XFLR5 und meinen im Moment verwendeten Profilen gemacht und komme daher zu diesem Ergebnis.
    Gruß
    Christian
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  6. #36
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    Standard JX HXme - Sorry - Diese Biester

    ... bei der Überprüfung der Ergebnisse von JX HXme in Xflr5 habe ich mit Schrecken festgestellt, dass diese Partikel-Schwarm-Biester einmal wieder jedes Schlupfloch genutzt haben um Blödsinn zu machen. In dem Fall haben sie die Lücke zwischen den Arbeitspunkten ca = 0,05 und ca = 0,2 genutzt um auf der Unterseite ein richtig schlechtes Ergebnis abzuliefern:

    Name:  JX HXme Fehler.png
Hits: 297
Größe:  19,6 KB

    Sorry! - das kommt davon, wenn man mal gschwind etwas macht...

    Ich werde in Bälde eine korrigierte Optimierung nachreichen, die dem Namenszusatz "me" hoffentlich gerecht wird!

    Jochen
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  7. #37
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    Standard

    Hallo Jochen
    zunächst besten Dank für die Blumen
    Aber Du bist ja der, der hier brauchbare Profile veröffentlicht und darum gehören die Blumen Dir !

    Vielleicht noch kurz zur Illustration des Dilemmas beim Profile bauen.
    Habe mal ein nicht allzu schleches Allerwelt F3F Profil auf die Dicke und Wölbung des
    JX HX 13 gebracht.

    Hier sieht man, dass das JX bei kleinen ReZahlen (300'000) deutliche Vorteile bei kleinen Auftriebsbeiwerten hat.
    Bei höheren (500'000) wird der Bereich des kleinsten Widerstandes sehr spitz.
    Das ist, zumindest für F3F, nicht gut.
    Der Bereich wird vermutlich nicht allzu oft getroffen.
    Das Profil ist nicht sehr "tolerant".
    Für F3F wäre das Allerweltsprofil vorzuziehen.


    Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	Beispiel_JXHX13.JPG 
Hits:	15 
Größe:	90,4 KB 
ID:	2226472


    Anhaltspunkte für F3f Polaren gibt auch die Homepage von Aer-o-tec.
    Der Shinto ist ein moderer F3F Flieger.
    http://www.aer-o-tec.de/de/index.php/Shinto/

    oder hier
    http://www.jw-air.de/HIGHLANDER.htm


    Gruss
    Markus
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  8. #38
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    Standard JX HXme - Nun aber...

    Mit einem zusätzlichen Arbeitspunkt bei ca = 0,1 konnte die "Lücke" bei der Optimierung geschlossen werden. JX HXme, das auf Lauflänge auf der Profilunterseite optimiert wurde, sieht nun bei kleinen ca-Werten recht gut aus ...

    Name:  JX HXme T1-500.png
Hits: 248
Größe:  15,0 KB
    Vergleich der Profile in der Typ 1 Polare

    Nur das HD45 kann es noch besser - ist aber außer Konkurrenz, weil es bei höheren ca-Werten ziemlich an Boden verliert..

    Ich bin zuversichtlich, dass damit Markus in der neuen F3F-Kategorie "max. Flächenbelastung 35g/dm² und nur geradeaus" die Shintos und Pitbulls nur so wegblasen würde... - ok - sein Neo könnte vielleicht grad noch mithalten

    Jochen

    (sorry nochmal, für die vorschnellen Ergebnisse. Im Anhang nun das "richtige" JX HXme)
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  9. #39
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    Standard JX HXme - Nun aber mit Anhang

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