Flugmechanik
Flugmechanik
Nicht Fragen Benjamin, machen! Du bist dabei...
Alles klar Kollege und grüss' mir mal den anderen Peter bei euch!
Aus Deiner sehr schön gemachten DXF Zeichnung habe ich die folgenden Daten des RESOpenS abgeleitet:
Spannweite [m]: 1,995
Flügelfläche [m^2]: 0,366
HLW Fläche [m^2]: 0,0414
SLW Fläche [m^2]: 0,0248
Abstand Schwerpunkt - Neutralpunkt HLW [m]: ~0,711
Abstand Schwerpunkt - Neutralpunkt SLW [m]: ~0,85
Im Folgenden berechne ich das Höhenleitwerksvolumen als Mass für die Längsstabilität, das Seitenleitwerksvolumen als Mass für die Richtungsstabilität und Seitenruderwirksamkeit sowie den Blaine Rawdon's Parameter B als Mass für die Spiralstabilität. Um diese dimensionslosen Kennzahlen einordnen zu können, vergleichen wir die mit einer bewährten Konstruktion, dem Allegro lite von Mark Drela:
http://www.charlesriverrc.org/articles/allegrolite2m/Allegro_Lite.pdf
Für den RESOpenS ergibt sich aus der obigen Geometrie ein Höhenleitwerksvolumen von Vh=0,44 - im Vergleich dazu liegt der Allegro lite bei Vh=0,39. Das Höhenleitwerksvolumen des RESOpenS ist üppig bemessen, mein Vorschlag: den Hebelarm so lassen und die Höhenleitwerksfläche um 10% verkleinern. Das spart Masse am Heck (was das Trägheitsmoment um die Hochachse verringert) und führt zu einen Vh~0,4.
Beim Seitenleitwerksvolumen liegt der RESOpenS bei Vv=0,029, der Allegro lite im Vergleich bei Vv=0,024. Hier wäre mein Vorschlag, alles so zu lassen. Ein bisschen mehr Richtungsstabilität und Seitenruderwirksamkeit schaden nicht.
Jetzt berechnen wir noch die Spiralstabilität über den B Parameter, die beim Zweiachser (auf Grund des Schiebe-Rollmoments) auch eine ungefähre Aussage über die Rollwirksamkeit der Seitensteuerung zulässt. Für den B Parameter lassen sich folgende Wertebereiche abgrenzen:
B>5 -> spiralstabil, d.h. der Flieger richtet sich von selbst aus dem Kreisflug auf
B=5 neutrale Spiralstabiliät, d.h. der Flieger behält im Kreisflug ohne Steuereingabe Flugbahn und Hängewinkel
B<5 spiralinstabil, d.h. der Flieger geht aus dem Kreisflug ohne Steuereingabe in den Spiralsturz über
Tatsächlich fallen die meisten Segelflugzeuge in die letzte Kategorie und benötigen daher beim Kurbeln etwas Querruder gegen die Kreisrichtung, um mit konstantem Hängewinkel kreisen zu können. Der RESOpenS macht mit B=4,6 hier keine Ausnahme - da wir aber keine Querruderfunktion zum Abstützen im Kreisflug zur Verfügung haben, wird das Kreisflugverhalten so nicht optimal ausfallen. Zum Vergleich liegt der Allegro lite bei B=6,8 und liegt damit deutlich im Bereich positiver Spiralstabilität und verspricht eine effektivere Rollsteuerung über einen Seitenruderausschlag als der RESOpenS. Neben dem Auftriebsbeiwert und dem Seitenleitwerkshebelarm geht in die Berechnung des B-Parameter die effektive V-Form ein. Aus der V-Formverteilung desRESOpenS ergibt sich eine effektive V-Stellung pro Seite von EDA (englisch Effective Dihedral Angle) = 7,55° gegenüber 12,1° beim Allegro lite. Genau hier würde ich ansetzen und die V-Stellung im ersten Knick auf 8° und im zweiten knick um weitere 11° auf 19° erhöhen. So ergibt sich dann ein EDA=9,53° und B=5,8 mit den genannten, vorteilhaften Kreis- und Steuereigenschaften.
Noch eine Anmerkung zum Rumpf: Die Rumpfnase sollte so kurz wie irgend möglich sein, um das Trägheitsmoment um die Hochachse niedrig zu halten. Das heisst, dass das Heck extrem leicht gebaut werden muss. Auch wenn man am Ende etwas Blei in der Nase spazieren fliegt, lohnt sich die kurze Nase. Vergleiche dazu auch die oben verlinkte Zeichnung von Drela.
Hoffentlich war das jetzt verständlich und ist ein bisschen hilfreich.
Viele Grüsse,
Benjamin