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Thema: Entwicklung eines F3F-Profils

  1. #31
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    Wenn's erlaubt wäre... Bin mir da nicht sicher
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  2. #32
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    Standard Sonsoren >> Autopilot

    Laut Reglement ist an Steuerung alles unzulässig, was nicht per Sender vom Piloten gesteuert wird.

    Geht also nicht.
    Zuviel Wind gibt es nicht, nur zu flache Hänge!
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  3. #33
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    Standard Sensoren...

    Schade - dann wenigstens als Log zum Auswerten und Lernen um das Gefühl für die Klappen zu kalibrieren und/oder die Auslegung zu verbessern.

    Grüße
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  4. #34
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    Standard Ergänzung

    ...zusätzlich auch als Wölbklappen-Empfehlungs-Anzeige per Telemetrie. Bei den großen Segelfliegern kommt so was ja auch langsam in Mode. Wer weiß schon wann er mit welchem ca unterwegs ist.
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  5. #35
    User Avatar von UweH
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    Zitat Zitat von Röhrich Beitrag anzeigen
    Wer weiß schon wann er mit welchem ca unterwegs ist.
    Na, das kann man bei den Großen mittelbar am Fahrtmesser ablesen und bei den Modellen außerhalb des Wettbewerbs mit Pitot-Rohr ermitteln

    Gruß,

    Uwe.
    ...Hangflug bei mir ist das ohne Motor....
    ....wer nichts weiß muss alles glauben...... - Ein Flügel genügt -
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  6. #36
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    So war das gedacht - nur eben noch mit Beschleunigungssensor damit das auch in den Wenden passt. So hat man saubere Daten fürs Training und die nächste Auslegung.
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  7. #37
    User Avatar von reinika
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    Danke Jochen!

    So eine komplette und fundierte Entstehungsgeschichte für einen Profilstrak hab ich bisher nirgends gelesen. Und alle Resultate öffentlich! Grosses Kino !!!

    Zum Thema dynamischer Klappeneinsatz kann ich die Vorredner nur bestätigen: Der Anstellwinkel muss etwas hochgehen bevor die WK nach unten geht. Der Flügel fällt sonst kurzfristig unten aus der Laminardelle raus. Das Nickmoment mit der Klappe allein ist zu klein für die geforderte Anstellwinkeländerung in Wenden, es reicht nur für stationäre Trimmung aus. Um die Nickrotation auszulösen und in der Wende zu erhalten brauchst Du das Höhenruder.
    Das geht am einfachsten über eine WK-Mitnahme vom Höhenruder (Snap Flap) per Kurve, neg.Expo. Dafür kann der Snap Flap Maximalausschlag grösser werden.

    Der Verlust unten in der Polare wird umso schlimmer, je früher die Klappe runtergeht (+ Expo), da die Profilpolare unten stärker einbricht, als sie oben zulegt.
    Ich flog schon in den 90ern mit derartigen Einstellungen F3B (bis 50%Expo auf SnapFlap, oder Kurve mit 5-10% Plateau in der Mitte). Es läuft einfach glatter ums Eck und bei Bedarf auch knackiger.

    Du hast PN

    Gruss Reini
    "Geschwindigkeit kommt von der Flächenbelastung, die Aerodynamik kann sie nur mehr oder weniger verhindern." (C) Reinika
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  8. #38
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    Hallo Jochen,
    kannst du uns dazu noch etwas erläutern

    Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	JX FX 10.jpg 
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    Gruß
    Eberhard
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  9. #39
    User Avatar von 2small2fail
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    Hallo Eberhard,
    die Betrachtungen von Jochen und die Optimierungen mit Xoptfoil finden im "XFOIL-Universum" statt.
    Mit welchen Methoden werden die Dinge (Geschwindigkeitsverteilung und Grenzschichtumschlag) in deinem Profileditor (Screenshot zum "JX FX 10") berechnet?

    Fliegergrüsse
    Tobias
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  10. #40
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    Hallo,
    netter Beitrag,
    ich stelle mir aber die Frage was man verbessern könnte.
    Auch welche vor u Nachteile das Inverse Design Verfahren hat.

    Bei der Polaren Betrachtung in XFLR5 fällt der Einbruch um cl Null bzw im negativen cl Bereich sofort auf
    Name:  FXclcd.jpg
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    Bei der Suche nach der Ursache stößt man dann im Umschlag oben auf "Störungen"
    zwischen Tiefe 0,6 und 1
    Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	FXUo.jpg 
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Größe:	274,2 KB 
ID:	2253361

    Auffällig ist dabei dass es nicht bei den niederen Re passiert sondern sich bei höheren Re immer mehr verstärkt.

    Da ich an an Ursache u Wirkung Glaube
    nahm ich an, dass der Fehler im Umschlag oben und der Einbruch im Schnellflug die selbe Ursache hat.
    Da das Reibungsbehaftete Rechenverfahren in XFOIL dazu neigt Profilfehler zu verschleiern bzw Fehler in XFOIL nicht erkennbar werden, bietet sich zur weiteren Ursachenforschung ein Blick ins "Nachbaruniversum"
    mit einem Reibungsfreien Verfahren an, dass Profilfehler gnadenlos sichtbar macht
    Hierzu der Grenzschichtumschlag und die Geschwindigkeitsverteilung aus dem Profil Editor von Frank Ranis u meiner Wenigkeit
    Name:  JX FX 10.jpg
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Größe:  391,1 KB

    Die "Wellen" die im Grenzschichtumschlag oben deutlich ins Auge springen beruhen auf Beschleunigungs u Bremswirkung in der Strömung. Dies sieht man deutlich schwächer auch in der Geschwindigkeitsverteilung in der Sternchenlinie.
    Da jede Geschwindigkeitsänderung in der Strömung dieser Energie entzieht ist das eher suboptimal
    Dies führt unvermeidlich zu steigendem cw. Exakt das sehen wir an den Polaren.
    Ursache ist steigende Microturbulenz u dadurch Aufdickung in der Grenzschicht. Dazu später mehr.
    Mit anderen Worten, die Profilkontur könnte verbessert werden.

    Ohne Vergleichsprofile würde ich jetzt die im Umschlag sichtbaren Fehler mit dem Editor beseitigen und mittels vorher/nacher Vergleich den Erfolg prüfen.
    Mit dem Invers Verfahren in XFoil scheint das nicht zu gehen, sonst wären diese Probs erst gar nicht vorhanden.
    Einmal weil XFOIL mit dem Reibungsbehafteten Verfahren das eher nicht sieht/gesehen hat zudem ist es nicht
    möglich manuell in einen bestimmten Profilbereich einzugreifen und dem Programm zu sagen die Rampe soll zB hier beginnen
    Oder ab der Nase oben soll das Profil etwas gewölbter ausfallen Die Vorgaben werden zu großflächig umgesetzt
    bzw das Verfahren ist da nicht intelligent genug.

    Ich habe das Glück auf einen sehr großen Fundus an eigenen Profilen zurückgreifen zu können und
    habe daraus ein geeignetes Vergleichsprofil ausgewählt.
    Dabei handelt es sich um ein Übergangsprofil Mittelflügel - Tippprofil für Zwecksegler mit FB bis 75gr
    Bitte Dickenrücklage u Wölbungsrücklage im Vergleich zum FX beachten es wird später noch eine Rolle spielen.

    Name:  EM C1635 Res 1475.jpg
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    Schaut man dann die Polaren im Vergleich an funktioniert mein Vergleichsprofil auch noch bis Re 2 Mio auch noch im negativen ca Bereich
    Name:  EM C1635 CLCD.jpg
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Größe:  310,2 KB

    Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	EM C1635 GLZ.jpg 
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    Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	EM C1635Uo.jpg 
Hits:	2 
Größe:	374,5 KB 
ID:	2253357

    Da es sch bei meinem Vergleichsprofil nicht u ein spezielles F3f Profil handelt wird jetzt der eine oder ander daran rummäkeln, aber Wichtig sind andere Dinge
    Soweit möchte ich das mal sacken lassen

    Gruß
    Eberhard
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  11. #41
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    Ja, leider sind die Profil Edit Tools in XFLR5 ziemlich mies.
    Es gibt Full Inverse oder Half inverse. Der erstere Mode verändert das Profil komplett (aufgrund einer Profilfunktion - oder so...).
    Der zweite Mode versucht das lokal im markierten Bereich.

    Sonst bleiben einem nur die Möglichkeiten die Profilkoordinaten händisch zu editieren, es nachzuzeichnen mit einfachen Spline Linien oder zwei Profile zu mischen.

    Muss mir mal euer Programm ansehen - läuft das zufälligerweise auch am Mac!?
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  12. #42
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    Hi,
    Mac weis ich nicht, ausprobieren oder Frank per Mail Fragen
    www.flz-vortex.de
    Gruß
    Eberhard
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  13. #43
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    Standard Jetzt wird‘s bunt - Die kleine Profilparade

    ... wie bereits angekündigt, nun noch ein kleiner Vergleich einer Reihe von F3F-Profilen.

    Erst beim Übereinanderlegen der Polaren wird die große Vielfalt der unterschiedlichen Designansätzen deutlich. Und auch: Es gibt kein optimales Profil – wo das eine stark ist, schwächelt das andere.

    Vielleicht wurde beim ein oder anderen beim Lesen diesen Beitrags zur „Entwicklung eines F3F-Profils“ der Blick auf Polare und deren Interpretation geschärft, so dass das Studieren der bunten Linien nun zum spannenden Vergnügen wird.

    Vielen Dank an all die netten und offenen Kollegen, die mir ein Profil aus ihrem „Schatzkistlein“ zugeschickt haben!

    Die Profile:

    • A120 von Reini Kaufmann: Entworfen für mittelgroße (2-2.5m) eher leichte Hangsegler.
    • Go One 9 von Heiko Greiner: Hauptprofil vom Go One 9 (F5B). Optimiert auf minimalen cw bei niedrigsten ca-Werten ohne Klappen setzen zu müssen (die Re-Zahlen sind trotz der kleinen Flächentiefe auf Grund der höheren Geschwindigkeiten mit F3F vergleichbar).
    • HN-785SR von Norbert Habe: Entwurf aus den frühen 2000ern für F3F und schnellen Hangflug.
    • JX-M16377S Nachbau des M16377s von Max Steidle: Das Shinto Hauptprofil. Ausgelegt auf Re=595.000 (Anfang Querruder)
    • JX-PB721 Nachbau des PB21 von Benjamin Rodax: Wurzelprofil des Highlander.
    • JX FX 15 : Der in diesem Beitrag vorgestellte Entwurf.
    • MT_SG_146_075 von Martin Thoma: Ausgelegt auf Gleiten mit Minimalwiederstand – mit Trimm nicht über Höhenruder sondern Wölbklappen.
    • T1781 von Max Steidle: Sein erstes selbst gerechnetes Profil für F3B um 1992. Gerechnet mit dem Eppler Programm als Gegenentwurf zum RG15, das damals das Maß der Dinge war.
    • M1779B von Max Steidle: Ein Allround-Profil für F3F/F3B – gut für normalen Schnellflug am Hang gut. Zum Speed sind leichte negative Klappen zu setzen.
    • Thor von Mario Perner: Ausgelegt auf gute "F3F-Allroundigkeit"


    Bei der Darstellung habe ich versucht, möglichst weit in die interessanten Polarenbereiche hineinzuzoomen um das bunte Gewirr noch einigermaßen auseinander halten zu können.


    Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	Großer Vergleich Typ2 150.000.png 
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ID:	2253519
    Vergleich der Typ 2 Polare bei Re√ca = 150.000


    Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	Großer Vergleich Typ1 600000.png 
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Größe:	55,4 KB 
ID:	2253522
    Vergleich der Typ 1 Polare bei Re = 600.000


    Viele Grüße

    Jochen

    (Nach all den tollen Rückkopplungen und Erfahrungsberichten zu diesem Beitrag entsteht gerade ein überarbeitetes „JX FX Race“. Auch möchte ich gern noch ein paar Anmerkungen nachreichen zum Thema Klappeneinsatz, wo ich ein wenig in die falsche Richtung gedacht habe ... (vielen Dank Markus für das geduldige Punching!))
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  14. #44
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    Hallo,
    weiter gehts mit der Profilanalyse jetzt gehts ans eingemachte.

    Wir Wissen bereits das FX Profil hat Schnellflugprobleme.
    Deshalb habe ich bei Re 600000 in XFLR5 das Grenzschichtverhalten u den Umschlag
    bei -0,5 u 0 Grad Alpha im Vergleich betrachtet
    Ein Vergleich ist hier nötig da wir sonst nicht Wissen was zB XFLR5 Verhalten besser oder schlechter ist.
    Oben jeweils das FX unten mein EM C 1635

    Name:  JX FX 0.jpg
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    Name:  EM C1635 0.jpg
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    Beim FX erfolgt der Umschlag bei 75% Tiefe
    Es fällt auf, dass die Grenzschicht auch schon vorher aufgedickt ist
    Hinten unten liegt die Strömung nicht am Profilende an.

    Beim EM erfolgt der Umschlag bei 81 % die Grenzschicht Stromaufwärts ist nicht aufgedickt
    Am Profilende liegt die Strömung an

    Bei Alpha -0,5 Grad
    Name:  fx10-0,5.jpg
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    Name:  EM C1635 -0,5.jpg
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    Auch hier ist die Grenzschicht beim FX oben aufgedickt der Umschlag erfolgt bei 81 % Tiefe
    Hinten unten ist sie immer noch abgelößt, es ist eine hinten offene Ablöseblase vom Umschlag

    Beim EM ist oben keine Aufdickung der G der Umschlag erfolgt bei 85 %

    Dafür ist die G unten aufgedickt die Strömung liegt aber am Profilende sauber an.
    Letzteres ist für die Ruderwirkung wünschenswert
    Eine am Profilende offene Blase bewirkt eine abgeschwächte Ruderwirkung

    An dem Punkt könnte man über die Gestaltung der Unterseite durchaus Streiten..
    Aber dazu kommt noch was.

    Fakt ist an dem Punkt das FX hat den früheren Grenzschichtumschlag
    Dies liegt an der nicht vorhandenen/nicht funktionierenden Rampe und weiter vorn liegender Dicken u Wölbungsrücklage
    Unklar ist noch warum oben die Grenzschicht aufgedickt ist. Allgemein kann man aber davon sprechen, dass der Profiltropfen mit der Strömung nicht so gut umgeht
    Vergegenwärtigt man sich den Polarenvergleich würde man erwarten, dass das Profil mit weiter vorne liegender Dicken u Wölbungsrücklage hier das FX bei kleinen Re dann die besseren Resultate liefert das ist aber nicht der Fall
    Auch der Auftrieb ist beim FX kleiner obwohl mein Profil 0,17% weniger Wölbung hat.

    Die Orofilgleitzahl beleuchtet das recht gut

    Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	EM C1635 GLZ.jpg 
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  15. #45
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    Hi,
    nächste Folge
    Zuerst ein kleiner Exkurs zur Geschwindigkeitsverteilung

    Name:  JX FX 10 - Kopie.jpg
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    Name:  EM C1635 Res 1475 - Kopie.jpg
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    Der von mir gelb schrafierte Bereich als Differenz der Geschwindigkeitsverteilung oben u unten steht zur Auftriebserzeugung zur Verfügung.

    Daraus folgt, je kleiner diese Fläche wird um so kleiner der Auftrieb bzw umgekehrt um so größer.
    Diese Fläche ändert sich mit steigendem oder sinkenden Alpha/Anstellwinkeln.

    Gleichzeitig gillt mit etwas Einschränkungen, je gerader die Geschwv. zwischen Nase und Endkante ist, um so
    kleiner ist der cw.
    Und ja Laminare Laufstrecken verwässern das Bild etwas da wir im Modellflug aber immer Low Re Profile haben ist der Laminare Einfluss eher von untergeordneter Natur oft sogar negativ.


    Man muss sich beim Profildesign daher überlegen, wie man die schrafierte Fläche einerseits möglichst groß gestaltet andererseits aber andere Anforderungen nicht unangemessen außer Acht lässt.
    sonst schmeist man zB die Profileigenschaften im negativen cl Bereicch über Bord, Kunstflug ist dann unmöglich weil wir etwas Clark Y ähnliches generieren.


    Wie man beim FX Profil sieht, hat das Profil unten zwar eine durchgehende Laminare Laufstrecke durch die bis hinten bauchige Unterseite Aber die Strömung wird erst gebremst dann wieder beschleunigt und am Profilende stark auf Umgebungs V abgebremst.
    Dadurch geht Auftrieb verloren, daher braucht das Profil mehr Wölbung und der cw wird zumindest nicht besser.
    Energetisch ist eine gerade Linie zum Profilende wünschenswert.
    Dies macht aber immer hinten unten ein Hohlprofil hier muss man dann den richtigen Kompromiss finden um den cm und den Umschlag den Anforderungen anzupassen.
    Beim FX finde ich die Unterseite in der 2 Hälfte zu bauchig das ist auch der Grund für die am Profilende offene Strömung u wie wir später sehen werden eine schlechtere Klappenwirkung bei kleinen Ausschlägen.

    Jetzt möchte ich zum Grenzschichtumschlag oben kommen.
    Dessen Wellen würde ich zuerst beseitigen u schauen wie sich das auswirken wird. uU muss man da noch etwas mehr tun.

    Hallo Jochen,
    das ware etwas für dich dann kannst du den Designbericht noch fortsetzen.
    Kleiner Hinweis dazu es ist nicht einfach dadurch die Profilcharakteristik zu ändern, du brauchst also keine Hemmungen haben da richtig hin zu langen.
    Ich stehe dir per PN oder Mail gerne zur Verfügung.

    Soweit so gut ich muss jetzt etwas durchatmen.
    Gruß
    Eberhard
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