Mehrfach-V-Form: Hat die Auslegung Vorteile?

Hallo in die Runde.

Ketzerische Frage in die Runde: Warum eigentlich haben die meisten RES Segler eine mehrfache V-Form?

In der Sache ein alter Hut: Nicht erst seit dem Amigo (Knick in der Mitte plus zwei weitere Knicke außen an den Ohren) kennen wir das Prinzip. Mark Drela hat mit seinen Allegros usw. noch einen drauf gesetzt und zwei Knicke pro Halbspannweite etabliert. Und heute machen das fast alle so.

Ich hab mal versucht, das nachzuvollziehen und finde nichts belastbares dazu. Klar, im Ergebnis will ich eine bestimmte "effektive" V-Form. Die kann ich mit einfacher oder mehrfacher V-Form erreichen, sofern korrekt dimensioniert. Warum also die Dominanz der mehrfachen V-Form? Gibt es dazu irgendeine Publikation, die das warum und wieso erklärt? Gibt es vielleicht sogar irgend ein bekanntes Optimum (ähnlich der elliptischen Auftriebsverteilung), wie eine vielfache V-Form aussehen müsste? Sozusagen als Annäherungshilfe?

Oder ist das alles am Ende einfach nur eine Modeerscheinung?

Gruß,
Stefan

Hallo Stefan,

manche Fragen sollte man nicht am 1.April stellen. Wenn ernstgemeint, nochmal stellen.
Ist eigentlich Modellfliegers Grundwissen

Gruß Hans

Eine technische Frage ist doch keine Aufforderung zum Aprilscherzen.

Ich würde das auch gerne erfahren ... nicht jeder weiss halt alles.
Vielleicht spielt ja jemand den versierten Erklärbär, wenn nicht, wird halt weitergegoogelt.

Ok, dann:
ein Fäche in V-Form hat den gleichen Widerstand
wie eine Fläche ohne diese. Aber einen geringeren Auftrieb durch weniger auf die Ebene projizierte Fläche. Die V-Form auf den äußeren Flügel verlegt, ergibt durch größeren Hebelarm eine höhere stabilisierende Wirkung und eine bessere Seitenruderwirkung. Der mittlere Flügel mit der höchsten Auftriebsleistung produziert keinen unnötigen Widerstand. Nun produziert aber jeder Knick im Flügel zusätzlichen Widerstand, der geringer bei 2 schwächeren Knicks als bei einem stärkeren Knick ist.
Und dann kommt noch der ästhetische Aspekt dazu. Ein Flügel mit Mehrfachknick sieht meist schöner aus als ein gerader Flügel mit einem Knick zu den Aussenflügeln.
Das Ganze kann man vielleicht schöner formulieren, aber wenn sonst keiner antwortet.

Gruß Hans

Hallo Stefan!

Wie von Dir schon geschrieben gibt es bei Fliegern, bei denen der Kurvenflug nur über das Seitenruder gesteuert wird, unterschiedliche Möglichkeiten für die V-Form. Für zwei der Möglichkeiten habe ich ein paar praktische Pros und Kontras aufgelistet.

Pro einfache V-Form:
- baulich einfach
- geringes Torsionsmoment
- keine Knicke die verstärkt werden müssen

Kontra einfache V-Form:
- auch Flächenbereiche die wenig Rollmoment erzeugen ändern im Schiebeflug den Anstellwinkel
- bei Holmkonstruktion mit konstantem Gurtquerschnitt etwas Übergewicht
- Flächenverbinder mittig mit entsprechend großem Querschnitt und Gewicht

Bei Res am weitesten verbreitet ist der gerade Mittelteil, V-Form ab Außenflügel, zusätzliche V-Form am Ohr.
Pro:
- das Rollmoment wird dort erzeugt, wo es gut wirksam ist
- die Anpassung der Holmgurten je Segment ist einfach möglich
- 2 Flächenverbinder am Außenflügel sind leichter als einer in der Mitte
- die relativ große V-Form der Ohren lässt Bodenberührungen der Flügelenden meist glimpflich enden
- da ohnehin 5 Bauteile erstellt werden, lässt sich die Grundrissform mit geraden Bauteilen dem Optimum annähern
- ein zerlegter Dreiteiliger Flügel ist kürzer
- Optik

Kontra:
- der Mittelteil ist einer stärkeren Torsion ausgesetzt
- statt einer Verbindung (einfache V-Form) müssen 4 gebaut werden

Diese Auflistung ist sicher nicht vollständig.

LG

Franz

Hans Hoffmann schrieb:

... manche Fragen sollte man nicht am 1.April stellen.

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Oha, Hans. 1. April. Diese Idee ist mir gar nicht gekommen.

Hans Hoffmann schrieb:

... Ist eigentlich Modellfliegers Grundwissen ...

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Hmh, ist es das?

- Ich hab eine Vorstellung, wie V-Form funktioniert. Einverstanden, das ist Grundwissen.
- Mir ist klar, dass die Ohren außen mehr Schieberollmoment generieren als die V-Form im Bereich der Flügelwurzel. Geht wohl auch noch als Grundwissen durch.
- Für zwei- oder n-fach geknickte Flächen kann ich mir eine effektive V-Form herleiten, um Spiralsturzneigung abzuchecken. Ist das immer noch Grundwissen?

Aber das "Warum" der zwischenzeitlich wie selbstverständlich eingesetzten vielfachgeknickten Flügel nach Drela-Vorbild ist mir nicht klar. Im Ernst, Hans, gehört das für Dich wirklich zum Grundwissen?

Da muss ich mich jetzt am 2. April ganz ohne scherzhafte Hintergedanken outen: Nein, ich weiß wirklich nicht, nach welchen Kriterien (außer nach Bauchgefühl und Optik) sowas gewählt und ausgelegt wird.

Ganz im Ernst: Ich verstehe, dass zwei Ohren mehr Wirkung haben als eine einfache V-Form. Aber warum belasse ich es nicht dabei, so wie weiland Joly und Délémontez mit ihren Jodels oder Robin oder...

Warum die zusätzlichen Knicke n>2? Und nach welchen Kriterien werden sie festgelegt?
Das ist nicht Inhalt meines Grundwissens. Und ich finde auch nichts dazu im Netz.
Hier also meine wiederholte, ganz Ernst gemeinte Anfrage: Helft mir da doch bitte auf die Sprünge.

Stefan

Oh Franz, mein obiger Post und Deine Antwort haben sich überschnitten.
Zunächst danke für Deine ausführliche Zusammenstellung.

Okay, für die Mehrfachtrapezform ziehst Du im Wesentlichen bauliche Gründe und Bodenfreiheit heran. Das sind für mich völlig legitime Auslegungskriterien.

Zum Thema Schieberollmoment sagst Du "das Rollmoment wird dort erzeugt, wo es gut wirksam ist". Das war ohnehin klar, gilt aber gleichermaßen auch für gewöhnliche "Jodel-Ohren".

Kann ich daraus und aus Deinen übrigen Ausführungen ableiten, dass es für die zusätzlichen Knicke keine flugmechanischen Gründe gibt und die Motivation in Statik, Bau und Handling liegt?

Stefan

Mist, wir schreiben und lesen gerade gleichzeitig.

Hans Hoffmann schrieb:

... Nun produziert aber jeder Knick im Flügel zusätzlichen Widerstand, der geringer bei 2 schwächeren Knicks als bei einem stärkeren Knick ist.
Und dann kommt noch der ästhetische Aspekt dazu. ...

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Danke Hans. Das von der Wurzel aus zweite Flügelsegment trägt also nicht optimal zur V-Wirkung bei, dient aber dafür der Verringerung des Interferenzwiderstandes... Gut, das ist ein Ansatz.

Ästhetik. Unbedingt. Ich bin durchaus der Meinung, das ein Flugzeug auch gut aussehen darf...

Sieht so aus, dass ich einfach zu sehr auf die flugmechanische Fragestellung des Schieberollmomentes fixiert war....

Danke fürs Mitmachen.

Stefan

Hägar schrieb:

.....
Kann ich daraus und aus Deinen übrigen Ausführungen ableiten, dass es für die zusätzlichen Knicke keine flugmechanischen Gründe gibt und die Motivation in Statik, Bau und Handling liegt?

Stefan

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Keine ist übertrieben, der Leistungsunterschied zwischen einer gut ausgelegten "Jodelfläche" und einer ebenfalls gut ausgelegten Fläche mit zwei zusätzlichen Knicken ist jedenfalls nicht gross.
Optik war übrigens auch bei mir ein Pro-Argument, ganz nebenbei können auch noch die Längen verfügbarer Halbzeuge und Hölzer bzw. die Verschnittminimierung eine Rolle spielen.

Lg
Franz

P.s.: Mit einfacher V-Form hatte ich nicht à la Jodel, sondern wie bei einem HLG gemeint.

Statt mehrfach

Statt mehrfach

könnte man auch gebogen machen.

Einfach eine gebogene Bauplatte herstellen und darauf bauen. Geht halt nicht mit Rohrholm, aber mit fertigen flachen Kohleprofilen sollte es kein Problem sein.

Ich war dazu zu faul und habs in Styro gebaut. Nicht RES-konform aber in RES Größe.

Guten Abend miteinander,

habe die Diskussion mit Interesse verfolgt, weil ich einen Holzflügel mit AG04 Profil
fliege, einmal mit geradem und einmal mit gebogenem Flächenstahl. Letzteres
sieht schöner aus, nicht wie ein "gestrandetes Entlein".

So jetzt kommt es, was ist eigentlich ein Schieberollmoment?
Ist es das gleiche wie der sog. Querrudersekundäreffekt?
Weil hier schon googeln angeraten wurde, hab ich folgendes gefunden:

.......wenn man das Querruder ohne Seitenruder betätigt: die nach unten gehende Fläche wird nach vorne geschoben.
Die nach vorne schiebende Fläche wird dadurch stärker angeströmt als die Fläche auf der anderen Seite.
Der Auftrieb der schiebenden Tragfläche erhöht sich dadurch.

Daraus entstanden eine 2. Frage:
kann bitte wer erklären, warum sich der Auftrieb bei der schiebenden Fläche erhöht!?

Vielen Dank,
Gruss,
Helmut

Schieberollmoment, jetzt entfernen wir uns aber vom querruderlosen RES.
Dieses Moment entsteht beim Querruderauschag so: Beispiel Querruder rechts:
linkes QR geht nach unten- Widerstand und Auftrieb erhöht sich. QR rechts geht nach oben- Widerstand und Auftrieb wird geringer. Folge: durch die Unterschiede im Widerstand gibt es ein Moment um die Hochachse nach links, also entgegen der gewünschten Richtungsänderung. Dagegen hilft ein Seitenruderausschlag nach rechts.

Gruß Hans

Hallo Helmut,
Versuch einer Kurzfassung:

Zunächst hat das Schieberollmoment nichts mit Querruder zu tun. Der Name sagt, dass es um die Wirkung des Schiebefluges geht. Wenn ich (nur) Seitenruder gebe, geht die Nase seitlich weg. Das heißt aber nicht das der Flieger der Richtung der Nase folgt und um die Kurve geht. Mangels Schienen oder Reifenhaftung fliegt er einfach in der alten Richtung weiter, nur halt mit zur Seite zeigender Nase. Das nennt man "Schieben".

Wenn ich einen Flügel mit V-Form habe, erzeugt dieses Schieben ein Rollmoment. Das ist das Schieberollmoment und funktioniert so: Der vorauseilende Flügel wird wegen der V-Form mit einem höheren Anstellwinkel angeströmt als der nachgezogene Flügel. Der vorauseilende Flügel erzeugt also mehr Auftrieb als der nachgezogene Flügel. Er hebt sich an, während der andere Flügel absinkt. Das ist also eine durch das Schieben erzeugte Rollbewegung. Ganz ohne Querruder.

Und genauso werden Flugzeuge nur mit Seitenruder und ohne Querruder gesteuert. Man gibt Seitenruder z.B. nach links. Die Nase zeigt dann nach links, und das Flugzeug schiebt mit dem rechten Flügel nach vorne. Dieser hebt sich an und das Flugzeug rollt nach links (Schieberollmoment). Jetzt endlich habe ich die erforderliche Schräglage bekommen, ganz ohne Querruder, und kann meine Kurve fliegen.

Jetzt fragst Du noch, warum sich der Auftrieb der schiebenden Fläche erhöht. Schwierig mit Worten zu beschreiben. Am einfachsten suchst Du Dir einen Flieger mit V-Form und schaust ihn Dir schräg von vorne an. Dann wird Dir auffallen, dass Du bei dem Dir näheren Flügel schräg unter den Flügel guckst, und bei dem entfernteren Flügel schräg von oben drauf. So ist es auch mit der Luftströmung. Wenn die schräg ankommt, bläst sie unter den vorderen Flügel und auf den hinteren Flügel. Natürlich nur, wenn V-Form da ist. Und also haben wir ein Schieberollmoment, mit dem wir unseren Flieger steuern.

Ist das soweit verständlich erklärt?

Stefan

Okay, sorry Hans, schon wieder doppelt. Und offenbar haben wir hier eine Begriffsverwirrung und reden von zwei verschiedenen Dingen. ... (Ist das nicht das negative Wendemoment, was Du da beschreibst?)

Danke Euch beiden!

@ Hans, dann ist es das, was ich unter dem sekundären Effekt des Querruders kenne!
Kurven immer schön mit Seite aussteuern!

@Stefan, bei Deinem Beispiel, auf den schrägen Flügel von vorne zu schauen,
ist der Groschen gefallen!

Wieder was gelernt,
Gruss,
Helmut

Hägar schrieb:

Hallo Helmut,
Versuch einer Kurzfassung:
...

Ist das soweit verständlich erklärt? ...

Zum Vergrößern anklicken....

Ja Stefan, das ist soweit verständlich. Die Frage war aber:
Warum mehrfache V-Form?

Wilf schrieb:

J... Die Frage war aber: Warum mehrfache V-Form?

Zum Vergrößern anklicken....

Ich weiß, Wilfried. Ich habe sie ja selber gestellt.

Aber ich fand Helmuts Zwischenfrage nicht störend, und außerdem waren die Antworten auf die Eingangsfrage ja im wesentlichen klar:

Meine Hoffnung auf eine flugmechanische Rechtfertigung der vielfachen V-Form hat sich alles in allem zerstreut.
Die Beweggründe sind aber dennoch legitim: Bodenfreiheit, Baubarkeit, Interferenz, Ästhetik.

Das ist okay. Damit kann ich leben.

Und außerdem ist es gut zu wissen, dass es eine ähnliche Regel wie "elliptische Auftriebsverteilung minimiert den induzierten Widerstand" offenbar für die V-Form nicht gibt. Niemand kennt offenbar eine ähnliche Regel, etwa wie "elliptische V-Form-Verteilung wie beim Hobie Hawk oder bei Eisvogels Schaumflieger (siehe oben) ist optimal", oder so ähnlich. Das einzige, was hier noch einmal klar geworden ist, ist die höhere Wirksamkeit der "Ohren" gegenüber der einfachen V-Form. Etwas ähnliches für die mehr als 2-fache V-Form hat hier niemand anführen können. Das ist doch auch eine Erkenntnis, oder?

Stefan

Ich bin mir im Moment überhaupt nicht sicher, aber kann es sein, dass ich zur Minimierung des induzierten Widerstandes weniger Schränkung brauche?

Zwar erzeugt jedes Flügelsegment den gleichen Druckunterschied wie ein gerader Flügel,
jedoch sind die Vektoren nicht gleichmäßig über die Fläche.

Im äußeren Bereich drückt der entstehende Druck unter der Fläche gegen die Strömung nach außen.
Umgekehrt ist der Unterdruck auf der Oberseite innen genau gerade nach oben und nicht nach innen gerichtet.
(Jeweils im unterschied zur geraden Fläche).
Beides sollte die Zirkularströmung über die Außenkante reduzieren.

Dadurch muss die Auftriebsverteilung nicht mehr elliptisch für den niedrigsten induzierten Widerstand sein.
Das spart Schränkung, was wiederum bei Steigleistung, Schnellflug und Torsionsmoment von Vorteil wäre.

Weiters wird auf geneigten Ebenen die Grenzschicht eher nach außen abwandern als auf geraden.

### Disclaimer: kann jedoch sein, dass ich da komplett falsch liege!
Ich fröne in diesen Zeilen ausgiebig dem aerodynamischen Laientum.

Richtig, ein V-Knick wirkt wie eine Schränkung, zwar minimal, aber immerhin.

Ideal für den Widerstand wäre sicher die gebogene Fläche, so wie es die manntragenden Segler heute machen (V-Form durch Durchbiegung). Weil es jede Störstelle vermeidet. Der Mehrfach-Knick ahmt das baulich vereinfacht nach.

Aus Versuchen mit Papier-Nurflügeln im ehrenwerten großen Hörsaal der TUM habe ich aber gelernt, dass eine kontinuierlich gebogene "V"-Form zum Aufschwingen neigt, die ganze Längsachse des Flugzeugs kommt gerne ins Pendeln. Sobald man ein scharfen Knick in die selbe Tragfläche einbaut, wird dieses Schwingen sofort gedämpft. Deshalb neige ich eher zu weniger Einzelknicken - einfache V-Form ist aber undiskutabel, zu wenig wirksames Rollmoment bei Seitenruder. Der Kompromiss liegt also irgendwo dazwischen.

Mein langjähriger Eindruck ist auch, dass ein Segler mit nur zweifacher V-Form (bisschen V in der Mitte und je ein kräftiger Knick in der Fläche) sich stabiler in der Thermik kreisen lässt, als eine Fläche mit mehrerern Knicken, die mehr Korrekturen braucht. Hat vielleicht auch etwas mit der oben beschriebenen Dämpfung zu tun, weil es kleine Störungen im Keim erstickt?

Bei meinen klassichen EON-Flächen geht Thermikkreisen so: Einigermaßen gezielt Einkreisen, Ruder in einer Stellung festhalten, warten, bis der Bart nachlässt oder die Sichtgrenze erreicht ist. Korrekturen sind nicht nötig, und der Segler zentriert sich (warum auch immer) meistens selber optimal im Bart. Jeder Steuereingriff verschlechter eher das Steigen.

Hallo,

zu den Ausführungen von Jonas. Hab in den letzten Jahren nach dem anfänglichen Resolution RES-Segler mit Mehrfachknick geflogen. Hab jetzt einen Andreas-Flügel (Knick in Mitte und je ein Knick auf halber Flügelhälfte) auf einem Eigenbaurumpf. Dieses Modell liegt auffallend ruhiger in der Luft als die Mehrfachknicker. Hatte vor kurzem den direkten Vergleich mit dem X-Res vom Kollegen in gleicher Luft.


Gruß Hans