Anleitung 16, Auslegungsrechnung per CA
Der Auslegungsbeiwert CA ist wie der Name schon sagt ein Beiwert.
Wichtig ist immer eine Bezugsfläche zum Beiwert zu haben, damit man auch eine Idee hat , wie er entstanden ist.
Das 'A' im CA steht im deutschen für Auftrieb, im Englischen wird ein 'L' für lift verwendet, dann wird also ein CL daraus.
Ist der Auftriebsbeiwert groß geschrieben 'CA' oder 'cA', dann ist der Gesamtauftriebsbeiwerte z.B. eine Fläche oder des kompletten Flugzeuges gemeint.
Ist der Auftriebsbeiwert klein geschrieben 'ca' , dann meint man das ca(y) eines Flügelteilstückes entlang der Spannweite in Y-Richtung.
Das CA entsteht , wenn man eine Auftriebs-Kraft , die auf eine Oberfläche wirkt durch die Oberfläche sowie den Staudruck teilt.
Im Staudruck stecken die Luftdichte und die Geschwindigkeit drin.
In der Fliegerei wird für die Bezugsfläche die Auftriebs erzeugende Fläche in der Draufsicht genommen.
Hier ein paar Links zum CA und zum Staudruck , die ich auf die Schnelle gefunden habe.
Speziell die Seite von Hartmut Siegmann (aerodesign) sollte man sich ruhig 20x durchlesen.
http://www.aerodesign.de/aero/auftriebsbeiwert.htm
http://de.wikipedia.org/wiki/Auftriebsbeiwert
http://de.wikipedia.org/wiki/Staudruck
http://de.wikipedia.org/wiki/Polardiagramm_(Strömungslehre)
http://wiki.rc-network.de/index.php/Auftriebsbeiwert
In der Anleitung 15, hatten wir ja schon die grüne Kurve kennen gelernt, diese besteht aus lokalen Auftriebsbeiwerten ca(y) entlang der Spannweite.
Die dazu gehörge lokale Bezugsfläche wird dann immer aus der lokalen Panelbreite und den Flügeltiefen (links und rechts) an diesem Panelstreifen berechnet.
Summiert man alle ca(y)*lokale_Bezugsfläche auf und teilt dann alles durch die Auftriebs erzeugende Fläche des Flügels, kommt man zum Gesamt-CA des Flügels.
Ebenso kann man nun die Summe der Flügel_CA*Flügel_Auftriebsfläche bilden und dann durch die Gesamt-Auftriebs erzeugende Fläche des Flugzeuges teilen und kommt so zum Gesamt-CA des Flugzeuges.
In der Auslegungskarte finden wir das Eingabefeld für das CA und davor den Radiobutton, um diesen CA-Wert zu fixieren.
Dieses CA ist das Gesamt-CA des Flugzeuges.
Die Tabelle von UweH aus #98 von Achim können wir ja mal als Grundlage nehmen.
Speedmodelle: cA 0,10 – 0,25.
Schneller Allrounder: cA 0,35-0,45.
Thermiklastiger Allrounder: ca 0,5-0,6.
Reiner Thermiksegler: ca 0,6-0,7.
Nun laden wir unser Trainermodell aus Anleitung 11 FLZ_Vortex_Anleitung_11.flz
Gehen dann in die Auslegungskarte fixieren die CA-Berechnung mit dem Radiobutton und tragen als CA-Wert mal eine 0,3 ein.
Einmal auf den Button 'Berechnung starten', Ergebnis im folgendem Bild.
Bitte noch im Kopf behalten, wir rechnen eine stationären Flug aus , also immer schön parallel zu Boden.
Vergleichen wir nun die Werte in beiden Bildern vor und nach der CA-Rechnung.
Der Anstellwinkel hat sich von 0° auf 1,13621° erhöht, ist klar für etwas mehr Auftrieb (Auftriebsbeiwert von 0,21752 auf 0,3 erhöht) braucht das Flugzeug etwas mehr Anstellwinkel.
Das CA=0,3 haben wir eingegeben und fixiert , danach wollten wir ja auslegen.
Das Stabimaß ist von 14,87 auf 11,51 kleiner geworden, das ist aber doof, ich möchte aber etwa 15% behalten.
Der Schwerpunkt ist von 0,11159 auf 0,12484 nach hinten gewandert (also in Richtung Neutralpunkt) , daher auch das kleinere Stabimaß.
Die Geschwindigkeit ist kleiner geworden, ist klar, bei mehr Auftrieb für die gleiche stationäre Flugbahn kann ich den Motor drosseln, so das ich langsamer unterwegs bin.
Was kann man nun aber gegen die veränderte Schwerpunktlage tun?
Ich möchte ja mein Stabimaß von etwa 15% wieder haben.
Machen wir uns doch mal Gedanken, wie wir auf dem Modellflugplatz die gleiche Fluglage beibehalten, wenn wir die Geschwindigkeit drosseln.
Der Schwerpunkt ändert sich beim realen Modell im Flug nicht (jedenfalls nicht gewollt).
Wir drosseln den Motor und müssen als Ausgleich ein wenig Höhenruder ziehen, damit unser Modell mehr Auftrieb, durch einen größeren Anstellwinkel bekommt und dann stationär weiter fliegt.
Machen wir das doch hier auch mal.
Wir klicken das Höhenleitwerk an und gehen in die Unterkarte Klappen.
Geben wir mal -1° für den HR-Klappenwinkel ein.
Dann zurück in die Auslegungskarte und eine neue Rechnung für CA=0,3 durchführen.
WOW, fast voller Erfolg, der Schwerpunkt ist weiter vorne, das Stabimaß größer, allerdings etwas zu groß, wir wollen ja 15%.
Also das Spiel mit der Klappe erneut, aber etwas weniger Ausschlag.
Habe das mal gemacht und bin bei einem Klappenausschlag von -0,55° gelandet, um unser Stabi auf etwa 15% und somit auch unseren Schwerpunkt wieder an die alte Stelle zu bekommen.
Ein dauernder Klappenausschlag für unsere CA=0,3-Auslegung ginge zwar ist aber auch nicht so schön.
Die Klappe möchte ich im Auslegungsflug in Neutralstellung haben.
Was kann man nun als Ersatz für die HR-Klappen-Trimmung nehmen?
Ein Möglichkeit wäre, die Flächengröße des HLW zu ändern (Anleitung 6.2) , geht aber nur schlecht wenn das Modell schon fertig ist.
Aber an der EWD lässt sich vielleicht was drehen.
Habe auch das gemacht, die Klappe des HLW wieder auf 0° eingestellt und den Einstellwinkel (Anleitung 9) des HLW geändert.
Komme dann auf einen Einstellwinkel des HLW von -0,35° .
Wir müßten das Höhenleitwerk hinten mit einem Stück Balsa (1,2mm Dicke) unterlegen.
Ergebnis
Alternativ könnte man auch den Einstellwinkel der Tragfläche ändern, oder die EWD auf beide Flächen verteilen, um z.B. unsere Rumpfbezugslinie wieder auf 0° Anstellwinkel zu bekommen.
Ausprobieren bis es passt.
Was lernen wir noch.
Eine Klappentrimmung (HR, Wölbklappe) kann man auch durch eine Einstellwinkeländerung ersetzen (geänderte EWD).
Die EWD ist also im Prinzip eine fest eingebaute Trimmung.
Gruß
Frank
) sicher bestätigen.
) mit einer Digitalwaage.
