Dimensionierung eines CFK-Steckverbinder am Höhenleitwerk

[smartrobert]

Ich möchte den CFK-Steckverbinder für ein schnelles Motormodell am Höhenleitwerk berechnen / mit Tabellen abschätzen – Literatur, so auch hier bei RCN, gibt es ja genug dazu.

Die mir bekannten Texte beziehen sich alle auf das Biegemoment der Flügel-Steckung, wobei hier die maximale Auftriebskraft am Flügel eine wesentliche Größe darstellt, beeinflusst durch das Rumpfgewicht und das zu erwartende Lastvielfache.

Zurück zu meiner Fragestellung und der Dimensionierung des CFK-Verbinders am Höhenleitwerk: Betrachte ich auch hier bei der Dimensionierung des Verbinders das Rumpfgewicht im Gesamten oder nur Bruchteile davon?

Könnte ich von der Annahme ausgehen, dass beispielsweise das symetrische Höhenleitwerk nur ca. 15% des Rumpfgewichtes trägt, somit in die Betrachtung der Dimensionierung des CFK-Verbinders auch nur 15% des Modellgewichtes einfließen müssen?

Gruß Robert

 

[Sebastian St.]

Ich würde als maximales Biegemoment für die Steckung den maximalen Auf - bzw Abtrieb des Leitwerks zu Grunde legen.

 

[smartrobert]

Da der maximale Auftrieb FA = Lastvielfaches x Erdbeschleunigung x Rumpfgewicht ist, müsste ich für diesen Fall das Rumpfgewicht zu 100% einsetzen, was mir widerstrebt und was zu einem deutlich überdimensionierten CFK-Verbinder führt.

Spielt da der Hebelarm Tragfläche zu Leitwerk oder das Verhältnis der tragenden Flächen der Tragfläche zum Höhenleitwerk nicht eher eine Rolle?

 

[FuniCapi]

Da der maximale Auftrieb FA = Lastvielfaches x Erdbeschleunigung x Rumpfgewicht ist

Wer sagt denn sowas? Der maximale Auftrieb ergibt sich aus Flugeschwindigkeit, Flügelfläche und Flügelprofil: https://de.wikipedia.org/wiki/Dynamischer_Auftrieb

Als maximaler ca-Wert kann man überschlagsmässig 1 annehmen.

Gruss Lukas

 

[smartrobert]

Nun, das steht hier: Dimensionierung von Flächensteckungen mit CFK-Stäben

@ Lukas: Danke für Deinen Hinweis, die von Dir zitierte Formel zum Auftrieb beschreibt das halt nur anders, was ich auch so in #1 vermutet habe, denn man erkennt in der Formel wie die Fläche A zum dynamischen Auftrieb FA beiträgt.

Nun geht es ja um die Dimensionierung der Flächensteckung für das Höhenleitwerk, die so gestaltet sein soll, dass so wenig wie möglich Masse im Leitwerk verbaut wird, damit nicht mit Blei in der Nase ausgeglichen werden muss.

Damit wären wir wieder bei meiner Frage zu #1 angekommen:

Meint ihr, dass die Fläche des Höhenleitwerks mit beispielsweise einem Anteil von 15% der Gesamtfläche des Fliegers dann auch mit 15% zum Gesamtauftriebs beiträgt und bei der Dimensionierung des CFK-Stabes nach dem Artikel von R&G (siehe Link oben) auch mit 15% der Gesamtmasse des Fliegers zu berücksichtigen wäre?

Gruß Robert

 

[Eisvogel]

Trägt das HLW bei einem Flugzeug in "Normalauslegung" überhaupt eine Last?
Ich denke eher, daß das Flug- bzw. Rumpfgewicht keine Rolle spielt. Das Leitwerk bzw. die Steckung muß nur den Luftwiderstand aushalten und natürlich die Landestöße.
Dann wär meiner Meinung nach nur Ca max und die Fluggeschwindigkeit zur Berechnung nötig. Wie man das dann berechnet weiß ich nicht.
Ist aber nur mein Gedanke dazu, ohne Wissen.

 

[FuniCapi]

Die Rechnung ist doch einfach:
ca_max = 1
rho = 1.2 kg/m^3
v_max = 55 m/s ( schneller als 200 km/h wirst du wohl nicht fliegen)
A musst jetzt selbst noch ausrechnen (Spannweite des HLW in Meter mal mittlere Tiefe des HLW in Meter).
Eingesetzt ist die maximale Auftriebskraft Fa_max dann 1815 mal die HLW-Fläche.
Wie viel das HLW vom Gesamtauftrieb ausmacht ist völlig egal. Entscheidend für die Belastung der Steckung ist wieviel Auftrieb das HLW alleine maximal liefert wenn du bei max. Geschwindigkeit voll ziehst und genau das berechnet man mit der Formel des dynamischen Auftriebs.

Gruss Lukas

 

[smartrobert]

OK, es gibt ja bekanntlich viele Wege nach Rom. Dann versuche ich nicht über die Tabellen sondern mich über die Berechnung nach der Formel des dynamischen Auftriebs meiner Frage zu nähern.

Danke euch,

Robert

 

[Georg Funk]

Liegt der Schwerpunkt genau im Neutralpunkt (eher giftige Auslegung), erzeugt das HLW im Horizontralflug weder Auf- noch Abtreib, Da wir normalerweise den Schwerpunkt vor den Neutralpunkt legen muss das HLW im Horizontalflug Abtrieb erzeugen. Mann kann sagen, das Gewicht das du aufs Leitwerk legen musst um auf der Schwerpunktwage den Schwerpunkt auf den Neutralpunkt zu legen ist der Abtrieb den das Höhenleitwerk im Horizontalflug erzeugt. Belastung kommt auf das Höhenleitwerk beim ziehen oder drücken und da ist dann halt die Fluggeschwindigkeit und der CA entscheidend, Welchen CA nun ein Höhenleitwerk mit kompl. ausgeschlagenem Ruder hat? Da bin ich raus. Aber wenn ich mir vorstelle dass man bei 200 km/h plötzlich das Höhenleitwerk plötzlich 60° nach oben ausschlägt, da dürfte einiges zusammenkommen. Die Flugfigur dürfte aber auch heftig aussehen.

 

[smartrobert]

Das hat mir alles keine Ruhe gelassen und deshalb habe ich heute Nacht nochmals meinem Fundus auf dem Dachboden durchforstet.

Dabei bin ich in der Modell 8/89 auf einen Beitrag von Dietrich Altenkirch gestoßen, das zum Thema "Flächenverbindung, das leidige Problem" hat. Es geht hier um die Dimensionierung des Holmverbinders der Tragflächen. Nach dem Aufsatz lässt sich das aber auch gut auf das Höhenleitwerk übertragen, wobei ich euch nochmals für eure Denkanstöße danken möchte.

Gruß Robert

 

[Sebastian St.]

Wie ich schon geschrieben habe, die Steckung so auslegen dass sie den maximalen Auf bzw Abtrieb aushalten kann, sonst läuft man Gefahr dass sie bei einer Störung durch Luftbewegungen überlastet wird und versagt, es macht keinen Sinn die Steckung nur für den normalen Flug auszulegen...