Entstehung des Pfeifgeräusches

[RetoF3X]

Hi

Da will ich auch mal: Ich habe früher sehr gerne Masterpiece geflogen. Dieser hat sich im Schnellflug durch recht lautes Kreischen bemerkbar gemacht. Am Hang bei guten Bedingungen konnte ich dann aber mehrmals in Geschwindigkeiten vordringen, bei denen das charakteristische Kreischen plötzlich weg war. Ich habe mir das so erklärt, dass das HQ Profil bei "tiefen" Geschwindigkeiten Ablöseblasen auf der Unterseite hat, bei hohen Re-zahlen sind diese dann wieder weg (oder die Grenzschicht ist dann sowieso mehrheitlich turbulent).
War eigentlich ganz angenehm, war das Kreischen weg, wusste ich, dass der MP einen Gang höher geschaltet hat.


@Kurbel: Ich stimme Dir auch zu. Der F3F Flieger Miraj macht z.B. überhaupt keinen "Lärm". Dies hängt aber nicht von seiner aerodynamischen Güte ab, sondern eher von seiner Positiv-Bauweise, die nicht so genaue Profilkonturen ermöglich wie die Schalenbauweise (glauben wir zumindest). Wäre er wirklich so leistungsfähig, wie sein fehlendes Kreischen vermuten lassen würde, müsste er allen anderen Fliegern davonfliegen, tut er aber nicht.

viele Grüsse:
Reto

 

[Kleinatze]

Guten Abend!

Die Erklärung für die Entstehung der Geräusche wurde durch Franz (Stehende9) bereits gegeben.
Es handelt sich um eine Kármánsche Wirbelstraße. Die Wirbel lösen sich mit einer Frequenz die sich im hörbaren Bereich befindet ab. Die Tonhöhe entspricht also der Frequenz, mit der sich die Wirbel ablösen.

Gruß Frank

Frank, das ist eine mögliche aeroakustische Schallquelle, aber spielt hier keine entscheidente Rolle.

Bei Sr = 0.2, U = 20m/s und einer Dicke von 5/10mm erhalten wir Frequenzen von 8kHz. So hoch sind die wahrgenommen Töne nicht.

Grüße
Andreas

 

[MarkusN]

Ich habe mir das so erklärt, dass das HQ Profil bei "tiefen" Geschwindigkeiten Ablöseblasen auf der Unterseite hat, bei hohen Re-zahlen sind diese dann wieder weg (oder die Grenzschicht ist dann sowieso mehrheitlich turbulent).

Weg, oder woanders (z.B. über der Scharnierline oder dem Holm, wo nichts mitschwingen kann), oder stabil. Oder, wie unten geschrieben, die Resonanz zwischen Schalenfrequenz und Blasenfrequenz kommt nicht mehr zustande.

@Kurbel: Ich stimme Dir auch zu. Der F3F Flieger Miraj macht z.B. überhaupt keinen "Lärm". Dies hängt aber nicht von seiner aerodynamischen Güte ab, sondern eher von seiner Positiv-Bauweise, die nicht so genaue Profilkonturen ermöglich wie die Schalenbauweise (glauben wir zumindest). Wäre er wirklich so leistungsfähig, wie sein fehlendes Kreischen vermuten lassen würde, müsste er allen anderen Fliegern davonfliegen, tut er aber nicht.

Das dürfte eher am fehlenden Resonanzkasten liegen. Die Blase ist genauso da, aber keine dünne Schale, die mitschwingen und die Schallenergie abstrahlen könnte. Wenn ich mirs recht überlege könnte die elastische Schale auch am Zustandekommen der aerodynamischen Resonanz beteiligt sein (wenn die Eigenfrequenz des betroffenen Schalenteils mit der Resonanzfrequenz der instabilen Blase zusammenfällt).
Der Einfluss von Konturungenauigkeiten auf den Umschlag wird IMHO überschätzt. Solange die Oberfläche nicht massiv wellig oder rau ist, ändern sich zwar die Eigenschaften des Profils; der Umschlag ist vielleicht etwas weiter vorne, aber genauso von einer Blase ausgelöst wie beim "perfekten" Profil.

 

[Kleinatze]

Hi Markus!

Aus welchem Material der Flügel ist, oder wo irgendwelche versteifende Elemente verbaut sind, spielt nur eine untergeordnete Rolle. Die laminaren Effekte regen die den Flügel umgebende Luft zum Schwingen an.

Ich vermute, dass diese laminare Effekt mehr Lärm produzieren, je genauer und sauberer der Flügel ist. Die Ablöseblase ist dann mehr oder weniger perfekt zweidimensional, was eine große kohärente Quelle über die gesamte Spannweite zur Folge hat.


Grüße
Andreas

 

[MarkusN]

Aus welchem Material der Flügel ist, oder wo irgendwelche versteifende Elemente verbaut sind, spielt nur eine untergeordnete Rolle. Die laminaren Effekte regen die den Flügel umgebende Luft zum Schwingen an.

Einverstanden. Ob mans aber hört hat mit der Flügelbauweise dann viel zu tun. Das merkst Du schon an der Charakteristik des Tons. Das Pfeifen eines Ruderspalts unterscheidet sich deutlich vom Kreischen oder Dröhnen einer Blase.

 

[Chrima]

Aus welchem Material der Flügel ist, oder wo irgendwelche versteifende Elemente verbaut sind, spielt nur eine untergeordnete Rolle.

Hallo Andreas
Dann sag das einmal einem Instrumentenbauer !

 

[Kleinatze]

Hallo Andreas
Dann sag das einmal einem Instrumentenbauer !

Chrima, das "Kreischen", das wir hören trifft wohl kaum die Eigenfrequenz des Flügels.

 

[Kleinatze]

Holla!

Einverstanden. Ob mans aber hört hat mit der Flügelbauweise dann viel zu tun. Das merkst Du schon an der Charakteristik des Tons. Das Pfeifen eines Ruderspalts unterscheidet sich deutlich vom Kreischen oder Dröhnen einer Blase.

Das müsstest du nochmal genau erkären. Ich hab's nicht verstanden.

Lärm der Ruderspalte ist wieder eine andere Baustelle. Da hängt es u.a. von den geometrischen Verhältnissen ab, ob der Lärm mehr tonal ist, oder ob es eher ein Rauschen ist. Wen es interessiert: unter "Rositter - Moden" googlen.

Grüße

Andreas

 

[MarkusN]

Chrima, das "Kreischen", das wir hören trifft wohl kaum die Eigenfrequenz des Flügels.

Wenn Du eine Schwingung des Gesamtflügels meinst: Nein, sicher nicht. Die liegen tiefer. Eine (evtl. lokale) Beulschwingung der Schale kann aber sehr wohl passen. Du kennst sicher die Sandbilder von angestrichenen Platten. So etwas in der Art.

Und beim Instrumentenbau kann es einerseits um Eigenfrequenzen gehen (Z.B. Resonanz von Saiten oder Luftsäulen), aber auch um möglichst breitbandiges mitschwingen Können zur Abstrahlung (Schalltricher oder, Paradebeispiel, Geigenkörper.)

 

[Kleinatze]

Wenn Du eine Schwingung des Gesamtflügels meinst: Nein, sicher nicht. Die liegen tiefer. Eine (evtl. lokale) Beulschwingung der Schale kann aber sehr wohl passen. Du kennst sicher die Sandbilder von angestrichenen Platten. So etwas in der Art.

Ja, ok. Ich kann nur sagen, das wir hier bei Tests mit Flügel aus Aluminium - Vollmaterial jede Menge Lärm produzieren können

 

[MarkusN]

Das müsstest du nochmal genau erkären. Ich hab's nicht verstanden.

Das Dröngeräusch eines angeregten Hohlkörpers hat eine ganz bestimmte tonale Qualität. Ich kanns nicht beschreiben, ist eben sensorisch. Kommt wohl daher, dass die höheren Modi einer Biegeschwingung keine harmonischen sind.
Jedenfalls höre ich diese Qualität aus dem typischen Blasenkreischen heraus.

Lärm der Ruderspalte ist wieder eine andere Baustelle. Da hängt es u.a. von den geometrischen Verhältnissen ab, ob der Lärm mehr tonal ist, oder ob es eher ein Rauschen ist. Wen es interessiert: unter "Rositter - Moden" googlen.

Heh. War mir bisher kein Begriff. Ist aber in der Aerodynamik offenbar so gut eingeführt, dass die ersten Fundstellen in Google sich um eine Definition gar nicht mehr bemühen. Prinzip klingt nach angeblasener Flasche. Korrekt?

 

[MarkusN]

Ich vermute, dass diese laminare Effekt mehr Lärm produzieren, je genauer und sauberer der Flügel ist. Die Ablöseblase ist dann mehr oder weniger perfekt zweidimensional, was eine große kohärente Quelle über die gesamte Spannweite zur Folge hat.

Erst jetzt gelesen. Edit?

Gute Erklärung. Klingt einleuchtend.

 

[Kleinatze]

Hi Markus!

Ja, hatte den Satz noch ein paar Minuten später draneditiert.

Das ein Hohlkörper anders klingt ist sicher richtig. Dennoch glaube ich, dass das für unser Kreischen keine Rolle spielt, da wir uns in anderen Frequenzbereichen befinden. Aber, die Wechselwirkungen gibt es - keine Frage.
edit: Vielleicht spielt aber die Dämpfung eine Rolle. Ein Styro-Balsaflügel hat sicher einer bessere Eigendämpfung als ein hochsteifer CFK - Flügel.

Die Angeblasene Flasche lässt sich als Helmhotz - Resonator analytisch als Masse-Feder System berechnen. Unten haben wir ein Volumen (= Feder) und die Luft im Flaschenhals fungiert als Masse.

Die Rositter - Moden beschreiben eher die Vorgänge einer quer überspülten länglichen Kavität. Die Zusammenhänge die ich kenne sind eher semi-empirischer Natur. Ich bin mir auch gerade nicht sicher, ob die Rositter - Moden nicht eher den höheren Machzahlenbereich beschrieben, will hier keinen Mist erzählen.

Grüße
Andreas

 

[hänschen]

bei den "grossen" gibts einen Flieger, wenn der überm Platz kurbelt, braucht man nicht hinschauen: ein Spatz singt sein Lied...
Kommt sicher auch von der langen laminaren Laufstrecke...

 

[Ralph Stepper]

Danke!

Danke!

Hallo allerseits,

und vielen Dank für Eure Erklärungen.
Auch wenn viele Begriffe und Zusammenhänge für mich neu sind, so habe ich es bis hier hin so verstanden, dass ich mir - zumindest im Zusammenhang mit der genannten Geräuschentwicklung - um die Sauberkeit der aerodynamischen Auslegung meiner Xperience Pro keine Gedanken machen muss. Alles andere hätte mich auch schwer gewundert, um ehrlich zu sein...

Dann freue ich mich schon auf's nächste Mal Fliegen und werd dabei wieder sabbernderweis das laminare Ablösegedöns zum Schreien bringen!

Grüße
Ralph

 

[Kleinatze]

Dann freue ich mich schon auf's nächste Mal Fliegen und werd dabei wieder sabbernderweis das laminare Ablösegedöns zum Schreien bringen!

Grüße
Ralph

Richtig so


Was meinen denn die echten Aerodynamiker? Wie wäre es, wenn man den Ort der Ablöseblase mit xfoil bestimmt, und kurz vorher Zackenband aufbringt? Was ändert sich an den Polaren?

Ich komme ja eher aus der Akustik-Ecke, und wollte daher mal ganz naiv nachfragen.

Grüße
Andreas

 

[jmoors]

Hallo alle,

hat schon einmal jemand versucht, einem Flieger mittels angeklebter Trillerpfeife das Trillern beizubringen? Wird ein "normaler" Segler schnell genug dafür?

Gruß, Jürgen

 

[MarkusN]

Was meinen denn die echten Aerodynamiker? Wie wäre es, wenn man den Ort der Ablöseblase mit xfoil bestimmt, und kurz vorher Zackenband aufbringt? Was ändert sich an den Polaren?

Wenn das so einfach wäre. Das Problem ist, dass die Blase wandert. Eine solche Auslegung ist nur für einen schmalen ca-Bereich optimal. Liegt die Blase vor oder über dem Turbulator, ist er wirkungslos. Läge sie wesentlich dahinter, verlierst Du Leistung. Deswegen findest Du auf der Profiloberseite der Grossen keine Turbulatoren. Auf der Druckseite ist die Wanderung kleiner, und mit einer passend gewählten Profilkontur kann eine Turbulatorposition gewählt werden, die über einen genügen breiten ca-Bereich Vorteile hat.

hat schon einmal jemand versucht, einem Flieger mittels angeklebter Trillerpfeife das Trillern beizubringen? Wird ein "normaler" Segler schnell genug dafür?

Eine Trillerpfeife braucht allerhand Druck. Glaube nicht, dass der Staudruck dazu ausreicht. Andere (Zungen-) Pfeifen gehen aber schon. Gab es nicht auch Frisbees mit eingeabuten Lärmerzeugern?

 

[shoggun]

Eine Trillerpfeife braucht allerhand Druck. Glaube nicht, dass der Staudruck dazu ausreicht. Andere (Zungen-) Pfeifen gehen aber schon. Gab es nicht auch Frisbees mit eingeabuten Lärmerzeugern?

Gabs nicht vor kurzem mal in einer FMT einen Bericht über einen EPP Nuri bei dem optional so ein Windheuler draufgeklettet werden konnte um das pfeiffen der echten Modelle ( ) nachzuahmen? Fand ich richtig lärcherlich, wenn ein Modell nicht von sich aus, bzw. von der Auslegung her pfeifft dann soll man das so lassen, oder halt zu was anderem als EPP greifen.

Gruss Mathias