EWD: 1,5 Grad passt immer! - Oder ?

[Yeti]

Original erstellt von Helmut Stettmaier:
Hallo Christian, Deine Aussage "Die EWD hat nichts mit der Stabilität zu tun" ist etwas überspitzt und kann mißverstanden werden.

Hallo Helmut,

dann schreibe ich es anders: Wenn ich es mit einem Modell zu tun habe, dass statisch instabil ist, kann ich es nicht durch eine Anpassung der EWD stabil machen; genausowenig wie ein stabiles Modell durch eine falsche EWD statisch instabil werden kann.

Statische Längsstabilität hängt einzig und allein ab von der Lage des Schwerpunktes und des Neutralpunktes, explizit vom Abstand beider Punkte zueinander. Stabilität wird also beeinflusst von der SP-Lage, sowie von der Größe des HLW und dem Leitwerkshebelarm. Wird eine dieser Größen verändert, ist im Anschluss sicherlich auch eine Anpassung der EWD sinnvoll. Aber einen direkten Einfluss der EWD auf die statische Längsstabilität gibt es nicht!

Was durch eine Veränderung des HLW-Einstellwinkels sicherlich passiert, ist eine Verschiebung der Steuerbarkeitsgrenzen (möglicherweise mit der Folge eines Leitwerks-Stalls), sowie ein (recht geringer) Einfluss auf die Flugleistungen.

Gruß Yeti

 

[TurboSchroegi]

Hallo Helmut !

Danke für Deinen sehr interessanten Beitrag. Vor allem bin ich froh, dass mal einer "stated", dass es sich bei der EWD nur um ein Ergebnis handelt! Zum Thema dynamische und statische Längsstabilität mag ich eigentlich nix mehr sagen, denn was ist denn das Licht ? Welle oder Teilchen ? Ihr wisst was ich meine.

Zum Thema: Im Grunde ist mir die EWD wurscht! NUR: Ich möchte ein 1:3 Modell einer DG303 Elan Acro bauen. Das ist schon ein lange gehegter Traum! Mental bin ich nun soweit

Dabei sind natürlich schon "fast alle" Parameter vorgegeben, weil es soll ja "scale" sein (aber mindestens ) Zu diesem Zwecke möchte ich die Anformungen halt gleich mal so machen, dass die dann auch soweit passen und weil wir ja die AedvlTzSdG zur Verifikation der "1,5 Grad" Praxis einsetzen wollen habe ich gerechnet.

Zum Thema Rechenfehler: Ich habe natürlich ein Excel Sheet gemacht und das wiefolgt getestet: Zuerst mal Modellbeispiele aus dem Quabeck nachgerechnet - passt. Dann Dein Excel Sheet genommen und die DG303 gerechnet - passt. Hier mal ein Bild von Deinem Excel.

Soweit ist auch alles klaro! Der Punkt ist nur das Auslegungs ca. Sie mal bei ca 0,7. Das habe ich fix eingetragen. In deinem "Original" gehst Du mit 0,8*ca-max in den Flugzustand gleiten und kommst damit auf eine EWD von 4,5. Also einen Bereich den ich ganz zu Anfang auch hatte. Ich bin in meiner Tabelle jetzt mit dem Flügel ca für's beste Gleiten etwas nach unten gekommen - eben auf ungefähr 0,7. Ich rechne die Reduzierung
des Profil-cas jetzt über den Streckungsfaktor. Ich komme jetzt bei knapp 2,5 Grad EWD raus und
du dann bei 2,7. Da ich an manchen Stellen wahrscheinlich etwas anders rechne ist das
nicht verwunderlich und ok. Bei interesse kann ich Dir mein Sheet schon mal Mailen (viel neues wird's für Dich wahrscheinlich nicht sein - ich beschäftige mich ja erst seit 8 Wochen mit dem Theorie-Kram - bin daher quasi "Einsteiger").

Ich möchte allerdings jetzt versuchen über den Aspekt den haru eingebracht hat und über den Wirkungsfaktor des HLW noch etwas "realistischer" zu werden. Realistischer bedeutet für mich sicherlich bei so einem Flieger eine EWD von 1-2 Grad. Aber halt argumentativ begründet und nicht nach der "1,5 Grad passt scho Methode". Bevor ich Geld für Urmodellbau etc. ausgebe, möchte ich einfach noch merh Argumente sehen

Eine kurze Frage noch: Wenn ich das Ding wie oben beschreiben auslege, dann kann ich doch recht sicher sein, dass der Arbeitsbereich des HLW nicht zu eng ist wenn ich ein symetrisches Profil (SD8020 o.ä.) wähle, oder ? Ich kann keine Gefahr erkennen!

Danke + Grüße TurboSchroegi

 

[Steffen]

Hi Leute,

Da ist ja recht interessant, aber ich hab da mal ein paar Fragen :

Was rechnet ihr da überhaupt? Abgesehen von einer grundsätzlichen Frage der Unterscheidung von Ursachen, Wirkungen und Nebenantworten frage ich mich, was ihr da genau rechnet und welche Verfahren ihr da anwendet?
Ausserdem stellt sich die Frage, was überhaupt gefordert wird. Die EWD ist ein grundsätzlich untergeordneter Wert, sie bestimmt lediglich über die Ruderwirksamkeiten und das angewendete Stabilitätsmaß die Steuerbarkeitsgrenzen.

Weiterhin interessiert mich, was ein Flieger mit 22% Stabilitätsmaß macht?
Fliegt jemand wirklich mit soviel Stabilitätsmaß oder ist das eher ein falsch bestimmter Neutralpunkt? Der geometrische Neutralpunkt ist nämlich unter Umständen erheblich vom realen Neutralpunkt abweichend, nur ein erflogener Neutralpunkt ist ein glaubwürdiger Neutralpunkt. Ich kenne einen Fall, wo der Neutralpunkt immerhin 8% lµ vom geometrischen abweicht (und es handelt sich nicht um ein niedrig gestrecktes Flugzeug!).
Ich kann mir jedenfalls kein Modell mit so hohem Stabilitätsmaß vorstellen, jedenfalls nicht mit Flugspaß . Mal davon abgesehen, dass man mit den notwendigen großen Ausschlägen ja sofort aus jeder Laminardelle rausfällt.

Um mal vorwegzunehmen, was ich machen würde:

1. Aufgabe:
Die Bestimmung der Einstellwinkel, um die Rumpfanformungen korrekt zu machen. (sonst ist es ja fast egal, man kann es ja nachher ändern)

2. Definition:
in welchem Bereich soll das Modell geflogen werden (Geschwindigkeiten, Anstellwinkel, Richtung des Auftriebes )

3. der Einstellwinkel des Flügels für den Auslegungspunkt wird bestimmt (Multhopp, Profilpolare)
Unter diesem Winkel kommt der Flügel an den Rumpf.

4. Mit dem Leitwerk, den Rudergrößen und den daraus folgenden Ruderwirksamkeiten schätze ich die Wirksamkeitsbereiche des Leitwerkes ab. Sollten diese unproblematisch sein (Leitwerksgröße kann ich wegen Scale ja nicht ändern) stelle ich den Einstellwinkel des Leitwerkes so ein, das es beim Auslegungspunkt mit neutralem Ruder fliegt, weil das am Boden gut aussieht. Brauche ich bestimmte Manöver (zB F3B, Kunstflug, watt weiss ich) die für die Leistung verantwortlich sind, verschiebe ich unter Umständen den Einstellwinkel des Leitwerkes und schlage dafür das Ruder im Auslegungspunkt etwas aus. Oder nehme stattdessen ein nicht symmetrisches Leitwerk.

Und dann gehe ich fliegen und bewerte das ganze

Wenn man es gut meint, rechnete man noch den kompletten Nachlauf mit den Abwindwinkeln als Strömungsfeld aus, aber da reicht eigentlich eine Rechnung mit einfachen Verfahren.

Ciao, Steffen

 

[Yeti]

Original erstellt von TurboSchroegi:

Eine kurze Frage noch: Wenn ich das Ding wie oben beschreiben auslege, dann kann ich doch recht sicher sein, dass der Arbeitsbereich des HLW nicht zu eng ist wenn ich ein symetrisches Profil (SD8020 o.ä.) wähle, oder ? Ich kann keine Gefahr erkennen!

Hallo Turbo-Helmut,

zwei Dinge sind mir aufgefallen:

1. Es soll das Modell einer DG 303 acro werden. Liegt die Betonung auf DG 303 oder auf acro?

2. Ein Stabilitätsmaß von 22% erscheint mir recht üppig und wird negative Auswirkungen haben beim Heizen an der Hangkante (willst du das?) und beim Kunstflug, in Verbindung mit 2,7° EWD vor allem im Rückenflug. Die Gefahr besteht, dass du hier als erstes die Steuerbarkeitsgrenzen erreichst / Leitwerksstall einhandelst. Fürs gemütliche Thermikfliegen ist eine erhöhte Längsstabilität sicherlich von Vorteil, vor allem in großen Höhen, wo die Fluglage zunehmend schwieriger zu erkennen ist. Man muss sich allerdings im klaren sein, dass ein hohes Stabilitätsmaß auch die Steuerbarkeitsgrenzen einschränkt (untere Grenze rückt nach oben, obere Grenze verschiebt sich zu niedrigeren Geschwindigkeiten -> höhere Stabilität = größere rückstellende Momente in den Ausgangszustand -> größere erforderliche Ruderausschläge, um neuen Gleichgewichtszustand einzuhalten -> bei begrenzten Ruderausschlägen geringeres Geschwindigkeitsspektrum)

Und zum Schluss noch eine bescheidene Frage Was rechnet ihr hier überhaupt, also was ist das Ziel der Auslegung? Geht es um Flugeigenschaften (Steuerbarkeitsgrenzen) oder um Flugleistungen (Minimierung des Leitwerkswiderstands am Auslegungspunkt) oder einfach nur darum, dass das Höhenruder bei einem bestimmten Auslegungs-CA in der Mitte stehen soll?

Ich würde folgendes vorschlagen:

1. Festlegen eines SP-Bereiches und damit eines Bereichs für das Stabilitätsmaß (durch Ballast variierbar) für Thermikflug, Hangflug, Kunstflug

2. Bestimmung des Leitwerks-Einstellwinkels für den Langsamflug, bei dem die Steuerbarkeit gewährleistet ist.

3. Überprüfung, bei welcher Geschwindigkeit am HLW Nullauftrieb anliegt und welcher Ruderausschlag dafür erforderlich ist. Bei nicht zufriedenstellendem Ergebnis EWD verändern, solange Bedingung 2 erfüllt bleibt.

4. Überprüfung der Steuerbarkeitsgrenze im Schnellflug (reicht, wenn das bei kleinerem Stabilitätsmaß OK ist und fürs langsame Thermikfliegen die Stabilität durch Blei in der Nase erhöht wird)

5. Wenn acro auch wichtig, checken, ob die Einstellung auch im Rückenflug funktioniert, sonst ändern, solange Bedingung 2 erfüllt bleibt und/oder 3. und 4. nicht so wichtig ist.

6. Geändert wird am Leitwerk, Rumpfanformung entweder so, dass es gut aussieht und/oder leistungsmäßig im grünen Bereich ist.

Gruß Yeti

 

[TurboSchroegi]

Hi Folks !

Ha! Jetzt gibt's Butter bei die Fische
Erstmal Danke für Eure wirklich guten Beiträge. So macht RCN Spaß! Bitte lasst mich auf die Antworten per "Kategorie" (und nicht persönlich an Euch gerichtet) antworten. Das macht's etwas leichter!

1) Was rechnet Ihr da eigentlich ?

Eine einfache und eine schwierige Antwort. Die einfache: Keine Ahnung Die schwierige ist auch Historie. Hier in Stichworten:

- Immer schon mal DG303 komplett selbst bauen
wollen *träum*
- Problem identifiziert: Winkel der Anformungen
von Fläche und Leitwerk
- Internet gesucht und gefunden: Helmut
Stettmeiers EWDSSTAB.xls
- Gedach: Das ist ja einfach !
- Erschrocken bei der ersten Verwendung: 7 Grad
Anstellwinkel der Fläche und eine EWD von
irgendwo 5 Grad!
- Weil schon mal ein Modell gebaut und geflogen
( ): Gedacht, da stimmt was nicht!
- Selbst ist der Mann: Also Literatur besorgt,
Profili besorgt, Euch furchtbar genervt
und gelesen, gelesen, gelesen, alte Mathe
Scripts rausgeholt, weil nix kapiert usw.
- Letztlich heute hier gelandet

Fazit: Ursächliches Ziel war Anformungswinkel rauszufinden. Mittlerweile ist mir klar, dass es sich eher um die grundsätzliche Frage der Auslegung handelt.

2) Welche Verfahren habt Ihr angewendet ?

Ich nach den Formeln aus dem Quabeckbuch gerechnet. Ich kenne nur diese und die aus dem
Excel-Sheet von Helmut Stettmeier. Ausserdem gibt es irgendwo im Netzt eine Theorieseite mit Formeln zur Flugmechanik. Ich habe mich aber streng an das Quabeckbuch gehalten. Ich fühle mich auch recht gut dabei

Ich würde soooooooo gerne auch Multhopp rechnen (der DG303 Flügel würde das zulassen soweit ich das sehe). Mir hat auch ein RCN Kollege Kopien aus einem Vorlesungsscript geschickt. Bin gerade dabei seine Handschrift zu entziffern ;> Ansonsten habe ich keine Ahnung wie Multhopp im Detail aussieht.

3) Stabilitätsmaß 22%

DAS ist mir auch schon aufgestoßen! Habe es aber erstmal zurückgestellt. Also Quabeck schreibt das wäre aus Gründen der Fluglageerkennung von so großen Modellen (die werden in großen Entfernungen geflogen) schon ok. Ich weiß aber sicher, dass meine Modelle eher so zwischen 8-16% liegen. Also mir kommt das auch sehr Spanisch vor. Wie gesagt: Ich habe einfach alle geometrischen Daten "scale" Übertragen. Dann kommt man auf 22%.

Im Endeffekt kann man sicher auf den einen oder anderen Scaleeffekt verzichten - da bin ich nicht päpstlich - um irgendwo zwischen 8-16% raus zu kommen. In AKAFLIEG Publikationen der Uni kalsruhe habe ich 8-10% für die hinterste Schwerpunktlage gelesen.

4) Einsatzzweck der DG303 ELAN acro

Das Ding heißt zwar "acro" aber ganz so ist es nicht. Die DG303 wurde als Leistungssegler konzipiert. Später hat man dann die interne Struktur des Fliegers verstärkt und das Teil als DG303 ELAN acro auf den Markt gebracht. Ausserlich gibt es keinen Unterschied festzustellen, zumal die Winglet nur als Option erhltlich sind.

Abgrenzung: Die DG3003 soll sich nicht so verhalten wie eine SWIFT oder FOX o.ä. Nix
gestoßenes oder gerissenes. Es soll in erster Linie ein Hochleistungssegler werden. Dem Zusatz "acro" möchte ich Rechnung tragen, indem ich die Holmauslegung entsprechend mache. Die 303 soll einfachen Kunstflug (Loopings, Rollen) können. Klar! Man soll sie gut "runterrauschen" lassen und dann schön hart abfangen können. Der Durchzug darf schon da sein. Ab und zu soll auch mal ein Stück auf dem Rücken fliegen können. Dabei darf man ruhig drücken müssen.

So das waren die Antworten und jetzt weiter zur Diskussion.

5) Diskussion

Mache ich wirklich so einen großen Fehler, wenn ich den Anstellwinkel der Fläche so berechne wie z.B. in Helmut Stettmeiers (oder meinem) Excel-Sheet ? Ok, ich kenne den Strak nicht aber da wir hier eh im Großseglerbereich sind möchte ich doch lieber eine Lage der Nullauftriebslinie haben. Ich muss nicht experimentieren ! Ich gehe einfach mal davon aus - ganz gnadenlos - dass am ganzen Flügel ein HQ3,0/x verwende. Sagen wir (von innen nach aussen): HQ3,0/12, HQ3,0/11 und aussen HQ3,0/13. Bitte jetzt keine Profildiskussionen, die können wir später in einem anderen Thread führen, ok? Wenn ich das so mache ist das doch ok wie ich rechne.

Der Bereich in dem das Modell geflogen wird ist ja genau der Knackpunkt! Was sind das für ca Werte ? Ich sage mal frei von der Leber weg: Die Werte oben im Bild sind ok. 19,3 m/s für Schnellflug und 11,6 m/s für Thermik. Den Auslegungspunkt hätte ich gerne bei "Gleiten". Siehe Bild bei ca 0,7. Die Frage ist nur: Ist "bestes Gleiten" wirklich ca 0,7 ??? Weil das beeinflusst ja dann wieder den Einstellwinkel der Fläche. Das HLW soll bei "Gleiten" mit "0" fliegen. Der Parameter ist fest. Wenn ich unter diesen Voraussetzungen ein symetrisches HLW nehme - meinertwegen SD8020 - dann habe ich doch
kein Problem mit HLW-Stall und Steuerbarkeitsgrenze Das sieht man doch auch oben auf'm Bild (an den Zahlen), oder etwa nicht ?

Wenn ich auf Stabmaß 16% gehe, dann komme ich bei (ungefähr) ca 0,5 und einer EWD von knapp einem Grad in einen Zustand in dem das HLW keinen Auftrieb erzeugt. Das ist doch recht nahe an dem was ich will. Ist Stabmaß 16% in Euren Augen immer noch zu hoch ??

Danke + Grüße TurboSchroegi

 

[Helmut Stettmaier]

Hallo Freunde,
... in aller Eile (parallel verfaßt zu TurboSchroegis Beitrag, dieser Beitrag ist noch nicht berücksichtigt - ich kann leider nur selten antworten, obiger Aufsatz entstand weitgehend in der S-Bahn, da kann man zur Zeit trefflich Wartezeiten sinnvoll nutzen...)

@Helmut: Ein paar Stichworte...
Als Profil-Camax ist 1.2 angegeben bei moderatem Cm0 (-0.068); welches Profil? Hohe Wölbung und wenig Nickmoment?
SH =ca. SF*0.09, etwas kleiner als üblich (Scale); ich kann den Hebelarm so aus dem Handgelenk nicht beurteilen. Aber die Rechenergebnisse lassen kein Problem vermuten.
Der erforderliche Trimm-Bereich (EWDmax-EWDmin) ist sehr groß (das wären 6° bei einem Pendel-HLW, entsprechend mehr bei einem HLW mit Ruderklappen), bei der hohen Stabilität aber nicht verwunderlich. Das bedeutet z.B.: Wenn Du EWD 2.7° einstellst und durch HR-Trimmung die EWD(trimm) nur um 1.5° (realistisch bei 25%igen Klappen) verkleinern kannst, dann bedeutet CAmin=etwa 0.45 (geschätzt) die maximale trimmbare Geschwindigkeit. Das mußt Du Dir klar machen wenn Du das Modell so stabil machen willst. Die CAmax-Grenze ist ebenfalls eng, unterhalb Deiner Themik-Auslegung CA=1.1.
CA-Thermik etwas groß gewählt (sehr knapp unter Stall), 0.9 oder wenigstens 1.0 wären vielleicht besser, Flugzeug-Polare ausrechnen. Das bedeutet: Kräftig ziehen beim Kurbeln, das Modell dürfte kaum zu überziehen sein. Einen Looping macht es entweder von selbst (nach dem Anstechen) oder nie.
1.5° EWD würde nicht zu 22% Stabilitätsmaß passen. Nein Chistian, bitte jetzt nicht rot anlaufen! Ich meine: Ich habe noch keine Rechenergebnisse gesehen, bei denen bei hoher Stabilität (Schritt 1) anschließend (in Schritt 2) eine so kleine EWD herausgekommen wäre. Ausschließen kann ich's natürlich nicht. Ok?
CAH-Bereich (-0.11 .. +0.08) auf der sicheren Seite; Christian: HLW-Stall ist aus den Ergebnissen nicht zu sehen.

Fazit: Probier' mal 15% StabMaß, spiele ein wenig rum, kontrolliere dabei aber immer die CAH-Spalte. 15% läßt das Modell immer noch von alleine fliegen, aber es wird bestimmt weniger "starrköpfig".

@Steffen: Die gelb schattierten Felder sind Eingabefelder, die Ausgaben sind SP-Lage und die Spalten EWD und CAH für verschiedene Flugzustände. Die anderen weißen Felder im linken Teil sind weitere, evtl. interessante Zwischenergebnisse (z.B. vmin). Soviel zur Frage "Was rechnet ihr da überhaupt?".
Helmut hat eine klare Aussage gemacht: Mit dem Eintrag "22" hat er festgelegt, daß er ein sehr stabiles Flugzeug haben will (z.B. damit es in sehr großer Höhe eigenstabil fliegen kann). Es steht jedem frei, sein Modell sehr (oder auch extrem) stabil auszulegen; so ein Modell kann für bestimmte Flugaufgaben viel Freude machen, dieses Modell ist insbesondere ohne Absicht kaum zu überziehen. Ob er bei diesem Wunsch bleibt wird sich zeigen.
Einschränkungen bezüglich Manöverierbarkeit (null ACRO), Geschwindigkeitsbereich muß man vorher wissen und akzeptieren. Eine offene Frage ist die Pumpneigung; eines meiner frühen Modelle war mit 25% StabMaß ausgewogen (als ich von dem ganzen Krempel noch null Ahnung hatte), pumpte im Langsamflug aber nur wenig. Bei böigem Wetter mag das anders aussehen. Die vlTzSdG gibt dazu nichts her; weiterführrende Theorien würden nicht nur mehr Mathematik sondern auch mehr Daten über das (noch nicht gebaute) Modell erfordern. Ich kenne leider keine begründete Aussage "ab dem und dem StabMaß pumpt das Flugzeug", nur "Das gleiche Flugzeug pumpt bei verkleinertem StabMaß weniger".
Das EXCEL-Sheet enthält die üblichen Formeln zur Berechnung des aerodynamischen Neutralpunktes.
Dein Schritt 1(=3) ist mit dem Sheet nicht machbar, dazu ist es nicht gemacht. Man kann Prandtls einfache Korrekturformel CA=ca*L/(L+2) verwenden, oder auch Multhopp- oder noch schönere Programme (z.B. bei Schränkung).

Zur grundsätzlichen Auslegung des Modelles ist ja schon genug gesagt worden, da kann ich nichts hinzufügen.

@Chistian: Ich hoffe, Dein vorletzter Beitrag war nicht ärgerlich.
Zur "bescheidenen Frage": Die Rechnung soll sehr einfache Wünsche erfüllen:
1. Die (2D-) Geometrie ist fertig (Scale) und Helmut will ein stabiles Modell, also wohin mit dem SP?
2. Welche EWD und geht das gut?
Das Sheet enthält keine Optimierung, Auslegung oder sowas, eine Rechnung mit dem Sheet kann als ein Schritt in einer Optimierungsiteration gesehen werden.
Deinen Anweisungen 1 bis 6 ist nichts hinzuzufügen - außer: Bei wachsamer Interpretation der Ergebnisse ist das Sheet ein nutzbares Hilfsmittel für Schritte 1 bis 5, siehe oben (man kann unten auch negative CA-Werte eingeben...).
Selbstverständlich macht es Sinn, mit den Eigabewerten zu spielen um verschiedene Situationen/Auslegungen zu überprüfen - das hat doch niemand ernsthaft bezweifelt.

Jetzt wurd's doch wieder lang...

Schöne Grüße,
Helmut

 

[Steffen]

@Helmut:
Ich meinte eigentlich nicht, welche Werte ihr ermitteln wollt, sondern wie ihr das tut.

Ich habe mir das Excelblatt mal angesehen (ohne die Formeln nachzuvollziehen) und denke mal einfach, dass das nicht korrekt rechnet. Eine cA-Spannweite von -0.11 bis +0.08 bei einem Stabilitätsmaß von 22% glaube ich einfach nicht.

Ich habe auch das Blatt genommen, wie es auf der website liegt und nur mit dem Stabilitätsmaß gespielt. Setz da mal 0%/5%/10% etc ein und erklär mir die Spannweiten der Auftriebsbeiwerte am HLW.

Ciao, Steffen

 

[Yeti]

Hallo Helmut (St.),

selbstverständlich war es nicht böse gemeint. Die Frage "Was rechnet ihr eigentlich?" war eher so gemeint, dass mir nicht ganz klar war, welches Ziel eigentlich hinter den Rechnugen steht. Das Thema "EWD" war als solches für mich nie eines, weder im Studium noch bei meinem ersten Arbeitgeber, wo ich auch etwas mit flugmechanischer Auslegung zu tun hatte. Es ging natürlich um Stabilität (Leitwerksgröße) und Steuerbarkeitsgrenzen. Bei letzterem dann natürlich auch um den HLW-Einstellwinkel. Aber niemals hat sich jemand darum gekümmert, ob dabei die Differenz der Einstellwinkel einen "ungewöhnlichen" (weil ungleich 1,5°) Wert annehmen.

Zum Thema Leitwerksstall: Sieht man natürlich nicht direkt aus den Zahlen, aber Gedanken würde ich mir darüber trotzdem machen. Für den Thermikflug steht in (Turbo-) Helmuts Tabelle ein Leitwerks-ca von 0,08 bei einem Flügelanstellwinkel von 11°. Das macht am Leitwerk noch 11° - 2,7° (EWD) - Abwindwinkel (???vielleicht so 2-3° ???), sagen wir summa summarum irgendwas in der Größenordnung von 6-7°. Und bei diesem Anstellwinkel soll das Leitwerk so gut wie keinen Auftrieb erzeugen! Man stelle sich den zugehörigen Ruderausschlag vor und denke noch einmal über die Problematik nach. Dagegen würde eine Reduzierung des Stabilitätsmaßes übrigens auch helfen.

Gruß Yeti

 

[TurboSchroegi]

Hi Folks !

Danke nochmal für die Antworten.

@Helmut Stattmeier: Du hast recht! Es hat sich bei den Profildaten ein Fehler eingeschlichen. Die korrekten Daten für das HQ3,0/12 sind:

ca-max = 1,16
cm0 = -0,096
alfa0 = -3,73

Ich habe mal meine und "Stettis" (Sorry - wegen der Unterscheidung ) Tabelle verglichen. Wir kommen grundsätzlich auf ähnliche Ergebnisse. Schwerpunkt z.B. 115 vs. 116 mm. Tendenziell rechne ich immer eine etwas höhere EWD raus - aber marginal. Liegt wohl an der Berechnung des Abwindes in dem das HLW fliegt - hier sind leichte Unterschiede in alfa-w.

Meine Eingangsfrage habe ich dank Eurer Hilfe beantworten können.

1) Das Flügel ca liegt u.U. deutlich niedriger als das Profil ca
2) Modelle werden eher auf Schnellflug getrimmt; den meisten Piloten passt das besser
3) Stabmaß von 22% ist zu hoch; 8-16% ist angebracht.

Unter Berücksichtigung der o.g. Punkte bin ich gut bei den Praxiserfahrungen und habe zusätzliche Sicherheit gewonnen. Danke nochmal dafür.

@all: Ich werde demnächst einfach mal niederschreiben wie und was ich da gerechnet habe. Ich kann Euch das dann ja mailen wenn Ihr wollt. Mein Excel Sheet stelle ich auch gerne zur Verfügung. Ich weiß nur nicht wann ich damit fertig bin; ich werde nämlich diese oder nächste Woche zum 2ten mal Vater und zeitlich bedeuted das ja einiges!

Bezgl. der anderen Fragen (Stall, Steuerbarkeit usw.) kann ich nicht recht mithalten. Da brauch ich noch ein neues Buch Will sagen damit muss ich m ich erst auseinandersetzen um überhaupt qualifiziert fragen und beitragen zu können.

Btw. Ich bin zum Flügel ca nicht über Prantls einfache Formel gekommen sondern über die des erweiterten Traglinienverfahrens. hab die jetzt nicht im Kopf. Das war das Teil mit Wurzel und Zeug im Nenner

Danke + Grüße TurboSchroegi

 

[Helmut Stettmaier]

Hallo Freunde!

@Steffen: Hmmm, "...daß es nicht richtig rechnet": Man ist nie sicher vor Fehlern, ich auch nicht. Ich werde die Formeln bei Gelegenheit (das dauert) nochmal nachsehen. Aber gerade diese Stellen habe ich immer wieder überprüft, weil auch ich einige merkwürdige Ergebnisse einfach nicht glauben wollte.

Die Anforderung "...erklär mir die..." ist natürlich etwas unspezifisch; ich nehme an, Du kommst nicht damit klar, daß bei großem StabMaß so (betragsmäßig) kleine CAH-Werte gebraucht werden, viel kleinere als bei kleinem StabMaß.
Das ließe sich aus den Formeln so ableiten: Beim Momentenausgleich geht die Distanz (SP-Flügelneutralpunkt) ein, die bei weiter vorne liegendem SP kleiner wird.
Du hast schon recht: Es erscheint echt merkwürdig, daß bei hoher Stabilität zwar deutlich größere Trimmwinkel (=EWD-Änderungen) erforderlich sind um einen Flugzustand einzustellen, daß er aber mit deutlich geringerem "Kraftaufwand" seitens des HLW gehalten werden kann. Ich hab' das jetzt einfach mal so hingenommen, wenn mir jemand belegen kann, daß das Mist ist: Bitte melden! Dann muß ich in mich gehen...
Aber solche Merkwürdigkeiten gibts viele (z.B. vorne Gewicht rausnehmen damit die Kiste nicht so wegsteigt/pumpt).

Bei der Rechnung (und Deinen Variationen) kommt als erstes überdeutlich raus: Allein der Momentenhaushalt erzwingt eine SP-Lage weit vorne, sonst gibt's HLW-Stall im Langsamflug. Alleine um mit CAHmax unter der Grenze zu bleiben muß der SP nach vorne und das StabMAß ist deshalb hoch.
Ein Modell mit hohem CA (am Flügel) kann m.E. nicht <wenig stabil> eingestellt werden.
Auch wenn man am Profil variiert oder sonst wie rumspielt, bei hohem CA muß das Leitwerk "tragen" und kommt rasch an seine Grenze.
Alle: Kennt jemand ein Modell mit Hochauftriebsprofil (und hoher Streckung, damit der hohe Auftrieb auch erreicht werden kann), das nicht notgedrungen sehr stabil eingestellt ist? Mich würde interessieren, mit welchem Trick der Konstrukteur das Problem gelöst hat. Ich kenne keinen solchen Trick.

@Helmut: Mit den geänderten Profil-Daten (mehr Nickmoment) kann das Modell entsprechend der Rechnung mit 15% StabMaß geflogen werden:
Die EWD ist beim "Gleiten" bei 1.6° (na wer sagt's denn? ), in diesem Flugzustand ist das HLW (fast) lastfrei und wird in allen Flugzuständen nicht mit mehr als +/-0.2 belastet.
(Christian hier bitte mitlesen: ) Wenn Du mit dieser EWD "Heizen" willst mußt Du so weit tief trimmen, daß die EWD um 2,5° verrringert wird; eine HLW-Klappe mit 25% Tiefe hat etwa einen Wirkungsgrad von 50% (fragt mich bitte jetzt nicht, wo ich das her habe, die Abb. unten findet man in vielen Veröffentlicheungen), also mit 5° Tieftrimmen sollte das gehen.
HR-Klappe 2 Grad nach oben ist gut für CA=0.9 (das reicht noch nicht für's Kurbeln, da muß man aus anderen Gründen noch mehr ziehen aber das gehört nicht hierher, da gab's mal einen Thread um's Kreißen).
Um zu überziehen müßtest Du im Geradeausflug um mehr als 3° hochtrimmen.
In allen Flugzuständen bleibt Reserve zum Manöverieren.
Wenn Du das Modell weniger stabil auswiegen willst kriegst Du möglicherweise Ärger mit HLW-Stall im überzogenen Flugzustand, also nur in großer Höhe ausprobieren...

Hier noch das Bild:

Es gibt theoretische und gemessene Werte (sowie einen aus einem Althaus-Buch gewommenen Wert) mit dem man einen Klappenausschlag in einen gleichwertigen Ausschlag z.B. eines Pendel-Leitwerkes umrechnen kann. Abszisse: Klappentiefe, Ordinate: Klappenwirkungsgrad 0..1 (Pendel wäre 1.0)

@Christian: Das konntest Du nicht wissen, denn in dem Bild ist das nicht sichtbar: Der Nullauftriebswinkel der Tragfläche muß auch noch weg.
Prinzipiel sollte Deine Argumentation (Welcher Klappenausschlag bei n° Anstellung aber kein Auftrieb) ähnlich "wirken" wie die Argumentation "Reicht der HR-Ausschlag um die EWD zu vertrimmen Und zu manövrieren?".
Wenn das nicht so ist korrigier mich bitte, denn zweitere Argumentation war für mich bisher "bindend".

Ich hab' heut' auch dazugelernt und bedanke mich bei allen!
Na, und wenn Steffens Zweifel berechtigt sind dann muß ich noch einiges mehr dazulernen...

Schon wieder heiß...

Schöne Grüße,
Helmut

P.S.: Alles Gute für die Turbo-Frau und das neue Turbo-Wuzerl!

 

[Steffen]

Die Anforderung "...erklär mir die..." ist natürlich etwas unspezifisch; ich nehme an, Du kommst nicht damit klar, daß bei großem StabMaß so (betragsmäßig) kleine CAH-Werte gebraucht werden, viel kleinere als bei kleinem StabMaß.

Die ca-Bereiche erscheinen mir einfach unglaubwürdig klein. Demnach ist man ja weit von Steuerbarkeitsgrenzen weg.
Grundsätzlich kann man doch sagen:
-mehr Stabilitätsmaß reduziert die Steuerbarkeitsreserven (heißt: erhöht den cAH-Bereich)
-andere Grundstellung des Leitwerkes verschiebt die Steuerbarkeitsgrenzen (=ändert cAHmax und cAHmin bei gedämpften Rudern)

Und nochmal zum Neutralpunkt: soweit ich das in Deinem Sheet überblicke, ist das die ganz normale, klassische Bestimmung des Neutralpunktes (über die Bezeichnung geometrisch vs. aerodynamisch kann man sich ja evtl. streiten) und bei der kann ich nur wiederholen, dass sie nicht absolut sicher ist. Ein Fehler von 8% lµ ist schon beeindruckend. Leider haben wir nach wie vor keinen gefunden, der dafür eine wirkliche Erklärung hat. Die meisten reagieren mit 'aber das kann man doch rechnen', und nehmen dann das gleiche Verfahren, welches _eindeutig_ nicht den erflogenen NP ermittelt.

Ciao, Steffen

 

[Yeti]

Original erstellt von Steffen:

Die ca-Bereiche erscheinen mir einfach unglaubwürdig klein. Demnach ist man ja weit von Steuerbarkeitsgrenzen weg.
Grundsätzlich kann man doch sagen:
-mehr Stabilitätsmaß reduziert die Steuerbarkeitsreserven (heißt: erhöht den cAH-Bereich)

Einspruch Herr Kollege!

Die Spanne des Leitwerksauftriebs allein ist kein Kriterium für die Steuerbarkeitsgrenzen. Einfaches Beispiel:

Flugzeug mit symmetrischem (momentfreien) Profil.
Wir legen den Schwerpunkt direkt in den Neutralpunkt des Flügels. Wenn es ein HLW hinter dem Flügel gibt, besteht kein Zweifel, dass der Flugzeug-Neutralpunkt hinter dem Schwerpunkt liegt und somit das Flugzeug statisch längsstabil ist. Allerdings erzeugt der Flügel in diesem Fall kein Moment um den Schwerpunkt, so dass das HLW bei jeder Geschwindigkeit "arbeitslos" ist, in keinem Gleichgewichtszustand Auf- oder Abtrieb liefern muss und somit ständig mit CAH = 0 geflogen wird (außer bei Manövern). Das Leitwerk dient also nur zur Stabilisation und ist ansonsten nur das Fähnchen im Wind, das keine Kraft erzeugen muss. Im Langsamflug (hoher Anstellwinkel) brauchen wir allerdings große Ruderausschläge, damit das Leitwerk tatsächlich keinen Auftrieb liefert (Höhenruder ziehen und damit den Leitwerks-Auftrieb vernichten).

Legen wir den SP nach hinten und verringern damit das Stabilitätsmaß, haben wir bei jeder Geschwindigkeit ein konstantes schwanzlastiges Moment durch den Flügel (Auftrieb des Flügels mal Hebelarm Flügel-NP zum Flugzeug-SP, kein Nullmoment). Das Leitwerk muss also ständig ein genauso großes kopflastiges Moment erzeugen, damit die Gleichgewichtsbedingung erfüllt ist. Das geht nur durch einen konstanten Auftrieb am Leitwerk. Also: kleiner Auftriebsbeiwert am Leitwerk im Schnellflug, größerer Auftriebsbeiwert am Leitwerk im Langsamflug. Die Spanne des Leitwerks-CA ist also durch die Verringerung des Stabilitätsmaßes größer geworden, nichts anderes rechnet auch Helmuts (St.) Tabelle aus.

Und was ist, wenn der SP vor den Flügel-Neutralpunkt gelegt wird? Das selbe, nur dass das Leitwerk immer Abtrieb liefert. Auch hier haben wir eine Spanne beim Leitwerks-CA.

Wodurch kommen die Steuerbarkeitsgrenzen zustande? Wenn das Leitwerk nicht imstande ist, die Kraft, die für das Momentengleichgewicht des Flugzeuges erforderlich ist, zu liefern. Das kann theoretisch auch der Fall sein, wenn es keine Kraft liefern soll, aber das Leitwerk mit hohem Anstellwinkel angeströmt wird (hier würde ja ohne Ruderausschlag eigentlich auch ein hoher Auftrieb entstehen). Mit zurückgelegtem SP passt es besser: Im Langsamflug wird bei hohem Anstellwinkel am Leitwerk auch ein vergleichsweise hohes Leitwerks-CA benötigt und es muss kein so großer Ruderausschlag gegeben werden, um den Leitwerks-Auftrieb zu vernichten.

Beim Flügel mit gewölbtem Profil spielt jetzt noch das Nullmoment des Flügels mit. Aber warum sollte das prinzipiell etwas an der Tatsache etwas ändern, dass es schwerpunktbedingt ein Minimum in der Spanne des Leitwerksauftriebs gibt?

Gruß Yeti

P.S. Fazit: Baut Flugzeuge mit Pendel-Leitwerk. Im Gegensatz zu den Full-Scale Modellen habt ihr keinen Trouble mit dem Handkraftverlauf, denn die Kraft erzeugt die Feder am Knüppel. Und ein Pendel-Leitwerk lässt sich immer so einstellen, dass es keinen Auftrieb liefert Und das Thema EWD ist ein für alle Mal vom Tisch

Oder als Nachschlag noch ein Beispiel: Segelflugzeug mit Trimmflosse (= im Flug veränderbare EWD ) Ist der Mechanismus blockiert und befindet sich in der Schnellflugstellung, ändert das nichts an der Leitwerkskraft, die im Langsamflug benötigt wird. Aber ob der Ruderausschlag noch ausreicht?

[ 26. Juni 2003, 20:52: Beitrag editiert von: Yeti ]

 

[speed]

Hallo Jungs, viele gute Kommentare.
Vielem stimme ich vollkommen zu. Z.B. dass wir tendentiell und gefühlsmässsig viel zu schnell fliegen und es als angenehm empfinden viel Abstand zu Camax zu halten. Aber die Konsequenz daraus ist, dass viele Modelle mit einem Sinken von 1 bis 1.5 m/s geflogen werden, die auch für optimales Sinken 0.5 bis 0.7 m/s packen würden. Ich fliege manchmal mit Datenaufzeichnung der Höhe, Geschwindigkeit und Zeit. Wenn man die Flüge dann auswertet, ist man einigermassen geschockt, wie schlecht der Flieger und der Pilot sind.

Ein weiterer Grund liegt einfach darin, dass die Wölbung und damit der Nullauftriebwinkel dem Flugzeugtyp einigermassen gut angepasst sind. Die stärker gewölbten Profile fleigen dann bei 1.5° EWD auch bei höherem ca und das passt dann wieder.

Turbo Schroegi: Läuft Multhopp schon?

Otto

 

[Steffen]

Einspruch Herr Kollege!

Uppsa, ich nehme alles zurück und behaupte das Gegenteil.

Nu ist mir mein Denkfehler klar geworden.

Ciao, Steffen

 

[TurboSchroegi]

Hi Yeti !

*pling* *pling* *plong*
Man hört die Groschen fallen

Extrem cremiger Beitrag !

@Otto: Ich hab Dir ne Mail geschrieben!

Grüße TurboSchroegi