Flügelende, Winglets und Abreissverhalten

[Lothar399]

Hallo zusammen,
natürlich habe ich das neue Nurflügelbuch sofort verschlungen. Im Kapitel über Winglets wird darauf hingewiesen, dass die Gestaltung des Flügelendes im Zusammenwirken mit dem Winglet eine entscheidende Rolle für das Abreissverhalten spielen kann, weil eine ungesunde Stömung im Bereich des Wingletfußes zu Ablösungen neigt. Ich habe bei zwei Brettnurflüglern elliptisch abgerundete Randbögen (ähnlich wie beim Pioneer III) eingesetzt und eine starke Verbesserung des Abreissverhaltens gegenüber Versionen mit einfachen, geraden Randbögen festgestellt. Das geht so weit, dass ein Abriss auch mit Gewalt nicht herbeizuführen ist. Den Randbogen erstelle ich, indem man einfach den Kern elliptisch abschneidet und die Nasenleiste um diese Rundung herumführt. Dadurch nehmen Wölbung und Wölbungsrücklage nach außen hin ab, relative Profildicke und Nasenradius aber zu. Das ähnelt etwas der Gestaltung beim Modell SNAP im Buch.
Nun möchte ich zur Diskussion stellen: Seid Ihr der Ansicht, dass dieses Prinzip in vereinfachter Form auch beim gepfeilten Wingletflügel das Abreissverhalten entschärfen könnte? Vereinfacht würde heißen: Die Nasenleiste am Flügelende 45° gerade bis zu einem Punkt bei 30% der Flügeltiefe am Randbogen laufen lassen (also die äußere vordere Flügelecke schräg abschneiden) und dahinter ein Winglet (ebene Platte) ansetzen. Dies ließe sich nämlich nachträglich rasch erledigen. Ich bin gespannt auf Eure Kommentare.

Stefan

 

[UweH]

Hallo Stefan,

schön, dass Dir unser Buch gefällt, danke!

Man kann Bretter und Wingletpfeile nicht direkt miteinander vergleichen, die Flugmechanik ist bei den beiden Nurflügel-Grundtypen ziemlich verschieden.
Wenn ich das richtig verstanden habe bewirkt die Modifikation des Randbogens bei Deinem Brett eine Rückwärtspfeilung des Nasenleistenwinkels?.
Diese Pfeilung verursacht zum Randbogen hin eine Änderung der induzierten Anstellwinkel, im Prinzip wir damit der Außenflügel etwas geschränkt. Auch der Turbulenzgrad wird dadurch höher und macht die Außenprofile bis zu einem gewissen Grad gutmütiger.
Beim schrägen abschneiden der Flügelnase werden die Profile verändert, das prozentuale Dickenmaximum wandert dabei weiter nach vorne. Das macht man auch um Profile an kleinere Re-Zahlen für einen gutmütigeren Außenflügel anzupassen.

Beim Wingletpfeil ist das Hauptproblem die Überlagerung der Auftriebsanteile von Wingletfuß und Außenflügel, das führt zu Ablöseblasen.
Das ist an der Simulationsgrafik in diesem Post #128 der weiße Fleck den ich mit einem rosa Kreis markiert habe:

Einfacher Eigenbau-Hangflug-Pfeil

Einfacher Pfeil und 4-Klappenflügel Einfacher Pfeil und 4-Klappenflügel Hallo Stefan dann berichte hier mal darüber , willst du den 4 Klappen flügel Bauen? Norbert Hallo Norbert, wahrscheinlich bleibt es bei zwei Klappen, da sonst der Titel dieses Beitrags nicht mehr passt, Stefan

www.rc-network.de

Deine vorgeschlagene Randbogenform, aber in gerundeter Ausführung habe ich bei meinem etwas experimentellen Pfeil "Dispar" ausprobiert und sie alleine reicht nicht um schlechtes Abrißverhalten zu verhindern. Der Pfeil war sehr lange nicht sicher fliegbar, auch nicht mit den DSA-Rohren von Hans-Jürgen Unverfehrt. Erst das hinzufügen einer Art "Außenflügelprothese" mit einer deutlichen Zusatzschränkung auf den letzten 50 mm vor dem Wingletfuß brachte gutmütiges Flugverhalten: https://www.thermik-board.de/viewtopic.php?p=58316#p58316

Gruß,

Uwe.

 

[Lothar399]

Hallo Uwe,

ich habe mich durch die verlinkten Threads gekämpft, die auch viele andere interessante Anregungen enthalten. Ich sehe, wie Du zu der Einschätzung kommst, dass Ecken absägen und Winglets zurücksetzen eine Verbesserung, aber keine vollständige Behebung bringen wird. Ich bin mit meinen gepfeilten Nurflüglern eigentlich recht zufrieden, aber das Abreissverhalten hängt eben sehr stark vom Schwerpunkt ab. Nach jeder Reparatur muss neu eingeflogen werden, hier würde ich mir mehr Toleranz wünschen.
Nach den Befunden mit den Brettern, die auch bei extremen Schwerpunktrücklagen nicht zu Abriss zu bringen sind, ist die Versuchung groß, mit solchen Maßnahmen den völlig überziehsicheren Pfeil ohne Leistungsverlust anzustreben.
Bisher habe ich den Schwerpunkt geometrisch bestimmt: 0,43 auf der t/5-Linie funktioniert bei Brettern und Pfeilen (Horten:0,33) immer. Die Feineinstellung erfolgt über das Abreissverhalten. Hier ist natürlich zu fragen, ob das dann wirklich der Schwerpunkt für die optimale Leistung ist. Wie man aus den Thredas sieht, kann auch eine Berechnung daneben liegen. DSA-Rohre sind für Thermiksegler super, aber kein Allheilmittel. Bei schnellen Auslegungen ist die Leistungssteigerung weniger offensichtlich (eigene Erfahrung).
Könnten die Probleme der frühen Dispar-Versionen auch einfach mit einem Batzen Blei zu beheben gewesen sein? Kann es sein, dass der berechnete Schwerpunkt nicht ganz stimmte? Denn Bauungenauigkeiten hat es bestimmt nicht gegeben.
Und noch eins: ist es von Vorteil, wenn das Querruder bis zum Winglet geht, oder sollte es einige cm vorher enden? Ich könnte das alles an einer Multiplex-Cortina ausprobieren, sie ist motorisiert, damit ist das Erreichen der Sicherheitshöhe an mittelfränkischen Hängen kein Problem. Außenprofil ist Ritz 1-30-09 mit S-Schlag, innen Ritz 3-30-12 und die Winglets gehen über das ganze Flügelende. Der Flieger lässt sich von gutmütig bis heimtückisch einstellen und ist sehr robust, also ein guter Versuchsträger.
Anbei noch ein Bild, das die drastische Profiländerung am Randbogen eines Brettes zeigt. Die hyperbolische Rundung ist nicht berechnet, sondern von einer Auflaufform abgenommen.

Grüße,

Stefan

 

[Tucanova]

Es gibt einen entscheidenden Unterschied zwischen Brett und Pfeil:
Beim gepfeilten wird durch die Pfeilung ein höherer Anstellwinkel außen induziert. Damit wird die Gefahr des Strömungsabrisses außen akut. Eine wichtige Maßnahme, wenn nicht die entscheidende, ist das geometrische Schränken des Flügels. Mein erster CEO2 von Unfervehrt hatte 1° Schränkung, was prima Abrisse beim Kreisen nicht verhindern konnte. Erst mit 1,5° Schränkung beim Nachfolgemodell (CEO5) war Ruhe.
Karl-Heinz

 

[Lothar399]

Hallo Karl-Heinz,

natürlich ist eine Schränkung das Mittel schlechthin, um Abrissprobleme zu entschärfen. Nachträglich ist das aber nur schwer zu machen. Dazu kann ich noch eine Erfahrung mit Curt Wellers Elfe 2 beitragen: mit 1,5° Schränkung war sie recht kritisch, mit 3° aber ok. Das ist nicht weiter verwunderlich.
Ich baue, je nach Zielsetzung und Profilstrak 1,5-3,5° Schränkung ein, bei Hortens meistens 9°. Alle diese Flieger zeigen bei entsprechender Schwerpunktrücklage ein giftiges Abreissverhalten, das mit Blei vorne (so 30-50g bei einem 2,5-kg-Modell) zu beheben ist, ganz entsprechend dem Ratschlag der Altvorderen, dass 80% aller Nurflügelprobleme mit einem ordentlichen Stück Blei verschwinden. Manchmal frage ich mich, ob meine ersten acht Pfeilflügel nicht einfach zu schwanzlastig ausgewogen waren.
Die Frage, die mich umtreibt ist aber: Hat ein solcherart gezähmter Flieger dann noch die optimale Leistung? Das scheint nicht immer der Fall zu sein. Wenn sich die bei den Brettern beobachteten positiven Effekte wenigstens teilweise auch bei Pfeilen zeigen, hätte man etwas mehr Spielraum. Natürlich kann man alles vorher berechnen, aber, wie Uwe darlegt, ist das keine Lebensversicherung, vor allem nicht bei den Ungenauigkeiten von Positivbauweisen.

Grüße,

Stefan

 

[steve]

Hallo,
"ein solcherart gezähmter (gepfeilter) Flieger" hat dann sicher nicht mehr die optimale Leistung. Das ist ein ganz wesentlicher Punkt. Auf der anderen Seite werde ich immer hinter dem Optimum bleiben, wenn ich in der Thermik nicht bis zu Grenze durchziehe kann, weil ich eben keinen Abriss riskieren will. Es macht auch einen Unterschied, ob sich der Abriss ankündigt und verhindert werden kann oder ob er unvermittelt kommt. Dann ist es relevant, ob nach dem Abriss ein kurzer Nicker kommt oder ich mich 100m tiefer wiederfinde.
Wenn ich meinen Pfeil sowieso mehr wie einen Hotliner bewegen will, wird mich das alles nicht so wirklich berühren. Da sind auch am Pfeil sehr kleine Winglets näher am Optimum. Werden die Winglets kleiner, stellt der Wingletfuss nach meiner Erfahrung nicht mehr so große Ansprüche.
Ebenso nimmt der Einfluss des Winglet/Fußes mit der Streckung ab. Aus irgendeinen Grund werden die großen Streckungen, dünnen Flügel, beim Pfleil immer noch möglichst vermieden. Mit cfk ist da heute viel möglich.

Mein Eindruck ist, dass da noch viel experimentiert werden kann.

VG

 

[Peter Wick]

Hallo Stefan

interessante Beobachtung! Man müsste wohl rausfinden was wirkt.
Erstens:
Durch die Pfeilung am Randbogen liegt der Neutralpunkt etwas weiter hinten. Wenn du den SP am gleichen Ort fliegst hast du eine etwas grössere Schwerpunktsvorlage - was typischerweise immer gut für das Überziehverhalten ist. Der Einfluss schätze ich jedoch gering ein!
Zweitens
Durch das Abschneiden sehen die Profile natürlich ganz anderst aus, wie du selbst schreibst (runde Nase, Dickenvorlage usw. ). Dies kann dazu führen, dass die Strömung da aussen lange in gewissen Bereichen vom Profil noch anliegt und ca nicht sofort zusammenbricht. DAS könnte man auch an einem Wingletpfeil nützen (so was ähnliches hat Siggi vorgeschlagen und ein Profil dazu gemacht) - siehe auch mein Buch dazu.
Drittens
Die grosser Pfeilung durch das Abschneiden. Das kann durchaus Vorteile haben in Bezug auf den möglichen Anstellwinkel - immerhin wird der Auftriebsanstieg ja mit Pfeilung flacher - so dass ev. da aussen noch Strömung anliegt, wenn der Hauptflügel schon den maximalen Anstellwinkel überschritten hat. Typischerweise sind Vortex und Ranis nicht sehr gut in der Lage solche Dinge da aussen zu brechnen.

So...wenn man das genauer wissen will, müsste man wohl einen Randbogen mit starker Pfeilung und normaler Profilierung bauen und schauen was passiert. Ansonsten weiss man nicht so genau welche Faktoren den grössten Einfluss haben. Das wäre echt interessant!

UND gutes Überziehverhalten kann auch diametral zu Leistung sein :-)

 

[Ted]

Mal ne ganz blöde Frage eines Unwissenden: Was ist eigentlich aus den Winglets mit Klappen / Pendel-Winglets geworden?
Ist mir klar, dass man mit diesen Ansätzen Gewicht an ungünstiger Stelle in das Flugezug bringt, aber meiner Meinung nach wird es schwierig bis unmöglich sein, ein starres Winglet so auszulegen, dass es im Langsamflug keine Probleme mit lokaler ca-Überrlastung erzeugt und im Schnellflug nicht übermässig bremst?

Gab es eigentlich schonmal Versuche mit Nasenklappen am Winglet????

Gruß.

Ted

 

[Ted]

Kurze Erklärung: warum Nasenklappen?

Meiner Meinung nach könnte man damit mindestens zwei Fliegen mit einer Klappe erschlagen: ersten würde man im Langsamflug (Nasenklappe nach aussen ausgeschlagen) den Anstellwinkel des resultierenden Profils reduzieren und zweitens die Wölbung dabei erhöhen.
Und wenn man möchte, könnte man sogar bei nach aussen ausgeschlagenen Nasenklappen eine Strömung durch den dann sich öffnenden Klappenspalt zulassen, der Luft von der Trageflächenunterseite in den Klappenspalt strömen läßt. Das wäre dann wie ein Blasturbulator....
Im Schnellflug wäre dann die Klappe im Profil.

Gruß. Ted

 

[Ted]

Zweite Erklärung: die Nasenklappen sollte nicht für die Steuerung um die Gierachse genutzt werden, sondern nur für die Einstellung unterschiedlicher Flugphasen...

 

[Lothar399]

Hallo zusammen,

erstmal vielen Dank für die anregenden Beiträge. Der Umbau ist erledigt, hier sind einige Bilder:

Flügelende Cortina Original

Ecke abgesägt

Flügelende neu, mit abgesägten Teilen

Jetzt muss nur noch das Wetter passen. Donnerstag sieht gut aus. Gestern habe ich die Cortina so getrimmt, dass sie beim Kreisen mit Höhenruder am Anschlag ein ganz klein wenig abreisst und in die Kurve hineindreht, ohne komplett abzuschmieren. Es genügt dabei, den 300g-Akku dieses 4,3kg-Fliegers um 2cm nach hinten zu verschieben. Dementsprechend habe ich das geringere Gewicht der neuen Flügelenden (5g/Seite) durch Ersetzen der Kunstoffschrauben durch Metallschrauben kompensiert.
@Peter: Der Neutralpunkt wird etwas nach hinten wandern. Ob das bei 1m² Flügelfläche merkbar ist, bleibt abzuwarten, da stimme ich Dir vollkommen zu, aber immerhin wird der Flieger dadurch eher harmloser. Man könnte auch über das Auftreten der Delta-typischen Tütenwirbel an dieser Stelle nachdenken.

Was definitiv nicht funktioniert, ist, das Aussenprofil bis zum Winglet beizubehalten. Erfahrung mit einem thermiklastigen Allrounder mit Leitwerk (habe ich damals noch gebraucht): Verjüngung des dritten Trapezes von 12 auf 8cm bei -1,5° Schränkung (Profil SD7032, G/F = 40g/dm²) führt zu einem Verhalten, das wir von gepfeilten Nurflüglern kennen: je nach Schwerpunktlage kann man auf dem Teller kreisen, mit Höhe am Anschlag, oder der Abriss kommt plötzlich und ist mit 30m Höhenverlust verbunden.

@steve: Zur Frage der optimalen Leistung kann ich nur sagen, dass die harmlose Trimmung definitiv besser für unsere kleinen Hänge war, von der Schonung der Nerven mal ganz abgesehen.

Was bei meinen Brettern nichts gebracht hat, ist der einfach herzustellende schräg abgeschnittene Randbogen mit 45° Anschrägung von vorne gesehen. Bei gleicher Profilierung zeigt ein Brett mit diesem Randbogen ein normales Abreissverhalten, während das neuere Modell mit dem abgerundeten Randbogen (ähnlich wie im Bild oben) nicht zum Trudeln zu bringen ist. Es bleibt spannend!

Stefan

 

[Peter Wick]

Hallo Stefan

beim abgerundeten Randbogen (Brett) ist das Profil ebenfalls etwas runder um die Nase - oder?...Aber wohl nicht so viel wie beim Dreieck? oder?

 

[Lothar399]

Hallo zusammen,

heute war ein perfekter Tag für Versuche: kaum Wind und etwas Thermik, ganz ähnlich den Bedingungen beim Festlegen des gerade noch verträglichen Schwerpunktes vor ein paar Tagen. Die oben getroffenen Annahmen wurden voll und ganz bestätigt. Bei gleicher Schwerpunktlage war die Cortina nicht zu überziehen und zeigte auch keine Anzeichen von Lastigkeitsänderung, die Höhenrudertrimmung konnte beibehalten werden. Für den nächsten Flug habe ich den Akku 2cm nach hinten verschoben. Das Abreissverhalten hat sich nicht geändert. Beim dritten Flug habe ich den Akku weitere 2 cm nach hinten verschoben. Dabei zeigte sich, dass der Flieger ein wenig unruhig wird. Aber es war wiederum nicht möglich, einen Außenabriss zu provozieren. Zog man das Höhenruder im Geradeausflug an den Anschlag, nickte der Flieger einfach nur ab. Im Kreisflug passierte gar nichts, man konnte langsam und praktisch auf dem Teller kurbeln. Solcherart ermutigt, habe ich in geringer Höhe am Hang mit Minimalfahrt versucht, die geringen Aufwinde zu nutzen, auch hier blieb alles unter Kontrolle.
Durch die Änderungen am Flügelende konnte also der Schwerpunkt soweit zurückgenommen werden, wie der Flieger gerade noch angenehm bleibt. Bei dieser Schwerpunktlage war auch mit Gewalt kein Abschmieren zu provozieren. Damit kann man das Leistungspotential voll ausschöpfen. Ich bin zufrieden mit diesem Ergebnis und werde diese Änderung bei meinem neuen Pfeil, der gerade in der Einflugphase ist, auch anwenden. Hier ist die Profilierung wesentlich "schärfer", als bei der Cortina. Das wird interessant werden.
@Peter: beim Brett ändert sich das Profil zunächst weniger, dann aber umso heftiger, entsprechend der Rundung. Beim Pfeil mit gerade abgeschnittener Ecke ist die Profiländerung linear. Das dürfte für mehr Sicherheit sorgen als ein gerundetes Flügelende. Diese Lösung hat gegenüber DSA-Rohren einige Vorteile: kein Zusatzgewicht außen, robust und einfach herzustellen. Ob der Leistungsgewinn genauso gut ist, wird schwer zu messen sein. Er sollte wohl geringer ausfallen als beim DSA-Rohr.

Grüße,

Stefan

 

[Lothar399]

Hallo Ted,

Klappen am Winglet wären sicher hilfreich, um Abrisse dort zu verhindern. Je nach Flugzustand wird das Winglet mal von aussen, mal von innen angeströmt. Das kann man sehen, wenn man (versehentlich) mit lockeren Winglets fliegt. Bewegt man die Querruder, klappen sie schlagartig um. Die auftretenden Kräfte scheinen nicht unerheblich zu sein.
Allerdings sind Winglets bei mir Verschleißteile. Wir fliegen hier an kleinen Hängen und landen mit dem Wind zwischen Maulwurfshügeln. Deswegen halte ich den Aufwand für Winglets möglichst gering und profiliere sie nicht einmal. Aber irgendwo in diesem Forum hat glaube ich schon mal jemand diese Fragestellungen behandelt.

Grüße,

Stefan