Flugeigenschaften?: Warum nicht stabil um die Hochachse?
- Ersteller Gernot Tengg
- Erstellt am
Außenlandung
User
Hallo Gernot,
m.E. bist Du richtig unterwegs: Rumpf verlängern und / oder wirksame SLW Fläche vergrößern.
Überstabilität äußert sich nicht in Pendeln, sondern in Spiralsturzneigung.
Für besseres Kurven ohne SLW Einsatz mehr V-Form der Tragfläche oder Rückpfeilung oder von beidem etwas -
das wird sich nämlich mit vergrößertem SLW (VLW) erst mal nicht ändern.
Viele Grüße,
Georg
m.E. bist Du richtig unterwegs: Rumpf verlängern und / oder wirksame SLW Fläche vergrößern.
Überstabilität äußert sich nicht in Pendeln, sondern in Spiralsturzneigung.
Für besseres Kurven ohne SLW Einsatz mehr V-Form der Tragfläche oder Rückpfeilung oder von beidem etwas -
das wird sich nämlich mit vergrößertem SLW (VLW) erst mal nicht ändern.
Viele Grüße,
Georg
Gernot Tengg
User
so, jetzt könnt ihr euch mal ein bild machen. sorry, ist ein schnellbau prototyp mit einigen bauversuchen usw... daher optisch mehr als schlecht. wird ja besser wenn alles mal richtig funktioniert.
vielleicht könnt ihr aber so leichter die möglichen fehler erkennen und eingrenzen.
lg, Gernot
Holger W.
User
Nein.
Dix
User
Rein aus dem Bauch heraus beim Anblick der Fotos:
Das Leitwerk ist viel zu klein, trotz langem Hebelarm wird die Leitwerksfläche nicht reichen.
Lange Fläche mit großem Massenträgheitsmoment und hinten ein kleines Leitwerk.
Noch etwas, das noch nicht angesprochen wurde:
Welche Profilierung hast Du am Flügel verwendet? Bei einer Flügeltiefe von 90 bis 110mm ist die Wahrscheinlichkeit für Re-Zahlprobleme durchaus gegeben.
Daher könnte die instabile Grenzschicht auch sowas erzeugen.
Das Leitwerk ist viel zu klein, trotz langem Hebelarm wird die Leitwerksfläche nicht reichen.
Lange Fläche mit großem Massenträgheitsmoment und hinten ein kleines Leitwerk.
Noch etwas, das noch nicht angesprochen wurde:
Welche Profilierung hast Du am Flügel verwendet? Bei einer Flügeltiefe von 90 bis 110mm ist die Wahrscheinlichkeit für Re-Zahlprobleme durchaus gegeben.
Daher könnte die instabile Grenzschicht auch sowas erzeugen.
Gernot Tengg
User
Hier das Profil und wie es an der Wurzel und Endrippe im Schnitt liegt:
https://www.dropbox.com/s/sfwcopthetfkrwn/profil.pdf?dl=0
Rohr ist 6mm Kohle, soll aber ein 8mm Rohr werden, das innen nochmal ein 6mm Rohr über 3 Stege eingezogen hat. Gibts bei r&g und ist ziemlich steif, teuer aber auch leicht.
lg, Gernot
https://www.dropbox.com/s/sfwcopthetfkrwn/profil.pdf?dl=0
Rohr ist 6mm Kohle, soll aber ein 8mm Rohr werden, das innen nochmal ein 6mm Rohr über 3 Stege eingezogen hat. Gibts bei r&g und ist ziemlich steif, teuer aber auch leicht.
lg, Gernot
Außenlandung
User
Hallo Holger,
nun, ich beziehe mich da auf Martin Simons "Model Aircraft Aerodynamics" - ein Buch mit sehr anschaulichen Erklärungen und Bildern.
Er schreibt in 12.27 folgendes:
"Spiral instability arises, if the fin area is too large relative to the dihedral. The initial sideslip (caused by a side wind gust) causes a strong weathercocking yaw. The dihedral, being slight, provides very small or no counterrolling force, and the decrease of airspeed on the inner wing of the yaw causes that wing to drop. (...) With a spirally unstable model, the wing drop caused by the yaw is sufficiently sharp to increase the sideslip. The fin then attempts to weathercock the model further, and the wing drop again is too much and the sideslip continues, the bank angle increases and the model enters a turn, which tends to tighten into a spiral. Since, as the angle of bank increases, the yaw relative to the ground becomes increasingly nose down in direction, the spiral turn becomes a spiral dive at increasing airspeed ..."
Folge ist dann Absturz.
Ok, das ist eigentlich nicht Überstabilität, sondern eine andere Form der Instabilität.
Eben zurückzuführen auf zu große Seitenruderfläche und zu geringe V-Form
(und übrigens habe ich sowas unfreiwillig mal "ausprobiert" - ist nicht zu empfehlen
).
Natürlich bezieht sich Martin Simons da auf Freiflugmodelle oder H-S-gesteuerte Modelle, mit QR kann man das abfangen.
Im Abschnitt 12.26 schreibt er über die "Dutch Roll" (im deutschen: "Taumelschwingung"):
If the fin area is too small and the dihedral large, a Dutch roll or lateral oscillation results.
Das ist das, was Gernot sieht, allerdings nicht so ausgeprägt, weil zwar das Seitenruder klein und der Hebelarm vergleichsweise kurz, aber auch die V-Form gering ist.
Viele Grüße,
Georg
nun, ich beziehe mich da auf Martin Simons "Model Aircraft Aerodynamics" - ein Buch mit sehr anschaulichen Erklärungen und Bildern.
Er schreibt in 12.27 folgendes:
"Spiral instability arises, if the fin area is too large relative to the dihedral. The initial sideslip (caused by a side wind gust) causes a strong weathercocking yaw. The dihedral, being slight, provides very small or no counterrolling force, and the decrease of airspeed on the inner wing of the yaw causes that wing to drop. (...) With a spirally unstable model, the wing drop caused by the yaw is sufficiently sharp to increase the sideslip. The fin then attempts to weathercock the model further, and the wing drop again is too much and the sideslip continues, the bank angle increases and the model enters a turn, which tends to tighten into a spiral. Since, as the angle of bank increases, the yaw relative to the ground becomes increasingly nose down in direction, the spiral turn becomes a spiral dive at increasing airspeed ..."
Folge ist dann Absturz.
Ok, das ist eigentlich nicht Überstabilität, sondern eine andere Form der Instabilität.
Eben zurückzuführen auf zu große Seitenruderfläche und zu geringe V-Form
(und übrigens habe ich sowas unfreiwillig mal "ausprobiert" - ist nicht zu empfehlen
).Natürlich bezieht sich Martin Simons da auf Freiflugmodelle oder H-S-gesteuerte Modelle, mit QR kann man das abfangen.
Im Abschnitt 12.26 schreibt er über die "Dutch Roll" (im deutschen: "Taumelschwingung"):
If the fin area is too small and the dihedral large, a Dutch roll or lateral oscillation results.
Das ist das, was Gernot sieht, allerdings nicht so ausgeprägt, weil zwar das Seitenruder klein und der Hebelarm vergleichsweise kurz, aber auch die V-Form gering ist.
Viele Grüße,
Georg
Nichtflügler
User
Hallo Gernot Tengg !
Nach dem Anblick der Bilder war auch mein erster Gedanke: Höhenleitwerk ist viel zu klein.
Mein 2. Gedanke: das Modell fliegt aber offensichtlich ausreichend stabil um die Querachse, also Leitwerksgröße ok.
Bei fast allen Modellen mit V-Leitwerk kann man dieses Pendeln um die Hochachse beobachten, insbesondere beim Speedflug. Das liegt nicht daran, daß die projezierte Seitenruderfläche zu groß oder zu klein ist, sie ist nur schlecht abgestimmt. Die hier vorgebrachten Vorschläge, V-Form im Leitwerk vergrößern oder V-Form im Leitwerk verringern sind beide richtig.
Wenn eine Störung (Seitenwind, Böe) zu einem Auspendeln um die Hochachse führt, dann soll die Seitenruderfläche ein Rückstellmoment erzeugen, um das Modell wieder "auf Kurs" zu bringen. Ist das Moment zu groß oder zu klein, kann das zu einem Überschwingen führen, bei mangender Dämpfung pendelt das Leitwerk lange nach oder beruhigt sich überhaupt nicht mehr. Es ist also ein Dämpfungsproblem. Schon ein paar Grad mehr oder weniger am V-Leitwerk können das Problem lösen.
Einfachste Möglichkeit, den Fehler einzugrenzen:
Bau doch einfach aus 6 mm Depron ein kleines Seitenleitwerk (ca. 6x6 cm) 10 cm vor dein V-Leitwerk. Kann man mit 3 Tropfen 5 min Epoxi leicht auf den Leitwerksträger aufkleben, braucht ja nix zu halten, ist ja nur zum Testen da.
Du änderst damit die Seitenflächenverteilung und wenn es daran liegt sollte das Pendeln weg sein.
Ändert sich die Pendelneigung nicht, mußt du am Flügel weiter suchen. Mehr V-Form oder Turbulator 30 cm im Außenflügel wären mein Tipp.
Noch ein Tipp aus meiner eigenen Praxis: du möchtest gerne ein 4-in-eins Variomodell haben mit austauschbaren Komponenten. Die Idee ist gut, die Praxis ist eher unerfreulich. Bau lieber 3-4 einzelne Modelle. Wenn mal beim Hangflug einer Totalschaden hat, dann ist eben nur eins von vieren defekt, bei einem 4-in-eins Variomodell sind vielleicht gleich alle 4
nicht mehr einsetzbar. Von so einer Idee bin ich schnell wieder abgekommen.
mfg
der Nichtflügler
Nach dem Anblick der Bilder war auch mein erster Gedanke: Höhenleitwerk ist viel zu klein.
Mein 2. Gedanke: das Modell fliegt aber offensichtlich ausreichend stabil um die Querachse, also Leitwerksgröße ok.
Bei fast allen Modellen mit V-Leitwerk kann man dieses Pendeln um die Hochachse beobachten, insbesondere beim Speedflug. Das liegt nicht daran, daß die projezierte Seitenruderfläche zu groß oder zu klein ist, sie ist nur schlecht abgestimmt. Die hier vorgebrachten Vorschläge, V-Form im Leitwerk vergrößern oder V-Form im Leitwerk verringern sind beide richtig.
Wenn eine Störung (Seitenwind, Böe) zu einem Auspendeln um die Hochachse führt, dann soll die Seitenruderfläche ein Rückstellmoment erzeugen, um das Modell wieder "auf Kurs" zu bringen. Ist das Moment zu groß oder zu klein, kann das zu einem Überschwingen führen, bei mangender Dämpfung pendelt das Leitwerk lange nach oder beruhigt sich überhaupt nicht mehr. Es ist also ein Dämpfungsproblem. Schon ein paar Grad mehr oder weniger am V-Leitwerk können das Problem lösen.
Einfachste Möglichkeit, den Fehler einzugrenzen:
Bau doch einfach aus 6 mm Depron ein kleines Seitenleitwerk (ca. 6x6 cm) 10 cm vor dein V-Leitwerk. Kann man mit 3 Tropfen 5 min Epoxi leicht auf den Leitwerksträger aufkleben, braucht ja nix zu halten, ist ja nur zum Testen da.
Du änderst damit die Seitenflächenverteilung und wenn es daran liegt sollte das Pendeln weg sein.
Ändert sich die Pendelneigung nicht, mußt du am Flügel weiter suchen. Mehr V-Form oder Turbulator 30 cm im Außenflügel wären mein Tipp.
Noch ein Tipp aus meiner eigenen Praxis: du möchtest gerne ein 4-in-eins Variomodell haben mit austauschbaren Komponenten. Die Idee ist gut, die Praxis ist eher unerfreulich. Bau lieber 3-4 einzelne Modelle. Wenn mal beim Hangflug einer Totalschaden hat, dann ist eben nur eins von vieren defekt, bei einem 4-in-eins Variomodell sind vielleicht gleich alle 4
nicht mehr einsetzbar. Von so einer Idee bin ich schnell wieder abgekommen.mfg
der Nichtflügler
Gernot Tengg
User
Danke für den Tipp "Nurflügler"!
Das mit dem Depron werd ich versuchen. Wenn das dann funktioniert projeziere ich die Fläche dann einfach aufs VLW?
lg, Gernot
Das mit dem Depron werd ich versuchen. Wenn das dann funktioniert projeziere ich die Fläche dann einfach aufs VLW?
lg, Gernot
M. Gerstgrasser
User
Hallo Gernot,
statt raten kann man auch einfach ein paar grundlegende Kennwerte ausrechnen. Stichwort Tail volume coefficients und dann umrechnen auf VLW mit den Formeln, auf die schon Bernd im Beitrag #8 verlinkt hat.
Ich hab das mal mit Deinen Angaben aus dem ersten Beitrag gemacht (Leitwerkshebel auf 500mm aus den Fotos geschätzt) und da kommt raus, dass das vertikale Leitwerksvolumen an der alleruntersten Grenze liegt, das horizontale aber ziemlich groß ist. Eine Verringerung des Öffnungswinkels auf 90° würde beide in gesunde Bereiche schieben. Vorausgesetzt, dass Deine Angabe zur Leitwerksfläche (ca 2*1.1dm^2) stimmen.
Gruss,
Matthias
statt raten kann man auch einfach ein paar grundlegende Kennwerte ausrechnen. Stichwort Tail volume coefficients und dann umrechnen auf VLW mit den Formeln, auf die schon Bernd im Beitrag #8 verlinkt hat.
Ich hab das mal mit Deinen Angaben aus dem ersten Beitrag gemacht (Leitwerkshebel auf 500mm aus den Fotos geschätzt) und da kommt raus, dass das vertikale Leitwerksvolumen an der alleruntersten Grenze liegt, das horizontale aber ziemlich groß ist. Eine Verringerung des Öffnungswinkels auf 90° würde beide in gesunde Bereiche schieben. Vorausgesetzt, dass Deine Angabe zur Leitwerksfläche (ca 2*1.1dm^2) stimmen.
Gruss,
Matthias
Nichtflügler
User
Hallo Matthias,
das ist ja gut, daß du sowas ausrechnen kannst, aber mal ganz ehrlich: wer baut denn ein V-Leitwerk mit gesunden 90 Grad
Öffnungswinkel??? Ein Computer ist nur ein dummer Rechenknecht, fliegen muß das Modell alleine!In der Praxis zeigt ein Öffnungswinkel von 110 Grad +/- 5 Grad brauchbare Ergebnisse. Von diesen Werten würde ich mich auch nicht allzuweit entfernen, aber warten wir doch mal ab, was ein kleines Hilfs-Seitenleitwerk bringt. Dann könnte man immer noch etwas Seitenfläche zu dem vorhandenem Leitwerk ergänzen, z.B. als Kuve unter dem V-Leitwerk, oder ein etwas größeres V-Leitwerk bauen.
mfg
der Nichtflügler
Gernot Tengg
User
ich hab jetzt das leitwerk auf 1,2dm2 vergrössert und gehe auf einen winkel von 110 grad zurück. 90 grad hab ich bis dato noch nirgends gesehen, kommt mir auch ein wenig sehr spitz vor.
das vlw ist nun um gute 25% grösser als zuvor, bin guter dinge dass es jetzt funktioniert. donnerstag ist probeflug, ich lass es euch dann wissen.
danke erstmal
lg, Gernot
das vlw ist nun um gute 25% grösser als zuvor, bin guter dinge dass es jetzt funktioniert. donnerstag ist probeflug, ich lass es euch dann wissen.
danke erstmal
lg, Gernot
Dieser Erfahrungswert beruht auf einigermassen konventionellen Proportionen. Von denen sich Gernot mit der hohen Streckung und dem kurzen Leitwerkshebelarm ziemlich entfernt hat. Das lässt dann einen etwas kleineren Öffnungswinkel durchaus angemessen erscheinen.das ist ja gut, daß du sowas ausrechnen kannst, aber mal ganz ehrlich: wer baut denn ein V-Leitwerk mit gesunden 90 Grad
In der Praxis zeigt ein Öffnungswinkel von 110 Grad +/- 5 Grad brauchbare Ergebnisse. Von diesen Werten würde ich mich auch nicht allzuweit entfernen,
Aber warten wir jetzt den nächsten Testflug ab.
Gernot Tengg
User
Ich wähle deshalb nicht die 90 Grad, weil er sich ja auf Seite schön steuern lässt, aber halt nur nicht die Spur gut hält. Durch die Vergrösserung erhoffe ich mir mehr Führung, und etwas kleiner wird der Winkel ja eh. Vielleicht geh ich noch auf 105 Grad runter, aber 90 scheint mir selber gegenüber allen VLW-Grundsätzen sehr spitz.
Er reagiert ja nicht wirklich extrem giftig auf Höhe/Tiefe, was ja zeigt dass der Winkel und die Grösse vorher für Höhe/Tiefe ganz gut gepasst hat.
Erfahrungswerte als reiner Segler wurden schon mal gesammelt bei 350g Fluggewicht und gleicher Flächen/Leitwerksgrösse - da flog das Ding sehr gut.
lg, Gernot
Er reagiert ja nicht wirklich extrem giftig auf Höhe/Tiefe, was ja zeigt dass der Winkel und die Grösse vorher für Höhe/Tiefe ganz gut gepasst hat.
Erfahrungswerte als reiner Segler wurden schon mal gesammelt bei 350g Fluggewicht und gleicher Flächen/Leitwerksgrösse - da flog das Ding sehr gut.
lg, Gernot
Nichtflügler
User
Wenn die Grundauslegung da gestimmt hat, dann spricht das auch wieder für ein reines Dämpfungsproblem. Mit Motor/Akku ist die Flächenbelastung und somit auch die Fluggeschwindigkeit höher.
Auch bei guten F3B Seglern mit V-Leitwerk konnte man oft dieses Nachpendeln im Speedflug erkennen, die Dämpfung ist also geschwindigkeitsabhängig, denn bei Zeitflug oder Steckenflug war davon nix zu sehen.
Aus diesem Grunde findet man fast keine V-Leitwerke bei F5B oder F5D mehr, sie hätten zwar einen Gewichtsvorteil, aber Kreuz- oder T-Leitwerk sind spurtreuer ohne Nachpendeln.
Bei einer "konventionellen" Auslegung des V-Leitwerks braucht man keine unbeherrschbaren Überraschungen zu erwarten, bei "unkonventionell" wird es spannender.
Also: weitermachen
rätder Nichtflügler
Gernot Tengg
User
Klaro :-)
Mach ich!
Es stünde aber auch einer zukünftigen Verlängerung des Rohres nichts im Wege.
Bis ca. 850mm hinter dem Schwerpunkt wäre ohne Probleme möglich
lg, Gernot
Mach ich!
Es stünde aber auch einer zukünftigen Verlängerung des Rohres nichts im Wege.
Bis ca. 850mm hinter dem Schwerpunkt wäre ohne Probleme möglich
lg, Gernot
M. Gerstgrasser
User
aber mal ganz ehrlich: wer baut denn ein V-Leitwerk mit gesunden 90 Grad
Z.Bsp. PCM beim Taser - und der pendelt im Gegensatz zum gegenständlichen Flieger hier nicht.
Der geringe Öffnungswinkel ergibt sich einfach aus der hohen Strechung - aber natürlich kann man in diesem Fall auch mit größerem Öffnungswinkel plus mehr Fläche am VLW fliegen - kost halt Widerstand...
Danke für die Belehrung - das wusste ich noch nicht.
Matthias
Nichtflügler
User
Den Taser hatte ich vorher noch nicht gesehen. Erscheint mir aber sehr ungewöhnlich. Ok, irgendwer muß es ja mal ausprobieren.
Ich denke sogar, bei 90 Grad Öffnungswinkel ist kein Widerstandvorteil mehr gegenüber einem normale Kreuzleitwerk gegeben, da die umspülte Fläche dann gleichgroß oder sogar größer ist. Könnte man natürlich mal ausrechnen.
mfg
der Nichtflügler
