Flugvermessung bei F3F

[Jojo26]

Eine neue Messreihe F3F – Teil 3

(Vielen Dank für die - das gab nochmal Rückenwind für den Endspurt!)

In 3. Teil dieser kleinen Reihe werden nun die Messdaten entlang der Zeitachse eines Fluges betrachtet. Vor allem hier wird in den Daten gut sichtbar, mit welcher Dynamik F3F geflogen wird…

Ich habe versucht, aus den zahlreichen Flügen, den unterschiedlichsten Kombinationen von Messwerten, die interessantesten Ausschnitte und Darstellungen herauszusuchen. Ich hoffe, dass es mir so weit gelungen ist…


Geschwindigkeit, Flughöhe und Energie

Zum Einschwingen in die unterschiedlichen Auswertungen zunächst eine etwas leichter zugängliche Darstellung von Geschwindigkeit und Flughöhe über die Zeitachse.

Die beiden Diagramme zeigen einmal einen „normalen“ Flug und einen Flug mit bewusst hoch geflogener Wende. Insbesondere im zweiten Diagramm kann man schön das Wechselspiel von Geschwindigkeit und Höhe während eines Fluges betrachten:



Zunächst war ich einigermaßen skeptisch über die Genauigkeit bzw. Aussagekraft des Höhensensors. Überschlagsrechnungen zeigten aber, dass die Messwerte zumindest in einem Bereich +-10% plausibel sind.

Zusätzlich wird in beiden Diagrammen der „Energiezustand“ des Modells angezeigt. Die Anführungszeichen sind dabei bewusst gesetzt, da die Ermittlung auf Basis von Geschwindigkeit (im bewegten Hangwindsystem) und Höhe nur einen ungefähren Daumenwert liefern kann. Man erkennt zumindest tendenziell das kinetische Energie und potentielle Energie zusammen fast konstant sind. Aber nur „fast“. Es wird deutlich, dass es noch eine „3. Energiekomponente des Systems Hangwind“ geben muss (zum Glück! Sonst würden wir in recht kurzer Zeit im Wasser landen). Es wird auch bei dieser Betrachtung deutlich: Die geschickte Nutzung bzw. die optimale Bewegung innerhalb dieses Energiesystems „Hang“ ist entscheidend für schnelle Flüge …


Geschwindigkeit und Beschleunigung

Betrachtet man zusätzlich zur Geschwindigkeit noch die Beschleunigung des Modells in z-Richtung (Hochachse) auf Grund der Kurvenflüge, wird nun die große Dynamik von F3F deutlich. Der gemessene Spitzenwert der Kurvenbeschleunigung lag bei ca. 8,5g (…!)

Interessant auch, dass gegenüber den Messreihen letzten Jahres die Beschleunigung in x-Richtung (Längsachse) relevante Ausschläge zeigte. Die Beschleunigung bzw. das Abbremsen bewegen sich bei +-0,5g (das entspricht ungefähr einer Beschleunigung von 0-100km/h in 5s – also Porsche-Niveau )



Zoomt man in dieser Darstellung ein wenig hinein, kann man einige interessante Aspekte des Fluges herauslesen:

(Tipp: Eine gute Übung ist, sich in dieser Darstellung, die Wendepunkte zu markieren)



Aus meiner Sicht sind dabei bemerkenswert:

• Während das Modell noch an der Hangkante beschleunigt, wird bereits die Wende eingeleitet (aZ steigt stark an)
• Der Pilot fliegt die Wenden typischerweise mit 2 Höhenruderimpulsen: Einleiten, Nachlassen, „Rumziehen“. Christian sagte, dass ihm dies nicht bewusst ist, sondern er im Gegenteil versucht, die Wende „rund“ – also mit konstantem Höhenruder zu fliegen.
• Das finale „Rumziehen“ ist entscheidend: Ist dieses Kurvenstück zu hart (hohe aZ-Beschleunigung) und/oder zu lang muss mit einem höheren Geschwindigkeitsverlust bezahlt werden…

Beschleunigung in den Wenden…?

Des Öfteren hört oder liest man, dass ein Modell, optimal geflogen, in der Kurve bzw. aus der Kurve nochmal richtig rausbeschleunigt. Ich habe daher versucht, in den Messdaten diesen Effekt zu finden. Ohne Erfolg.

Vielleicht täuscht hier die Beschleunigung des Modells auf Grund der „Umwandlung von potentieller Energie“ diesen Effekt vor?

Häufiger zu finden, insbesondere bei den richtig schnellen Flügen, waren Wenden mit nur geringem Geschwindigkeitsverlust… Dazu nochmals eine Aufzeichnung eines schnellen Fluges:




Geschwindigkeit, Ca und Snap Flap

Wie verändert sich die Flugdynamik bei Einsatz von Snap Flap? Dazu wurden zwei vergleichbare Flüge einmal mit Snap Flap und einmal ohne gemacht.

Neben der Geschwindigkeit wird diesmal der aktuelle Ca-Wert angezeigt, um mit ihm die Wechselwirkung Ca vs. Geschwindigkeit vs. Snap Flap:



Gut zu erkennen ist:

• Mit Snap Flap sind die Ca-Spitzen im Durchschnitt um 0,1 höher – dafür aber zeitlich kürzer („es geht schneller um’ s Eck“)
• Das Geschwindigkeitsniveau ist mit Snap Flap ca. 1m/s höher. Dies wohl eine Folge von …
• Höhere Geschwindigkeitsverluste in den Wenden ohne Snap Flap (Sekunde 27). Wenn die Wende defensiver mit geringerem Ca geflogen wurde (Sekunde 33) fällt auch der Geschwindigkeitsverlust kleiner aus.

So weit entspricht das Ergebnis ganz gut den Erwartungen…


Bis zum „Stall“

Die folgende Flugaufgabe war für Christian schwierig zu fliegen, denn er sollte genau das tun, was er sich durch tausende geflogene Wenden abtrainiert hatte: Wir nannten die Aufgabe „To Stall“ – gemeint war, in aufeinander folgenden Wenden schrittweise den Höhenrudereinsatz zu erhöhen bis es zu einem „Absteller“ oder gar „Tip Stall“ kommt. Nun ist ein „Tip Stall“ der Schrecken eines jeden F3F-Piloten , da das Modell schlagartig außer Kontrolle gerät. Daher war Christian von dieser Idee, insbesondere bei einem fremden Modell, überhaupt nicht begeistert. Versuche in größerer Flughöhe zeigten aber, dass die Flächenauslegung sehr gutmütig ist – ein „Tip Stall“ konnte nicht produziert werden.

Zunächst ein Ausschnitt aus dem Flug mit Snap Flap:



Meine Interpretation hierzu – siehe dazu die Nummern im Diagramm

1. Wende perfekt geflogen mit kurzem Ca-max von 0,8. Als Folge geringer Geschwindigkeitsverlust
2. Kurve eingeleitet, dann Höhe nachgelassen um dann bis Ca-max 0,9 „rumgerissen“. Bestraft wird es durch einen hohen Geschwindigkeitsverlust
3. Diesmal die Wende schärfer eingeleitet, nachgelassen um dann einigermaßen moderat zu beenden. Das scheint auch zu funktionieren. Anscheinend ist der Peak am Kurvenende der Entscheidende…
4. Praktisch gleich mit (2)

Und nun das gleiche „Programm“ diesmal ohne Snap Flap:



Meine Interpretation hierzu – siehe dazu wieder die Nummern im Diagramm

1. Das Modell verträgt die Wende geflogen mit Ca-max von 0,65 noch recht gut … Nur geringer Geschwindigkeitsverlust
2. Beim Herausziehen aus der Kurve ist bereits Ca-max von 0,8 eindeutig zu viel. Die Geschwindigkeit fällt förmlich in den Keller … (das erinnert mich sehr an meine Wenden … )
3. Der kurze Ca-Peak hat dem Modell, obwohl inzwischen langsamer unterwegs, vollends das „KO“ gegeben …

Bis zum Ende!

Das waren sie, die Auswertungen aus dem Messprogramm „Dänemark 2021“. Ich hoffe, dass für den ein oder anderen interessante Aspekte dabei waren.

Die gewonnenen Messdaten geben sicher noch mehr „her“ – allerdings geht mir nach den vielen Stunden Excel langsam die Fantasie aus Gerne daher auch Rückkopplung, was man noch anschauen könnte – und wie bereits geschrieben, auch sehr gerne Kommentierung meiner Kommentare…

Für klassische Messungen ist die Prandtl-Sonde des Messfliegers nun nicht mehr zu verwenden, da sie inzwischen für Messungen von extremen Kurvenflügen optimiert wurde:



Vielleich ist’s auch ein Zeichnen, dass ich nun wieder einfach nur fliegen sollte!

In diesem Sinne …

Jochen

 

[Hans Rupp]

Hallo,

sehr interessant, auch schon beim ersten schnellen Lesen. Ich glaube aus den Diagrammen auch ablesen zu können, dass der Wind etwas schräg auf den Hang stand.

Hast Du auch die Beschleunigung um die Hochachse (Pendeln) aufgezeichnet? Ist zwar eher ein Phänomen am Rande, aber die Größenordnung interessiert mich trotzdem.

Hans

 

[Heiko1]

Hallo Jochen,

auch von mit noch ein "Danke" für das aufbereiten und Teilen der Flugdaten.

Etwas schade ist in der Tat, dass der HR-Impuls nicht aufgezeichnet werden konnte. Dadurch hätte man zum einen exakt gesehen von wann bis wann die Wenden geflogen wurden und auch wie die Wenden geflogen wurden. Also ob auf einmal durchgezogen wurde oder auf mehrmals und wie hart angezogen wurde bzw. wie schnell nachgelassen wurde.

Einige von Deinen Schlüssen aus den Messflügen kann ich auf jeden Fall bestätigen. So zum Beispiel, dass es in der Wende keine Beschleunigung gibt. Im besten Fall kommt man mit wenig Geschwindigkeitsverlust durch. Auch ich vermute, dass es sich bei solchen Phänomenen um optische Täuschungen handelt, erfahrungsgemäß treten diese eher bei Zuschauern als beim Piloten auf. Der Zuschauer weiß nicht, wann der Pilot durchzieht, und ist daher von der Wende überrascht, verliert vielleicht das Modell sogar kurz aus den Augen. So jedenfalls meine Vermutung.

Auch die Beobachtungen zum Ausbremsen in den Wenden decken sich mit meinen Erfahrungen aus der Praxis (und auch dem was die Polaren generell voraussagen.) Irgendwann fängt ein Profil an überproportional viel Wiederstand zu produzieren bei nur noch geringem Auftriebszuwachs. Das ist das Phänomen, das man bei den hart geflogenen Wenden beobachten kann. Ist man nur kurz in diesem Bereich geht es noch, bleibt man länger dort, wird der Flieger definitiv ausgebremst. Durch SnapFlap kann man das ganze noch etwas hinauszögern, aber auch damit kommt man irgendwann in Bereiche, die nicht mehr gut funktionieren.

Viele Grüße,
Heiko

 

[Tern]

Hallo Jochen
zunächst besten Dank für das zur Verfügung stellen dieser umfangreichen Arbeit.
Auch Danke an Christian für seinen flugtechnischen Fingerabdruck.
Grosses Kino !

Eine kleine Überraschung: Die Ca-Verteilung unterscheidet sich nur wenig zwischen einem Flug mit und ohne Snap Flap
=>Könnte mir vorstellen das Christian hier versucht hat den gleichen Radius zu fliegen. Daher keine grossen Abweichungen.

Was auf einen geringeren Widerstand von Snap Flap bei hohen Ca Werten schließen lässt. Der Pilot versuchte offensichtlich auch ohne Snap Flap ähnlich „knackig“ die Wenden zu fliegen und „bezahlte“ dafür mit Geschwindigkeitsverlust.
=>Das deckt sich mit meinen Erfahrungen an der Küste bei mittleren bis starken Wind (6 und mehr m/s)
Hier ist der Snapflapausschlag eher gering zu halten.
Bei Schwachwindbedingungen können hier aber wieder grössere Snapausschläge sinnvoll werden, da hier der Widerstandszuwachs nicht so ins Gewicht fällt und generell länger an der Hangkante geflogen wird (also im wenigen zur verfügung stehenden Aufwind).
Dieses war zum Beispiel beim Sloping Denmark 2021 an den letzen beiden Tagen der Fall.

Für das nicht Beschleunigen in den Wenden stimme ich nur im Fall des "dänischen Küsten F3F" zu.
Und dieses bei nicht zu steilen Hängen (Beispiel: "Haus am See" oder Muschelweg)
Hier kommt die Beschleunigung aus dem Einfliegen in die Aufwindzone an der Hangkante.
Hier ist der einzige Bereich, bei dem ein nennenswerter vertikaler Anteil im Wind vorhanden ist.
In der Wende ist der Aufwind gering und somit gibt es hier auch keine Beschleunigung.
Dementsprechend ist Haushalten mit der Geschwindigkeit angesagt.
Oder wir wir sagen fliessen lassen.

Für andere Situationen wie steilere Hänge, F3F in thermiklastigen Fluggebieten (Vogesen, Lemoncello Cup) kann und wird in den Kurven beschleunigt.
Die Beschleunigung kommt vom vertikalen Anteil des Windes.
Ist dieser in den Kurven präsent, kann auch in der Kurve beschleunigt werden.

Soweit ich weiss war aber die Hauptmotivation für die Messungen das Abschätzen des richtigen Auslegungs ca für ein F3F Profil.
Da ihr ja den Auftriebsbeiwert des ganzen Fliegers gemessen habt also inkl. Höhenleitwerksauf-abtrieb ist eine Übertragung des gemessenen cA nicht direkt möglich.
Zur Einordnung sind eure Messungen aber sehr wertvoll.

Meine Schlussfolgerung aus deinen Messungen:
Ein F3F Profil sollte ein ca von 0.1 bis ca 0.8 bei geringstmöglichen Widerstand bereitstellen können.
Dieses unter Anwendung von Snapflap.
Würdest Du das auch so formulieren ?
Viele Grüsse
Markus

 

[Jojo26]

Vielen Dank für die Anerkennung (das freut mich natürlich ) und die zahlreichen, ersten Anmerkungen - zu denen ich vielleicht noch die ein oder andere Ergänzung geben kann:

Wind und Drehbewegung

@Hans Rupp ... ja, der Wind stand wie eingangs beschrieben, ca. 5 „cross“.

Die Sensoren erfassen keine Drehbeschleunigungen. Man könnte es wohl indirekt messen, wenn man den GSP-Logger weit entfernt vom Schwerpunkt positioniert und dann die y-Beschleunigung auswertet

Beschleunigung und Ca-Wert

@Peter Wick … eine ungewöhnliche Sicht „effektive Flächenbelastung“. Aber ja, stimmt – der Masse ist es egal, ob an ihr nur von der Gravitation oder auch noch von der Zentrifugalkraft in einer Drehbewegung gezerrt wird. Sie belastet damit die Fläche und der Auftrieb muss dagegen halten Ja, der aktuelle Ca-Wert ist direkt proportional dem Lastvielfachen (siehe Formel zu Beginn des Themas)

Für mich war das auch eins der erstaunlichsten Ergebnisse, dass das Modell eigentlich permanent auf Kreisbewegungen unterwegs ist und damit der Ca-Wert ein gutes Stück höher ist. Aerodynamisch wäre es viel schöner (!) geradeaus zu fliegen, zack um die Kurve und wieder geradeaus Aber dann spielt noch die Flugmechanik, die Wegeoptimierung und das Hangwindfeld mit rein…

Aber, dass Mario (@vanquish ) das schon immer gewusst hat, das überrascht mich jetzt vollends!

Aufzeichnung des Höhenruder-Signals

@Heiko1 Die fehlende Aufzeichnungsmöglichkeit hat mich auch zunächst gefuchst. Auf der anderen Seite haben die früheren Messungen ergeben, dass die z-Beschleunigung praktisch proportional dem Höhenruder folgt. Hier eine Aufzeichnung aus letztem Jahr:

An den nun aktuellen Beschleunigungswerten ist zu erkennen, dass der Pilot typischerweise einleitet, nachlässt, durchzieht (ich hatte es auch bei einem Diagramm beschrieben)

Beschleunigung in den Kurven

@Heiko1 … ich denke auch, dass es oft optische Täuschung ist. Auf dem 2D-Bild des Betrachters sehen die letzten „90“ Grad der Kurve wie eine Beschleunigung des Objekts aus.

@Tern … das Hangwindsystem ist wohl sehr entscheidend für die Geschwindigkeitsverteilung während des Fluges. In habe nur kurz bei der Energie-Betrachtung darauf hingewiesen (es wäre wohl eine eigene Untersuchung wert!). Wenn auch in der Kurve unter bestimmten Bedingungen beschleunigt werden kann, auf welchem Abschnitt der Flugbahn wird dann wieder „entschleunigt“?

Ca des Flugzeugs und ca des Profils

@Tern … bei der Berechnung des Ca-Werts fließt als Modellparameter nur die Flächenbelastung ein (Ermittlung v1 = Geschwindigkeit bei Ca=1). Dabei berücksichtige ich für den Flächeninhalt nur die Tragfläche – ohne Höhenleitwerk. So gesehen ist eigentlich ein Nurflügler unterwegs Der Anteil des Höhenleitwerks am Gesamtauftrieb verändert sich kontinuierlich bei wachsendem Anstellwinkeln und wäre ein wenig tricky zu berücksichtigen. Grob überschlagen wächst der Ca-Wert des Leitwerks von +-0% auf ca 25% des Tragflächen-Ca bei 0,8. Da das Höhenleitwerk nur ca. 10% der Fläche hat, ist der Anteil am Gesamtauftrieb bei hohen Ca ca. 2,5% - bei niedrigem Ca ist entsprechend sehr viel kleiner. Bei einer Gesamtmessungenauigkeit, die wohl eher Richtung 10% geht, kann man in meinen Augen das Leitwerk bei dieser Betrachtung weglassen.

Schwierig wird es nun aber, wenn der Ca-Wert des Modells auf den ca-Wert (2 dimensional) einer bestimmten Profil-Position übertragen werden soll (hier bin ich auch noch am Schwimmen ) Die Auftriebsverteilung über die Spannweite beschreibt ungefähr einen 5% höheren Wert an der Wurzel (schlecht) und einen 5% (und kleiner werdenden) Wert Richtung Flächenspitze (der gute induzierte Anstellwinkel …) Bisher gehe ich dann mit diesen Werten in die Profilauslegung …

Profilauslegung F3F

@Tern … mit einem geringstmöglichen Widerstand im Bereich ca 0,1 bis 0,8 hast Du die Trauben ziemlich (unerreichbar) hoch gehängt Nach meiner Erfahrung kann man vielleicht in einem ca-Bereich von 0,3 noch ein wenig herauskitzeln – muss dann aber schon wieder in anderen Teilbereichen „Federn lassen“. Bei der Entwicklung des JX-GS-Straks hab ich beispielsweise bewusst Abstriche rund um Ca=0,3 gemacht um dafür das Profil robust bei kleinen bis negativen ca-Werten zu bekommen (Verzicht auf Rear-Loading)…

Vielleicht könnte man es so formulieren: Bei der Profilentwicklung muss man den gesamten Bereich von 0,1-0,8 betrachten, dabei gegebenenfalls Schwerpunkte in Teilbereiche setzen – ohne dabei die Randbereiche kleiner ca=0,1 und größer 0,8 aus dem Auge zu verlieren!

Jochen

 

[mipme_kampfkoloss]

Der letzte Punkt klingt schon wieder nach richtig Geld...

Im Sinne von: Für Hänge mit wenig Auftriebsanteil braucht man eine Fläche die bei höheren Ca besser ist und für die anderen eine die bei niedrigeren besser ist. Was natürlich den Aufwand wieder in die Höhe treibt.

Aber Aerodynamik ist nun mal einfach ein ständiges Optimierungsproblem!

 

[Peter Wick]

bei der Profilauslegung oder besser gesagt Flugzeug Auslegung sollte man auch bedenken, dass man den Widerstand des ganzen Flugzeuges bei ca=0,8 auch mit anderen Mitteln reduzieren kann (Streckung!!) - während man bei ca Werten um 0,15 fast nur noch Rumpf- und Profilwiderstand zum arbeiten hat....

 

[Heiko1]

@Tern: Tatsächlich hab ich als "Flachlandflieger" bei meiner Aussage zur Beschleunigung in Wenden die Windkomponente/Anströmungskomponente am Hang außer acht gelassen. Wenn man dies mitbedenkt kann ich mir vorstellen, dass es an manchen Hängen während der Wende zu einem Geschwindigkeitsgewinn kommt, z.B. wenn eine Windscherung durchflogen wird. (ähnlich dem was bei DS-Flügen passiert, nur eine Nummer kleiner.)

 

[Gast_74695]

Als "messender" Flachlandflieger versuche ich auf bekanntes Terrain zu kommen. Der Hang trägt doch "nur" eine vertikale und horizontale Windkomponente zum Streckenflug bei.
Die vertikale Komponente nutzt man, um den Höhenverlust auszugleichen, die horizontale verlängert die Flugstrecke zwischen den Wendemarken, da entsprechend vorgehalten werden muss.
Spricht etwas dagegen, die Messungen in der Ebene durchzuführen? So wäre eine Energiebetrachtung ohne Windeinfluss möglich und man kann die eigentliche Streckenflugaufgabe immer reproduzierbar vermessen.

 

[UweH]

So wäre eine Energiebetrachtung ohne Windeinfluss möglich und man kann die eigentliche Streckenflugaufgabe immer reproduzierbar vermessen.

Die Flugaufgabe ist Speedflug, nicht Streckenflug.
Die Strecke ist immer 10 x 100 m plus Wenden und in möglichst kurzer Zeit zu durchfliegen.

 

[Gast_74695]

Danke für die Klarstellung.

Die Strecke ist immer 10 x 100 m ....

Aus Bodensicht ist das so, aber das Modell muss zusätzlich noch die Winddrift in der Strecke zurücklegen. Oder anders gesagt, der Airspeed ist höher als der Groundspeed in der Strecke.
Die Gesamtleistung der F3F Aufgabe wird ja schon mit der Stoppuhr gemessen. Meines Erachtens sollte man aber, um sinnvoll die einzelnen Faktoren des Modells bewerten zu können, in der Ebene und ohne Thermikeinfluss messen.

 

[UweH]

Die Gesamtleistung der F3F Aufgabe wird ja schon mit der Stoppuhr gemessen. Meines Erachtens sollte man aber, um sinnvoll die einzelnen Faktoren des Modells bewerten zu können, in der Ebene und ohne Thermikeinfluss messen.

Kannste ja machen und Geschwindigkeitsstufen vermessen...wenns Spaß macht
Ich bin sehr skeptisch dass dabei ein verwertbarer Erkenntnisgewinn der Messungen in ruhiger Luft in der Ebene für die große Vielzahl der Einflußfaktoren für schnelle Speeds beim realen Hangflug raus kommt

 

[vanquish]

Nun, ich sag mal so: Ich kann das Fahrwerk meines (hypothetischen) Ferraris für ein Rennen auf der Nordschleife auch auf der Route66 abstimmen. Wie sinnvoll das ist, sei mal dahingestellt...

 

[Gast_74695]

Man braucht etwas Vorstellungsvermögen, um F3F als Überlagerung der Flugaufgabe in der Ebene mit dem Hangwindsystem sehen zu können. In dem überlagerten System Daten zu erfassen, bringt keinen Erkenntnisgewinn, da zu viele unbekannte Faktoren mitspielen.

Nun, ich sag mal so: Ich kann das Fahrwerk meines (hypothetischen) Ferraris für ein Rennen auf der Nordschleife auch auf der Route66 abstimmen. Wie sinnvoll das ist, sei mal dahingestellt...

Die Streckenführung in meinem Ansatz ist exakt die gleiche, von daher ist der Vergleich doof.

 

[Hans Rupp]

Hallo,

wenn es darum geht zu messen, welche Flugzustände bei F3F auftreten, ist ein Ansatz das Hangwindsystem auszuscheiden meines Erachtens kontraproduktiv. Denn genau diesen Einfluss gilt es besser verstehen zu lernen. An der Küste wird da was anderes herauskommen als an einem thermischen Inlandshang.
Wenn es darum geht den Einfluss von Modellmodifikationen auf bestimmte Eigenschaften zu erforschen kann man solche "Labormessflüge" dagegen machen.

D.h. es wird meines Erachtens von Lösungsansätzen für unterschiedlichen Zielvorstellungen geschrieben.

Hans

 

[mh18058]

Hallo Jochen,
meinen Respekt - das ist wirklich großes Kino!

Die "Absteller" kenn' ich auch noch gut von meinem uralt Hangsegler mit E374 , was nicht despektierlich ggü. Prof. Eppler gemeint ist!
Da war das RG12 beim Nachfolgeflieger schon ein wahrer Segen ... (siehe "Über die Konstruktionsmerkmale eines Segelflugzeuges" FMT: 5/91 S.26 ff; VTH-Verlag)

Ich denke die Betrachtung des Gesamtenergiehaushalts ist der Schlüssel zum Erfolg.
Also Verluste durch Widerstand sind zu minimieren und Gewinne durch das Hangwindsystem zu maximieren, wobei natürlich Kompromisse notwendig sind - wie im richtigen Leben, fragt mal Euren Chef!
Sorry an alle Profiloptimierer , aber könnte es sein, daß beim Energiegewinn durch das Hangwindsystem das größere Verbesserungspotential liegt? Schließlich fliegen doch die DS-ler wegen ihrer "unorthodoxen Manöver am Hang" extrem schnell.
Und bitte nicht falsch verstehen: Das Profil resp. der Flügel muß schon ordentlich funktionieren, sonst hilft das alles nichts.

@Jochen: Dein Meßequipment ist bestimmt hervorragend dazu geeignet um genau solche "unorthodoxen (Wende)-Manöver" für F3F aufzuspüren.
Vielleicht so ähnlich, wie einst die HLG-ler von der SAL-Technik disruptiv überrascht wurden ...

Gruß
Martin

 

[dp-air]

Man braucht etwas Vorstellungsvermögen, um F3F als Überlagerung der Flugaufgabe in der Ebene mit dem Hangwindsystem sehen zu können. In dem überlagerten System Daten zu erfassen, bringt keinen Erkenntnisgewinn, da zu viele unbekannte Faktoren mitspielen.

Die Streckenführung in meinem Ansatz ist exakt die gleiche, von daher ist der Vergleich doof.

So aus meiner bescheidenen Erfahrung. Hangflug, insbesondere F3F, ist nicht in der Ebene reproduzierbar.

Es gibt am Hang dynamische Effekte die den erzielbaren Speed deutlich erhöhen.

Nur als Beispiel das "dynamische "Pumpen" in den 30 Sekunden vor dem eigentlichen Meßflug. Bei genügend Wind und entsprechend steilen Hängen lassen sich deutlich größere Höhen erreichen als durch das "Abparken" im reinen Hangaufwind möglich wäre. Bei diesen Bedingungen erreicht das Modell übrigens die größte Geschwindigkeit erst in der letzten Strecke. In der Ebene ist dies so nicht darstellbar.

Ein weiterer gravierender Unterschied ist die Turbolenz der Luft. Am Hang gibt es da mehr "Bewegung" als in der Ebene. Je nach Hang wieder unterschiedlich. Tendenziell im Inland mehr Turbolenzen als im Inland. Das kommt aber auch auf das Wetter an. Daher kann man durchaus bei Profilen für ein F3F-Modell mit einem kleineren NCRIT als bei F3B-Modellen rechnen!

Auch der Ansatz, dass man am Hang "schräg" fliegt um eine Seitenwindkomponente auszugleichen passt nicht wirklich. Auf dem 100 m Kurs wird eher wenig "geradeaus" geflogen. Eigentlich befindet man sich überwiegend in einem Bogen mit unterschiedlich starken Radien. Dabei versucht der Pilot dann Hangaufwind und ggf. Scherwinde für den Energiegewinn zu nutzen.
Nur bei wirklich wenig Wind kommen auch mal 50 - 60 m Geradeausflug je Strecke zusammen, die aber nicht zwangsläufig parallel zur Hangkante verlaufen müssen. Aber dann hat man ja auch wenig Seitenwindkomponente. Als Ausgleich dafür hilft einem der "Seitenwindeffekt" in der Wende. Der Radius gegen Grund wird kleiner (der Wind drückt das Modell rum) und die geflogene Gesamtstrecke kürzer. Von oben betrachtet ähnelt der geflogene Kurs einer liegenden Acht.

Ansonsten lese ich hier sehr interessiert mit. Eine sehr schöne Arbeit, Klasse.

Gruß

Dieter

 

[Jojo26]

F3F-Flugvermessung 2023 – Teil 1​

Im April 2023 wurde eine neue Messreihe F3F durchgeführt. Ziel der diesjährigen Messungen sollte vor allem sein, ein besseres Verständnis für die unterschiedlichen Eigenschaften von F3F-Modellen zu bekommen: „Warum geht das eine Modell bei diesen Bedingungen besser?“ „Warum das andere spielerisch um die Wende?“ „Wie lassen sich „erlebte Flugeigenschaften“ verbinden mit gemessenen Werten?“

Durchgeführt wurden die Messflüge wieder in Dänemark, wo die zumeist konstanten Meereswinde beste Voraussetzungen für einigermaßen reproduzierbare Ergebnisse bieten.

Unser kleines, repräsentatives Line-up der zu vergleichenden F3F-Modelle bestand aus:

• Pitbull 2
• Device
• VJX

Spannend – Oder?

In den folgenden Abschnitten soll zunächst das Messequipment und die Vorbereitung beschrieben werden, bevor es dann an die Ergebnisse und deren Interpretation geht.

​

Das Team​

Wie so oft, ist die Idee für ein solches Projekt bei einem Glas Wein entstanden. Bei den ersten Überlegungen wurde schnell klar, dass das Projekt nur im Team angegangen werden kann, da die Bandbreite an Aufgabenstellungen doch um Einiges größer wurde, wie bei den Messungen in den vergangenen Jahren.

Den Bau der neuen Messeinheit nahmen dann Erich Frank (CAD), Tobis Reik (3D-Druck und Technik) und Jochen Günzel (Konzeption) in Angriff.

Wieder einmal zeigte es sich, dass ein solches Projekt zusammen einfach mehr Spaß macht. Der Ideen flogen nur so hin und her und nach ein paar Wochen war der erste Prototyp bereits fertig.

Die Messflüge selbst wurden von Thorsten Folkers durchgeführt. Eine „Traumbesetzung“ für das Projekt – dazu später aber noch mehr.


Messgrößen und Verarbeitung

Die beiden wichtigsten Messgrößen für die Evaluierung des Flugzustands sind:

• True Air Speed (die Geschwindigkeit des Modells relativ zur Luft)
• Vertikale Beschleunigung des Modells

Aus diesen beiden Werten lassen sich Auftrieb und geflogener Ca ermitteln. Indirekt lassen sich daraus dann auch aktueller Anstellwinkel und Widerstand ableiten bzw. approximieren. Für die Theorie hierzu ist im ersten Beitrag dieses Threads beschrieben, wo auch die benutzten Formeln hergeleitet werden.

Neben diesen Kern-Messgrößen sollten noch aufgezeichnet werden:

• Höhenruder-Servo-Impuls, um daraus den aktuellen Höhenruder- und SnapFlap-Ausschlag zu ermitteln
• Barometrische und GPS-Höhe, um den aktuellen „Energiezustand“ des Modells besser abschätzen zu können.

Für die Aufbereitung und Auswertung der Datenmengen wurde das inzwischen bewährte „Toolset“ der vergangenen Jahre verwendet:

• „DataExplorer“ zur Selektion der Daten und Zeitabschnitte
• „Excel“ zur Nachbereitung, Glättung, Zusammenführung und Visualisierung der Daten

Die beiden Programme und die Vorgehensweisen darin, werden auch in den ersten Beiträgen dieses Threads näher beschrieben.

Die Messeinheit​

Herz der Messeinheit wurde wieder der GPS Logger 3 von SM Modellbau. Dieser hat bereits alle notwendigen Sensoren eingebaut und bietet mit einer Aufzeichnungsrate von 10Hz eine sehr gute Zeitauflösung. Die Messdaten werden beim GPS Logger auf der integrierten micro SD Karte gespeichert und am Ende eines Messtags auf den PC zur Auswertung überspielt.

Für die Messung der „True Air Speed“ wurde diesmal die TEK-Düse „TEK-sport-aero V2“ von Schambeck Luftsporttechnik eingesetzt. Nach den bisher sehr guten Erfahrungen mit einer Prandtl-Sonde, eingebaut in die Rumpfspitze, hatte ich zunächst etwas Skepsis gegenüber der neuen TEK-Düse. Plausibilitätsprüfungen der TEK-Messwerte zeigten später aber richtig gute Ergebnisse.

Ein wenig knifflig war die Frage, wie die Sensoren bzw. der Logger an bzw. auf das Modell kommen sollten. Da mit unterschiedlichen Modellen geflogen werden sollte, kam nur eine „zerstörungsfreie“ Unterbringung in Frage. Nach einem intensiven Team-Tüftel-Treffen stand das Grundkonzept:

Eine ziemlich geniale Multi-Modell-Messaufsatzeinheit!

(die an Eigenlob grenzende Euphorie des Autors wollen wir an dieser Stelle einfach mal stehen lassen – in wenigen Abschnitten wird er noch früh genug geerdet.)



Die Grundidee des Messaufsatzes ist, mit einer individuellen Bodenadapterplatte die Anpassung an das jeweilige Modell vorzunehmen und die eigentliche Messeinheit dann auf diese Bodenplatte aufzusetzen.

Die Bodenplatte selbst wird mit 2 Wicklungen Tape an bzw. auf dem Modell fixiert. Anschließend kann die Messeinheit mit GPS-Logger und TEK-Düse einfach auf die Bodenplatte aufgeklipst werden. Der gesamte Aufsatz sitzt dadurch stramm und rüttelfest auf dem Rumpf des Modells.

Die elektrische Anbindung erfolgt über 4 dünne Kupferlackdrähte, die durch die Verbinder-Öffnung des Rumpfes zum Empfänger geführt werden:

• + und – Stromversorgung
• Sensor-Bussignal zum Empfänger (zum Funktionscheck des Sensors am Sender-Display)
• Höhenruder-Impulssignal vom Empfänger

Nach ein paar 3D-Druck Anläufen waren die Passung der beiden Teile saugend


man beachte das filigrane Werkzeug, das für die Bearbeitung dieser High-Tech-Teile notwendig ist!

Das Adapterkabel zum Empfänger:



Einen guten Eindruck der Größenverhältnisse sieht man im montierten Zustand – hier auf einem Pitbull 2:



Optional wäre es auch möglich, die Einheit komplett autark zu betrieben. Dazu kann hinter dem GPS-Logger noch ein kleiner Akku eingesetzt werden. Da aber in jedem Fall das Höhenruder-Impulssignal aufgezeichnet werden sollte, wurde die Stromversorgung vom Empfänger-Akku übernommen.

Die Technik war bereit für Dänemark!


Rubrik „Falsch gedacht & falsch gemacht“

Im Lauf des Projekts stellte sich heraus, dass das ein oder andere falsch gedacht wurde – und fast noch blöder „falsch gemacht“ wurde. Da half dann oft nur noch ein herzhaftes „Heilix Blechle!“ um weiterzumachen …

Damit später dann entspannter über die Ergebnisse berichtet werden kann, sollen die „Learnings“ des Projekts bereits jetzt beschrieben werden.

Der barometrische Druck und die Aerodynamik einer Tragfläche​

Im GPS Logger ist ein zweiter Drucksensor eingebaut, mit dem der statische Druck zur Bestimmung der Höhe gemessen werden kann. Typischerweise wird der statische Druck im Rumpfinneren oder an der Rumpfseitenwand abgenommen, um Störungen durch die Umströmung des Rumpfes möglichst klein zu halten. Als denkbar schlechteste Stelle zur Aufnahme erwies sich die Position der Messeinheit auf dem Rumpf über der Tragfläche. Hier wurde der statische Drucksensor eher zu einem „Auftriebssensor“: Je stärker der Auftrieb, um so höher der Unterdruck über der Tragfläche, um so größer die angezeigte Höhe. Bei schnell geflogenen Kurven mit entsprechend hohem Auftrieb der Tragflächen schoss der Höhenwert gleich um einige Meter nach oben. Der Messwert „barometrische Höhe“ konnte also nicht verwendet werden.

​

Die GPS-Höhe auf Tauchstation​

… halb so schlimm, wenn die barometrische Höhenmessung nicht funktioniert. Es gibt ja noch die Höhenmessung durch den GPS-Sensor. Dachten wir. Stutzig wurden wir allerdings, als die Aufzeichnung zeigten, das Tofo (Thorsten Folkers) zielstrebig Richtung Meeresoberfläche steuerte, um dann gleichsam wie Nautilus sein Programm weiter abfallend bis zu 120m Meerestiefe abzuspulen. Am Ende des Messprogrammes „tauchte“ er dann immer wieder auf, um dann wieder bei Starthhöhe zu landen. Als ob nichts gewesen wäre - der Teufelskerl!



Die erste Vermutung, dass der GPS-Sensor während des Fluges zu wenig Empfangssatelliten hatte, um die Höhe exakt zu bestimmen, erwies sich als falsch. Die Empfangsqualität (= Anzahl der empfangenen Satelliten war stets gut bis sehr gut). Eine tolle Unterstützung bei der weiteren Ursachenforschung gab Winfried Brückmann, der Autor des „Data Explorers“ (Winfried nochmals Danke! an dieser Stelle). Zusammen mit ihm konnte eingekreist werden, dass bereits die Rohdaten des GPS-Sensors den Fehler beinhalteten. Stephan Merz von SM Modellbau gab dann noch den wichtigen Hinweise, dass der verbaute GPS-Sensor eigentlich nur bis 4g Beschleunigung „zugelassen“ ist, die aber bei F3F-Flügen im Kurvenflug locker überschritten werden.

Bezeichnend auch, dass bei schwächeren Bedingungen, geflogen mit geringeren Beschleunigungen, die Höhe stabil blieb.

Die These ist nun, dass der GPS-Sensor bei zu großen Beschleunigungen in einen Tunnelmodus (= kein GPS-Empfang) wechselt, bei dem die Position aus den Bewegungsinformationen (Beschleunigungen) extrapoliert wird. Lassen die Beschleunigungen nach, übernimmt dann wieder das GPS-Signal schrittweise die Führung für die Höhenbestimmung.

Das wird schon funktionieren …

Ein solcher Optimismus macht das Leben zwar deutlicher beschwingter – nach Murphy passiert dann just immer das Gegenteil.

So auch mit den 2 nagelneuen VJX, die gerade 2 Tage vor Abreise zu den Messungen nach Dänemark eintrafen. Leider konnten dann mit den eingeschränkten Möglichkeiten vor Ort in Dänemark nicht alle Mängel beseitigt werden, so dass am Ende nur ein Messvergleichsflug bei schwachen Bedingungen – mit noch leicht hakendem Höhenruder – gemacht werden konnte … Grrr!

Fazit: Mit rechtzeitiger und sorgfältigerer Vorbereitung hätte aus dem Projekt deutlich mehr an Erkenntnissen herausgeholt werden können.


Mess-Daten und Flugaufgaben

Für die jeweiligen Messtage wurde ein Aufgabenprogramm erstellt, dass der Pilot dann an einem Stück absolvierte. Die zunächst angesetzten 20 Strecken pro Flugaufgabe erwiesen sich bei der Flugpräzision als zu viel, zu zeitraubend und sicherlich auch zu anstrengend. Daher wurde die Aufgabe auf jeweils 10 Strecken reduziert.



Die durchgeführten Messflüge:



Für die Auswertung erwies es sich später als praktikabler, wenn das Modell zwischen den einzelnen Aufgaben wieder in eine stets gleiche „Parkposition“ über dem Hang gebracht wurde, von der aus dann die neue Aufgabe geflogen wurde.

Alle Flüge wurden zusätzlich gefilmt. Um Flugaufgaben, Messdaten und Filmaufzeichnung zusammen zu bringen, wurden die Daten einer Aufgabe als einzelne Datei mit Zeitstempel abgespeichert …

Tofo – the Robot​

Bevor wir endlich zu den Ergebnissen der Messreihen kommen, noch ein paar Anmerkungen zum Piloten Thorsten Folkers, kurz Tofo.

In der Vergangenheit hatte ich mir recht wenig Gedanken gemacht, was eigentlich einen Spitzenpiloten wie Tofo besonders auszeichnet. „Der hat’s halt einfach drauf“, dachte ich („… im Gegensatz zu mir selbst“).

Aber was heißt es eigentlich „es drauf haben“ bei einer speziellen Sportdisziplin wie F3F?

Die Aufzeichnung der Rudersignale bei den Messflügen machen aus dem Piloten einen gläsernen. Jedes Zucken am Steuerknüppel wird dabei akribisch registriert…

Als ich dann zum ersten Mal, die Aufzeichnung der Flugdaten zusammen mit den Steuersignalen sah, rieb ich mir verwundert, besser bewundernd, die Augen. Mit der Wiederhol-Präzision eines Roboters spulte Tofo das Messprogramm ab. Das Alles bei 10m/s unangenehm kaltem Wind an der Hangkante - mit einem Modell, das mit knapp 100km/h entlang pfeift …



Die Aufzeichnung von 3 Flugaufgaben a 20 Strecken. Zunächst „Weite Wende“, dann „Mittelweite Wende“ und zuletzt „enge Wende“ - hier gut zu sehen, dass sich das Modell im Grenzbereich bewegt und individueller pro Wende geflogen werden muss

Damit ist mir dann zumindest eine Facette seines Erfolgs klar geworden…

Aus dem Blickwinkel der Messaufzeichnungen ist diese große Präzision und „Steuerruhe“ des Piloten ein Glücksfall, da damit nach geradezu Laborbedingungen in der rauen dänischen Aprilluft hergestellt werden konnten.

An dieser Stelle möchte ich Tofo ein großes Dankeschön und Anerkennung aussprechen, dass er der Veröffentlichung der Ergebnisse sofort zugestimmt hat. Ich denke, dass das alles andere als selbstverständlich ist …

Soweit nun in diesem ersten Teil.
Im 2. Teil dieses Beitrags geht es dann endlich um die eigentlichen Messergebnisse.

Jochen

 

[Jojo26]

F3F-Flugvermessung 2023 – Teil 2​

Im Zuge der Auswertung der Messergebnisse wurden rund 40 Einzelanalysen mit zugehörigen Diagrammen gemacht. Aus der recht umfangreichen Ergebnissammlung wurde ein „Best of“ ausgewählt, das besonders typische oder besonders interessante Aspekte herausgreifen soll.

Bei den Interpretationen, insbesondere bezogen auf ein einzelnes Modell, müssen auch immer wieder Annahmen gemacht werden – bei den man richtig oder falsch liegen kann. Daher werden diese Interpretationen nachfolgend kursiv dargestellt auch um deutlich zu machen, dass es sich dabei um die persönlichen Einschätzungen des Autors handelt, die keineswegs Anspruch auf „Richtigkeit“ haben.


Humlum: Pitbull2 & Device

Bei den Messungen in Humlum (Limfjord) herrschten fast ideale Bedingungen mit ca. 9m/s Nord-West-Wind, der auf den Hang leicht von links kam. Der leichte Crosswind führte zu einem Geschwindigkeitsunterschied über Grund zwischen Flug nach links und Flug nach rechts von ca. 10%. Die True Air Speed unterscheidet sich dabei kaum – mit einer leichten Tendenz zu einer höheren Geschwindigkeit bei „Gegenwind“.

Die beiden Testkandidaten dieser Messrunde waren Pitbull 2 und Device:



SnapFlap wurde bei den Modellen auf einen Min/Max-Schalter gelegt, um ein besseres Verständnis für die Wirkung von SnapFlap zu bekommen. Die im Flug maximal geflogenen Flap-Ausschläge werden weiter unten dargestellt.

Flugaufgaben

Insgesamt wurden 9 unterschiedliche Flugaufgaben geflogen:

1. Straight – möglichst lange an der Hangkante geradeaus fliegen, um eine Einschätzung der „nicht dynamischen“ Maximalgeschwindigkeit der Modelle zu bekommen. Die Ergebnisse dabei waren nicht sehr aussagekräftig, waren aber nützlich zur Einschätzung der Plausibilität True Air und GPS-Speed
   
   
2. Bowlen – Initiales „Hin- und Her-Schaukeln“ um eine möglichst große Ausgangshöhe vor dem Einflug in die F3F-Strecke zu bekommen. In der Praxis zeigen sich hier bereits deutliche Unterschiede zwischen den Modellen – auch stark abhängig von Flächenbelastung und Flap-Einsatz.
   
   
3. Course wide – F3F-Strecke geflogen mit sehr weiten, dynamischen Wendenmit einer großen Überhöhung aus der dann Richtung Hang „gestochen“ wird.
   
   
4. Course mid – F3F -Strecke geflogen zwischen „wide“ und „tight“
   
   
5. Course tight – F3F-Strecke geflogen mit sehr engen Wenden (an der Grenze zum maximal möglichen bevor ein Strömungsabriss stattfindet) mit dem Ziel, sehr schnell wieder zurück an die Hangkante zu kommen.
   
   
6. … 8. Das Gleiche nochmal mit verringertem Snap Flap

Da im Flug ganz selten mit maximalem Höhenruderausschlag geflogen wird, sind die real geflogenen SnapFlap proportional geringer als der theoretische Maximalwert. Hier die maximalen Ausschläge während der verschiedenen Flugaufgaben:



Man erkennt sehr schön, wie der maximal geflogene Ausschlag mit „wide“, „mid“, „tight“ korrespondiert.


Aufgabe „Bowlen“

Zum Einstieg in die Ergebnisbetrachtung ist die Flugaufgabe „Bowlen“ besonders gut geeignet, um sich in die Darstellungen einzulesen.

Nachfolgend wurden die beiden Diagramme „Höhe“ und „Geschwindigkeit“ übereinandergelegt, wodurch das stetige Wechselspiel zwischen „Höhe gewinnen“ und „In Geschwindigkeit umsetzen“ besonders anschaulich gemacht wird:

Sehr schön zu sehen, wie der Pilot zu Beginn mit 3,4,5 Bowlern die maximale Höhe verbessern kann. Danach ist bei diesen Windbedingungen, an diesem Hang nicht mehr an Höhe bzw. Startgeschwindigkeit herauszuholen.

Die Höhe wird im Stechflug in Geschwindigkeit umgesetzt. Die Geschwindigkeit am unteren Scheitelpunkt wächst in dem Maße, wie die Höhe verbessert wird (ein schönes Beispiel für „Energieerhaltung“ – in erster Näherung). Aber auch hier wird mit 5 Bowlern die bestmögliche Einfluggeschwindigkeit erreicht.


Bereits bei dieser ersten Flugaufgabe zeichnen sich unterschiedliche Eigenschaften von Pitbull 2 und Device ab:
Device zeigt bei zum Teil nur 8m/s Geschwindigkeit im Scheitelpunkt seine Maximalauftriebsstärke, mit der das Modell förmlich in den Wind gehängt werden kann. Pitbull 2 wiederum ist in der Lage, Höhe besser in Geschwindigkeit umsetzen - „er beschleunigt besser“ – und kann mit ca. 2m/s höherer Geschwindigkeit in die F3F-Strecke einfliegen.
Die Unterschiede der Modelle werden in einer anderen Darstellung besonders deutlich. Über Balken wird dargestellt, wie häufig sich das Modell während des Bowlens in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich aufgehalten hat:



Aufgabe „Course Wide“

Die bewusst sehr weit und hoch geflogenen Wenden bei „Course wide“ (die Flugbahn ähnelt dabei einer in eine Wanne gelegte „8“) erwiesen sich als die langsamste Variante für schnelle Zeiten bei diesen Verhältnissen.

Zwar werden bei dieser Variante, die höchsten Maximalgeschwindigkeiten erreicht …


… was aber nicht ausreicht, um die deutlich längeren Wegstrecken auf Grund der weitläufigen Wenden zu kompensieren.

Da die Flugaufgabe „Course“ mit 20 Wegstrecken flogen wurde, sind keine übertragbaren F3F-Zeiten verfügbar. Als Vergleichsmaß wurde die Zeit zwischen zwei Wenden gemittelt, die bei „Course wide“ bei 5,8s lag. Über den Daumen entspricht das einer F3F-Zeit in den unteren 50ern.

Flugmechanisch bedeutet die Flugbahn “gekrümmte Acht“, dass sich das Modell permanent im Kurvenflug befindet. Dabei müssen die Tragflächen fortwährend richtig Auftrieb liefern, um diesen Kurvenflug zu ermöglich. Die Häufigkeitsverteilung der geflogenen Auftriebsbeiwerte bildet dies sehr anschaulich ab:


Die Welt ist eine Kurve. Wunderbar gleichmäßig geflogen …

Interessant ist die Betrachtung „Course wide“ mit maximal SnapFlap entlang der Zeitachse:



Aufgrund der höheren Einfluggeschwindigkeit kann sich Pitbull 2 einen Vorsprung von ca. 1 Sekunde erfliegen – bis nach knapp 60s „etwas passiert“. Die Geschwindigkeit bricht ein und kann erst ab 70s einigermaßen wieder aufgebaut werden. In diesem Zeitraum zieht dann Device, der gleichmäßig seine Runden zieht, am Pitbull 2 vorbei und liegt dann seinerseits mit 1s in Führung.

Die Ursache für diesen „Einbruch“ ist aus den Messdaten nicht ersichtlich. Hier steht noch eine Analyse der Videoaufzeichnung aus.

Bei der 2. Variante mit minimalen SnapFlap kann Pitbull2 bei nahezu gleichen Ausgangsbedingungen um Sekunde 10 seinen Vorsprung kontinuierlich ausbauen und ist am Ende ca. 2s schneller.




Aufgabe „Course Mid“

Bei “mittel eng” geflogenen Wenden wurden die Zeiten ein gutes Stück besser. Mit SnapFlap max erreicht Pitbull 2ca. 5,0s zwischen den Wenden, was ungefähr hohen 40er-F3F-Zeiten entspricht.



Auffallend hier der große Vorsprung von Pitbull 2, der zwar auch mit einer höheren Einfluggeschwindigkeit starten konnte, diese aber auch schön über die Strecken halten konnte. Praktisch eine komplette Strecke kann er sich von Device absetzen – bis bei Sekunde 65 wieder ein „Einbruch“ kam und damit Device wieder ein wenig aufholen konnte…


Was ist die Ursache, für das relativ schlechte Abschneiden des Device?
Vergleicht man die beiden Flüge des Device mit maximalen und mit minimalen SnapFlap…

… bekommt dazu einen deutlichen Hinweis: Man sollte es bei dem wohl höhergewölbten (?) Device-Profil nicht mit SnapFlap übertreiben. Weniger in diesem Fall mehr.
Genau umgekehrt ist es beim Pitbull 2, der sich mit mehr SnapFlap deutlich wohler fühlt.


Aufgabe „Course Tight“

Schließlich noch die Flugaufgabe mit möglichst eng geflogenen Wenden, die sich mit ca. 4,7s zwischen den Wenden als die schnellste der 3 Varianten erwies.

Vergleicht man den Geschwindigkeitsverlauf mit dem von „Course wide“ erkennt man sehr schön, dass die Amplitude zwischen Kurven- und maximaler Geschwindigkeit ein gutes Stück kleiner geworden ist. Die Flugbahn ist also weniger dynamisch im Sinn von Geschwindigkeitsunterschieden:



Bei “Course tight” enteilte Pitbull 2. Device wollte einfach nicht ins Laufen kommen. Auf dem Bild gut zu sehen, wie der Pilot den Device ab Sekunde 50 auf einer Wendenseite förmlich um die Ecke „prügelt“, was dieser zwar klaglos mitmacht, aber die Geschwindigkeitsbilanz nicht verbessert.

Bei der Analyse der unterschiedlichen Verhalten von Pitbull 2 und Device gibt die Cl-Verteilung während des Fluges weitere Hinweise. Zunächst fällt auf, dass sich nun – zumindest beim Pitbull2 - zwei Höcker gebildet haben: Der große Höcker um Cl=0,25 für den Flugabschnitt entlang der Hangkante und der 2. Höcker für die harte Wende bei Cl=1,2:



Dass Pitbull 2 häufiger schneller unterwegs war, erkennt man daran, dass seine Verteilungskurve nach links – also zu kleineren Cl-Werten (= höhere Geschwindigkeit) verschoben ist.
Beim Device ist dieser 2. „Wendenhöcker” praktisch nicht ausgebildet, dafür gehen die Cl-Werte bis über beeindruckende Cl=1.5.

Es stellt sich die Frage, ob die sehr eng geflogenen Wenden mit ihren extremen CL-Werten eine Mitursache für das schlechtere Abschneiden des Device sein könnten.

Dazu wurde eine, zugegeben etwas verrückte Modellrechnung durchgeführt: Die Polare einer Vergleichstragfläche, wo nun neben dem Profilwiderstand auch der induzierte Widerstand der Fläche maßgeblich wirkt, über eine polynomische Formel approximiert. Mit Hilfe dieser Formel kann nun aus einem aktuellen Cl-Wert der zugehörige Cd-Wert (Widerstandsbeiwert) ermittelt werden. Aus Cd-Wert und Geschwindigkeit kann dann wiederum der aktuelle Luftwiderstand ermittelt werden.
Rumpf und Leitwerk können bei einer solchen Modellrechnung vernachlässigt werden, da der Widerstand bei hohen Auftriebsbeiwerten bei weitem von der Tragfläche erzeugt wird.

(kurzer Theorieeinschub: Mit zunehmenden Auftriebsbeiwerten gewinnt der induzierte Widerstand die Oberhand und addiert sich zum sowieso stark ansteigenden Profilwiderstand. Während sich der Widerstandbeiwert zwischen Cl = 0,2 und 0,6 ungefähr verdoppelt, hat man es zwischen Cl = 0,2 und 1,2 bereits mit einer Versechsfachung des Widerstandbeiwertes zu tun. Der Widerstandsbeiwert wächst exponentiell an…)

Trägt man nun die summierten Widerstandswerte (pro Zeiteinheit) über den geflogenen Cl-Bereich ergibt sich folgendes Bild:

Gut zu erkennen, wie die kurzen Momente der scharf geflogenen Wenden beim Device maßgeblich in die Widerstandsbilanz einfließen. In erster Näherung kann der Widerstand auch als Maß für den Energieverlust genommen werden. Dieser Verlust muss dann erstmal wieder durch den Hangaufwind „zurückgeführt“ werden (können…).

Der Effekt ist umso größer, je schneller das Modell unterwegs ist. Bei schwächeren Bedingungen mit nur einem schmalen Aufwindband am Hang kann es wiederum Teil der Flugtaktik sein, den Energieverlust der „Harten Wende“ bewusst in Kauf zu nehmen, um zum einen kurze Wege zu haben, zum anderen schnell wieder im Aufwindband zu sein, um dort „neue Energie zu tanken“.


Fazit Messreihe “Humlum”

Die beiden ausführlichen Messflüge mit Pitbull 2 und Device haben unter sehr guten Bedingungen viel interessantes Datenmaterial erzeugt, das bis heute nur teilweise analysiert werden konnte. Oft ist diese Analyse auch richtiggehende Detektivarbeit, in der Datenflut Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Messdaten und in der zeitlichen Abfolge zu finden.

Rückblickend wäre es noch spannend gewesen, einen „Course best“ zu fliegen, bei dem der Pilot mit seiner Erfahrung und Intuition den aus seiner Sicht schnellsten Kurs erfliegt.

Ein Highlight dieser Flüge war sicherlich, wie sich die unterschiedlichen Charaktere der beiden Modelle in den Daten niederschlagen…

Dazu meine persönliche Einschätzung – IMHO

Device ist ein exzellenter Allrounder. Seine großen Stärken sind sein unkompliziertes Handling und seine enormen Hochauftriebsreserven, die die Wahrscheinlichkeit eines „Abstellers“ bei zu eng geflogenen Wenden deutlich reduziert. Sein Erfolgsrezept bei leichten bis mittleren Bedingungen: Durch weniger Fehlersituationen „gelassen“ an der Konkurrenz vorbeiziehen. Auf der anderen Seite ist er keine „Rakete“ – je höher die geflogenen Geschwindigkeiten sind, desto schwerer tut er sich dann noch mitzuhalten.

Pitbull 2 gleicht dann schon eher einem Sportwagen: Wenn der Pilot in der Lage ist, bis an den Grenzbereich (und eben nicht darüber) zu gehen, wird er richtig schnell. Dabei hat er ausgewogene Flugeigenschaften. Ein toller Flieger…



Hanstholm / Muschelweg: Device & VJX

Der Bericht über diese Messreihe wird leider sehr kurz. Einfach weil es wenig Interessantes zu berichten gibt.

Geflogen wurde am Abend bei zunächst 6,5m/s leicht schräg kommenden Wind, der dann langsam weiter abflaute. Dadurch können die Ergebnisse des zunächst geflogenen Device mit dem anschließend geflogenen VJX nur sehr begrenzt miteinander verglichen werden.

Die Fluggeschwindigkeiten bewegten sich zwischen ca. 15m/s – 20m/s also rund 5m/s langsamer als bei den Messungen in Humlum. Die F3F-Zeiten wären im Bereich 60-65s gelegen.

Aus den Messergebnissen soll daher nur ein Diagramm gezeigt werden, dass die Durchgeschwindigkeiten bei den verschiedenen Flugaufgaben zeigt.



Auffällig hier, dass die Stärke des SnapFap bei „Course wide“ und schwächeren Bedingungen anscheinend eine stärkere Rolle spielt (…das wäre eine eigenständige Betrachtung wert)

VJX kann trotz der zwischenzeitlich schwächeren Bedingungen noch ganz ordentlich mithalten.

Für mich war die eigentliche Überraschung am Muschelweg, dass VJX, der eigentlich als „Rennerle“ ausgelegt ist, auch bei leichten Bedingungen gut dabei ist. Insgesamt war aber sehr betrüblich, dass in Dänemark VJX nicht bei entsprechenden Bedingungen ausgemessen werden konnte….



Am Ende ...

Ich denke, dass nicht nur der Autor, sondern auch der geneigte Leser hier angekommen eine gewisse „Diagramm-Sättigung“ erreicht hat. Daher soll die Beschreibung der Messergebnisse „F3F 2023“ nun zum Ende kommen.

Sehr freuen würde ich mich, wenn der ein oder andere vielleicht noch Aspekte zur Interpretation der Ergebnisse beitragen kann. Manchmal bewegt man sich doch auf recht dünnem Eis, wenn es gilt, Zusammenhänge aus den Daten herauszulesen …

Mein herzliches Dankschön gilt dem Super-Mess-Team Erich, Tobi und Tofo – und den „best boys“ Jannik und Lukas! Es hat mit Euch viel Spaß gemacht (bei allen "Widrigkeiten")

Jochen

 

[Tern]

Hallo Jochen und "Messteam"

zunächst besten Dank für all die Arbeit. Wirklich sehr interessante Daten die uns da gratis zur Verfügung gestellt werden!

Das der Device hier etwas schlechter abschneidet scheint so zu sein.
Wie Du aber auch schreibst punktet das "Gerät" im Wettbewerb (F3F und F3B) aufgrund des tollen handlings sehr gut.
Für mich gehört der Device aktuell zu den Top 5 Wettkampfgeräten und man macht nichts falsch beim Kauf dieses Fliegers.
Das beweisen auch die tollen Resultate von Sören Krogh, der den Device schon sehr lange fliegt.
Anmerkung (ok..hört sich etwas weinerlich an ): Ich kann ein Lied davon singen, da ich häufig im direkten Vergleich das Nachsehen hatte.

Leider fliege ich keinen Device darum kann ich nur zum Pitbull2 was schreiben.
Im wesentlichen kann ich Deine Aussagen bestätigen.
Wenn der Pit2 zum Laufen kommt (und das gelingt sehr oft), dann ist es sehr einfach die Geschwindigkeit durch die Wenden zu bekommen.
Anders formuliert, ist die Einfluggeschwindigkeit da, dann kann man den Kurs sehr präzise und einfach zuende fliegen.
Die Fahrtmitnahme in den Wenden ist mit vom Besten was ich bis jetzt geflogen habe.
Subjektiv gibt es leichte Nachteile im Geradeaus und bei gröberen Crosswind.
Hier scheint etwas mehr Widerstand vorhanden zu sein, als bei anderen von mir geflogenen Fliegern.
Ich könnte mir vorstellen, dass der Auslegungsschwerpunkt der Profile vom Pitbull2 auf laminarer Laufstrecke liegt.
Subjektiv erscheinen mir die Profile zudem eher auf der dicken Seite zu liegen.
Was wiederum die tolle Wendenperformance erklären könnte.
Wie auch immer.
Bei Zeiten unter 50 sec macht der Pit2 richtig Laune und bei den meisten Bedingungen macht er es einfach die Geschwindigkeit durch den Kurs zu bringen.

Gruss
Markus