Grundsatzfrage zum Massenausgleich an Pendelleitwerken

[Spunki]

>>PS: nochmal, wieg die Ruder nicht aus, das Gewicht gleicht dir das wiederstandsbedingte Drehmoment aus.
Mach lieber was dir der Andreas gesagt hat, und verlänger den Hebelarm. Kannst ja auf beide Seiten gleich lang machen, dann kannst beidseitig mit Seil anlenken und die Servos platzieren wo es vom SWP her passt.<<

Solange eine etwaige Flattertendenz ungeklärt bzw. "unbehandelt" bleibt wär mir eine Seilanlenkung zu riskant, viel zu elastisch bzw. "weich" ...

Dann helfen nämlich auch die stärksten Servos nichts ...


Grüße Spunki

PS: Jörg, machs so wie der Hersteller vorgibt, auch wenns event. besser ginge, was "neues" ausprobieren sollen andere ...

 

[Steffen]

@Andreas:
natürlich wirkt die Auftriebskraft am Höhenruder (wie auch am Flügel) in die andere Richtung und die Luftkräfte sind auch sonst nicht gleich (bei Rudern mit Dämpfundfläche andere Momente durch die andere Wölbung)

Im Beispiel eines Flugzeuges mit Pendelruder und symmetrischen Profilen sind die Kräfte zwar identisch, aber dennoch in entgegengesetzte Richtung.

Solange eine etwaige Flattertendenz ungeklärt bzw. "unbehandelt" bleibt wär mir eine Seilanlenkung zu riskant, viel zu elastisch bzw. "weich" ...

Na gut, dass das viele große Flieger nicht wissen

Ciao, Steffen

 

[airtech-factory]

Wäre ich der Hersteller dieses Modells dann hätte ic hschon längst einen "Feldversuch" gestartet.

Der Phantomrumpf müsste ja ohne Probleme mit den Steckungsrohren auf der Dachreeling eines Kombis befestigt werden können.

Das baut man erstmal recht schwache Servos auf das Höhenruder, sucht sich eine lange leere Straße (oder abends einen Flughafen) und fahrt los.

Denke so bei 180 - 200km/h sollte man schon gut erkennen können ob der Massenaugleich etwas bringt und ob die Ruder zum Flattern neigen. Viel schneller wie 230 - 250 km/h wird die Phantom später in der Luft auch nicht werden.

Also, wer sponsort mir den Test?

Ich könnte zu Verfügung stellen:

1 x Kombi mit 240 PS

1x eine lange Landebahn

1x Funkkamera zum Beobachten des Modells.

1x meine Freizeit

brauchen wir nur noch Servo´s und einen Rumpf zum Testen.


Jörg

 

[Miniflyer-nd]

Hallo
Als alter F-4 junky muss ich mich hier auch mal zu wort melden....
Also die phantom hat ein aerodynamisch ausgeglichenes Höhenleitwerk. Das bedeutet: Im dynamischen (Flug-)zustand stabilisiert sich das Leitwerk selbst. Ausschlaggebend hierfür sind das Profil sowie die Drehachse. Ein scale-nachbau wird also in der Luft keine Flatterdendenz haben, auch wenn die rudermomente statisch "mies" aussehen. Tun sie aber im Falle F-4 nicht....

Das große Problem bei Airtech und auch Krumpp in dieser Hinsicht ist: die stimmen hinten und vorne nicht. Das geht schon bei der Profilwahl los (vollsymmetrisch im vergleich zu einem negativ gecamberten s-schlag).
Und ganz besonders auffällig bei dem geposteten bild (#1): Der Stabi ist auch viel viel zu kurz. Wenn man diese schräg rauflaufenden Blech-panels nimmt, dann müsste dieser hinter dem 2. panel beginnen Damit hat man beim echten ein verhältniss vorne/hinten von etwa 1:1.
Tatsächlich beginnen tut er aber beim 3., somit ist der Hebel vorne viel geringer als hinten.

Das ganze durch einen Massenausgleich zu kompensieren halte ich für den falschen Ansatz, der kann bei der gegebenen auslegung nach hinten losgehen. Der hintenliegende Schwerpunkt des Stabis sollte so als "Massendämpfer" gegens aufschaukeln wirken, dieser unterbindet die leichte schwingungstendenz ("fähncheneffekt", nicht Ruderflattern an sich!) des relativ weit vorne aufgehangenen stabis. Also: lass es so wies ist, ist die sichere methode, und vor allem bereits sehr bewährt.
Wenn du etwas ändern willst dann würde ich es von aerodynamischer seite angehen, und über eine originalgetreue auslegung sowie andere profile...

Gruß
Hank

 

[Steffen]

Hi,

Sorry, aber Flattern hat normalerweise gerade eben damit zu tun, dass der Neutralpunkt eines Ruders (Ruderblatt oder im Pendelfall das ganze Leitwerk) hinter der Drehachse ist.
Auch ein Flügelflattern hat damit zu tun, dass die elastische Achse vor dem Neutralpunkt liegt.

Sonst wäre es ein Fall von Divergenz und nicht Flattern.

Viele Fälle bekommt man halt per Massenausgleich hin, aber auch dort nicht alle, da die drehende Masse (Massenträgheitsmoment) lieder auch ein paar eigene Probleme hat.

So kann man ein leichteres Ruder normalerweise mit weiter von der Drehachse liegendem Schwerpunkt Flatterstabil bekommen. Ich kenne einen solchen Fall, wo das Ruder 3kg Blei zum Ausgleich brauchte oder alternativ 90 gramm leichter werden sollte.
Die Wahl war dann 90gramm leichter zu bauen, was zwar viel Aufwand war, aber immerhin ging (für 3kg Blei war kein Platz)

Ciao, Steffen

 

[Turbiha]

Hallo Jörg,

fliege seit ca 5 Jahren die große Krumpp Phantom.Habe am Höhenruder ein
Robbe/Futaba 3801 mit 14 kg Stellkraft montiert.Werde so insgesamt 400
Flüge damit gemacht haben.Hatte nie ein Problem was Ruderflattern oder
Stellkraft anbelangt.Habe einen ordentlichen Servoarm aus Alu und ein Ver-
hältnis 1 zu 3.Das wollte ich Dir nur mitteilen,denn auch ich hatte am Anfang
Bedenken das 1 Servo nicht reichen wird.

Gruß Hans
(Phantomstaffel)

 

[Miniflyer-nd]

Hi,

Sorry, aber Flattern hat normalerweise gerade eben damit zu tun, dass der Neutralpunkt eines Ruders (Ruderblatt oder im Pendelfall das ganze Leitwerk) hinter der Drehachse ist.
Auch ein Flügelflattern hat damit zu tun, dass die elastische Achse vor dem Neutralpunkt liegt.

Sonst wäre es ein Fall von Divergenz und nicht Flattern.

Du vergisst aber zu unterscheiden zwischen aerodynamisch und statisch ausgeglichen. Ein aerodynamisch ausgeglichenes Leitwerk hat ganz andere statische faktoren, auch wenn die flatterunterdrückung der beiden systeme in unserem Geschwindigkeitsbereich weitgehend die gleichen Folgen hat.
Ein dynamisch ausgeglichenes Leitwerk kann am boden einige grämmchen an last aufs servo geben, im Flug verhält es sich dann aber weitgehend lastfrei und auch Flatterresistent.
Deine postings beziehen sich auf statisch massenausgeglichene systeme, und da hast du recht, bei diesen spielt achse und neutralpunkt die hauptrolle.
Mein "einwand" war nur der, dass dieses system bei der Phantomspezifischen auslegung nicht der günstigste ist, und man lieber einen anderen weg beschreiten sollte, wenn man sich denn unbedingt genötigt fühlt etwas zu ändern.
Habe aber auch keinerlei bedenken gegen die Auslegung von AirTech.
Ganz im gegensatz dazu bin ich fest davon überzeugt dass die Skymaster F-4 Flächensteckung totaler mist und spielzeug ist :-)
Gruß
Hank

 

[Steffen]

Du vergisst aber zu unterscheiden zwischen aerodynamisch und statisch ausgeglichen.

Nein, sicher nicht. Ein Pendelruder mit Schwerpunkt hinter der Drehachse ist aber garantiert flatterfähig, eine Phantom ist nicht 'konstruktionsbedingt flattersicher'

Ob ein aerodynamischer Ausgleich Flattern unterstützt oder dämpft, würde ich nicht wagen abzuschätzen.

Flügel ohne Ruder flattern nämlich auch, obwohl man sie ja als "aerodynamisch ausgeglichen" bewerten könnte.

Ciao, Steffen

 

[Miniflyer-nd]

Nein, sicher nicht. Ein Pendelruder mit Schwerpunkt hinter der Drehachse ist aber garantiert flatterfähig, eine Phantom ist nicht 'konstruktionsbedingt flattersicher'

Ob ein aerodynamischer Ausgleich Flattern unterstützt oder dämpft, würde ich nicht wagen abzuschätzen.

Flügel ohne Ruder flattern nämlich auch, obwohl man sie ja als "aerodynamisch ausgeglichen" bewerten könnte.

Ciao, Steffen

Und gleich noch ein "Nein" hinterher. Ein pendelruder mit Schwerpunkt hinter der Drehachse ist in dem moment "flattersicher" (selbstdämpfend, flattersicher gibt es nicht), wo der "mean aerodynamic center" (ab hier "MAC") hinter dem Schwerpunkt liegt.
Reguläre Ruderflächen haben den MAC grundsätzlich weit vor dem Schwerpunkt, daher sind diese von natur aus wesentlich Flatteranfälliger, und ein statischer Massenausgleich ist ratsam.

Bei der F-4 kommt die "hoch gelegene" Drehachse, zusammen mit der riesen V-form auch noch hinzu. Die machens ungeheuer schwierig mit den zusammenhängen...banal gesagt kannst du es über die projizierte fläche veranschaulichen (Nicht erklären, veranschaulichen....). Alles was beim pendelleitwerk vorne nach unten kommt "sollte" hinten nach oben kommen. Hast du ein negativ v-förmiges leitwerk mit obenliegender Drehachse, dann ists fast unmöglich das hinzubekommen (im gegensatz zu ner F-15, die ohne V-form mit ner mittigen Drehachse auskommt....). Du wirst unten immer mehr anstellen als oben. Einzige korrekturmöglichkeit: Drehpunkt nach vorne. Damit fährt hinten wieder mehr "hoch". MAC und Schwerpunkt sind bei dieser änderung unangetastet, das heißt das flatterverhalten bleibt vergleichbar.

Und das Flügel ohne Ruder gleich aerodynamisch ausgeglichen sind ist ebenfalls ein Gerücht. Hängt wieder vom MAC und Schwerpunkt ab....

Generell kan man sagen: Sobald der MAC hinter dem Schwerpunkt liegt ist das Ruder Flattergedämpft. Ist der MAC (baulich bedingt) vor dem Schwerpunkt, so muss (sollte) statisch Gedämpft werden.
Merke an: durch statischen massenausgleich wandert der schwerpunkt auch nach vorne, also näher an den MAC ran oder sogar vorbei. In diesem fall wäre sowohl statisch als auch aerodynamisch ausgeglichen, im prinzip die "Traumlösung" eines jeden Flugzeugbauers.

Genug der theorie, ab in den bastelkeller :-)
Gruß
Hank

 

[Andreas U.]

Na, dann geb ich Euch noch eins drauf was Eure Theorie ins blasse verschiebt.

Meine Phantom hatte wie gesagt 2 x P120 eingebaut. Nun passierte es auf dem Flugtag in Ahlhorn vor einem Jahr das mir beim Start ein Triebwerk verreckte und ich das nicht gleich mitbekam. Die Maschine hebt mit ausreichend Speed ab und war sofort unkontrollierbar. Die Rhino drehte sofort mächtig nach links und zuerst wußte ich ja gar nicht was das war. Ich dachte erst Schei... wieso ist die Trimmung so verstellt" Also erstmal versucht das Ding am abstürzen zu hindern, Fahrwerk sofort rein um Fahrt zu bekommen, volle Pulle und Querruder gegensteuern. Im Gegenanflug dann die Maschine ausgetrimmt und gut war. Dann ein paar Beruhigungsrunden geflogen und ich wunderte mich wieso die nach oben so müde war. Bis dann irgendwer meinte "Hey, ist da eine Biene ausgefallen?" So wars dann auch. Zur Landung reingekommen und Leistung voll weg und schwups wollte das Biest nach rechts drehen! Also gegengesteuert, aufgesetzt ausrollen lassen und dann mal nachgesehen: Ein Tank war noch komplett voll (2,8l) und die rechte Turbine eiskalt!

Somit spielt der Schubstrahl hier auch eine gewichtige Rolle durch die Auslegung des Höhenruders. Hierdurch sieht man das es wichtig ist die Aerodynamik sehr wohl zu betrachten da durch die unterschiedlichen Strömungsverhältnisse offensichtlich ein mächtiger Auftriebsunterschied zustande kommt!

 

[Miniflyer-nd]

Na, dann geb ich Euch noch eins drauf was Eure Theorie ins blasse verschiebt.

Meine Phantom hatte wie gesagt 2 x P120 eingebaut. Nun passierte es auf dem Flugtag in Ahlhorn vor einem Jahr das mir beim Start ein Triebwerk verreckte und ich das nicht gleich mitbekam. Die Maschine hebt mit ausreichend Speed ab und war sofort unkontrollierbar. Die Rhino drehte sofort mächtig nach links und zuerst wußte ich ja gar nicht was das war. Ich dachte erst Schei... wieso ist die Trimmung so verstellt" Also erstmal versucht das Ding am abstürzen zu hindern, Fahrwerk sofort rein um Fahrt zu bekommen, volle Pulle und Querruder gegensteuern. Im Gegenanflug dann die Maschine ausgetrimmt und gut war. Dann ein paar Beruhigungsrunden geflogen und ich wunderte mich wieso die nach oben so müde war. Bis dann irgendwer meinte "Hey, ist da eine Biene ausgefallen?" So wars dann auch. Zur Landung reingekommen und Leistung voll weg und schwups wollte das Biest nach rechts drehen! Also gegengesteuert, aufgesetzt ausrollen lassen und dann mal nachgesehen: Ein Tank war noch komplett voll (2,8l) und die rechte Turbine eiskalt!

Somit spielt der Schubstrahl hier auch eine gewichtige Rolle durch die Auslegung des Höhenruders. Hierdurch sieht man das es wichtig ist die Aerodynamik sehr wohl zu betrachten da durch die unterschiedlichen Strömungsverhältnisse offensichtlich ein mächtiger Auftriebsunterschied zustande kommt!

Und was hat das mit flattern zu tun? Deine erscheinung ist ganz einfach strömungsgeschwindigkeitsbedingt....damit verschiebst du keine theorie ins blasse, sondern wechselst das thema....
Gruß
Hank

 

[Turbiha]

Hei Achim,

und was machst du im Bastelkeller?????

Gruß Hans

 

[Steffen]

Moin,

Generell kan man sagen: Sobald der MAC hinter dem Schwerpunkt liegt ist das Ruder Flattergedämpft. Ist der MAC (baulich bedingt) vor dem Schwerpunkt, so muss (sollte) statisch Gedämpft werden.

Hm, das erscheint mir etwas zu einfach, denn dann wäre es nicht so schwierig, die Flattergutachten zu bestehen.

Allerdings habe ich sowohl bei der Aeroelastik-Vorlesung als auch beim Kontakt mit den Flattergutachtern gelernt, dass das ganze doch etwas kompliziert ist und ich lieber nicht selbst im Detail abschätze, was welchen Effekt hat und nur die grundsätzlichen Methoden einhalte

Ciao, Steffen

 

[Miniflyer-nd]

Momentan sitz ich zu tode gelangweilt in ner WTP-vorlesung in münchen....und freu mich auf meinen bastelkeller, wo die Fläche von unserem Geheimprojekt wartet ;-)

Welches im übrigen aerodynamisch ausgeglichen sein wird :P
Wir sehen uns auf der Weihnachtsfeier
Gruß
Hank

*edit* steffen, das ist ne "Grundregel"
Der tatsächliche verlauf ist 1. schwer nachzuweisen und 2. kompliziert grenzwertig auszulegen (im bereich luftfahrt ist heutzutage alles grenzwertig ausgelegt). Vergleichs mit "Wasser siedet bei 100°". Du kannst es unglaublich kompliziert machen, von genauen messverfahren der temperatur bis hin zu druckeinflüssen und verunreinigungen, aber im großen und ganzen ändert es nichts daran das dein süppchen bei gut 100 grad anfängt zu blubbern :-)
Das nachweise, egal wo, schwierig zu erbringen sind (allein schon der dynamische festigkeitsnachweis einer mit vibrationen beaufschlagten schraubverbindung, mal ganz banal gesagt), ist klar, das ist ja der grund warum man so einen mist mindestens 10 semester studiert und nicht mal schnell nebenher wo rausliest. Für ne nicht nachzuweisende anwendung reichts aber den mist grob zu überschlagen und sich an die grundregeln zu halten....und mehr kann man von Modellfliegern auch gar nicht verlangen. Wenn man sich an die grundregeln hält und noch ein bischen "übergünstig" auslegt ist man Sicher ohne einen komplizierten nachweis zu erbringen, und darum gehts hier ja, möglichst einfach die grundregeln gegens flattern darzustellen und ein basisverständniss für abhilfen zu haben.
Ob die drehachse nun noch 1% weiter hinter kann, und man mit 2% weniger masse doch glatt 0,7% steuerkräfte einsparen könnte ist für uns als Modellbauer nicht im geringsten interessant....

 

[Joachim Resing]

Spunki

Spunki

Hallo Spunki
Ich habe mal die Excel Datei heruntergeladen und die entsprechenden Werte meiner SU27 von Liebetrau eingesetzt.
Wie beurteile ich jetzt die entsprechenden Ergebnisse.
Also das Maß e und t/4.
Ich kann mit diesen Angaben nichts anfangen.

Gruß Joachim

 

[Miniflyer-nd]

t/4 stellt das Aerodynamische Zentrum als Daumenregel dar (ist stark profilabhängig, aber mit t/4 ausreichend auf der sicheren seite für fast alle profile).
e ist der mindestabstand der Endleiste an der Wurzelrippe bis zur Drehachse (ich glaub da sind 5% sicherheit mit eingerechnet).

Stellt man dies nun in zusammenhang damit, dass Spunki stehts um einen statischen Massenausgleich (Drehachse = Schwerachse) bemüht ist, ergibt sich somit wieder ein schwerpunkt vorm MAC....theorie und tabelle funktionieren also :-)

 

[Steffen]

*edit* steffen, das ist ne "Grundregel"

Hmm, wenn das eine Grundregel wäre, warum sagen uns das die Aeroelastiker das nicht einfach?

Im Ernst, Neutralpunkt (MAC) zu Schwerpunkt ist nicht alles, die elastische Achse (bzw. Lagerachse) redet auch einen Teil mit.

Wenn die hinter beiden liegt, dann ist es flattersicher, im Falle der Lagerachse haben wir aber dann halt andere Probleme.

Ciao, Steffen

 

[Spunki]

Ruderflattern ...

Ruderflattern ...

Das Thema lässt sich bestimmt unendlich komplex gestalten, dass es nach wie vor ein Problem darstellt zeigen leider zu viele Unfälle bei den "manntragenden", aber auch bei unseren Modellen, siehe z.B. nur letzte Jet-WM: http://www.prop.at/jetcorner/jet_wm_05.html

Für uns im Modellbaubereich sollte aber folgendes reichen, Rainer Seubert hat das schön auf den Punkt gebracht, Zitat:

>>die meisten "Pendler" machen das doch schon richtig: Drehpunkt 2-5% vor dem Neutralpunkt, damit aerodynamisch stabil und dann Blei in die Nase und damit die Massen ausgeglichen, somit günstiger gegen Flattern und keine Belastung beim Landestoss auf's Servo.<<

siehe: http://www.rc-network.de/forum/showthread.php?t=40592


Grüße Spunki

 

[Miniflyer-nd]

Hmm, wenn das eine Grundregel wäre, warum sagen uns das die Aeroelastiker das nicht einfach?

Ciao, Steffen

Die sagens nicht einfach weils theoretiker sind und nicht einfach sagen dürfen....weil ja auch rein technisch gesehen wasser auch nicht unbedingt bei 100 grad kocht. Und die M4 auch erst dann hält wenn man die dauerfestigkeit des werkstoffes sowie die kerbwirkungszahl des gewindes mit der relativen kerbempfindlichkeit des stoffes zusammengewuselt auf papier gebracht hat....

Steffen, wenn du über Aerodynamik, Aeroelastik oder sonstiges Luft- und Raumfahrttechnisches Fachsimpeln möchtest dann bin ich der erste der sich drauf einlässt, als aktiv studierender ist das sicher interessant, und vielleicht kann ja der eine oder andere auch was draus lernen.
Aber im Forum sprengt das jedem Rahmen, teilweise vielleicht wegen mangelndem verständniss und teilweise auch weil es einfach kaum wen wirklich tiefschürfend interessiert.
Der Beitrag fragt ausdrücklich nach der "Grundsatzfrage". Grundsätzlich gilt es wie beschrieben, es wird so auf der sicheren seite funktionieren, und es ist an sich so weit verständlich dass es hier jeder ohne großen aufwand oder technischen studienhintergrund begreifen kann.

Wenn die hinter beiden liegt, dann ist es flattersicher, im Falle der Lagerachse haben wir aber dann halt andere Probleme.

Ciao, Steffen

Siehst du, genau meine rede.....die aufhängungen sind im gegebenen Fall super sicher dimensioniert so dass auch ungünstigere hebel abgefangen werden ohne Bruch. Legst dus dann nach der "Grundregel" aus, dann flatterts auf keinen fall, und die auslegung passt. Der Modellflieger ist glücklich weils funktioniert, und der Maschinenbauer ist froh weils grundsätzlich ein guter ansatz ist. Den rest kann man airbus überlassen.....

 

[Eberhard Mauk]

Na dann sucht auch mal den besten Kompromiss, bei einem Leitwerk mit stark positiver und negativer V-Vorm, der jeweiligen Lage des Drehpunktes (hier meine ich nicht in der Draufsicht mit Exel Unterstützung) mit seinen Dynamischen Geschwindigkeits und damit Wiederstandsabhängigen Drehmomenten aufgrund der Hebelarme.

Ich krieg mich hier nicht mehr ein, das Teil fliegt nachweislich in seiner bestehenden Konfiguration.

Also ist das Thema Flattern hier ziemlich obsolet, hier kann es höchstens darum gehen, eine Dynamisch bessere Auslegung zu finden, also den Flieger selbst umzukonstruieren. Mit welchem Ergebniss? schaun wir mal.

Viel Spaß noch.

Ähm Jörg,
lass uns doch bitte vorher Wissen, ob du bereit bist die Mechanik den Drehpunkt und damit das Heck zu ändern.... Sollte man vieleicht Wissen bevor man sich viel Mühe macht...