KFM-Profil; das sog. Stufenprofil - warum fliegt so etwas?

rubberduck

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Eine alte aber recht unbekannte Bauweise für einfache Profile,
sind gerade Platten mit mehreren Schichten (Stufen) die in der Seitenansicht ein Flächenprofil ergeben.

Seit einiger Zeit ist diese Bauweise "KFm Profil genannt", besonders in den USA für einfache Schaummodelle beliebt.
Depron oder EPS Platten von nicht allzu starker Dicke, lassen sich prima für solch einfache "Foamies" verwenden.



Eine kleine Einführung:

KFM "das Kline-Fogleman Profi"

Das Kline-Fogleman-Profil bzw. der KF-Tragflügel ist ein einfaches Tragflächen-Design mit einzelnen oder mehrfachen Stufen entlang der Länge des Flügels. Es wurde ursprünglich vor etwa 50 Jahren für Papierflugzeuge konstruiert.

Im 21. Jahrhundert hat das KF-Tragflügel aufgrund seiner Einfachheit des Baues ein neues Interesse bei Hobbybastlern von RC-Flugmodellen gefunden.

Das KF-Profil wurde von Richard Kline und Floyd Fogleman entworfen. In den frühen 1960er Jahren wollte Richard Kline ein Papierflugzeug basteln, das etwas Wind verkraften, ein wenig steigen, sich von selbst in der Luft halten und lange abwärts gleiten kann. Nach vielen Experimenten konnte er dieses Ziel erreichen. Er präsentierte das Papierflugzeug Floyd Fogleman, der es fliegen sah. Die beiden Männer haben dann ein Patent auf diesen "gestuften" Tragflügel eingereicht. Die Weiterentwicklung führte zu zwei Patenten und einer Familie von Tragflächen, die als KF-Tragflügel und KFm-Tragflächen bekannt sind (von Kline-Fogleman modifiziert).

Der Zweck der "Abstufung" so wird behauptet, ist, dass ein Teil der verdrängten Luft in eine Tasche hinter die "Stufe" fällt und somit ein Teil der Tragflächenform einen Wirbel bildet. Dieser verhindert angeblich die Ablösung der Strömung von der Tragfläche und hält den Luftstrom an der Oberfläche des Tragflügels.

hier ein Video, dass das KFm-Profil im Windkanal zeigt:
https://youtu.be/KsKDz0istMY


Gruss
Jürgen


PS: In dieser Bauweise werde ich in Kürze zunächst einen gepfeilten Nurflügel mit E-Antrieb bauen.
Grösse 1200-1500mm Spannweite. Das ist somit der Anfang eines kleinen Bauberichts.
Viel Spass.
 

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Das wird bestimmt sehr Interessant, bin dabei. Mich würde allerdings Interessieren bis zu welcher Spannweite sich das Realisieren lässt. Gibt es das schon Berechnungsgrundlagen, Gruß Ralf
 
La Piuma

La Piuma

Mein erstes selbstgebautes Modell war die "La Piuma"( http://modell-aviator.de/downloads/la-piuma/ ) von Hilmar Lange. Ein Motorsegler mit einstufiger KFM-Fläche. Flog richtig gut! Spannweite 1,70m, komplett aus Depron und bisschen Balsa und Sperrholz. Und mit den Depronplatten war die Tragfläche auch problemlos zu bauen.
Ich denke nicht, dass diese Art von Profilen über die Spannweite gedeckelt wird...
 

zwieblum

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IMO wird das Profil hoffnungslos überbewertet. Ich hab' mittlerweile ettliche Schaumflieger mit diesem Profil gebaut, aber besser als ein Clark-Y oder einfach eine gewölbte Depronplatte sind sie definitiv nicht.
 

rubberduck

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Das wird bestimmt sehr Interessant, bin dabei. Mich würde allerdings Interessieren bis zu welcher Spannweite sich das Realisieren lässt. Gibt es das schon Berechnungsgrundlagen, Gruß Ralf

Auf Youtube sind etliche Bauberichte über sog. "KFm Wings" zu sehen.
Daran werde ich mich auch orientieren.

Es scheint jedoch so, das bei etwa 1800mm Spannweite, Bauprobleme bezgl. Flächensteifigkeit auftreten.
Ich versuche es erst einmal mit einem KFm 3 Nuri mit 1500mm Spw.

Jürgen
 

rubberduck

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Hi Andre,
hab,s gefunden...das Band nennt sich PP-Umreifungsband 12mm.
Gibt es auf der Rolle ab 1000m. Ist ja nicht teuer, aber 1km Band ist bischen viel. ;)

Übrigens, womit klebst du das 6mm Depron?

Gruss
Jürgen

PS: Der kleine MB-3 Flieger geht ja ab wie SchmitzKatze, super Modell
 

rubberduck

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Hier ein gutes Bild mit den Prozentangaben der Flächentiefe, für die einzelnen Stufen.
(Quelle RC-Groups)
Anm. Beim Nuri werde ich die Stufe auf der Unterseite weglassen.
 

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Depron klebt man mit UHU Por...

Grüße
Andre
 

rubberduck

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Im englischsprachigen Wikipedia gibt es eine Auflistung der gängigen KFM-Profile
 

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Der Zweck der "Abstufung" so wird behauptet, ist, dass ein Teil der verdrängten Luft in eine Tasche hinter die "Stufe" fällt und somit ein Teil der Tragflächenform einen Wirbel bildet. Dieser verhindert angeblich die Ablösung der Strömung von der Tragfläche und hält den Luftstrom an der Oberfläche des Tragflügels.
Die Stufe verhindert vor allem das Vorspringen der Ablöseblase bei niedrigen Re-Zahlen. Somit kann bei niedrigen Flächenbelastungen und hohen Anstellwinkeln schon ein Vorteil zu holen sein. Das wirkt ähnlich wie die sich aufstellenden Deckfedern am Vogelflügel bei Rückströmung. Hat aber den Nachteil, dass die widerstandsträchtige Stufe auch da ist, wenn die Strömung an und für sich gesund wäre.
 
Ich hole den Thread mal hoch, weil ich ein KFM 22 in einen Slowflyer einbauen möchte. Gleitet das Profil im normalen Flug besser als eine ebene Platte? Oder bringt es nur den Vorteile des höheren Anstellwinkels wie o. a.?
 
Es gibt etwas neues von den KFM, Quelle: https://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=49453643&postcount=10912

2022 DARRIEUS VERTIKALE ACHSE WINDKRAFTANLAGE Design- und multiperspektivitätsbasierte Leistungsuntersuchungen von H-Darrieus-Windkraftanlagen mit vertikaler Achse durch numerische Strömungssimulation, die mit Ansätzen mit beweglichen Referenzrahmen übernommen wurden | Internationale Zeitschrift für kohlenstoffarme Technologien | Oxford Akademiker Die erzwungenen Flatback-Profile basieren auf Kline-Fogleman-Profilen, die innen in 12 Unterklassifizierungen unterteilt wurden. Das Kline-Fogleman-Tragflächenprofil, manchmal auch als KF-Tragflächenprofil bekannt, ist ein einfaches Tragflächenprofil mit einer oder mehreren Stufen entlang der Länge des Flügels. In den frühen 1960er Jahren wurde eine Reihe von KF-Tragflächen konstruiert und zum ersten Mal in Papierflugzeugen verwendet. Aufgrund ihres einfachen Designs, ihres hohen Steigflugs und ihres Windwiderstands werden sie heute häufig in ferngesteuerten Flugzeugen eingesetzt. Da die Konstruktionsprofile von einfachen und fortgeschrittenen Tragflächen vergleichbar sind, wurde diese Studie durchgeführt, um umfangreiche Untersuchungen der beiden Arten von Tragflächen durchzuführen. Computational Fluid Dynamics (CFD) ist der vorgeschlagene Ansatz zur Untersuchung der Leistung verschiedener HDVAWT-Designprofile. CFD ist ein vielseitiger Ansatz zur Bewältigung einer Vielzahl schwieriger Probleme, da es in hohem Maße von Computersystemen abhängt, um erzwungene Echtzeit-Herausforderungen zu lösen. ANSYS Workbench 17.2 wurde verwendet, um numerische 3D-Simulationen für alle vorgeschlagenen Design-Tragflächen auszuführen, einschließlich der NACA 0018-Tragfläche und einer Reihe von Kline-Fogleman-modifizierten NACA 0018-Tragflächen. Dies wurde getan, um die Stromerzeugung und Effizienz des Darrieus VAWT mit einem H-Rotor zu steigern. Im Vergleich zum NACA 0018-Profil zeigte das KFm3-Profil mit 12 % Stufendicke und einer rechteckigen Hinterkante einen Wirkungsgrad von 47 % bei einer Windgeschwindigkeit von 6,65 m/s und einer Rotationsgeschwindigkeit von 120 U/min. Das KFm3-Profil schnitt auch besser ab, wenn es bei 80 und 162 U/min getestet wurde. Somit wurde die endgültige HDVAWT für Echtzeitanwendungen präsentiert, was das primäre Ziel dieser Arbeit ist; außerdem übertrifft die vorgeschlagene HDVAWT alle bestehenden Windturbinen mit vertikaler Achse. . Die Modelle 6 und 7 sind die Spitzenreiter in dieser umfassenden Untersuchung. Modell 6 übertrifft das Standardmodell um 13,96 %, während Modell 7 das Basismodell um 47,04 % übertrifft. Infolgedessen wird vorgeschlagen, dass Modell 7 (bestes Modell) anderen Modellen überlegen ist, und dasselbe Modell wird als besserer Windenergieextraktor und akzeptables Modell für Echtzeitimplementierungen fertiggestellt. Das vorgeschlagene siebte modellbasierte HDVAWT ist leistungsfähiger als das herkömmliche und andere vorgeschlagene Modelle. Bei dieser umfangreichen Untersuchung wurden zahlreiche Arbeitssituationen umgesetzt und es wurde festgestellt, dass das siebte Modell absolut einsatzbereit ist.

 

jannicam

Vereinsmitglied
Ich höre meinen olle Physiklehrer:
„Also, alles klar?
Und jetzt wiederholen wir das mal zur Lernkontrolle in eigenen Worten…!“
Irgendwas in mir weigert sich, diesen völlig verschraubten (maschinen-übersetzten?) Text verstehen zu wollen!
Fazit: Ich bin wohl zu dumm…
Gruß Jan
(, im Bermudadreieck, daher nur Mono)
 

v.p.

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Das muss man auch nicht verstehen. Mein Physiklehrer hat mir Mal erklärt, dass man Äpfel und Birnen nicht miteinander vergleichen sollte.

Beste Grüße
Max v.P.
 

UweH

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Und jetzt wiederholen wir das mal zur Lernkontrolle in eigenen Worten…!“


Simulationen haben gezeigt, dass ein für Windräder unpassendes KFM-Profil bessere Leistungen erzielt als ein für Windräder unpassendes NACA-Profil 🧐😜

Gruß,

Uwe.
 

v.p.

User
Danke Uwe...
Hätte es nicht trefflicher Formulieren wollen 🤣

PS.: Eine kleine Korrektur.... Ein etwas weniger unpassendes KF-Profil gegen ein unpassendes NACA... 🤪
 

Dix

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