Neuer Profilstrak für Orlice (ehemals Wanitschek)

[Unifly]

Liebe Aerodynamiker, ich ersuche um eure Hilfe bzw. Kontrolle meiner Überlegungen!

Freundlicherweise bekomme ich von einem steirischen Kollegen einen Rumpf der ORLICE laminiert (ca. 1980 von Wanitschek, anscheinend gab es da aber verschiedene Formen, für Spannweite 3 – 3,40m. Einen Plan eines Freundes besitze ich auch noch, der ist aber nicht ganz ident mit der Rumpfform. Die Spannweite habe ich auf 3,20m festgelegt und ich werde ein gepfeiltes V-Leitwerk gemäß den spärlichen Scaleunterlagen bauen. Damit wird auch der Hebelarm ein bisschen länger. Scale umgerechnet wären es nur 3m Spannweite, aber die 3,2m sind thermiklastiger, was mir lieber ist.

Damit sind die Daten des Flügels:
Innentiefe 225mm (am Rumpf ist ein altehrwürdiges E392 angeformt)
Außentiefe 110mm (damit ist die Zuspitzung wie im Original)
Die Streckung ist 19,1, das Original hat 21,4
Das Gewicht soll 2,2kg werden – optimistisch gedacht.

Angestrebt wird ein Allroundsegler, mehr Richtung Thermik ausgelegt, die max. Geschwindigkeit ist nicht so wichtig, ein gutes Gleiten aber schon. Und genau da hat das E392 nicht seine Stärke, dazu kommt noch die hohe Wölbung und die RE-Zahlempfindlichkeit. Daher habe ich versucht, einen neuen Strak auszuarbeiten. Das Abreißverhalten soll gutmütig sein beim Thermikkreisen. Da die Auftriebsverteilung des Einfachtrapezes suboptimal ist, habe ich versucht, das mit einem höher gewölbten Profil im mittleren Bereich zu kompensieren. Ich weiß, das Profil kostet etwas Schnellflugleistung, aber ein Strömungsabriss beim Thermikkreisen kostet meist viel mehr Höhe. Wölbklappen sind keine vorgesehen. Bauweise: Styro-Balsa. Daher folgende Überlegung:

Innen: 2,4% Wölbung, 10% Dicke A7026 mod (3) f=2,4%
Mitte: 3,0% Wölbung 9% Dicke A7026 mod (4) f auf 3,0% geändert
Außen: 2,6% Wölbung , 9% Dicke A7026 mod(4) f auf 2,6% geändert

Die Re-Zahlen bei ca=1 sind: 130k, 97k, 65k, Polaren sind Typ 4

Ich weiß, dass der Strak etwas -sagen wir mal- extravagant ist. Aber sind die Überlegungen nicht richtig oder hab ich da irgendwo einen Denkfehler?
Daher ersuche ich euch um Überprüfung und bedanke mich im Voraus für eure Zeit!

Ein weiterer Punkt ist noch die hohe, angeformte EWD von etwa 4 Grad und die Anformung des E392 am Rumpf. Das ist dann aber noch ein anderes Thema zur Bearbeitung.

Liebe Grüße aus Oberösterreich
Wolfgang

 

[mipme_kampfkoloss]

Hi Wolfgang,

- hast du eine Schränkung am Außenflügel vorgesehen? Wäre aufgrund der Ca Verteilung auch kein Fehler. Da hast du außen noch recht viel induzierten Widerstand...
- die erhöhte Wölbung mittig: da würde ich das Profil eher bei 10% Dicke belassen und vielleicht noch die Flächentiefe erhöhen. Mehr Dicke hat einen ähnlich Effekt wie mehr Wölbung, das Profi wird jedoch breitbandiger und daher das Abreißverhalten gutmütiger. Außerdem hilft es bei Statik und Einbauhöhe...

just my 2 cents...

p.s.: die Polaren sind sicher nicht Typ 4 - die laufen über einen Re-Zahlenbereich bei fixem Ca./Alpha

 

[Chrima]

Hi Wolfgang
Möchte ja nicht eine Profil-Diskussion vom Zaun brechen. Aber da ich selber früher Orlice-Pilot war, würde ich für dieses Modell heute ein AG-Profil verwenden; http://www.charlesriverrc.org/articles/drela-airfoilshop/markdrela-ag-ht-airfoils.htm

Im Prinzip kommst Du dann nahe an einen SuperStarlight (oder auch Supra) (F3J) der 3.4m Spannweite hat und auch schon recht hoch gestreckt ist. Die Flugpolare mit (sozusagen ballastiert) wäre dann sicher ausreichend dynamisch. Und natürlich ohne geometrische Schränkung !

Grüsse
Christian

 

[Chrima]

puh, damals noch mit mechanischem Mischer und nur 1 Querruder-Servo...

 

[Eisvogel]

Hab zwar von Aerodynamik und Profilen so gut wie keine Ahnung, aber

da du einen Styro-Balsa-Flügel bauen willst, sind die ganzen Berechnungen eh nur theoretischer Natur. Abgesehen von der Oberflächengüte wirst du das Profil nur annähernd hinbekommen. Vor allem die Unterseite ist bei gewölbten Profilen problematisch und wird so gut wie immer "verschliffen".

Aus dem Grund hab ich bei meinen Modellen Semiscale ASW 17 | RC-Network.de (rc-network.de) und Gänseblümchen | RC-Network.de (rc-network.de) das AG 35 genommen.

Dieses AG 35 hat eine gerade Unterseite, das erleichtert das bauen, schleifen, bebügeln und wird in der Regel genauer als "Hochleistungsprofile" in Styro-Holz-Bauweise.

Auch die Flugeigenschaften haben mich überzeugt. Meine ASW wiegt bei gut 3m SPW etwas über 2 kg und fliegt hervorragend. Auch das kleine, leichte Gänseblümchen segelt besser als ich erwartet hatte, trotz relativ kleiner Re-zahlen.

 

[Chrima]

Daher habe ich versucht, einen neuen Strak auszuarbeiten. Das Abreißverhalten soll gutmütig sein beim Thermikkreisen. Da die Auftriebsverteilung des Einfachtrapezes suboptimal ist, habe ich versucht, das mit einem höher gewölbten Profil im mittleren Bereich zu kompensieren. Ich weiß, das Profil kostet etwas Schnellflugleistung, aber ein Strömungsabriss beim Thermikkreisen kostet meist viel mehr Höhe.

und so, wie in der Grafik oben gezeigt, darf dann die grüne Linie eben nicht aussehen. Da wäre der Abriss am Aussenflügel garantiert !
Die grüne Kurve soll möglichst am Innenflügel den höchsten Wert zeigen und dann erst flach immer mehr abfallen nach aussen.

 

[Hans Rupp]

Hallo,


das A7026 ist super für größere Segler mit mehr Flächenbelastung (die hier veröffentlichten Polaren sehen mir für das Profil und Rezahlen ohne es selbst überprüft zu haben zu gut aus, wurde das außer in Dicke und Wölbung modifiziert?), die AGs von Mark Drela super für kleinere Flächenbelastungen. Wenn man einen Strak aus der Schubalde verwenden will,dann passt der SA7036-i-m-a Strak am besten auf die Modellgröße. Dazu ist der sehr schön breitbandig und daher für Modelle ohne WK sehr gut geeignet

Zu deiner Frage nach Denkfehlern: Ich nenn es mal Denkungenauigkeiten oder außer Acht lassen von Kritierien.

In Ranis wurde die Auftriebsverteilung bei einem Ca von 0,5 optimiert. Da ist der induzierte Widerstand aber nicht so entscheidend wie bei Ca 0,8 und höher, noch wichtiger ist wo der Abriß als erstes stattfindet, keinesfalls aussen bei einer kleinen Querruderbewegung. Daher ist es oft sinnvoll, aussen nicht zu hoch zu wölben und das Profil ganz auszulasten und beim kleinsten Querruderausschlag nach untern sofort einen Abriß zu provozieren.

Innen kann ohne Rumpf mitberechnet zu haben ruhig mehr Auftrieb rauskommen als elliptisch, der Rumpf sorgt für genügend Einbruch. D.h. das E392 innen auf das SA7036i oder m über die Steckung gestrakt macht nicht so viel kaputt, dass man das nicht machen könnte. Ist eher eine Frage der Optik wegen dem ausgeprägten Buckel des E392.

Eine Auftriebsverteilung mit einem K-Faktor von 1.03, also 3% Abweichung vom Optimum, sieht als Schaubild oft schon ziemlich schlimm aus, ist es aber nicht. 3% eben und das mit Ungenauigkeiten innen am Rumpf und außen am Randbogen. Also nicht den Kofp darüber zu viel zerbrechen.

3-4 ° EWD zur Rumpfmittelsehne sind sehr viel, aber fürs Flugbild schadet es nicht, wenn man das durch etwas positive EWD am Leitwerk ausgleicht. Wenn der Rumpf genau waagrecht liegt sieht es am Modell oft schon aus als würde der Schwanz leicht hängen. Mein Tipp wäre hier eine EDW Flügel Leitwerk von 1,5-2° und etwas 3° vom Flügel zur Rumpfmittelsehne. Kann man mit FZ-Vortex aber ganz gut errechnen. Ich habe in der Realität meistens 0,5° weniger EWD als mit FLZ-Vortex errechnet erfolgen. Vermutlich eine Summe von flachen Annahmen zum geflogenen Ca und Rechenungenauigkeiten.

Hans

 

[Hans Rupp]

und so, wie in der Grafik oben gezeigt, darf dann die grüne Linie eben nicht aussehen. Da wäre der Abriss am Aussenflügel garantiert !
Die grüne Kurve soll möglichst am Innenflügel den höchsten Wert zeigen und dann erst flach immer mehr abfallen nach aussen.

Die gezeigte grüne Linie ist bei Ca=0,5, der Verlauf bei Ca=1,x beim Abriß kann ziemlich anders aussehen und wenn Profile mit unterschiedlich hoher Wölbung eingesetzt werden kommt der Abriß auch noch bei verschieden hohen Ca-Werten. Daher ist die analysierte Situation für den Abriß irrelevant.
Hans

 

[Unifly]

Hans, danke für deine Einschätzung.

Ich habe die Auftriebsverteilung mit ca=1,0 gerechnet, die Polaren sind mit Profili, Typ4 gerechnet, n=9. Vom 7026(4) wurde lediglich die Wölbung geändert. Die .dat Dateien sind dabei zum Nachrechnen, sind aber die default Einstellungen von den xfoil settings. Hab nur letztendlich aus Versehen die 0,5er Ca eingefügt. Die 3% Abweichung von Cwi opt stören mich überhaupt nicht (das macht ja recht wenig aus, wie du auch schreibst).

Nachstehend mit ca=1,0

Nachstehend mit A7026 (3) als Innenprofil, mittig und außen (4) original belassen.

Da die Flächengeometrie mit der zu großen Zuspitzung gegeben ist, war meine Überlegung, das notwendige ca in der Mitte (da ja zu kleine Flächentiefe) der Fläche mit einer Aufwölbung zu ermöglichen, ohne dort einen Strömungsabriss zu bekommen beim Überziehen. Ist ja auch der Anstellwinkel eff größer in der Mitte. Du hast da so höflich geantwortet, ich bitte dich (ich wäre dir wirklich sehr verbunden), mir direkt zu sagen, wo mein Denkfehler liegt. Von dir kann ich ja nur lernen! Ich verwerte das nicht kommerziell, interessiert mich nur privat, falls das ein Kriterium wäre.


Nachstehend Vergleich von Außenprofilen, Typ2: Ich sehe da keine besseren cw Werte beim SA wie beim A, zumindest noch nicht bei >=70k. Und auch das aufgewölbte (f=2.6) A sieht nicht schlecht aus.

Vergleich von Innenprofilen, RE=130k, Typ2 Polaren. Ich habe das 7026 (3) gewählt, weil es noch am ehestens (soweit man das noch behaupten kann) zum E392 passt. Bin aber andererseits noch komplett frei in meinen Gedanken

Zur EWD: Aus Erfahrung stelle ich immer ca. 1 Grad ein, genau wird sie in vielen Flügen erflogen. Vielleicht sind in diesem Fall 1,5 Grad richtig, ich weiß es ganz einfach (noch) nicht. Ich denke auch, dass ich die Anpassung E392 auf was immer in ca. 5-10cm vom Rumpf übergehen lasse und das Leitwerk entsprechend anstelle / ankitte.

Danke nochmals für deine Expertise!
LG Wolfgang

 

[Chrima]

...Daher ist die analysierte Situation für den Abriß irrelevant.

Hi Hans
Hast Du schon recht, aber soviel gespielt habe ich nun auch schon mit dem Nurflügel-Programm, dass ich weiss, dass sich das wirklich selten zum "Guten" wendet...
Wie Du oben sehen kannst !

Gruss
Christian

 

[Hans Rupp]

Hallo Christian,
ich traue keiner Rechnung, die ich nicht selbst hingetrickst habe

Hans