Profilpolarenrätsel ... oder was?

[RainerSeubert]

Nicht viel Standard ...

Nicht viel Standard ...

Wenn es um reine 2D-Profilmessungen geht, dann ist die Bezugstiefe immer "1", das Moment wird jetzt standardmaesig auf t/4 bezogen. War nicht immer so, früher (Schmitz, Riegels ??) haben auf den Nasenpunkt bezogen. Sieht man aber sofort, diese Momentenkurven haben eine signifikante Steigung, um t/4 ist das Moment nahezu konstant, solange keine Abloesung kommt. Aufpassen musst Du aber z.B. bei Xfoil, da musst du die Koordinaten auf "1" normieren, wenn sie nicht schon so sind ....

Wenn Du auf einen Flügel oder Flugzeug gehst - "Eigenkonstruktion", dann kannst Du die Referenzfläche und den Momentenbezugspunkt wählen, wie Du willst. Hinterher, wenn es um dimensionsbehaftete Zahlenwerte geht, wird ja wieder mit der Bezugsfläche oder Bezugslänge multiplizert.

Achtung bei den Scharniermomenten, manchmal wird mit der Profiltiefe und manchmal mit der Rudertiefe normiert!

International ist gewiss kein Standard drin! Bei Boeing ist die Referenzfläche die Fläche incl. Rumpfüberdeckung, wobei Vorder- und Hinterkante gerade verlängert werden. Airbus geht senkrecht durch den Rumpf.

Im Normalfall hat der Flügel ein eigenes Referenzsystem, da ist er eben und ohne Anstellung. V-Form, Voranstellung kriegt er dann im Bezugssystem für die Gesamtkonfiguration. Manchmal wird auch die "Exposed" Fläche genommen, also alles außerhalb des Rumpfes, oder gar die "Wetted Area", die ist dann mal locker doppelt so gross!

Momentenbezugspunkt ist im "Normalfall" der Referenzschwerpunkt für den 1G Fall im Auslegungspunkt.

Noch chaotischer wird es in der Seitenbewegung: Europa normiert mit der Spannweite, Boeing mit der Halbspannweite und Airbus mit der Bezugsfluegeltiefe! Aber da ja jede Firma weiss (oder wissen sollte), wie sie ihre Daten erzeugt, gibt es da keine (naja ...) Problem, nur (als "Aussenstehender") kann man die Beiwerte nicht vergleichen!

Wenn Du z.B. im Hörner (Fluid Dynamic Lift/Drag) Messungen vergleichen willst, dann schau genau hin, auf was die bezogen sind!

 

[MarkusN]

Interessant! Danke für die Info.

Aber da ja jede Firma weiss (oder wissen sollte), wie sie ihre Daten erzeugt, gibt es da keine (naja ...) Problem, nur (als "Aussenstehender") kann man die Beiwerte nicht vergleichen!

Frag mal das Jet Propulsion Laboratory zum Thema... Die können sich nicht mal einigen, ob imperiale oder metrische Einheiten. Aber Europa braucht nicht mehr schadenfreudig zu sein. Wir beichen kene so peinlichen Fehler, um Marssonden zu versenken.

 

[FamZim]

Rätsel

Rätsel

Hi

Ich finde auch das die Kurverei mehr Fragen als Antworten bereitstellt.
Welches Modell fliegt den mit 100 000 Re oder 500 000 Re.??
Das wechselt doch so schnell das es nicht nachvollziebar ist.

Sinnvoller wäre eine Messreihe mit
1. Angegebener Flächentiefe, und
2. angegebener Flächenbelastung .

Das sind "feste Daten" jedes Modelles, und nicht variabel !!!!
Es ändert sich nur Geschwindigkeit und die Wiederstandsbeiwerte.

Das ganze gemessen von 200 kmh bis runter zum Strömungsabriss.

Das führt zu Tage wie der Widerstand wirklich ist bei 100 000 Re und 500 000 Re.
So kann man sicher die Proviele direkt vergleichen, und bekommt keine Kopfschmerzen dabei.

Gruß Aloys.

Der leider keinen Windkanal hat

 

[kurbel]

Die Typ-II-Polare in XFoil entspricht ja deinem Vorschlag, allerdings nur für statische Flugzustände.
Im Pylonfliegen kann man aber von einer fast konstanten Geschwindigkeit und Re-Zahl ausgehen und nimmt dann eben die Typ-I-Polaren.

Kurbel

 

[FamZim]

Na ja der Pylon mus ja auch mal Landen und die Kurve geht es mit 10 G .
Da nun den Widerstand zu ermitteln wird nicht einfach, sehe ich ein.

Bei den Kurven nach meinem Vorschlag sollte aber klar zu erkennen sein das mit steigender Re Zahl nicht der Widerstand automatisch kleiner wird, wie die "schönen " Kurven es sugerieren, sondern auch durch die Geschwindigkeit (durch die ja nur die Re Zahl zunimmt) dann ständig weiter steigt.

Für Modellbauer sicher leichter zu vergleichen.

Gruß Aloys.

Hast Du mal so eine Kurve ?? ich habe noch NIE eine gesehen ???

 

[kurbel]

Landen muss nur sicher möglich sein, da betrachtet man eben die Typ-I-Polare bei 150000, um ggf böse Überraschungen zu vermeiden.
Für die Leistungsoptimierung ist dann eigentlich nur die Typ-I-Polare bei z.b. 700000 interessant.
Dabei ist dann auch eine abschätzung des Widerstandes in der Kurve halbwegs zuverlässig möglich.

Den zweiten Absatz in post #25 kapiere ich nicht.
Hilf mir mal auf die Sprünge.

Edit:
Hier z.b. ein Beispiel eienr Typ-II-Polare:
http://rc-network.de/forum/showthread.php?p=705756#post705756

Kurbel

 

[FamZim]

Hallo Kurbel

Die Erklärung war wohl nicht so gelungen .
Typ 2 habe ich mal angesehen , ist aber nicht was ich meine .
Das ist doch die Auftriebsverteilung über der gesammten Fläche, und die passenden Kurven der verschiedenen Profiele über die Spannweite verteilt.

Mal ein Beispiel:

Also "mein " Modell fliegt mit 50 g Flächenbelastung und 25 cm Flächentiefe.
Mal langsam 10m/sek, mal schnell = 30 m/sek.
Dadurch verändert sich doch die Re Zahl, aber bei 3 facher Geschwindigkeit sollte auch der Widerstand gestiegen sein, den der reine Formwiderstand steigt ja quadratisch mit der Geschwindigkeit.
Der geringere Widerstand bei höherer Re Zahl entsteht meiner Meinung nach haubtsächlich durch eine grössere Flächen-Tiefe .
Erhöhe ich die Geschwindigkeit weiter durch Sturzflug, steigt der Widerstand bis zum Modellgewicht an, auch wenn kein Anstellwinkel und 10 fache Re Zahl vorherscht.
Da fällt mir ein es gibt auch Kurven wo minimales Sinken und bestet Gleiten zu erkennen sind, die kommen dem schon näher!
Ich möchte also eine Kennlinie einer fixen Fläche, auf der der tatsächliche Widerstand über einen Geschwindigkeits-Bereich von sinvollem Max Speed, bis zum Strömungsabriss zeigt.
Damit man verschiedene Profiele besser vergleichen kann !!

Ich hoffe es ist so besser verständlich !?!

Gruß Aloys.

 

[kurbel]

Das, was du beschreibst, klingt nach der bekannten Sinkpolare, die insbesondere zur Beschreibung ganzer (Segel-)Flugzeuge herangezogen wird.
Da in ihr aber auch alle nicht Profilabhängigen Widerstandsanteile enthalten sind, ist sie nicht sinnvoll zur vergleichenden Beurteilung von Profilen nutzbar.

Was dir scheinbar nicht ganz klar ist, der Einfluss der Re-Zahl auf die Widerstandskraft ist winzig, verglichen mit dem Einfluss der Geschwindigkeit.
Damit sich die Unterschiede überhaupt deutlich zeigen und vergleichbar werden, wählt man ja die normierte Darstellung, also die Beiwerte.
Mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt also aufgrund der steigenden Re-Zahl die Luftwiderstandskraft nur etwas weniger als quadratisch zu.

Kurbel

 

[FamZim]

Hallo Kurbel

Ich stimme Dir ja in allen Punkten zu, nur mit den Beiwerten habe ich ein Problem.
Die Kurven der Profiele des Themenstarters habe ich mir noch mal angesehen, und da sind die grössten Unterschiede zwischen den Re Zahl-kurven zu sehen , die doch eigendlich nur Pinats sind !!
Die Unterschiede zwischen den einzelnen (ersten) Kurven, fallen aber sehr moderat aus.
Na ja sie gehen auch noch bis zum 10fachen Widerstand!
Mich stört besonders das der Widerstand NUR bei hohem Auftriebsbeiwert gezeigt wird. Ist wohl beim Strömungsabriss oder ??
Die Geschwindigkeit wird überhaubt nicht erwähnt obwohl sie eher für höheren Widerstand verantwortlich ist, wie auch von Dir angegeben.
Bei hoher Geschwindigkeit ist aber der Auftriebsbeiwert am Minnimum also in der Kurvenmitte, bei etwas über NULL oder.
Aber da gibt es keine Aussagen, darum ist die Re Zahl eigendlich unnütz und die Geschwindigkeit wäre aussagekräftiger.
Ich will ja den Widerstand, bei verschiedenen Geschwindigkeiten wissen, um die Antriebsleistung zu berechnen mit unterschiedlichen Profielen, und Geschwindigkeiten.
Danke Dir schon mal für Deine Geduld mit mir, wundere mich aber das sonst keiner was sagt

Gruß Aloys.

 

[Benjamin]

Hallo

Ich hätte da auch noch ein paar Fragen bzgl. Profilepolaren. Ich habe hier mal zwei Shoots aus Nurflügel.



Der Unterschied zwischen den beiden Bildern ist einmal mit und ohne Blasenablösung. Meine Frage:
Warum springt z.B. bei Re 250000 der Verlauf mit Blasenablösung unten nochmal auf ein deutlich niedrigeren Wert wie kurz vor der Ablösung?
Die Werte reichen nicht weit in den negativen ca-Bereich...spricht das für mangelhafte Rückenflugeigenschaften?

Eine Ablösung der Strömung ist ja meist mit einer Zunahme des Drucks verbunden. Gibt es Werte oder eindeutige Anhaltspunkte wo man eine Ablösung im Druckverlauf erkennen kann? Hat evtl. jemand ein schönes Beispiel? Bei manchen Profilen kann man es recht gut an der Oberseite erkennen, weil der Druckanstieg mit einem deutlichen "Knick" gekennzeichnet ist.

MfG
Benjamin

 

[kurbel]

Die Kurven der Profiele des Themenstarters habe ich mir noch mal angesehen, und da sind die grössten Unterschiede zwischen den Re Zahl-kurven zu sehen , die doch eigendlich nur Pinats sind !!

Verstehe ich nicht ganz, versuch mal etwas präziser zu benennen.

Die Unterschiede zwischen den einzelnen (ersten) Kurven, fallen aber sehr moderat aus.

Welche Unterschiede genau, zwischen welchen Kurven?

Mich stört besonders das der Widerstand NUR bei hohem Auftriebsbeiwert gezeigt wird. Ist wohl beim Strömungsabriss oder ??

Der Widerstandsbeiwert wird doch über einen ganzen Bereich dargestellt, von Ca < 0 bis fast 1.

Die Geschwindigkeit wird überhaubt nicht erwähnt obwohl sie eher für höheren Widerstand verantwortlich ist, wie auch von Dir angegeben.

Keine Geschwindigkeit anzugeben ist ja gerade der Witz von Beiwerten.
Man möchte ja die Profilcharakteristik in der Polare sehen, nicht ein bestimmtes Modell.
Von den Beiwerten lassen sich ja für jeden speziellen Anwendungsfall alle weiteren Werte berechnen.

Bei hoher Geschwindigkeit ist aber der Auftriebsbeiwert am Minnimum also in der Kurvenmitte, bei etwas über NULL oder.

Ja, es sei denn man fliegt eine enge Wende.

Aber da gibt es keine Aussagen, darum ist die Re Zahl eigendlich unnütz und die Geschwindigkeit wäre aussagekräftiger.

Die Polare sagt etwas über die Profileigenschaften aus.
Alles weitere lässt sich einfach umrechnen, wenn man es denn wissen will.

Ich will ja den Widerstand, bei verschiedenen Geschwindigkeiten wissen, um die Antriebsleistung zu berechnen mit unterschiedlichen Profielen, und Geschwindigkeiten.

Dann rechne es einfach unter Verwendung der Diagrammwerte für dein jeweiliges Modell aus.

Kurbel

 

[Frank Ranis]

Hallo

endlich mal wieder ein Thema nach meinem Geschmack.

Wenn ihr mal ein bisschen in Punkto EWD, Schwerpunkt usw. experimentieren wollt, dann geht doch mal auf meine Seite www.freenet-homepage.de/frankranis und schaut euch mein neues Programm FLZ_Vortex an.
Damit kann man alle erdenklichen Konfigurationen durchspielen. (egal ob Nurflügel, Segler, Doppeldecker oder Enten)

Gruß

Frank Ranis

 

[MarkusN]

Hallo

Ich hätte da auch noch ein paar Fragen bzgl. Profilepolaren. Ich habe hier mal zwei Shoots aus Nurflügel.
Anhang anzeigen 125255

Anhang anzeigen 125256
Der Unterschied zwischen den beiden Bildern ist einmal mit und ohne Blasenablösung. Meine Frage:
Warum springt z.B. bei Re 250000 der Verlauf mit Blasenablösung unten nochmal auf ein deutlich niedrigeren Wert wie kurz vor der Ablösung?
Die Werte reichen nicht weit in den negativen ca-Bereich...spricht das für mangelhafte Rückenflugeigenschaften?

Eine Ablösung der Strömung ist ja meist mit einer Zunahme des Drucks verbunden. Gibt es Werte oder eindeutige Anhaltspunkte wo man eine Ablösung im Druckverlauf erkennen kann? Hat evtl. jemand ein schönes Beispiel? Bei manchen Profilen kann man es recht gut an der Oberseite erkennen, weil der Druckanstieg mit einem deutlichen "Knick" gekennzeichnet ist.

Da ist vermutlich etwas mit den Bildern schief gegangen, du hast zweimal dasselbe gepostet. Den "Sprung", von dem Du schreibst, kann ich nicht genau lokalisieren. Kannst Du den mit Ca-Werten angeben? Meinst Du evtl. Die in den Polaren deutlich sichtbare Laminardelle? Man sieht in den Polaren zwei deutliche sprünge, offenbar springt der Umschlagpunkt in zwei Stufen vor zur Nasenleiste. Hast Du das Diagramm mit den Umschlagpunkten dazu? daran könnte man das verifizieren.

Thema Rückenflug: lässt sich anhand der Polaren nicht wirklich beurteilen, da sie offenbar nicht bis ans Ende gerechnet sind. Jedenfalls sprechen die noch sehr moderaten Widerstandswerte nicht dafür, dass das schon das Ende der Fahnenstange ist. Andererseits: 2.5% Wölbung bei 12% Dicke: Das spricht für knapp brauchbare aber sicher noch nicht überragende Rückenflugeigenschaften. Zur Not flog auch mein Amigo mit Hohlprofil auf dem Rücken

 

[Benjamin]

Hallo Markus
Ich hätte mich vielleicht etwas deutlicher ausdrücken sollen. Ich meinte diesen Bereich hier:

Die Laminardelle geht bis rund ca=0,7 und bei rund ca=1 ist ein weiterer Umschlagpunkt.
Ich weiß, dass dieses Profil hier nicht das beste für Rückenflug ist, aber darum geht es mir auch net, sondern mehr ums Verständnis. Was ich wissen wollte war, ob ich dieses Diagram einfach umdrehen kann, wenn ich den Rückenflug betrachten möchte? D.h. ich betrachte den ca-Bereich unter 0.

Kann ich sagen, wenn die cd-Werte (mit Abnahme des ca´s) deutlich zunehmen, dass das Profil im Rücken nicht gerade der Hit ist? Bei der Polare Re=250000 im Bereich um ca=0 nimmt z.B. cd stärker zu, wie im Bereich von ca=0,1 nach ca=0,05 sowie im Bereich von ca=-0,05 nach ca=-0,2.
Oder gibt es andere Werte/Anhaltspunkte (ohne Betrachtung von Rumpf und Co) die hierbei eine Rolle spielen?

MfG
Benjamin

 

[MarkusN]

Tatsächlich, habe ich übersehen. Was da passiert: Zunächst ist die Unterseite unterkritisch: Die Laminare Ablöseblase legt sich bis zur Endleiste nicht wieder an (oder jedenfalls sehr spät -> dicke Grenzschicht an der Endleiste), der Widerstand ist hoch. Ab einem bestimmten negativen Anstellwinkel springt dann der Umschlagpunkt Laminar-Turbulent vor und die Strömung liegt wieder an. Das reduziert den Widerstand und offenbar auch das negative Ca. Den letzten Effekt zu glauben, habe ich allerdings Mühe. Üblicherweise springt nach so einem Wiederanlegen der Auftrieb in richtung grössere, oder hier besser gesagt kräftigere (also negativere), Werte. Solche Rechnungen sind extrem heikel; ich hätte in so eine Simulation heute noch kein grosses Vertrauen.
Was auch denkbar ist: Ich habe schon von algorithmen gehört, die, wenn die Rechnung nicht konvergiert, für Druck und Reibung im entsprechenden Abschnitt einfach Null einsetzen (Eppler Code z.B., wenn ich mich recht erinnere); das verfälscht die Resualtate natürlich extrem. Könnte also auch eine numerische Instabilität sein.

Was Du zur Beurteilung der Flugleistungen auf dem Rücken sagst, stimmt: Einfach Polare umdrehen. Wenn aber ein Profil solche Sperenzchen macht, wie hier vorausgesagt, sind Flugleistunge Deine geringste Sorge. Die Flugeigenschaften sind dann auch sehr bescheiden.

Was Du aber gut hast: ist ja ein Wölbklappenprofil: Fahr die Klappe ein paar grad negativ, und schon sieht das auf dem Rücken ganz anders aus.

 

[MarkusN]

Hast Du mal so eine Kurve ?? ich habe noch NIE eine gesehen ???

Z.B. hier. alt, aber gut.

 

[Benjamin]

Hallo Markus

Alles klar danke...wie gesagt mit geht es nicht um das Profil, sondern nur zum Verständnis.

Da ja mittlerweile einige mit Xfoil und Co "rumspielen", manche mehr oder weniger erfolgreich, wäre es doch mal nicht schlecht wenn sie die Profilpäpste mal zusammen tun und ein Seminar rund um Profilpolare veranstalten würden. Also ich würde mich freuen und sicher auch teilnehmen (wenn die Fahrstrecke net all zu weit ist), denn auf dem Gebiet kann man immer noch was dazu lernen.


MfG
Benjamin

 

[TinoE]

Hallo an alle,

vielen Dank für die vielen Beiträge zu meiner Anfrage. Ich lese natürlich interessiert mit.
Um mal aufzulösen, welche Profile hinter den vier Polaren stecken, hier die die Bezeichnungen:

Polare 1 = S7012
Polare 2 = HQ/Winglet
Polare 3 = NACA2415
Polare 4 = NA64-009

Ich möchte mich Benjamin anschließen, der für einen "Profilplaren"-Workshop geworben hat. Ob man sich dazu unbedingt irgendwo treffen muss denke ich zwar eher nicht, ein gut gemachter Workshop/ein Seminar könnte auch in Schriftform durchgeführt werden. Ein optionales Treffen wäre dann sicherlich auch realisierbar, sollte (meine Meinung) aber sekundär sein.

 

[MarkusN]

Habt Ihr die Wiki schon gesehen? Da ist etwas am entstehen. Macht noch viel Arbeit, aber wenn da noch ein paar mitarbeiten kann das was gutes werden. Von meiner Seite habe ich als nächste grössere Beiträge etwas zu Polareninterpretation und Strömung im Bereich der kritischen Re-Zahlen geplant. (Und immer als Wiki, also jeder kann seinen Senf dazu geben; so wächst bei konstruktiver Diskussion schnell etwas Gutes.)

 

[Benjamin]

Hallo

Auch ein schriftlicher Workshop wäre super!
@Markus

Das Wiki ist spitze und hoffe es wird von den Fachleuten hier noch weiter ausgebaut. Nicht jeder sollte sein Senf dazu geben, sondern die die wissen wovon sie reden!
Auch wenn es euch viel Zeit kostet hoffe ich, dass das Wiki weiter ergänzt wird!
Weiter so.

MfG
Benjamin