Schränkung - Leistungseinbußen?

[WundererM]

Hallo

Mal eine Frage an die Aerodynamiker und Physiker hier im Forum :-)
Ich habe mich zwar im Laufe der Jahre etwas in die Aerodynamik vertieft, aber ein paar Sachen gehen doch über meinen Horizont hinaus...

Alsooo:
Ich habe hier einen (Zweck)Segler auf dem Baubrett (Bausatz), welcher bei den Außenflügeln eine aerodynamische Schränkung vorsieht. Sprich die Rippen sind mit Stützfüßchen versehen und so ergibt sich automatisch eine leichte negative Verschränkung zur Flügelspitze hin.
Soviel ich das einschätzen kann und aufgrund der Art des Modells (leichter Allroundsegler, einsteigerfreundlich) wird das der Konstrukteur gemacht haben, um die Auslegung auf "Gutmütig" hin zu trimmen. Sprich damit die Strömung gleichmäßig bzw eher zuerst am Innenflügel abreißt und somit ein Stall nur ein sanftes Durchsacken bewirkt, aber keinen harten Abriss über die Fläche. Soweit meine Theorie.
Meine Frage ist nun: kann diese Verschränkung die Flugleistung negativ beeinflussen bzw. den induzierten Widerstand erhöhen? Oder anders herum: wenn ich diese Schränkung NICHT einbaue, sondern den Flügel gerade mache kann sich das positiv auf die Leistung (weniger Widerstand, etwas besseren Auftrieb/geringeres Sinken) auswirken? Meinem Verständnis nach würde ich sagen: JA. Also durch einen geraden Flügel die Leistung etwas verbessern und dafür den Flügel mehr Richtung "kritischer Strömungsabriss" verschieben. Was sagt ihr dazu?
Ich weiß, der Konstrukteur hat sich sicher etwas dabei gedacht. Aber, wie ich vermute, eben nur ein bessers Handling bzw eine gewisse "Idiotensicherung" damit eingebaut welche allerdings zugunsten der Flugleistung geht.

Was sagt ihr dazu?

 

[UweH]

wenn ich diese Schränkung NICHT einbaue, sondern den Flügel gerade mache kann sich das positiv auf die Leistung (weniger Widerstand, etwas besseren Auftrieb/geringeres Sinken) auswirken?

Nein.

 

[Wilf]

... Meine Frage ist nun: kann diese Verschränkung die Flugleistung negativ beeinflussen ...

Ja.
Bei geringen Anstellwinkeln, im Schnellflug, kann ein stark geschränkter Außenflügel bereits Abtrieb liefern. Der Innenflügel muss nicht nur den gannzen Auftrieb kiefern, sondern zusätzlich den Abtrieb des Aussenflügels kompensieren. Das erhöht den Luftwiderstand gegenüber der ungeschränkten Fläche.

... bzw. den induzierten Widerstand erhöhen?

Der induzierte Widerstand wird nicht erhöht, eher im Gegenteil.

Die geometrische Schränkung hat Nachteile beim Schnellflug, nicht beim Langsamflug.

 

[Heim62]

um was für ein Modell handelt es sich den. ich vermute stark , es ist kein DS Segler

 

[mipme_kampfkoloss]

Um diese Frage wirklich beantworten zu können, müsste man meHr Daten vom Flügel haben. Ist es ein strak oder nicht. Flügelform, RE zahlen, etc.
du nimmst ja an dass der Flügel ohne schränkung eine optimale auftriebsverteil hat. Also diese rein über den tiefenverlauf und eine mögliche aerodynamische schränkung erzielt. Dies kann aber muss nicht so sein!

 

[WundererM]

Hallo

Am besten, ich fange mal von ganz Vorne an, dann versteht ihr auch besser, wo ich hin will :-)
Wir haben bei uns im Verein eine kleine Gruppe zusammengestellt wo wir aus Jux und Tollerei jeder so eine kleine Möhre über den Winter baut. Ganz gezielt nix Schnelles, aus Schale oder Hochleistung sondern klassischer Allrounder aus Holz. Wir haben uns dann auf den LT200 Flex von Aeronaut geeinigt. Es ist es einfaches Zweckmodell mit ca 2m Spannweite und ohne große Ambitionen. Gedacht als Einsteigersegler oder zum relaxten herumgurken.
Wie gesagt, baut nun jeder von uns diesen Segler, darf aber natürlich kreativ werden und auch eigene Änderungen einbauen. Wir werden dann im Laufe dieses Jahres mehrere "Flugaufgaben" mit dieser Gurke machen, wofür sie eigentlich nicht gedacht ist (Hochstart, "Speed-Wenden", Kunstflugprogramm, Zeitfliegen usw) und so Pilot und Material an ihre Grenzen und zum Lachen bringen. So ein kleiner Spaßwettbewerb unter Freunden und mit Augenzwinkern.
Jetzt habe ich den Vogel hier auf dem Baubrett...
Der Flügel ist mit geraden Mitteilteil und Knick-Ohren bei ca 1/2 Halbspannweite. Mittenteil ist komplett gerades Rechteck, die Außenflügel einfach zulaufendes Trapez. Profil unbekannt, aber nix spezielles. Irgend ein einfaches Profil mit gerader Unterseite, ca 30% Wölbungsrücklage und Dicke irgendwo so um die 8%. Soviel ich von den Rippen erkennen kann kein weiterer Straak oder sonstige Anpassung. Nur eben die Verwindung ist mir sofort aufgefallen und da bin ich ins Grübeln gekommen, ob ich an dem Punkt noch was rausholen kann. Eventuell etwas mehr Schwung/Speed wenn der gerade gebaut wird.

 

[Peter Stöhr]

Hi,

also wer beim Flex durch das Weglassen der geometrischen Schränkung auf eine messbare Verbesserung der Flugleistungen hofft, der hofft auch, dass “Ralleystreifen“ auf der Tragfläche die Fluggeschwindigkeit erhöhen ;-)

Das ist ein nettes „Anfängermodell“ bei dem solche Tuningmaßnahmen kontraproduktiv sein dürften. Überhaupt, „Speedwenden“ oder Kunstflug (alles außer Looping und vielleicht einer sehr fassigen Faßrolle) ist überhaupt nicht das, was das Modell meiner Erfahrung nach ausmacht. Ich durfte ihn mal bei einem Bekannten fliegen und hab das Modell als sehr gutmütigen Anfängersegler in Erinnerung den man eigentlich als 2-Achser fliegen kann, die Wirkung der Querruder ist auch eher überschaubar.

Ich würde mir da von baulichen Optimierungen kein messbaren Verbesserungen erwarten. Wenn man die „Thermikleistung“ verbessern will, sollte man etwas auf das Gewicht achten und bloß nicht auf die Schnapsidee kommen und „Wölbklappen“ einbauen!

Viel Spaß mit dem Flieger
Peter

 

[Steffen]

Nein.

super. Die zweitkürzeste falsche Antwort der Welt ;-)

Wie gesagt, baut nun jeder von uns diesen Segler, darf aber natürlich kreativ werden und auch eigene Änderungen einbauen. Wir werden dann im Laufe dieses Jahres mehrere "Flugaufgaben" mit dieser Gurke machen, wofür sie eigentlich nicht gedacht ist (Hochstart, "Speed-Wenden", Kunstflugprogramm, Zeitfliegen usw) und so Pilot und Material an ihre Grenzen und zum Lachen bringen.

Gerade dann ist es ziemlich wahrscheinlich, dass Du mit einer geschickt ausgelegten Konfiguration erhebliche Gewinne bekommst.

kurz ausgeholt:
Eine Schränkung wird (leider) sehr gerne zu Beeinflussung der Eigenschaften verwendet. Dies ist zwar prinzipiell möglich, bringt aber leider weniger als andere schöne Maßnahmen.
Ein eingebaute (geometrische) Schränkung bezieht sich immer auf die Schränkung der Nullauftriebswinkel der Profile. Verwendet man einen Profilstrak mit Profilen unterschiedlichere Nullauftriebswinkel, ist man (Flugleistungsbezogen) geschränkt.

Was macht nun eine Schränkung wenn man die Flugleistung (nicht die Eigenschaften) betrachtet?
Wenn ich eine ideale elliptische Auftriebs- bzw. Zirkulationsverteilung* haben möchte und keinen elliptischen Flügel habe, kann ich durch die Schränkung die Zirkulationsverteilung optimieren und erhalte weniger induzierten Widerstand.
Leider führt das aber dazu, dass Du ausserhalb dieses Auslegungspunktes eine sehr schlechte Zirkulationsverteilung und damit erheblich höheren induzierten Widerstand hast.

Typischerweise ist der Gewinn im Auslegungspunkt kleiner als der Verlust ausserhalb des Punktes.
Sobald du also nicht einen sehr eingeschränkten Einsatzbereich hast (sunset floater oder so), ist eine Schränkung eigentlich für die Flugleistungen nie sonderlich toll. Solange nicht äusserst schlechte Flugeigenschaften aus der Flügelgeometrie herrühren (zB durch starke Zuspitzung im Einfachtrapez), ist eine Schränkung daher immer fragwürdig.


Zusammengefasst:
Ohne weitere Analyse würde ich wegen der Voraussetzung eines breitbandigen Einsatzes für so ein Projekt die Profile (falls nicht gleich über die Spannweite) mit gleichem Nullauftriebswinkel einbauen, solange die Zuspitzung des Aussenflügels nicht sehr groß ist.


* das ist nicht ganz das gleiche, die Auftriebsverteilung wird aber zusätzlich gerne mit der Auftriebsbeiwertverteilung verwechselt, daher benutze ich lieber die Zirkulation.

 

[Steffen]

also wer beim Flex durch das Weglassen der geometrischen Schränkung auf eine messbare Verbesserung der Flugleistungen hofft, der hofft auch, dass “Ralleystreifen“ auf der Tragfläche die Fluggeschwindigkeit erhöhen ;-)

Wer das im Auslegungspunkt hofft, ja, messbar wird schwierig.
Wer aber ein Flugzeug neben dem Auslegungspunkt betreibt: ganz andere Baustelle...

 

[v.p.]

Evtl als kleiner Gedankenanstoß:
Lass die Schränkung drin, Bau lieber Wölbklappen und ballastierungsmöglichkeiten ein.
Darüber dürften sich größere Gewinne erzielen lassen (mit den 4-klappen lässt sich die Schränkung sogar bedingt raustrimmen).
Und wenn der Flügel noch offen ist, dürfte ein etwas stabilerer Holm auch nicht schaden, bei der angedachten Zweckentfremdung

Jedenfalls ne lustige Aktion... Wir haben aus ähnlichem Anlass 5 Innovations von Grüner im Verein.

Beste Grüße
Max v.P.

 

[Eisvogel]

Bau lieber Wölbklappen ...ein.

Dann hast du die Nachteile vom Ruderspalt, der evtl. Leistung frisst .......

 

[Peter Stöhr]

Vergesst man ganz schnell die vorgesehenen Wölbklappen.
Mein Bekannter hatte die "natürlich" eingebaut und entsprechend der Anleitung "programmiert" und dann "optimiert".
Die Klappen sind einfach zu klein (sie gehen noch nicht mal über das ganze Mittelstück und nicht wirklich tief) um bei diesem bekannten "Hochleistungsklappenprofil" (unten gerade und oben irgendwie gewölbt) signifikant etwas an den Flugleistungen zu verändern. Da merkt man eher das Mehrgewicht durch Servos und Kabel, wobei dieses Mehrgewicht durch die Erleichterung im Geldbeutel ausgeglichen wird ;-)
Die Wirkung vom Butterfly ist erahnbar und womöglich der einzige Grund die Klappen einzubauen.

Was meiner Ansicht nach viel mehr hilft ist der Austausch der Gummiringe die zur Tragflächenbefestigung eingesetzt werden. Das sind stinknormale Gummis aus dem Modellbau-Zubehörregal. Ich würde da auf alle Fälle solche aus Hochleistungskautschuk verwenden. Und zwar die, die aus Kautschuk bestehen, der von männlichen Jungfrauen in Malaysia bei Vollmond "geerntet" wird. Da muss man aber drauf achten, dass das Alter dieser männlichen Jungfrauen ungerade ist, sonst bringt es nichts. Diese optimierten Tragflächenbefestigungsgummis aus Hochleistungskautschuk können dann, bei gleicher Reissfestigkeit, dünner gewählt werden, dadurch verringert sich der Luftwiderstand der Tragflächenbefestigung.

All die Tuningmaßnahmen werden aus dem wunderbaren Anfängerthermiksegler nichts andere machen als einen vergurkten Anfängerthermiksegler. Wenn man, auf Grund der wohl beabsichtigen Spaßfliegerei, etwas optimieren will, dass sollte man die Verklebung der Außenflächen optimieren, die ist im Original nur auf normale Belastungen ausgelegt und, wie Max angeregt hat, den Holm verstärken oder zumindest mal ein Auge auf die verwendete Leiten werfen.

Nix für ungut Leute, aber nach meinen Einschätzungen ist jegliches Tuning des LT200 Flex bestenfalls auf die sich daraus ergebende psychologische Verbesserung des Gefühls der pilotierenden Person beschränkt.
Peter

 

[Steffen]

Nix für ungut Leute, aber nach meinen Einschätzungen ist jegliches Tuning des LT200 Flex bestenfalls auf die sich daraus ergebende psychologische Verbesserung des Gefühls der pilotierenden Person beschränkt.

Stimmt. ungefähr so wie man an einem pinewood derby car nix machen kann, was einen zum unbezwingbaren Sieger macht...

 

[WundererM]

Typischerweise ist der Gewinn im Auslegungspunkt kleiner als der Verlust ausserhalb des Punktes.
Sobald du also nicht einen sehr eingeschränkten Einsatzbereich hast (sunset floater oder so), ist eine Schränkung eigentlich für die Flugleistungen nie sonderlich toll. Solange nicht äusserst schlechte Flugeigenschaften aus der Flügelgeometrie herrühren (zB durch starke Zuspitzung im Einfachtrapez), ist eine Schränkung daher immer fragwürdig.


Zusammengefasst:
Ohne weitere Analyse würde ich wegen der Voraussetzung eines breitbandigen Einsatzes für so ein Projekt die Profile (falls nicht gleich über die Spannweite) mit gleichem Nullauftriebswinkel einbauen, solange die Zuspitzung des Aussenflügels nicht sehr groß ist.

Vielen Dank. Genau das war eben mein Gedanke. Der Konstrukteur des Flex hatte sicher im Vordergrund, dass der Segler als langsamer Anfängerflieger herumgehungert wird und somit nur in einem engen Einsatzbereich arbeitet. Will man aber etwas geschmeidiger fliegen, wird die Schränkung eher nachteilig sein.

Evtl als kleiner Gedankenanstoß:
Lass die Schränkung drin, Bau lieber Wölbklappen und ballastierungsmöglichkeiten ein.
Darüber dürften sich größere Gewinne erzielen lassen (mit den 4-klappen lässt sich die Schränkung sogar bedingt raustrimmen).
Und wenn der Flügel noch offen ist, dürfte ein etwas stabilerer Holm auch nicht schaden, bei der angedachten Zweckentfremdung ✌

Jedenfalls ne lustige Aktion... Wir haben aus ähnlichem Anlass 5 Innovations von Grüner im Verein.

Beste Grüße
Max v.P.

Das hatte ich auf alle Fälle auf dem Schirm. Ich werde zusätzlich zum Steckungsrohr nochmals ein Plastikröhrchen einbauen wo ich bei Bedarf eine 6mm Stahlstange einschieben kann. Tausche ich dann auch noch den CFK-Rundstab der Steckung durch eine Stahlstange kann ich so bis ca 250g mehr Gewicht reinbringen und je nach Bedarf variieren.
Der Holm wird sowieso verstärkt. Werde beidseitig unter die Balsabeplankung einen CFK-Roving einharzen und eventuell im vorderen Drittel eine Verstärkung einbringen. Endleiste werde ich auch anstatt nur zu verleimen mit einem CFK-Rowing verharzen. Wenn das hart ist, kann man danach die Endleiste schön dünn ausschleifen und so nochmals etwas für die Leistung tun.
Einzig bei der Schränkung hadere ich noch, ob ich die so 1:1 laut Bausatz umsetze oder die Füßchen anpasse und ne schlichte, gerade Fläche draus mache.
Tendiere zu diesem Experiement, da ich einfach das Gefühl habe, dadurch bessere Eigenschaften bei etwas flüssigeren Flugstil zu kriegen.
Wölbklappen werden auf alle Fälle eingebaut, da ich diese auch als Bremse für die Ziellandungen benötige.

 

[WundererM]

Was meiner Ansicht nach viel mehr hilft ist der Austausch der Gummiringe die zur Tragflächenbefestigung eingesetzt werden. Das sind stinknormale Gummis aus dem Modellbau-Zubehörregal. Ich würde da auf alle Fälle solche aus Hochleistungskautschuk verwenden. Und zwar die, die aus Kautschuk bestehen, der von männlichen Jungfrauen in Malaysia bei Vollmond "geerntet" wird. Da muss man aber drauf achten, dass das Alter dieser männlichen Jungfrauen ungerade ist, sonst bringt es nichts. Diese optimierten Tragflächenbefestigungsgummis aus Hochleistungskautschuk können dann, bei gleicher Reissfestigkeit, dünner gewählt werden, dadurch verringert sich der Luftwiderstand der Tragflächenbefestigung.

Nö, ich mach's nur ohne Gummi! :-)
Werde da eine ordentliche Flächenauflage zimmern und dann das mit einer Verschraubung lösen. Habe ich so auch schon beim Lillienthal von meinem Sohn gemacht. Die Flächenbefestigung mit Gummis ist einfach immer so ein gefummel und dann verrutscht wieder die Fläche usw... Ich denke, eine stabile Flächenbefestigung ist schon mal der erste Punkt, der für reproduzierbare Ergebnise unerlässlich ist.

 

[WundererM]

All die Tuningmaßnahmen werden aus dem wunderbaren Anfängerthermiksegler nichts andere machen als einen vergurkten Anfängerthermiksegler. Wenn man, auf Grund der wohl beabsichtigen Spaßfliegerei, etwas optimieren will, dass sollte man die Verklebung der Außenflächen optimieren, die ist im Original nur auf normale Belastungen ausgelegt und, wie Max angeregt hat, den Holm verstärken oder zumindest mal ein Auge auf die verwendete Leiten werfen.

Nix für ungut Leute, aber nach meinen Einschätzungen ist jegliches Tuning des LT200 Flex bestenfalls auf die sich daraus ergebende psychologische Verbesserung des Gefühls der pilotierenden Person beschränkt.
Peter

Gebe ich dir Recht. Aber es geht eben wirklich um den Spaß, das "Beste" aus so einem Ding zu machen. Wir haben uns ganz bewusst kein RES-Wettbewerbsmodell oder sonstiges ausgesucht, sondern das sollte so eine Herausforderung werden. Ganz klar auch mit der Möglichkeit, dass danach der original gebaute, Zweiachser vom Anfänger vielleicht besser geht als mein getunter und optimierter "verschlimmbesserter" Segler. Könnte aber auch sein, dass gerade der Mut zu den Modifikationen den Ausschlag gibt und mir die paar Sekunden Vorsprung in der Speed-Disziplin bringt.
Wir haben uns dass so als All-Inclusive-Tournament ausgeknobelt. Sprich der Bau fließt ebenso mit in die Wertung hinein, ebenso wie Kreativität, Design, Modifikationen etc.
Zwei haben den Bausatz schon fast fertig (keine große Modifikationen) und dementsprechend nun schon Punktevorsprung in der Bauwertung. Wenn denen dann aber im ersten Looping die Ohren wegfliegen, dann zahlt sich meine Mehrarbeit mit den angedachten Verstärkungen wieder aus.
Auch die Flugaufgaben sind so gesteckt, dass sie möglichst breitgefächert und so herausfordernd wie möglich sind. Einer, der sein Modellauf auf leicht trimmt, hat dann vielleicht einen Vorteil beim Zeitfliegen (Thermikschnüffeln), kann dann aber am Hang bei der "dynamischen Prüfung" arge Schwierigkeiten bekommen. Der, der da Querruder und Wölbklappen eingbaut hat, mit dem Mehrgewicht zuvor kämpfen musste, könnte da dann mit geschickten Klappeneinsatz und leichten Snapflap vielleicht wieder an Boden gwinnen.
Es ist also eine Reihe von taktischen Entscheidungen vom Anfang bis Ende. Erst der Sieger am Ende des Jahres wird dann zeigen, wer "am meisten" richtig gemacht hat :-)

 

[WundererM]

Stimmt. ungefähr so wie man an einem pinewood derby car nix machen kann, was einen zum unbezwingbaren Sieger macht...

Es ist wie immer im Sport: es gibt kein unfehlbares Rezept oder DAS Siegerpferd, das immer gewinnt. Am Ende geht es immer um Änderungen die da 2% herausholen, dort 1% und zum Schluss vielleicht den erhofften, kleinen Vorsprung bringen, die dann zum Sieg führen. Oder eben auch die Sache, die dich 3% und somit das Treppchen gekostet hat,

 

[Daniel Jacobs]

Bau die Schränkung ein wie vorgegeben. Wenn es ne Thermik Kiste ist wirst eh nicht so schneller werden... Die Schränkung mach Dir es Leben in anderen Bereichen dafür umso schöner. Schränkung ist was gutes, wird aber durch Unwissenheit von vielen Verteufelt.

Ich fliege nen Eigenbaujet (Nuri) mit 110 cm Spannweite und 2,5 Kg Gewicht und Turbine. Das Teil hat 4 Grad Schränkung!!! Klar kostet das eventuell paar kmh im Speed, aber die Vorteile überwiegen. Überziehfestigkeit, Kurvenverhalten usw.

Ich baue kein Modell mehr ohne Schränkung.

Gruß.

 

[UweH]

Der Flex hat einen überelliptisch angelegten Flügelgrundriß mit durchgehendem Profil. Die Schränkung ist für diesen Anfängersegler eingebaut um die Zirkulationsverteilung näher an die Ellipse zu bringen, aber vor allem um über die verbesserte Spiralsturzstabilität und den späteren Abriß im Langsamflug den Kurvenflug für die Thermik zu verbessern.
Meine zweitkürzeste Antwort oben ging davon aus dass der Designer eines Modells weiß was er tut wenn er eine geometrische Schränkung einbaut.
Weicht man davon ab, dann verbessert sich die Gesamtleistung im Auslegungsfenster des Modells nicht. Betreibt man das Modell anders als vom Konstrukteur gedacht, dann sind eventuell einige Anpassungen sinnvoll. Eine Leistungsverbesserung durch das weg lassen einer zweckmäßig eingebauten Schränkung lässt sich pauschal aber nicht erwarten.
Lässt man die Schränkung beim Flex weg, dann verbessert sich der Schnellflug minimal, aber der langsame Kreisflug wird übers Handling spürbar schlechter.

Am meisten Leistung kann man bei dem Flieger raus holen indem man ihn sorgfältig baut und einstellt, und vor den Flugaufgaben des Vergleichs möglichst oft und bei allen Wetterbedingungen fliegt. Nur wer sein Modell sehr gut kennt kann dessen Möglichkeiten sehr gut ausschöpfen, das bringt mehr als alle kleinen und größeren konstruktiven Verschlimmbesserungen.

Gruß,

Uwe.

 

[Peter Stöhr]

Geschickter Klappeneinsatz und leichtes SnapFlap
Glaub mir, die Klappen bringen nix ich durfte es probieren.

Das einzige womit man wirkliche Vorteile bekommen kann ist jetzt schnell bauen und dann viiiiiiiiiel fliegen.
Die Möglichkeit einer Ballastierung schadet vermutlich nix, man sollte das Modell aber nicht überbeanspruchen und so ganz nebenbei, bei zu viel Speed würde ich mir auch Gedanken um den Rumpfausleger machen.