Software für Tragflächendesign

[Frank Ranis]

Hallo Hennig,

zunächst einmal sorry , dass ich mich hier nicht rund um die Uhr kümmere (Zeitmangel).

Thema Ausgelungszustand fixieren.

Überlege dir mal welcher Parameter sich beim fertigen Modell in der Regel nicht ändert.
Es ist der Schwerpunkt , dieser wird einmal vernüftig eingestellt und bleibt dann dort.

In der Software kann man im Prinzip genau so vorgehen, also den Schwerpunkt fixieren.
Wenn nach einem Rechendurchgang dann dort ein Stabilitätsmaß von sagen wir mal 25% steht , ist das eventuell ein wenig viel .
Ich kann dann den Schwerpunkt ein paar mm nach hinten legen , lasse aber die die Schwerpunktfixierung trotzdem stehen und rechne neu.
Wärend der Rechendurchgänge bleibt dann der eingestellte Schwerpunkt erhalten.
Das machst Du dann solange, bis sich ein Stabimaß von z.B. 15% ergibt.
Die Berechneten Werte , wie CA, Geschwindigkeit, Polaren betrachten wir dann später.
Das Stabimaß ist ja im Prinzip auch eine Schwerpunktangabe (Abstand vom Aerodynamischen Neutralpunkt zum Druckpunkt = Luftangriffspunkt).
Der Aerodynamische Neutralpunkt hat die schöne Angewohnheit , das er in weiten Anstellwinkelbereichen (Gesunde Strömungsverhältnisse) recht konstant an einer Stelle liegt , sich also kaum verändert.

So, wir haben uns nun erst mal für eine Schwerpunktlage entschieden und diese fixiert.
Um das Modell jetzt für verschiedene Anstellwinkel zu trimmen bleibt mir nun nur eine Möglichkeit übrig.
Ich muß die EWD ändern.
Das kann ich z.B. machen , in dem ich den Höhenruderausschlag verändere.
Ich könnte nun einen Trick anwenden und das komplette Höhenleitwerk als Ruder einstellen (100% Klappentiefe).
Es ensteht ein Pendelleitwerk.
Ziehe ich nun Höhe , verändere ich den Einstellwinkel des ganzen Höhenleitwerkes und damit die EWD .
Für jede EWD ergibt sich nun ein neuer Anstellwinkel des gesamten Flugzeuges , damit ein neues Gesamt-CA und auch eine neue Geschwindigkeit für den Stationären Flug (ohne steigen sinken).

Das Trimmen, für eine bestimmte Geschwindigkeit kann ich natürlich auch durch verändern der Flügeleinstellwinkel erreichen, die ich dann fest in mein Modell einbaue.

Also noch mal.
Das Flugzeug bekommt eine Scherpunktlage verpasst , die sich aus der Lage des Neutralpunktes und dem gewünschten Stabiltätsmaß ergibt, einmal eingebaut ist dieser Schwerpunkt fix.

Den Anstellwinkel , gegenüber der Anströmrichtung bekommt das Flugzeug erst durch eine Trimmung, die durch die EWD festgelegt ist.

Die EWD läßt sich einmal fest einbauen, durch die Einstellwinkel (von Fläche und HLW) bezüglich einer vom Konstrukteur festgelegten Konstruktionslinie (dies kann z.B. die Längsachse des Rumpfes sein).

Aber auch ein Klappenauschlag (z.B. Höhenruderausschlag) verändert die EWD und dadurch die Trimmung.

Durch schrittweise Änderungen der Einstellwinkel kannst Du also (bei fixem Schwerpunkt) dein Flugzeug zu höheren CA-Werten (eventuell besseren Polaren) trimmen.
Dabei ist es nun die Kunst einen guten Kompromiss zu finden und vielleicht zu sagen.
Ich suche jetzt mal nicht die EWD (durch Festeinbau der Einstellwinkel) , bei der sich das beste Gleiten ergibt , sondern ich bleibe mal ein wenig darunter.
Den Rest der Trimmung kann ich dann durch gezieltes Einstellen der Klappen erreichen, und diese Klappentrimmung stelle ich dann in meiner Fernsteuerung ein.
Also eine Klappenstellung für Start, Themik, optimales Gleiten, Landung.

Der Flugzeugkonstrukteur , der es schafft hier in jeder Richtung den Überblick zu haben und einen wirklich guten Kompromiss findet, wird am Ende länger oben bleiben.
Die Programme sind nur ein Werkzeug um das zu erreichen, nicht mehr und nicht weniger.
Das optimale Flugzeug gibt es nicht auf Knopfdruck , man muß sich damit beschäftigen, herumprobieren , schauen was passiert , lernen , sich in Gedanken holen was man beim fliegen für Erfahrungen gesammelt hat.
Alles zusammen ergibt dann am Ende dein Traumflugzeug.


Gruß

Frank

 

[henning86]

Hallo Frank, danke für den ausführlichen Beitrag
Und du musst dich ganz bestimmt nicht entschuldigen, weil du nicht alle halbe Stunde hier antwortest. Eigentlich habe ich auch gerade wichtigeres zu tun, aber da es um mein Projekt geht, ist die Ablenkungsgefahr doch größer

Ich werde mich heute Abend mal daran setzen und es auf diesem Wege ein bisschen durchprobieren. Wenn ich dann mit den EWDs rumprobiere, ist es dann nicht sinnvoller für die undgefähre Anfangsauslegung immer die ganzen Flächen anzustellen und für die Feineinstellung von einzelnen Flugzuständen dann die Ruder (im Sender programmierbar) zur Korrektur zu verwenden?

Und für den SP gilt jetzt die Regel mit ca 8-16% der mittleren Flächentiefe vor den Neutralpunkt?

 

[Frank Ranis]

Hallo Hennig,

>Wenn ich dann mit den EWDs rumprobiere, ist es dann nicht sinnvoller für die ungefähre Anfangsauslegung immer die >ganzen Flächen anzustellen und für die Feineinstellung von einzelnen Flugzuständen dann die Ruder (im Sender >programmierbar) zur Korrektur zu verwenden?

Genau so habe ich das gemeint.
Du mußt dich halt nur für eine vernünftige Grundauslegung (feste Flächen-Einstellwinkel) entscheiden.

Nehmen wir mal an , dass Du deinen Segler für einen Auftriebsbeiwert von 0,6 bei einem Stabilitätsmaß von 15% auslegen möchtest.
1) Du sucht als zunächts erst mal den Schwerpunkt, der zu 15% Stabimaß passt und fixierst diesen dann.
2) Um eine passende EWD zu finden setzt Du mal das Höhenleitwerk auf einen Einstellwinkel von 0 Grad.
3) Nun erhöhst Du den Einstellwinkel der Tragfläche solange bis sich ein CA von 0,6 einstellt.
Im File im Anhang habe ich das mal getan.
Bei einem Flügeleinstellwinkel von 2,120 Grad bei HWL-Einstellwinkel 0 Grad.
Die EWD ist also 2,12 Grad, gibt es da von den Kollegen was zu meckern?
Ich komme auf eine Schwerpunktlage von 0,107m hinter Flügelnase (Wurzelprofil).
CA ist nun 0,599
Stabimaß 15,21%
Fluggeschwindigkeit für den stationären Flug = 12,508m/s = 45,032km/h
Es stellt sich eine Gleitzahl von etwa 22,5 ein , bei einer Sinkgeschwindigkeit von 0,56m/s.

Zwischendurch noch mal eine ganz grobe Faustformel (wirklich ganz grob), mit welcher durchschnittlichen Gleitzahl man bei welcher Flügelstreckung rechnen kann, ist dafür auch ganz einfach.
Gleitzahl = Flügelstreckung
Da dein Flügel eine Streckung (Spannweite ^2 / Flügelfläche) von 20,185 hat , sieht das mit der berechnete Gleitzahl von 22,5 doch schon mal ansprechend aus.

Der berechnete Anstellwinkel für die Kontruktionslinie (die wir hier mal mit der Rumpfachse gleichsetzen) liegt bei 1,182 Grad.
Das lassen wir doch einfach mal so stehen.
Möchtest Du den Rumpf absolut gerade haben, dann verpasst Du der Tragfläche und dem HLW etwas mehr positiven Einstellwinkel , so um 1-1,2 Grad.
Bedingt durch den Abwindeinfluß muß man das mit dem Programm genau ausfummeln, habe ich aber jetzt keine Lust zu.

Zwischendurch kann man sich mal die Verteilung des lokalen Auftriebsbeiwertes anschauen.
Siehe Bild.
Man sieht , das bis zum Strömungsabriss (gestrichelte Linie) noch jede Menge Platz ist , alles paletti.

Als Grundauslegung für deinen Segler könnte man diese Daten schon mal nehmen.

>Und für den SP gilt jetzt die Regel mit ca 8-16% der mittleren Flächentiefe vor den Neutralpunkt?
Das sind Werte mit denen die meisten Kollegen arbeiten.

Bei kleinen Stabiwerten wird der Flieger heftiger auf das Höhenruder und auch auf Böen reagieren.
Allerdings kommt das der Leistungsfähigkeit (gute Polare) entgegen, die nötige EWD wird kleiner und es entstehen weniger Verluste.
Auch Kunstflugkollegen mit schneller Reaktionsfähigkeit werden eher kleine Werte bevorzugen, weil der Flieger , genau wann und wie sie es haben wollen reagiert

Bei einem Anfänger oder Gelegenheitsflieger ist dagegen mehr ein gutmütiges , trägeres Verhalten angesagt.
Hier kann es sein, dass dann wohl 20% Stabi die bessere Wahl ist.
Da kann man auch mal richtig in die Ruder langen, ohne sich mit dem Vogel umzubringen.

Wenn ich mich beim fliegen wohl fühle und ohne Angst mein Modell durch den Flug bringe , dann ist der Schwerpunkt für mich der richtig.
Wenn mir aber bei jedem Start das Herz in die Hose fällt, weil der Flieger mich überfordert , die Ruderreaktionen viel zu heftig sind und es eigendlich keinen richtigen Spass macht, dann ist der Schwerpunkt für mich zu weit hinten.

Das ist ein Gefühlsmäßige Methode .

Man kann natürlich auch hergehen und die optimale Schwerpunktlage für seine Konstruktion erfliegen.
Die Methode mit dem Anstechen , dann Höhenruder loslassen und der Flieger muß sich selbstständig in leichtem Aufwärtsbogen abfangen.
Unterschneidet er, muß der Schwerpunkt weiter nach vorne.

Mit 15% Stabi kannst Du aber erst mal starten.

Gruß

Frank

 

[Chrima]

...gibt es da von den Kollegen was zu meckern?

Hi Frank
Super ! Gut erklärt. Sind eben so die Erfahrungswerte, die man zu Beginn nicht weiss (Stabi-% / Auslegungs-ca...)

"Schüler 2" ist auf jeden Fall froh, dass er doch nicht gar so auf dem Holzweg war...

Gruss
Christian

(Bin gespannt, wenns zur Auftriebsverteilung kommt...)

 

[henning86]

Hallo Frank,

Schüler 1 ist auch super erfreut und hat auch ganz gut verstanden.

Nur habe ich ja auch immernoch das Problem HQ-DS oder nicht? Wann sollte man denn Ansetzen Profile zu vergleichen?

Kann ich jetzt an dieser Stelle verschiedene Straks ausprobieren und die errechneten Werte bei eingestelltem Ca auf 0,6 vergleichen?

Oder bringt man so eine Profilsache erst viel Später ein oder muss das eh auf Grund der Polaren entscheiden?

 

[Hans Rupp]

Hallo,

wenn Du dir die Polaren mit 4 Programmen ansiehst kannst Du zu 6-8 Meinungen kommen, dann unterhälst Du Dich mit 2 Kollegen die auch 6-8 andere Meinungen haben und am Ende wießt Du erst recht nicht was Sache ist.

Dann versucht Du das mit den Hlifsmittel wie z.B. FLZ-Vortex auszuwerten und wirst feststellen:
1. Der Einfluss des Profils ist nicht so groß wie man Anfangs glauben will. Beim Langsamfliegen macht der geht der Profilwiderstand mit weniger als 20% und vom großen Rest ist das meiste der profilunabhängige induzierte Widerstand, es kommt hauptsächlich auf das Ca-max an und dass die Strömung nicht irgendwo viel zu früh abreißt
2. Man kann durch geschickte Klappenstellung beim Fliegen noch manches anpassen kann

Ich würde es begrüßen, wenn mal jemand das HQ-DS testet und berichtet, nur sollte man eben dann auch den Vergleich haben. Und in Positivbauweise mit Folie wird eh vieles von der "Baukunst" und der natürlichen Oberflächengüte angeglichen.

Ich slebst wüürde das HQ-DS nach aussen nie einsetzen, da ich befürchten würde, dass die Querruderwirkung nicht so toll ist. Aber ich bin eh Anhänger einer etwas anderen Auslegungsphilosophie und würde ein Profil nehmen, das zum schnellen Fliegen nicht entwölbt, dafür zum besten Gleiten schon leicht postiv gewölbt werden sollte. Dass funktioniert meines Erachtesn besser als andersrum. In einem anderen Beitrag hat deftones einen Strak auf Basis des SA7036 vorgeschlagen. Das ist eher meine Richtung.

Das HQ-DS sieht in XFOIL; recht schlecht aus, in anderen Verfahren recht gut (Eppler, RANIS, Java-Foil). Es gibt eben Alternativen die überall gut aussehen, wenn man richtig wölbt.

Hans

 

[Chrima]

Hallo Hans
Wenn Du dann so Dicken und Wölbungen modifizierst und auf die Geometrie anpasst, was brauchst Du denn dann für Werkzeuge ?

Einerseits hört man, dass man die Geometrie anpassen soll, andererseits werden dann die Profile bis zu 6 mal über die Spannweite hinweg verändert.

Oder ist das Vortex auch dafür brauchbar ?

Grüsse
Christian

 

[Hans Rupp]

Hallo,

ich bin ein Mensch der noch im Studium mit Lochstreifen gearbeitet hat, dann dank Assistentenstelle die komfortbaleren Lochkarten nutzen konnte und nach dem Studium der erste auf dem Stock war, der einen PC bekam (IBM 5150 Hauptspeicher 64k + zwei Diskettennlaufwerk 5 1/4 Zoll , war damals die Luxusvariante und sah so aus). Dann habe ich lange mit DOS gedaddelt, später war ich Admin für einen UNIX-Server.

D.h. wenn ich das Kommandozeilenorientierte XFOIL nutze, geht mir das irgendwie leicht von der Hand. Deshalb amch ich fast alles damit.

Hans

 

[henning86]

Also mal für alle die sich für den direkten Vergleich zwischen dem HQ-DS-25-11 und dem HQ-W-25-11 interessieren, habe ich mal zwei Excelfiles erstellt. Das ist natürlich jetzt auch nur ein Vergleich für genau die eine Tragfläche, aber vielleicht bringt das ja trotzdem dem einen oder anderen was. Die Unterschiede sind soweit ich das beurteilen kann auch echt zu vernachlässigen.

Ich habe jeweils eine Tabelle mit verschiedenen EWDs und ohne Wölbung gemacht und dann habe ich mal das maximale Gleiten mit Wölbung bei der von HQ empfohlenen EWD gesucht.

Bei der Auslegung für schnellflug (negatives Wölben) worauf sollte man da eigentlich hauptsächlich achten?

Gruß Henning

PS: Habe auch nochmal die FLZ-Files angehängt und wie immer natürlich die Endungen modifiziert

 

[MarkusN]

Nichts gegen Franks Programme, aber für diesen Vergleich eignen sie sich nicht.

Frank, korrigier mich, wenn ich Mist erzähle, aber den Einfluss von laminaren Ablöseblasen können sie nicht simulieren, oder?

Und genau da hat das HQ/DS das Problem. Ausser man erschlägt es mit künstlicher Turbulenz. Werde heute abend mal die Vergleiche der Dynamischen Polaren für Deine Auslegung einstellen und kommentieren.

Das Problem ist genau wie Hans schreibt: Da ist viel Kristallkugelleserei dabei und auch ich allein komme schon zu mehreren Szenarien; wie die Grenzschicht in Deinem konkreten Fall dann angefacht wird, kann nur die Praxis zeigen.

 

[MarkusN]

Ich habe die folgenden Profile verglichen:

HQ/DS-2.5/11
HQ/W-2.5/11
HQ/Winglet
MH32
RG-15
Clark Y

HQ/Winglet, MH32 und RG-15 habe ich in Dicke und Wölbung auf 11% und 2.5% modifiziert, um sie vergleichbar zu machen.

Das Clark Y ist dabei, weil kein Profilvergleich vollständig ist ohne den Urvater aller Profile Das Clark Y habe ich in Dicke und Wölbung nicht modifiziert, weil dann seine Unterseite nicht gerade bleibt, und das ist dann irgendwie kein Clark Y mehr.

Ich habe jeweils die dynamischen (Typ 2) Polaren gerechnet. Das ist eine Polare, die die Re-Zahl mit dem ca-Wert modifiziert, so dass sie immer der Geschwindigkeit entspricht, wie sie sich bem jeweiligen CA im stationären Gleitflug einstellen würde. Die Re-Zahl bei CA=1 ist 140'000; das passt zu den weiter vorne gemachten Angaben mit 5.5kg, 4 m Spannweite und 70g/dm2.
Die Polaren entsprechen somit gut dem Re-Zahl-Verhalten der mittleren Flügeltiefe. Es ist aber zu bedenken, dass bei so einem Schempp-Hirth Türkensäbel im Aussenflügel auch deutlich tiefere Re-Zahlen vorkommen.

Der erste Vergleich ist gemacht mit der Standard-Einstellung für das Umschlagkriterium (Ncrit=9). Das entspricht den Verhältnissen in einem guten Windkanal. Somit sollten die Resultate gut mit Messungen in so einem Kanal vergleichbar sein. Ein Flügel im freien Flug sollte aber normalerweise "glattere" Luft antreffen; entsprechend erfolgt dort der Umschlag Laminar-Turbulent weiter hinten, resp. die Umschlagblasen werden grösser. Andererseits hat Hans mit Recht angemerkt, dass in konventioneller Bauweise die Oberfläche des Flügels nicht perfekt ist, und damit der Umschlag doch wieder beschleunigt wird.

Die folgenden Dinge fallen auf: Alle Profile ausser das HQ/DS fliegen dynamisch überkritisch; sie zeigen keine auffälligen Einbrüche in der Polare zu höheren Widerstandsbeiwerten. Das HQ/DS zeigt einen solchen Einbruch von ungefähr ca=0.2..0.8. Hier ist offenbar noch eine recht grosse, Energiezehrende Ablöseblase vorhanden.
Dass die Profile dynamisch überkritisch sind, heisst nicht, dass beim Beschleunigen, wenn CA kurzzeitig kleiner ist als das zum obenbleiben nötige, kurze Einbrüche in die "Umschlagblasenzone" vorkommen. Auch der Auftriebsanstieg und Cm0 zeigen für alle Profile zwischen ca 0.2 und 0.7 noch leicht kritische Phänomene.

Für die Profilgleitzahl ergibt sich die folgende Rangfolge:
HQ/DS bei ca=0.95
Das HQ/W ist minimal schlechter, aber bei ca=0.88, dürfte also in der Praxis mit Induziertem Widerstand sogar etwas besser sein.
HQ/Winglet bei ca=1
RG-15 bei ca=0.85 und Clark Y bei ca=0.9
MH32 bei ca=0.82

Die absoluten Unterschiede sind aber gering und bewegen sich in einer Bandbreite von etwa 10%

Im mittleren Schnellflugbereich ist die Reihenfolge:
HQ/Winglet und MH 32
RG-15
Clark Y und HQ/W
Und deutlich abgeschlagen mit um 30% mehr Widerstand, HQ/DS

Im extremen Schnellflug erreicht das Clark Y bei ca=0.3 das untere Laminardellen-Eck (Ja, bei diesen Re-Zahlen ist auch ein Clark Y ein Laminarprofil)
Bei ca=0.1 ist diese Grenze auch beim HQ/DS und RG-15 erreicht.

Im hohen ca-Bereich geht das Clark Y deutlich am höchsten, aber auch RG-15 und MH32 liefern oben raus mehr, zeigen also besseren Druckaufbau im Hochstart und verlustärmere Wenden als die HQ-Entwürfe, die alle am oberen Laminardelleneck relativ scharf zu hohen Widerständen hin abknicken. Am schärfsten, wie zu erwarten war, das "scharf" ausgelegte HQ/DS.

Insgesamt kann man sagen, dass das HQ/DS in einem schmalen ca-Bereich, der allerdings häufig ausgeflogen wird, glänzt, dafür in allen anderen Bereichen abfällt.

(Fortsetzung folgt)

 

[henning86]

Wow! Schonmal sehr informativ, danke! Ich freue mich auf die Fortsetzung

Dazu gerade mal eine Frage:

Diese hohen benötigten Ca-Werte 0,95 bzw 0,88 der HQ-Profile sind so weit ich das sehe (wenn die Informationen die ich von FLZ-Vortex bekomme stimmen) nicht ohne Verwölbung zu erreichen. Ist das sinnvoll mit einem Profil zu fliegen wo man immer Klappen gesetzt haben muss? Egal ob man schnell oder langsam fliegen will? Warum macht man dann das Profil nicht gleich so und setzt nur Klappen, wenn man nicht so viel Auftrieb haben will? Oder funktioniert das geometrisch nicht?
Ich meine eigentlich ist das ja gerade der Sinn von Wölbklappenprofilen...bin aber trotzdem gerade verwirrt

Gruß Henning

 

[MarkusN]

Diese hohen benötigten Ca-Werte 0,95 bzw 0,88 der HQ-Profile sind so weit ich das sehe (wenn die Informationen die ich von FLZ-Vortex bekomme stimmen) nicht ohne Verwölbung zu erreichen.

Mehrere mögliche Ursachen:

Das sind die Werte des Profils. Am Flügel können die nicht unbedingt ausgeflogen werden, wegen nicht absolut konstanter ca-Verteilung. Ausserdem ist da noch die Wirkung des induzierten Anstellwinkels, aber eigentlich müsste das ca doch erreicht werden, einfach mehr Anstellwinkel benötigen.

Die besten Gleitzahlen am realen Flugzeug werdenen wegen des induzierten Widerstands immer bei tieferen CA erflogen.

Dann ist xfoil wie gesagt etwas optimistisch mit ca Max.

Weiss auch nicht, die FLZ Vortex zu seinem ca kommt. Wenn das über die 5 Panels in Tiefenrichtung geht, dann ist das nicht sonderlich genau.

Dann wäre noch die Frage, ob Du mit Deiner EWD-Reihe die Grenze genau gesucht hast. Die beste Profilgleitzahl ist sehr nahe bei ca Max.

 

[Hans Rupp]

Hallo,

etwas vereinfacht gesagt kann man sagen, dass je schmaler die Laminardelle (der Bereich in dem die Polaren den kleinsten Widerstand zeigen) ausgelegt ist, desto geringer wird der absolute Widerstand sein.

Das Problem ist, dass einerseits mit Wölbklappen die Laminardelle zwar verschoben werden kann, aber nur in Grenzen. Wird zu sehr verwölbt, enstehen an der Stelle harte Druckänderungen und das mag die Strömung nicht. Liegt der Druckanstieg schon im turbulenten Bereich darf man der Strömung viel mehr zumuten als im laminaren Teil.

Man könnte sich jetzt sagen, dann lege ich die Laminardelle so aus, dass sie in Neutralstellung in der Mitte meines geplanten Arbeitsbereichs liegt und passe dann durch hoch- und runterwölben zu beiden Seiten an. Nur funktioniert hoch- und runterwölben unterschiedlich gut. runterwölben geht nur bedingt, da die laminare Strömung beim Schnellflug dann an der Unterseite einen abrupten Druckanstieg im laminaren Teil verkraften muss, während beim Langsamflug und positiver Wölbung der harten Druckanstieg an der Scharnierlinie sowieso im turbulenten Teil liegen sollte.

Bringe ich an der Unterseite vor der Scharnierlinie einen Turbulator an, begrenze ich zwar die laminare Lauflänge unten und der minimale Widerstand im Schnellflug liegt etwas höher, aber auch entwölben funktioniert gut. Ein Grund wieso die Kombi von HQW, Klappen oben angeschlagen und Spaltband unten mit Scharnierband als Turbulator eine ähnlich klassisch gute Kombination wie die Schwarzwälder Kirschtorte (Schoko-Kirsch mit Sahne). Fehlt eine Zutat ist es immer noch gut, aber es fehlt der Kick.

Der sicherere Weg ist, für den Schnellflug wenig bis gar nicht negativ Wölben und dafür für bestes Gleiten schon etwas positiv wölben (typisch schon bei HQW 2,5 auf Grossseglern mit hoher Flächenbelastung).

D.h. Profilauslegung, Bauweise, Geometrie, Einsatzbedingungen sollte man aufeinander abstimmen.

Ich habe Frank schon angemailt, ob man die Polaren des FR-Foils irgendwo ansehen kann. Ist derzeit noch nicht der Fall. Steht auf der to-do-Liste, drängeln zwecklos.

Ist für mich aber nicht so schlimm, da ich wie gesagt Profile eben nicht nur nach einem Verfahren beurteile, sondern mir in der Endauswahl die Kandidaten eh mit mehreren Programmen (XFOIL; Eppler, JavaFoil) ansehe. D.h. diese Auswahl findet bei mir nicht mit Hilfe von FLZ-Vortex oder XFLR5 oder Nurflügel.exe statt, sondern vorher. Dass ich dann zwei drei Alternativen durchrechne ist was anderes, aber dann habe ich die "Eigenheiten" der Profile und ihre Auswirkungen schon im Kopf. Um die Auswirkungen besser abschätzen zu können fehlt mir allerdings das Wissen der Polaren aus FR-Foil schon.

Markus hat ja einen Polare nach XFOIL Typ=2 verllinkt. Ich habe hier mal versucht auf einfache Wiese zu erläutern, was es damit Typ 1und 2 auf sich hat. Meistens sieht man ja Typ 1 abgebildet. Da steht auch etliches zu der Wirkung von Wölbklappen. @Markus: wenn Du aus deinem vergleich z.B. das MH32 nimmst und eine einhüllende Polare mit verschiedenen WK-Stellungen erzeugst, kannst Du abschnittsweise fast jede andere Polarenkurve damit nachbilden. Nur im Bereich ca=0,8 beliebt ein kleiner Abstand zu ein paar Kandidaten.

Ich bin eher derjenige, der die Laminardelle etwas breiter lässt und dann eben mit drei Wölbklappenstellungen auskommt (Speed, Gleiten, Schleichen), wobei dann die Übergänge jeweils sich gut überlappen, so dass es nicht schlimm ist, wenn man mit Gleitstellung kurbelt, mit Schleichstellung gleitet ... Wir sitzen eben nicht drin und haben den Fahrtmesser nicht ständig im Auge.

Noch was zum Vergleich mit FLZ-Vortex und alle den Programmen.
Setze ich ein Profil ein, dass dem Profiflberechnungsverfahren gut schmeckt oder erwische ich gerade einen theoretisch besonders guten Betriebspunkt , wird das Modell mit diesem Profil theoretisch besser sein als mit dem anderen. Aber ob das in der Praxis so ist...

Was bleibt mir dann an Nährwert? Ich kann eine Auslegung überprüfen, Zusammenhänge quantifizieren und wichtige Werte wie Profiltiefenverteilung, Schränkungen, Momentenhaushalt, Schwerpunktlagen recht genau optimieren. D.h. so ein Programm ist eine sehr, sehr große Auslegungshilfe. Es ist aber kein Werkzeug, das mir ohne tiefes Verständnis den Weg zum optimalen Modell ebnet.

Auch die absoluten Werte sind als Schätzwerte zu begreifen. Henning hat irgendwo anklingen lassen, dass die Gleitzahl des Discusentwurfs nicht so toll aussieht. Ich finde den o.k., Die Gleitzahl des Modells im Tutorial empfinde ich als zu optimistisch gerechnet (Rumpfquerschnitt ist da viel kleiner als bei Discus eingetragen), aber vielleicht gleicht sich zu kleiner Rumpfquerschnitt und zu hoher Widerstandsbeiwert des Rumpfes ja aus.

Im Sommer will ich mal ein paar meiner Modelle logen und mit FLZ-Vortex -Rechnungen vergleichen. Speziell im Bereich der Gleitzahlen.

Hans

 

[Frank Ranis]

Hallo ,

@Markus
>Frank, korrigier mich, wenn ich Mist erzähle, aber den Einfluss von laminaren Ablöseblasen können sie nicht simulieren, oder?
Das Nurflügelprogramm kann die Blasenrechnung nicht.
Das FLZ_Vortex schon, ich benutze hier ja meine Selfmadeprofilerechnung, über eine Checkbox (mit Blasenwiderstand rechnen) in der Auslegungskarte kann man die Blasenrechnung ein und auschalten.

Ich habe mich an der Profileberechnung aus einem ganz einfachen Grund versucht.
XFoil ist in Punkto sauberer Durchlauf ,oft sehr hakelig und manchmal gibt es gar kein Ergebnis.
Mit Handsteuerung und ein paar Parameteränderungen läßt sich das meist hinbiegen , aber für einen automatischen Aufruf vom FLZ aus ist das nicht tragbar.
Außerdem ist es wegen der Geschwindigkeit für mein Vorhaben nicht geeignet, ich habe keine Lust da jedes mal 5min zu warten, bis es alle Schnittprofile einmal durch hat.

Meine Profileberechnung ist bei weitem noch nicht perfekt.
Die Polaren nach dem Strömungsabriss kann ich nur schlecht erfassen.
Mir kam es hauptsächlich auf drei Punkte an.
1) Gute Näherung von Ca-max-min
2) einen brauchbare Aussage des Profilwiderstandes zu erhalten auch den Widerstand der durch Blasenbildung entsteht
3) es muß halbwegs schnell alle Flügelschnitte durchackern können.

Wie Hans Rupp schon sagte ist der Profilwiderstand aber nicht der Hauptschädling .
Hier gibt es noch den induzierten Widerstand , Interferenzwiderstände (zusammenwirken der Bauteile) und den Rumpfwiderstand.
Erst alles zusammen betrachtet macht Sinn und da ist der Reibungswiderstand des Profiles nur ein Bruchteil davon.
Es nützt ja nichts , wenn man das tollste Profil verwendet und die Geometrie der Fläche versaut dann alles .

>Ich habe die folgenden Profile verglichen:
>HQ/DS-2.5/11
>HQ/W-2.5/11
>HQ/Winglet
>MH32
>RG-15
>Clark Y

Nehmt doch einfach mal das Clark Y, diese Profil hat sich die letzten 70/80 Jahren immer wieder bewährt , bei kleinen oder auch großen Modellen.
Es funktioniert bei fast jedem Wetter , schluckt mit seiner Dicke auch prima die meisten Einbauten (Servos, Störklappen usw.)
Es hatt ein angenehmes Abrissverhalten (auch für Anfänger) .
In gewissen Grenzen macht es auch einen Rückenflug mit .
Auch der fliegbare Anstellwinkelbereich ist erstaunlich.
Leichte Bauungenauigkeiten nimmt es nicht so übel und es funktioniert mit glatten und rauhen Oberflächen, ein Allroundprofil.

>Wenn das über die 5 Panels in Tiefenrichtung geht, dann ist das nicht sonderlich genau.
Über die Panels in Tiefenrichtung muß eine Skelettlinie modelliert werden , die das Alfa0 und das cm0 des Orginalprofiles abbildet.
Würde man einfach an 5 Stellen die Orginalskelettlinie abgreifen, dann Markus gebe ich dir recht ist das sehr ungenau.
Ein S-Schalgprofil z.B. würde seinen orginal positiven Momentenbeiwerte verlieren.
Um halbwegs die Nullbeiwerte des Orginales bezubehalten braucht man so an die 30-40 Panels.

Ich habe Monate lang an einer Optimierungsfunktion gebaut, die es möglich macht auch bei kleinen Panelzahlen so ab 4-5 die Orginalbeitwerte bis auf wenige % zu erreichen.
Ein größere Anzahl Panels ist dann sinnvoll, wenn man Klappentiefen einbaut, wo die Schanierlinie mitten in der Panelfläche zum liegen kommt, denn dann käme es im Falle des Ausschlages der Klappe zu Verzerrungen bei den Nullbeiwerten die ja durch die Klappe verändert werden.

Markus, bitte jetzt nicht böse sein.
Hast Du dir denn das Programm mal runtergeladen ?, dann brauchst Du nicht immer vermuten.

Ich wollte nun eigentlich langsam mal damit anfangen, zu zeigen , wie es denn nun mit den weiteren Berechnungen vor sich geht.
Ein mögliche Grundauslegung für CA=0,6 hatte ich ja mal in den Raum gestellt.
Habt ihr da Lust zu , oder erst noch ein wenig mit den Profilen weiter machen?

Gruß

Frank

 

[Chrima]

Hallo Frank

Guck :

Und wenn das so weitergeht, muss ich mir doch noch irgendwo eine Windose hinstellen. (Will ja auch mal mit Franks Programmen spielen...)

Gruss
Christian

 

[MarkusN]

XFoil ist in Punkto sauberer Durchlauf ,oft sehr hakelig und manchmal gibt es gar kein Ergebnis.
Mit Handsteuerung und ein paar Parameteränderungen läßt sich das meist hinbiegen , aber für einen automatischen Aufruf vom FLZ aus ist das nicht tragbar.
Außerdem ist es wegen der Geschwindigkeit für mein Vorhaben nicht geeignet, ich habe keine Lust da jedes mal 5min zu warten, bis es alle Schnittprofile einmal durch hat.

Stimmt. XFoil braucht viel Handintervention und ist recht aufwendig, bis man mal einen Polarensatz beisammen hat. Man merkt auch deutlich, dass das numerische Verfahren immer dann Schwierigkeiten bekommt, wo auch die reale Strömung instabil ist, z. B. in den Bereichen wo in den Althauschen Messungen die netten schraffierten Dreiecke sind, weil sich die Strömung abwechselnd anlegt und wieder ablöst; wo die Umschlagblase die Hinterkante erreicht.
Ich habe was die Modellierung dieser kritischen Phänomene angeht aber noch nichts besseres gesehen. Ich finde es z.B. erstaunlich, wie gut die Modellierung von so komplexen Dingen wie dem Deadband bei symmetrischen Profilen ist. Trotzdem ist mit der korrekten Wahl von Ncrit natürlich viel Kaffesatzleserei nötig. Man kann aber mit ein paar Rechengängen das Risiko abschätzen und vermeiden, ein Profil ausserhalb seines sicheren Anwendungsfensters zu betreiben.

Wie Hans Rupp schon sagte ist der Profilwiderstand aber nicht der Hauptschädling .
Hier gibt es noch den induzierten Widerstand , Interferenzwiderstände (zusammenwirken der Bauteile) und den Rumpfwiderstand.
Erst alles zusammen betrachtet macht Sinn und da ist der Reibungswiderstand des Profiles nur ein Bruchteil davon.
Es nützt ja nichts , wenn man das tollste Profil verwendet und die Geometrie der Fläche versaut dann alles .

Stimmt. Da kaum jemand misst und immer nur vom "enormen Gleitwinkel" gesprochen wird, gibt es da auch kaum verlässliche Daten. Ich habe den Verdacht, dass wir in vielen Fällen zwar nicht direkt unterkritisch, aber noch deutlich im Übergangsbereich unterwegs sind. Am oberen Laminardelleneck funktioniert das wunderbar, und wenn man dann ab und zu ansticht, freut man sich noch über die Geräuschkulisse und auf die letzten verheizten Meter kommt es nicht an. Bei den Scaleseglern fliegen wir ohnehin einen dicken Rumpf spazieren, und da schenken dann die 30% Profilwiderstand nicht wirklich ein.
Im Wettbewerb sieht das anders aus, da geht es gnadenlos um die letzten paar Prozente. Aber da werden auch andere Profile eingesetzt.

Nehmt doch einfach mal das Clark Y, diese Profil hat sich die letzten 70/80 Jahren immer wieder bewährt , bei kleinen oder auch großen Modellen.
Es funktioniert bei fast jedem Wetter , schluckt mit seiner Dicke auch prima die meisten Einbauten (Servos, Störklappen usw.)
Es hatt ein angenehmes Abrissverhalten (auch für Anfänger) .
In gewissen Grenzen macht es auch einen Rückenflug mit .
Auch der fliegbare Anstellwinkelbereich ist erstaunlich.
Leichte Bauungenauigkeiten nimmt es nicht so übel und es funktioniert mit glatten und rauhen Oberflächen, ein Allroundprofil.

Meine Rede, aber es ist so furchtbar unmodern. Die Oberseite ist aber bezüglich Optimierung für unsere Re-Zahlen fast vergleichbar mit einem der neuen Rampenprofile (RG-15, MH32). Wenn man da die Nase und das vordere Drittel noch etwas harmonisiert, kann das auch heute noch ein richtig gutes Profil sein. Unter ca=0.3 fällt es dann raus, aber Speedwettbewerbe wird man wohl eher nicht damit bestreiten.

Ich habe Monate lang an einer Optimierungsfunktion gebaut, die es möglich macht auch bei kleinen Panelzahlen so ab 4-5 die Orginalbeitwerte bis auf wenige % zu erreichen.
Ein größere Anzahl Panels ist dann sinnvoll, wenn man Klappentiefen einbaut, wo die Schanierlinie mitten in der Panelfläche zum liegen kommt, denn dann käme es im Falle des Ausschlages der Klappe zu Verzerrungen bei den Nullbeiwerten die ja durch die Klappe verändert werden.

Gut. Dann ist es aber eben wichtig, die Grenzen des Verfahrens zu kennen. Ich beurteile FLZ Vortex heute als ein Programm, das hilft, Fehler zu vermeiden und ein sehr viel besseres Verfahren als die bekannten Neutralpunktrecher zur verfügung stellt, Schwerpunktabschätzungen auch in komplexen Stuationen gut zu simulieren. Für eine feine Leistungsabschätzung wie ich sie hier für das HQ/DS versuche ist es aber nicht das richtige Werkzeug, nicht präzise genug, bist Du da einverstanden?

Markus, bitte jetzt nicht böse sein.
Hast Du dir denn das Programm mal runtergeladen ?, dann brauchst Du nicht immer vermuten.

I yet have to succumb to the dark side. Mein Mac hat immer noch einen Power PC. Ich überlege mir aber ernsthaft, doch noch eine Dose hinzustellen oder auf einen Intel-Mac aufzurüsten.

Ich wollte nun eigentlich langsam mal damit anfangen, zu zeigen , wie es denn nun mit den weiteren Berechnungen vor sich geht.
Ein mögliche Grundauslegung für CA=0,6 hatte ich ja mal in den Raum gestellt.
Habt ihr da Lust zu , oder erst noch ein wenig mit den Profilen weiter machen?

Mach nur zu, ich denke,das hilft Henning mehr. Wir können die Profildiskussion ja abtrennen. Ich möchte da sowieso mal etwas anzetteln zum Thema "Laminarprofile", kritische Tragflächenumströmung, was am Schluss in der Wiki auftauchen soll.

@Hans: Prima Beitrag, habe nichts hinzuzufügen.

 

[henning86]

Hallo,

Ich wollte nun eigentlich langsam mal damit anfangen, zu zeigen , wie es denn nun mit den weiteren Berechnungen vor sich geht.
Ein mögliche Grundauslegung für CA=0,6 hatte ich ja mal in den Raum gestellt.
Habt ihr da Lust zu , oder erst noch ein wenig mit den Profilen weiter machen?

Ich bin definitiv gespannt darauf wie es nun sinnvoll weitergeht. Ich habe ja jetzt schon viel mit dem Programm rumgespielt aber keine Ahnung ob das alles sinnvoll war.

Die durch mich entstandene Profildiskussion will ich auf keinen Fall abwürgen, nur muss ich sagen, dass ich leider theoretisch noch lange nicht weit genug bin um da überall richtig folgen zu können. Wie Hans schon sagte: Was das angeht geht es wohl nicht ohne tieferes Theorieverständnis und das maße ich mir noch nicht an.
Ursprünglich wollte ich gar nichts rechnen für dieses erste Eigenbauexperiment, weil ich wusste, dass ich da nicht so schnell reinkomme und ich das Vorankommen des Projektes nicht unnötig durch jedwedes (theoretische) Problem gefährden wollte. Sehe da bei mir immer die Gefahr der Ratlosigkeit und der daraus folgenden Stagnation. Hatte mir hauptsächlich erhofft herauszufinden welches Profil ich recht problemlos benutzen kann um eine vernünftige Leistung zu erhalten und dafür die Auslegungsparameter zu berechnen.
Ich habe bei meinem aktuellen Wissensstand nicht den Anspruch das perfekte Segelflugzeug zu bauen. Nur Spaß zu fliegen sollte es schon machen!

Also ich bin gespannt wie es weitergeht und würde mich auch über den ein oder anderen untheoretischen Profilhinweis freuen. Für das nächste Paar Tragflächen werde ich dann theoretisch fitter sein

Gruß Henning

PS: Ist es eigentlich ein Problem, dass an meinem Flügel die Re-Zahlen (vorallem bei Verwölbung) nur im Bereich von 110000 bis maximal 170000 liegen?

PPS: Ihr könnt die Profildiskussion auch abspalten. Wie ihr wollt. Also mich soll sie hier nicht stören, lesen will ich sie auf jeden Fall, denn ich nehme doch immer wieder ein bisschen was mit. Und so lang sie hier ist bleibt sie vielleicht noch leichter verständlich

 

[Hans Rupp]

Hallo,

ich bin dafür das Profilthema abzuspalten. Bleibt dann übersichtlicher. Evt. stellen wir da dann auch Polaren aus unterschiedlichen Verfahren ein.

Gnadenlos konservativ wäre ein HQW 2,5/xx. Ich würde eine entschärfte Variante davon einsetzen und aussen im Bereich der Querruder auf was sanfteres Übergehen ((@Markus: der dir zugesandte Profilstrak) oder Richtung SA7036 mod gehen wie deftones schon mal vorgeschlagen hat. Wer risikofreudiger ist eben HQ-DS. Ohne Bauweise / Baugenauigkeit zu kennen sind Emfehlungen eh so eine Sache. Clark-Y stellt mir als Hangflieger untenrum zu stark ab.

Im Wettbewerb sieht das anders aus, da geht es gnadenlos um die letzten paar Prozente. Aber da werden auch andere Profile eingesetzt.

Frag aber mal was für den Freizeitpiloten einfacher zu fliegen ist:
Radical / Ceres oder Estrella / Supersonic...
Ohne perfekten Wölbklappeneinsatz kommt weniger Leistung raus.

Wer mit FLZ-Vortex mit den Parametern Rumfquerschnitt und Interferenzwiderstand rumspielt,kriegt eine Ahnung, wieso die Rümpfe in F3B wegdesigned werden.

@Henning:
Mit Rezahlen über 160.000 sind wir schon glücklich (Wurzel, Home of HQW), 140.000 ist F3J Niveau (HQW, MH32...) , bei 100.000 sollte man schon darauf aufpassen (MH32, SD7xxx) und hart wird es deutlich unter 100.000 (Drela AG-Serien, ...) jeweils bei ca=1.
Ausgeflogen wird eh meist nur ca 0,8 am Hang ist man deutlich darunter unterwegs.

Don't worry, be happy.

Hans

 

[MarkusN]

ich bin dafür das Profilthema abzuspalten. Bleibt dann übersichtlicher. Evt. stellen wir da dann auch Polaren aus unterschiedlichen Verfahren ein.

Habe hier mal einen Anfang gemacht.