Alpenkreuzer: Baubericht

[Nobby_segelflieger]

Richtig Werner

Die sogenannte "Hortenglocke" ?? war ausschlaggebend das die Pfeile ohne Seitenruderflächen oder die heute überall zu sehenden "Winglets" überhaupt in der Luft blieben. Die Schränkung der Flächen und die später eingeführten gegenläufigen Mittelklappen an den Originalen waren für den Erfolg ebenfalls ausschlaggebend. Von Hortenmodellen weiß ich das sie ohne die Mittelklappen auskommen. Du kannst aber meines Erachtens ein Brettnurflügel nicht mit einem gepfeilten Nurflügel vergleichen. Uwe Heuer kenne ich schon lange. Er hat viele Nurflügelmodelle Konstruiert, gebaut und auch geflogen. Seine Große 4m(?) Horten hat er mit Erfolg geflogen. Wir werden sehen was bei deinem Brett schlussendlich raus kommt.
Brettnurflügel sind manchmal echte Zicken, an denen man verzweifeln kann, wenn man sich nicht auskennt. Das habe ich auch schon erlebt.
Ich habe schon in den Ende 1970ern Nurflügel mit mäßigem Erfolg geflogen z.B. der Geier der Firma Robbe. Aus Unwissenheit hatte ich damals den S - Schlag total "Verschliffen". Das Teil flog dann auch dementsprechend schlecht. Wenn ich solch einen Geier Bausatz heute noch einmal bekommen könnte wäre ich Glücklich. Später hatte ich noch den einen oder anderen Nurflügel geflogen. Leider mangels Erfahrung und Wissen nicht soo erfolgreich. Heute mit dem Internet und den verschiedenen Foren, ist das eine tolle Sache. Da habe ich viel gelernt. In meinem Fundus befinden sich zur Zeit ca 8 Nurflügelmodelle.

Was du noch versuchen könntest, das Seitenleitwerk steck - und verschraubbar zu gestalten. Da könnte man ohne großen Aufwand schnell mal was um-fummeln.
Meine Idee die ich noch hätte: wenn du das SLW nach hinten pfeilst um vielleicht 5-10 Grad. Das würde meines Erachtens die Längsstabilität ebenfalls um ein paar Prozent erhöhen, wenn du den Rumpf kürzer gestalten möchtest. Denke mal an die Surfbretter und die Finne drunter. Die sind ebenfalls nach hinten gepfeilt. Gut, dort hauptsächlich wegen der Geschwindigkeit.

 

[Klaus Jakob]

Lieber Werner,

im Beitrag Nr. 7 hatte ich die Formel für die Lage und die Größe des Seitenleitwerks gegeben. Sie wurde von uns Nurifreunden hier im Forum verifiziert und wird seit damals mit Erfolg angewendet.
Das Seitenleitwerk so weit vorne auf den Flügel setzen: das geht in die Hose. Vorschlag: den verlinkten Beitrag gründlich durchlesen und verstehen, dann kommen solche grausamen SLW-Fehlauslegungen nicht mehr vor.

Hier nochmal:

Stabilitätsfaktor für Richtungsstabilität

Hallo Alle Oft sprechen wir hier über die Längsstabilität (Stabilität um die Querachse), wo wir uns (selber bin ich da zwar eher zu faul dazu) jeweils an den am weitesten zurück liegenden Schwerpunkt herantasten. Dies ergibt dann so einen Prozentwert. Nun kam zudem die Diskussion über die...

www.rc-network.de

Gut fliegende Bretter sind hier im Forum schon lange kein Geheimnis mehr, wir können diese auf unseren persönlichen Anwendungsfall treffend von Anfang an optimieren. Dazu braucht es keine verkopften theoretischen Betrachtungen mehr, diese gab es vor 30-40 Jahren. Inzwischen hat die Praxis die alten Theorien überholt, und neue Erkenntnisse werden angewendet.

Orientier Dich vielleicht an den unzähligen Beispielen hier im Forum. Das spart Dir diese theoretischen Überlegungen, und spart Dir Irrwege.

Theorie macht aber auch Spaß und hilft -richtig angewandt- beim Brett die Klappengröße und Lage der Klappen auszulegen. Das kann z.B. mit dem Program "Ranis" auf einfache Art gemacht werden.
Dann sieht man bei verschiedenen ca-Beiwerten, wie der Flieger giert. Es kann dabei auch herauskommen, dass man mit einer leichten Schränkung beim Brett bei hohen ca-Werten leichter kurven kann...
Die Wirkung der Differenzierungen kann man auch prüfen...
Beim "Alpenkreuzer" frage ich mich, wie das eine QR am Außenflügel, das zu 100% hochgeht, kompensiert wird? Der Vogel wird sich aufbäumen ohne eine zweite Klappe, die als Höhenruder nach unten ausschlagen sollte. (Beim Vierklappenflügel sollte sie dann näher am Rumpf liegen, um das negative Wendemoment klein zu halten).

Nebenbei: auch die Glocken können mit Ranis gut gerechnet werden. Glocken sind auf Grund der Pfeilung, der Profilierung, der Zuspitzung und der Schränkung die einzige Möglichkeit, ohne aktive Giersteuerung Kurven zu fliegen.

Viel Spaß weiterhin!

Klaus.

 

[UweH]

Nebenbei: auch die Glocken können mit Ranis gut gerechnet werden. Glocken sind auf Grund der Pfeilung, der Profilierung, der Zuspitzung und der Schränkung die einzige Möglichkeit, ohne aktive Giersteuerung Kurven zu fliegen.

Kurz Off Topic: Wie man gut fliegende Hortenmodelle mit dem Programm "Nurflügel" (=Ranis) incl. aus der Praxis von vielen gebauten Modellen erprobter Korrekturwerte für die Theorie auslegen kann ist z.B. hier beschrieben: https://www.rc-network.de/threads/hortenauslegung-mit-„nurflügel“-von-frank-ranis.11779574/

Hier noch ganz aktuelle Erfahrungen mit einem Modell das von mir mit meiner Methode mit dem Ranis ausgelegt wurde: https://www.rc-network.de/threads/horten-iii.623664/page-2#post-12014752
Ende OT.

Noch ein Tipp aus der Praxis zum Alpenkreuzer: die Ruder in Hohlkehlen zu lagern ist beim Brett erst mal keine so gute Idee, außer man verschließt den Spalt zwischen Ober- und Unterseite luftdicht.
Die Luft die durch einen offenen Klappenspalt strömt beeinflusst die Tragflächenumströmung merklich. Neben einem erhöhten Widerstand wird auch die Momentenkurve über Anstellwinkel negativ beeinflusst, typische Folgen sind indifferente Ruderwirkung und schlechte Trimmbarkeit.

Bei der Kommentierung Deiner Auslegungsmethodik und insbesondere bei der Seitenleitwerksauslegung bin ich ganz bei Klaus. Will man Pendeln und schlechtes Handling vermeiden kann ein passender Seitenleitwerkshebelarm beim Brett nur durch noch mehr Seitenleitwerkshebelarm ersetzt werden, nicht aber durch ein vergrößertes Seitenleitwerk weiter vorne.

Gruß,

Uwe.

 

[Klaus Jakob]

Ja, die Spalten an den Rudern gefielen mir auch nicht. Wollte aber nicht noch mehr kritisieren

Am Seitenruder kann man das eher zulassen, weil das SLW im Geradeausflug kam Auftrieb nach links und rechts produziert.
Wird dann eine Kurve eingeleitet, dann kann die Durchströmung eventuell sogar helfen, eine Ablösung am Ruder zu verhindern. Das SR wird ja stärker ausgeschlagen als ein HR oder QR.

Gruß
Klaus.

 

[Alpenkreuzer-Fiss]

Hallo Nurflügelfreunde,

also Nobby's Hinweis hat mir keine Ruhe gelassen ... und nun kommt Ihr auch noch (smiley). Also, so weit ich's aktuell blicke, passiert folgendes, an der genaueren Rechnung bin ich dran, wird wegen der möglichen Fälle und dazu Tragfläche und V-Stellung ein wenig gehen.

Nehmen wir einmal eine Windfahne, die sich um einen festen Punkt drehen kann. Bei Anströmung gibt's ein rückdrehendes Moment, das versucht - wie eine Feder - die Nase der Windfahne in den Wind zu drehen. Daran hängt natürlich das Massenträgheitsmoment um die Gierachse des Fliegers (Windfahne), es ergibt sich also eine Schwingung., ein Drehfeder-Massesystem.. Das rückstellende Moment hängt bei konstanter Luftgeschwindigkeit und Fläche linear vom Abstand der Neutralachse der Windfahne von der Drehachse ab, ist bei 1/4 Abstand um den Faktor 4 kleiner, d.h., die Schwingungsfrequenz erhöht sich dann um den Faktor 2, merkt man kaum. Die Dämpfung rührt daher, dass bei Drehung (Gierrate) eine zusätzliche seitliche Luftgeschwindigkeit dazu kommt, die den Auftrieb der Fläche durch Anströmwinkelveränderung verringert, die Dämpfung geht wegen Geschwindigkeit proportional zu Hebelarmlänge und Drehmoment mit dem Abstand in's Quadrat. Damit wird die Dämpfung bei 1/4 Armlänge um den Faktor 16 kleiner, d.h., die Zeit, in der die Amplitude der Schwingung z.B auf 37% (1/e) Amplitude abnimmt, wird um den Faktor 16 länger, also praktisch ungedämpft .... so unfliegbar.... ach ja, geht ja auch nicht, ist ja im Schwerpunkt festgetackert.

Im Flug ist das aber frei, d.h., die Seitenkraft durch die Anströmung auf das Leitwerk (und Rumpf usw.) sorgt dafür, dass der ganze Flieger zusätzlich zur Seite hin- und herbeschleunigt wird., wir bekommen eine Schiebe-Gier-Schwingung. Wenn dann der Flieger noch eine effektive V-Stellung hat, kommt noch eine Schiebe-Roll-Kopplung dazu, eine Roll - Schiebe-Gierschwingung, die Taumelschwingung. Bei 1/4 Abstand sollte die Schwingung also eine ganz kleine Dämpfung aufweisen ... aber das seitliche Hin- und Herschieben des ganzen Fliegers sorgt durch zusätzliche seitliche Anströmung wie bei der Drehschwingung für eine abnehmende Kraft auf das Leitwerk, also eine weitere Dämpfung der Schwingung wie oben.... und die kann sehr effektiv sein. Man kann also über Ybeta (Beiwert) auch bei ganz kurzem Hebelarm die Taumelschwingung effektiv dämpfen, super, sollte Klasse fliegen, so hab ich's gemacht. Wo ist das Problem, wenn man das so macht ?

Fliegen wir per Querruder eine Kurve, d.h. schnelle 1/8 Rolle z.B. auf 45 Grad Rollwinkel, dann fliegt der Flieger bei 10 m/s wegen der Zentrifugalbeschleunigung einen Kreisradius von 10m, ist also in etwa 6 sec ein Mal rum, Drehrate der Position also 60 Grad/s, wegen Rollwinkel dreht der Flieger dann um die Gierachse selber mit etwa 40 Grad/s, sollte er jedenfalls Auf die Drehrate muss er aber irgendwie in der Zeit, die der Flieger für die 1/8 Rolle braucht (Zeit für Rollbeschleuniung plus Rollrate) von null aus kommen. Wenn er kein Ruder hat, geht das nur über die Windfahne über einen Slipwinkel. Nun ist bei kurzem Leitwerkshebelarm das Drehmoment recht klein, man braucht aber ordentlich Drehmoment, um das Massenträgheitsmoment des Fliegers um die Gierachse schnell in Fahrt zu bringen, im aktuellen Fall geht der erforderliche Slipwinkel auf 10 Grad bei 10 m/s, jedenfalls wohl mit Kurt at the sticks, QR, was der Knüppel hergibt., jedenfalls kurz vor den Strömungsabriss am SLW.... und sieht furchtbar aus.

Wenn man das Leitwerk weiter nach hinten versetzt (oder nach hinten neigt), braucht man für die gleiche Drehbeschleunigung um die Gierachse weniger Slipwinkel ! Man muss also die maximal möglichen Rollbeschleunigungen und Rollraten kennen, Rollwinkel, damit Flugkreisradius, dann hat man die benötigten Gierdrehbeschleunigungen, man lässt einen maximalen Slipwinkel zu ... und voila, Grösse des Leitwerks und Hebelarm sind klar. Die Verhältnisse hängen natürlich von der Fluggeschwindigkeit, dem rückstellenden Moment der Tragfläche usw. auch noch ab, aber weniger, da muss man einige Fälle durchrechnen. Es sieht jedenfalls so aus, als wenn es wirklich klug wäre, das Leitwerk etwas nach hinten zu versetzen, wieviel, ist halt noch zu rechnen, ich muss durch viele Fälle durch, macht der Rechner. Natürlich soll die Taumelschwingung auch noch ausreichend gedämpft sein, aber das ist mit den obigen Überlegungen kein Hexenwerk mehr.

Dann hab ich mal geschaut, ob's da irgendwas in der Literatur zu gibt, und siehe da: https://www.hindawi.com/journals/ijae/2020/8971275/
Experimental Study of Aircraft Achieving Dutch Roll Mode Stability without Weathercock Stability in International Journal of Aerospace Engineering von 2020 (!). Die sind in die gleiche "Falle getappt", haben nur die Taumelschwingungformel genommen und haben mit einem Modellflugzeug ein Experiment gemacht: ohne effektiven Hebelarm und Ruder fliegt der Vogel schon in die Kurve, nur seine Nase zeigt weiter in die alte Richtung, muss total witzig aussehen. Jedenfalls scheint das bisher nicht so recht bekannt gewesen zu sein und sie schlagen vor, das bei Nurflügeln besonders zu untersuchen - da sollte es dann richtig spannend werden - und die Vorschriften für die Dämpfungswerte etc. für Flugzulassungen zu ergänzen, so'n Flugzeug wäre nämlich dem Papier nach aktuell zulassungsfähig, mit Level 1 Flugqualität, man glaubt's ja nicht.

Also, irgendwie sind wir plötzlich an einer reichlich aktuellen Baustelle gelandet, dank Euch Nobby, Klaus und andere. Und der Vorschlag zu experimentieren, steht auch im Raum, kleine Systeme für komplette Flugvermessung (Kreisel, Beschleunigungsmesser, Pitot-Ror, GPS,...) gibt's übrigens für um 200 EUR... Und es schadet ja nix, wenn da noch ein bischen Theorie dazu käme, beim genauen Rechnen kommen halt noch die ganzen aerodynamischen Beiwerte rein, so what, Hauptsache, man versteht, was da im Prinzip eigentlich so abgeht und kann's abschätzen. Wer weiss, vielleicht kommt am Ende Klaus Formel raus, aber man weiss, warum.

Und die Horten's brauchten demnach Abtrieb aussen, sonst hätten die per positivem Wendemoment nie den Vogel in die erforderlichen Gierraten gebracht. Von selbst haben die das nicht gemacht, die brauchten sowas wie ein Ruder...oder Spreizklappen, Friesenasen ..., musste aktiv gemacht werden. Hier sollte und wird's "automatisch" gehen.

Zu QR-Diffrenzierung noch: wir haben 6 Klappen: QR recht's rauf, alle Mittenklappen runter, QR links unverändert, das geht - sagt die Theorie.

Gruss

Werner

 

[Alpenkreuzer-Fiss]

... zu den Klappenspalten noch. Das ist noch nicht fertig, da werden U- und L-Dichtlippen gedruckt, sind vorgesehen, wir wollen uns ja nicht unnötig Bremsen und Auftriebs-/Momentenvernichter einfangen und nicht den Ort mit Dauergepfeife nerven (smiley) ...

Gruss

Werner

 

[Alpenkreuzer-Fiss]

... die Schwingungsfrequenz verringert sich übrigens um Faktor 2, die Periodendauer verdoppelt sich. Sorry.

Gruss

Werner

 

[UweH]

Und die Horten's brauchten demnach Abtrieb aussen, sonst hätten die per positivem Wendemoment nie den Vogel in die erforderlichen Gierraten gebracht.

Hallo Werner, das ist ein Irrtum.
Keine der ca. 30 oder so von mir ausgelegten Hortens hatte am Außenflügel bis kurz vor dem Innenflügelabriß negative Auftriebsbeiwerte.
Auch eine der letzten von Reimar Horten ausgelegten Horten habe ich für die Weiterentwicklung des personentragenden Flugzeugs nachsimuliert und davon wurden mehrere größenangepaßte Modelle zur Erprobung der Auslegungsparameter gebaut, auch die hatten in fast allen Flugzuständen am ganzen Flügel positive Auftriebsbseiwerte. Der erste personentragende Prototyp der PUL10 ist ohne negative Auftriebsbeiwerte am Außenflügel ca. 60 Flugstunden sehr gutmütig und steuerfolgsam geflogen.

Deine ganze kopflastige Theorierechnerei ist derart weit von der Realität weg, dass ich es hier jetzt aufgebe noch irgendwelche Tipps zu geben.
Ich hole mir Popcorn und schau zu wie Du weiter den häßlichsten Brettnurflügel aller Zeiten rechnest und baust und dabei alle Brettentwicklungen der letzten 20 Jahre aus aller Welt schlichtweg ignorierst

Gruß,

Uwe.

 

[Alpenkreuzer-Fiss]

Hallo Uwe,

beim Prandtl D wurde das sehr sorgfältig untersucht. Der folgende link lädt ein pdf runter:

https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwjk1dPm-s3wAhWQ_aQKHUduCSoQFjASegQIBhAD&url=https%3A%2F%2Fcore.ac.uk%2Fdownload%2Fpdf%2F42698682.pdf&usg=AOvVaw2KahfpIlTEpFN7Hlpyc3Eh

Ohne ein positives Wendemoment geht ein Vogel nicht "um die Ecke" bzw. die falsche, siehe auch Flugerfahrungen von Herrn Nickel in Wohlfahrt/Nickel: Schwanzlose Flugzeuge. Das kann man auch mit Spreizklappen und Co. hinbringen, ich habe keine genauen Informationen über PUL10.

Wenn Du magst, schickst Du mir die Flügel- und Klappenauslegung einer PUL10, tatsächliche Schwerpunktlage ist auch wichtig, schau ich mir das mal "theoretisch" an.

Gruss

Werner

 

[Alpenkreuzer-Fiss]

... laut

PUL-10

www.nurflugel.com

hatte die PUL-10 ein drag-rudder (Spreizklappe ? Spoiler ?), darum ging's weiter oben gar nicht. Der Punkt ist: positives Wendemoment auf irgendeine Art braucht's halt, ist sonst wie'n Auto ohne Lenkrad oder ein Fahrrad, das Du mit gekreuzten Armen lenkst.

Mit ausreichend dimensioniertem Ruder auf irgendeine Art ist die Auftriebsverteilung unkritisch, kann elliptisch sein.

Gruss

Werner

 

[UweH]

... laut

PUL-10

www.nurflugel.com

hatte die PUL-10 ein drag-rudder (Spreizklappe ? Spoiler ?),

Die PUL10 hatte keine Bremsseitenruder, sondern Elevons, also an jedem Flügel 1 Ruder das über einen Mischer Quer und Höhe bedient.
Sie hatte zwar Seitenruderpedale, aber die haben nur das Rollen über einseitiges Bremsen des Hauptfahrwerks gesteuert und fuhren beim einziehen des Fahrwerks durch Kopplung mit dem geschleppten Bugfahrwerk aus dem Fußraum raus.

Hier geht es um den Alpenkreuzer, nicht um Horten.
Ich habe weder Lust noch Zeit mit Dir hier über Hortenauslegung zu diskutieren.

Gruß,

Uwe.

 

[mipme_kampfkoloss]

Wer von den beiden Henkern bist denn du Uwe?

Segelflieger erinnern mich immer ein bißchen an diesen alten Film "Die tollkühnen Männer in ihren fliegenden Kisten": https://de.wikipedia.org/wiki/Die_tollkühnen_Männer_in_ihren_fliegenden_Kisten

 

[Alpenkreuzer-Fiss]

Hallo Nobby,

den "Geier" hatte ich auch mal, war am Hang bei gut Wind prima, sehr wendig und "2m-loops", ein Spassteil. Wenn Du den Bauplan noch hast, drucken wir den gelegentlich, der ist schnell gezeichnet. Sein Rumpf war recht schwer (GFK, ein "Nurflügelrumpftransporter"), gewichtsmässig hätte man da "Luft", den mechanischen Mischer braucht's natürlich nicht mehr (der bei jeder 10.Landung sich vom Rumpfboden gelöst hatte, halt felsiges Fluggebiet). Die nach innen versetzten SLW's sind aus heutiger Sicht suboptimal, so what.

Gruss

Werner

 

[UweH]

Wer von den beiden Henkern bist denn du Uwe?

In Flugrichtung rechts, auf dem Sozius

 

[Alpenkreuzer-Fiss]

Hallo Uwe,

danke für die Bilder. In meiner "Theoriewelt" kann so'n "Haustürelevon" mit ca. 50% Klappentiefe im üblichen ca.-Bereich bei Klappenausschlag nach oben ganz hübsch bremsen, scheint eher bei momentenarmen Profilen so zu sein, nach unten ist's deutlich weniger --> positives Wendemoment. Aber ist halt nur Theorie, an einem Beispiel rechnerisch ausprobiert..., jedenfalls wäre die "Bremse" an der richtigen Seite, ein "drag-rudder".

Am Alpenkreuzer haben wir halt "normale" Klappen und müssen die Kurve per SLW "kriegen". Und mich interessiert, warum und wieso etwas funktioniert. Erfahrung ist prima, aber ohne Begründung, warum und weshalb etwas so und so geht, kann man nur exakt kopieren (sofern jemand bereit ist, wesentliche Infos zu teilen ), eher ein bischen langweilig, ok, ist halt Geschmackssache.

Gruss

Werner

 

[Alpenkreuzer-Fiss]

Hallo,

also, worum geht's eigentlich, primär darum, dass ich meinen Partner nicht die nächsten Jahre mit Reparaturen an gecrashten Alpenkreuzern beschäftigen möchte. Es ist klar, dass man mit grosser Windfahnenwirkung - SLW weit hinten z.B. gemäss Klaus Formel - bzgl. Kurswinkelfolgung auf der sicheren Seite liegt und im wesentlichen über die Parameter Gierratendämpfung und Schiebe-Seitenkraft die Taumelschwingung gut gedämpft bekommt. Also existiert schon mal eine gute Lösung, die der vorherigen Auslegung.

Die Frage, die sich einfach stellt, ist, wie weit darf ich das Leitwerk vorschieben, so dass die Kiste noch gut und sicher fliegt ? Die Änderungen bzgl. Taumelschwingungsdämpfung bekommt man immer in den Griff, das Problem liegt rein auf der Seite "Windfahnenwirkung". Warum ist man interessiert, das Leitwerk vorzuschieben ? Der Vogel wird dann weniger hecklastig, man muss vorne weniger "Blei" zuladen, kürzere Hebelarme verringern auch das Torsionsproblem mit der Befestigung des SLW, auf das Problem hat Klaus schon hingewiesen. Klar hält es am Hauptholm direkt steifer als über den Umweg über ein Rumpfzwischenstück, baut ebenfalls leichter.

Was muss die Windfahnenwirkung bewirken, zweierlei:
- zunächst muss sie ein negatives Wendemoment - sofern vorhanden - kompensieren (wir haben kein positives Wendemoment in unserem Falle, halt kein "drag-rudder")
- darüber hinaus muss sie die Drehbeschleunigungen um die Gierachse für die Ein- und Ausleitung des Kurvenflugs hinbringen (wir haben kein Seitenruder !)

Für ein Windfahnendrehmoment braucht's einen Slipwinkel ... und der ist aus mehreren Gründen begrenzt:
- Strömungsabriss am SLW - das ist die knallharte Grenze, ein Überschreiten dürfte i.a. einen crash zur Folge haben, die Grenze liegt bei etwa 10 Grad
- eine aesthetische Grenze, grosse Slipwinkel sehen furchtbar aus (""geschlenzte Rolle"), die Grenze ist "weich"
- das symmetrische Laminarprofil am SLW hat eine "Delle", wird ein bestimmter Winkel überschritten, geht der Widerstand deutlich rauf, da können wir gleich ein drag-rudder nehmen, auch der Rumpfwiderstand wird deutlich raufgehen

Mi 100% QR-Differenzierung ist in unserem Falle das Wendemoment nahe null, die Windfahne muss daher "nur" die Drehbeschleunigungen um die Gierachse liefern. Je geringer die Rolldynamik, umso kleiner ist das dafür erforderliche Drehmoment. Wenn man also ganz vorsichtig fliegt, reicht jeder Windfahneneffekt aus. Die Auslegung ist also rein eine Frage der gewünschten Flugdynamik. Nun, mein Partner ist für's Schleichen eigentlich nicht so bekannt... man muss das also so auslegen, dass der Windfahneneffekt auch bei voll QR ausreichend ist.

Dazu kommt der Punkt, dass jemand auf den Gedanken kommen könnte, das Ding ohne QR-Differenzierung zu fliegen, wie man das normalerweise bei Nurflügeln macht. Dann verdoppelt sich natürlich die Rolldynamik und damit die erforderliche Gierdynamik und dazu kommt das negative Wendemoment, die Windfahne muss also ordentlich zulegen.

Jetzt kann man wählen, welche Betriebsbedingungen man der Auslegung zugrunde legt. Auf der sicheren Seite ist man, wenn man:
- volle Rolldynamik zulässt
- keine QR-Differenzierung zulässt
das sollte vernünftigerweise die "Leitplanke" sein.

Für gute Flugleistung sollte die Slipwinkelbegrenzung am Ende der Laminardelle des SLW-Profils liegen, damit haben wir auch da die "Leitplanke". Natürlich kommt dann das SLW nie in den Abriss, wird auch nicht so stark auf Biegung beansprucht.

Eine Rechnung mit diesen Forderungen wird die weitest mögliche flugsichere Vorlage des Leitwerks liefern, das Programm für die nächsten Tage.

Wie weit kann man das Leitwerk jetzt vorschieben, so dass der Windfahneneffekt null wird ? Man kann den Fuss des Leitwerks 10 bis 20cm _vor_ die Vorderkante der Tragfläche legen, hängt vom CA der Tragfläche ab (FLZ_Vortex). Das zeigt, dass der Windfahneneffekt der Tragfläche nicht unerheblich ist, man muss ihn also berücksichtigen und dass der Windfahneneffekt in der aktuellen Konfiguration gar nicht so schlecht ist wie man gefühlsmässig meinen könnte. Vorsichtig und mit QR-Differenzierung geflogen kann das das also so gehen, aber wir wollen auf die dynamische und narrensichere Seite.

Motto: Lieber drei mal rechnen als 10 mal bauen (manntragend klingt das dramatischer. drum ist der Modellbau auch heute noch wichtig).

Gruss

Werner

 

[Klaus Jakob]

Hallo Werner,

Deine Theorien stimmen. Immer. Zu 100%. Und sie berücksichtigen immer an die perfekten, genauen Eingangsgrößen. Somit führen sie zu einem perfekten Ergebnis, wie man sieht...

Ich würde an Deiner Stelle niemals, aber wirklich niemals, die einfachsten Sachhinweise erfahrener Konstrukteure befolgen.

Auch nicht, als ich anmerkte, dass die Massenverteilung zu weit hinter dem Schwerpunkt sitzt. Bitte auch die extrem dünne Nasenleiste nicht dicker machen. Wäre der Nasenradius nämlich dicker, der theoretischen Profilkontur entsprechend, wäre die Aerodynamik sehr viel schlechter. Die Bruchgefahr wäre mit einer dickeren Nasenleiste sehr viel höher.

Bitte keinen Torsionskasten vor dem Schwerpunkt bauen. Die Profiltreue / Aerodynamik und die Torsionsfestigkeit würden leiden.
Bitte keinen Holm-Obergurt und Untergurt ganz nach außen in die Profilkontur setzen, dann könnte der Flügel nämlich leichter werden. (Was das Schwerpunktthema des SLW-Hebelarms verbessern würde, aber das willst Du ja nicht).

Bitte die Klappengeometrien und deren Anordnungen niemals optimieren, sonst wären Überziehfestigkeit und Auftriebsverteilung besser.

Verkopft rechnen: ja bitte genau so weitermachen...zur Belustigung der Forumsteilnehmer.

Gruß
Klaus.

 

[Alpenkreuzer-Fiss]

... das gewählte symmetrische SLW-Profil hat eine Laminardelle bis 3 Grad, legt ab 4.5 Grad gehörig "die Ohren an", tut's aber noch reichlich bremsenderweise bis etwa 10 Grad. Unser limit im Slipwinkel ist also 3 Grad für gute Flugleistung, aber immerhin gut Reserve "just in case"

Die Schiebe-Slipwinkel-Kraft führt natürlich zu einer seitlichen Beschleunigung weg von der beabsichtigten Flugbahn; wenn die Abweichung nicht zu gross ist, ist sie eher ästhetischer Natur. Bei 3 Grad, 10 m/s und 2s Slipwinkelzeit "zum Gierratennachziehen" (siehe oben) haben wir eine seitliche Flugbahnabweichung von etwas über 1m, bei 20m Bahndurchmesser wird man das kaum merken. Dazu kommt über die Schiebe-Rollkopplung durch das effektive V ein zusätzliches Rollmoment, das dem bahnmässig im Effekt etwas entgegenwirkt, ist ja nicht gross. Wenn man's also auslegungsmässig und in der Flugdynamik nicht übertreibt, sollte das nicht zu einem Koppeldesaster um alle Achsen mit nachfolgendem crash führen.

Damit haben wir wohl unsere "Design-Leitplanken", wenn jemanden nicht noch was anderes einfällt, was zu beachten wäre, ich habe die Weisheit nicht gepachtet.

Noch was in persönlicher Sache, Uwe, Klaus haben Photos geschickt, Ratschläge aus ihrer Erfahrung erteilt, ihre Zeit geopfert.. Wie bereits angedeutet: mir geht's nicht darum, die vielen Erfahrungen der Nurflügelexperten - auch hier im Forum - zu ignorieren oder gar zu diskreditieren, das liegt mir mehr als fern. Alle Beteiligte - es ist ja leider nur eine kleine Gemeinschaft - sind motiviert, die Nurflügelthematik voranzubringen, verbringen viel Zeit damit und haben viele Rückschläge erlebt, auch in erfahrungsbezogene Designformeln gebracht. Die Dinger sind schlicht faszinierend und im Detail viel komplexer, als man so gemeinhin annehmen mag, selbst so ein simples Brett. Die Geschichte der Nurflügel ist im Grunde eigentlich eine Abfolge von Fehlschlägen. Nun ja, "schwierige Kinder" liebt man wohl am meisten, ist menschlich. Und das Thema bleibt auch in der bemannten Szene aktuell, z.B. blended wing body (BWB's), der Motor ist die deutliche Reduktion an benetzter Oberfläche, die einen deutlich verrringerten Spritverbrauch verspricht, wäre schon ein "Sprung", also ein heisses Thema.. Ich habe das Glück, eine gute Portion physikalischen Hintergrund da einbringen zu können, inzwischen auch Zeit und aus irgendeinem Grunde keine Aversion gegen Mathematik und komplexe Zusammenhänge, mein Partner ist ein erfahrener Modellflieger und -bauer, guter Pilot und inzwischen auch ein Stück weit Motivator, wie auch andere im Club, der Geist stimmt in dem "Laden".

Das sind keine schlechten Bedingungen, um sich auf dem Gebiet zu engagieren.

Was noch die leidige Hortenthematik anbelangt: da spielt wohl eine grosse Rolle, was das Profil eigentlich widerstandsmässig macht, wenn man die Klappen ausschlägt, eine Menge "magic" hat wohl eher stumpf damit zu tun, nix mit der "Glocke" und zusätzlich "flaps"; versteckte "brakes", die absolut nicht offensichtlich sind. Rückblickend haben die Horten-Brüder dem wohl auch kein Augenmerk geschenkt, jedenfalls nach meiner begrenzten Kenntnis,. Es geht halt mit der "Glocke", aber auch mit den "versteckten brakes"., gut zu wissen. Man sollte nur nicht das eine gegen das andere ausspielen, verwirrt nur.

Gruss

Werner

 

[Klaus Jakob]

Hallo Werner,

wenn Du die Theorien so magst, warum wendest Du diese dann falsch an? Die Punkte habe ich oben in meinem sarkastischen Beitrag genannt.

Zu den Klappengrößen, Klapenanordnungen und-ausschlägen, Profilstraks, zur Hortenglocke etc. macht es keinen Sinn mehr, große theoretische Überlegungen von der Pike auf anzustellen. Es ist größtenteils gelöst und im Ranis enthalten. Sehr zu empfehlen. Was uns noch fehlt, das sind feinere Details, wie der Einfluß der Winglets, der V-Form, des Möwenknicks wie bei der Stromburg. Dies ist im Ranis nicht möglich, aber vermutlich in weitaus komplexeren Programmen rechenbar.

Für mich klingt das so, als ob Du noch völlig im Dunkeln tappst. Guck Dir Ranis an, dann wird alles klar und nachvollziehbar für Dich.

Die Stabilitätsformel ist nicht auf meinem Mist gewachsen, sondern wurde bereits von Werner Thies 1982 in seinem bekannten Werk "Handbuch für den Modellflug" veröffentlicht. Wir haben sie hier im Forum mit ein paar Details ergänzt, und an Hand der verschiedenen Nuris, die wir so gebaut haben, verifiziert. Als Ergebnis bekommt man einen Faktor. Will man den entsprechenden geplanten Einsatzbereich erreichen, sagt der Faktor aus, ob das SLW größer, kleiner, oder der Leitwerksträger länger oder kürzer werden muss.
Dein Leitwerksträger ist zu kurz!

Der Slipwinkel sollte so klein wie möglich sein sein, da sonst der Flügel und der Rumpf schräg angeströmt wird. Kostet Leistung und ist keine "ästhetische Natur". Da hilft nicht nur der SLW-Hebelarm, die Größe des SLW, das Profil, sondern auch die Klappengeometien und deren Anordnungen. Habe ich da was überlesen? All das kann man prüfen: Ranis!

Es geht uns Nurifreunden aber auch darum, dass Du mit diesem Brett womöglich in Fiss antreten wirst, und wenn dann die Flugleistungen, oder die Praxistauglichkeit, oder die Wendigkeit etc. nicht passen, dann heißt es: "Na siehste, die Nuris sind vergebliche Liebsmüh`, selbst wenn man Bretter groß baut."

Das heißt, all das, was wir bisher erreicht haben, wird ad absurdum geführt.

Gruß
Klaus.

 

[Alpenkreuzer-Fiss]

Hallo Klaus,

so ganz kann ich Dir aktuell nicht folgen, vielleicht hat sich da auch was zeitlich überschnitten, zumindest bzgl. Ton.

Der Drehpunkt der elastischen Torsionsachse der Fläche liegt nicht vor dem Schwerpunkt, zudem sehr steif für ein "Rippen"teil, wäre mit Torsionsbox übrigens sogar noch weiter vorne. Masse hinter dem Schwerpunkt ergibt sich zwangsläufig mit den Klappen und dem SLW, versuche ich ja gerade bzgl. SLW - geht damit nur ein wenig - zu minimieren, war eine der Ideen dahinter, an - und wir werden sehen - vielleicht jenseits die Grenze zu gehen. Der Schwerpunkt der aktuellen Fläche alleine liegt bei 19 cm hinter Vorderkante, kein Wert, der mir den Schlaf raubt, alles andere wäre strukturell eher reichlich grenzwertig.

Holmgurte aussen ist ein Thema, wieviel Reserve man in der Festigkeit man vorsieht. Klar, der Flügel ist biege- und torsionsmässig ziemlich "overdesigned"- trotz Flächenbelastung dank luftiger Rippenbauweise- , die Dinger klatschen aber halt mal in der Praxis trotz V bei der Landung aussen auf, ein Flicken ist kein Thema, Holmbruch schon. Das Massenträgheitsmoment um Hochachse und Längsachse würde minimal verringert, wenn man da nachlassen würde, das macht sich weder in der Dämpfung von Schwingungen noch der Stabilität nennenswert bemerkbar.

Der Nasenkreisradius entspricht dem Profil, Du kannst am Profil mäkeln, mag seine bugs haben, seh ich im Moment aber nicht. Zudem sind vorne die Rippen gedoppelt, gute, bewährte Praxis für leidliche Profiltreue bei Bespannung.

Was mir jedenfalls klar ist: eine einfache 2*2 Formel für ein SLW reicht bei der Komplexität des Themas nicht. Man kann -das ist inzwischen sogar experimentell erwiesen - ohne jeden Windfahneneffekt einen "perfekten" Flieger hinbringen, nur fliegt das Ding nicht "geradeaus" - ohne weitere Hilfsmassnahmen. Das ist die _interessante_ Baustelle.


Gruss

Werner