Auslegung von Rudern bei Nurflügel

Hallo,
als Nurflügelanfänger mal eine Frage an die Spezialisten:

Wie sollte man die Ruder eines Nurflügels auslegen?
a. Querruder und Höhenruder kombiniert über Delta-V-Mischer
b. Querruder separat und Höhenruder ebenfalls separat auslegen

Wie ich es mir gedacht habe, zeigt die Skizze.

Gruß
Horst
 

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Hallo Horst,

zunächst muss man zwischen Brettnurflügel und Pfeilnurflügel unterscheiden.

Beim Brettnurflügel bedeuten kurze Ruder mehr benötigter Ruderausschlag, die das Profil entwölben und beim Höhenruderausschlag Maximalauftrieb kosten. Deshalb sollten die Höhenruder am günstigsten über die gesamte Endleistenlänge reichen und gleichzeitig gleich weit ausschlagen.
Zusätzlich bedeutet getrennte Ruder oder kurze Höhenruder dass beim Ausschlag die Auftriebsverteilung deformiert wird. Das kann man bis zu einem gewissen Maß durch einen passend gewählten Flügelgrundriss ausgleichen, aber das bedeutet auch dass es für Optimalität eines bestimmten Flügelgrundrisses nicht egal ist wie man die Ruder teilt und ausschlägt. Beim Brett gibt es je nach Auslegung also beide von Dir skizzierte Varianten, welche besser ist muss man anhand des konkreten Modells genau anschauen.

Beim Pfeilnurflügel ist die Ruderlänge von Pfeilung und Streckung abhängig. Bei kleiner Pfeilung und Streckung können die Ruder als Quer-Höhe gemischt als s.g. Elevons über die komplette Endleistenlänge verlaufen, wie typischerweise bei den Zagi-Varianten. Je größer die Streckung und / oder die Pfeilung ist, umso mehr arbeitet aufgrund der Hebelarme zum Schwerpunkt der innere Ruderteil bei seiner Wirkung gegen die Wirkung des äußeren Ruderteils.
Da beim Pfeil am Außenflügel die Hebelarme von sowohl Querruder zur Mittelachse als auch vom Höhenruder zum Schwerpunkt am größten sind verwendet man bei diesem Nurflügeltyp fast immer kombinierte Quer- und Höhenruder als Elevons, die auf die selbe Klappe außen am Flügel gemischt werden.

Gruß,

Uwe.
 
Hallo Uwe,
danke für die ausführlichen Erklärungen.

Meine Zeichnungen sind nicht korrekt, weil der Flügel 10° Pfeilung hat.(war einfacher zu zeichnen :rolleyes:)

Ich möchte einen Nurflügel auf Grundlage des Geiers von Robbe bauen.
Jedoch mit dem Profil und Größe des von Martin Lichte damals gemachten Beitrages in der FMT. http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/599655-Alter-Nurfl%EF%BF%BDel und http://www.stephan-brunker.de/Nurflugel/Geier/geier.html

Vor vielen Jahren hatte ich schon mal danach eine neue Fläche gebaut, jedoch standen die beiden Ruder (damals noch mit 40 mm Tiefe) immer etwas auf Höhe getrimmt. Das wollte ich diesmal vermeiden. Durchgehende Streifenruder wie ursprünglich beim Geier, wollte ich nicht mehr. Wären die Ruder wie in dieser Zeichnung, so könnte durch Hochtrimmen der HR- und der QR-Klappen der Profilverlauf harmonischer ohne einen "Absatz" sein. Natürlich würden die Ruder ohne die gelb eingekreisten "Zwischenteile" gebaut werden.

Gruß
Horst
 

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Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
standen die beiden Ruder (damals noch mit 40 mm Tiefe) immer etwas auf Höhe getrimmt. Das wollte ich diesmal vermeiden. Durchgehende Streifenruder wie ursprünglich beim Geier, wollte ich nicht mehr. Wären die Ruder wie in dieser Zeichnung, so könnte durch Hochtrimmen der HR- und der QR-Klappen der Profilverlauf harmonischer ohne einen "Absatz" sein.

Hallo Horst,
die Nurflügelaerodynamik funktioniert nicht so wie Du Dir das vorstellst. Bei der Flügelgeometrie des Geier sind die Streifenruder die aerodynamisch beste Variante. Die Leistung der früheren Bretter litt weniger an den ungünstigen Ruderformen oder Profilen, sondern vor allem an den spielbehafteten Anlenkungen mit mechanischen Mischern und an wenig rückstellgenauen und spielbehafteten Servos. Beim Geier waren die relativ weichen Balsaruder auch noch ganz innen angelenkt und konnten selbst im Langsamflug bei jedem Ausschlag tordieren, so dass man nie wusste was vom Steuerbefehl am anderen Ende des Ruders tatsächlich ankam :rolleyes:

Das mit den hoch gestellten Rudern versuche ich mal stark vereinfacht im Vergleich zu einem Leitwerker zu erklären.
Den S-Schlag im Brettprofil kann man in seiner Wirkung ein bisschen mit dem Höhenleitwerk eines Leitwerkers vergleichen.
Damit kann man die leicht hoch gestellten Ruder ungefähr mit einer Leitwerker-EWD vergleichen.
Je nach Profil und Einsatzzweck ist mehr oder weniger EWD erforderlich, also mehr oder weniger hoch gestellte Ruder.
Wenn die Höhenruder beim Brett im Langsamflug etwas hoch stehen, dann stört das aerodynamisch nicht besonders solange die Zirkulationsverteilung des Flügels dabei gut ist. Im Langsamflug kommt es sehr stark auf den induzierten Widerstand an, der von der Zirkulationsverteilung (und Streckung) bestimmt wird. Der leichte Knick im Profil vergrößert ganz leicht den Profilwiderstand, aber dessen Anteil am Gesamtwiderstand ist im Langsamflug relativ gering und der Zusatzwiderstand des kleinen Knicks vernachlässigbar.

Anders sieht das aus wenn man schneller fliegen will, dann wird der Anteil des Profilwiderstands am Gesamtwiderstand im Vergleich zum induzierten Widerstand größer. Um schneller zu fliegen drückt man das Höhenruder auf tief, die Klappe fährt in den Strak und der Klappenknick verschwindet, was sich genau dann günstig auf den Profilwiderstand auswirkt wenn man es braucht.

Die Brett-EWD sieht man eigentlich nur wenn die Ruder nicht über die gesamte Spannweite gehen, und je kürzer die Ruder sind umso mehr stehen sie über den festen Teil der Fläche über weil man mit kürzeren Rudern mehr Ausschlag braucht um die selbe Höhenruderwirkung zu bekommen.

Bei Brettern ohne oder mit geringer Pfeilung hat die gesamte Endleiste einen günstigen Hebelarm für die Höhenruderwirkung. Macht man hier die Klappe nicht über die ganze Länge, dann braucht man für die Wirkung langer Klappen also mehr Klappenausschlag. Damit wird der Klappenknick stärker und dadurch dessen ungünstiger Einfluss auf den Profilwiderstand größer.

Das würde auf den Leitwerker übertragen bedeuten dass man die Klappe am Höhenruder nicht über die gesamte Höhenleitwerksspannweite macht, sondern nur über z.B. ein Drittel der maximal möglichen Klappenlänge. Beim Leitwerker macht das niemand, da wird die Höhenleitwerksspannweite immer voll ausgenutzt, aber beim Brettnurflügel wird das ständig so gemacht obwohl es anders besser wäre.

Wenn ich Dir einen Rat geben darf, dann bau den Geier mit Streifenrudern die in der Mitte mit steifen Anlenkungen und spielfreien und rückstellgenauen Servos mit Elevon-Mischer angelenkt werden, das ergibt die "harmonischste Aerodynamik" ohne Absatz der Zirkulationsverteilung innerhalb der Fläche.

Gruß,

Uwe.
 
Hallo Uwe,
danke für Deine ausführlichen Erklärungen.

Die ursprüngliche Bauweise des Geiers mit durchgehenden Streifenrudern war dann ja doch nicht so ungünstig, wie ich dachte. Ich hatte damals in den 80ern auch den mech. Mischer drin, dem dem Bausatz beilag; spielfrei war das wirklich nicht.

Ich werde Deinen Rat beherzigen und die ursprünglichen Streifenruder beibehalten, jedoch mit größtmöglicher Spielfreiheit.

Gruß
Horst
 
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