Bedienung und Arbeiten mit FLZ_Vortex

[sgeberl]

Frage bezüglich Berechnung von "Minimodellen"

Frage bezüglich Berechnung von "Minimodellen"

Hallo,

Hat jemand Erfahrung, inwieweit die Methode (und damit die Software) auf die Berechnung von Minimodellen anwendbar ist (z.B. Gewicht 100 g, 400 mm Spannweite, 180 mm Leitwerkshebelarm und darunter).

Meine Erfahrung (wenige Versuche) war die, dass die Berechnung sehr empfindlich auf die Einstellung der Nachlaufelemente reagiert und teilweise wenig plausible Werte herauskommen. Leider sind meine physikalischen Kenntnisse nicht gut genug, um abschätzen zu können, ob das an meinen Parametern oder an der Methode an sich liegt. Irgendwo habe ich mal gelesen, dass mindestens 5 Berechnungselemente (Panels?) zwischen Tragfläche und Höhenleitwerk liegen sollten, ich habe aber nicht herausgefunden, wo und wie das einzustellen wäre (Anzahl Nachlaufelemente bezieht sich laut Help nur auf die Anzahl der sichtbaren Elemente, oder lese ich da was völlig falsch).

Vielen Dank und Grüsse, Stephan

PS.: gibt es zur Methode eine für weniger mathematisch versierte Menschen eine lesbare Beschreibung (ich kann mit Code umgehen, höhere Mathematik ist aber lange in der Vergangenheit verschwunden ;-) )?

 

[Frank Ranis]

Hallo Stephan,


1) mit den Minimodellen könnte es Probleme geben, weil hier sehr kleine Re-Zahlen vorliegen.
Die Profileigenschaften (alfa0, cm0) ändern sich dann dramtisch (liegt an der dicken Grenzschicht).
Du kannst die Profile mal mit den kleinen Re-Zahlen durchs XFoil jagen (Rechnung bei cl=0) und dann die gefundenen Werte manuell ins FLZ_Vortex eintragen.
Mit den Beiwerten aus der TAT wird man warscheinlich bei den kleinen Fliegern nicht glücklich.


2) Unterlagen zum Vortex-Lattice gibt es hunderte im WWW, leider fast alle sehr mathematisch.
Du könntest dir den C-Code (ist offen) von Ulf Lehnert (XWing) anschauen, einfach mal hier im RC-Network suchen oder im WWW.
Dürfte eigentlich schnell zu finden sein.
Dann hast Du zwar den Code, ohne die Mathehintergründe wirst Du damit aber auch nicht schlauer.
Du mußt fitt sein in, Vektor- und Matritzenrechnung.
Und solltest dich in die Biot-Savart-Formeln einarbeiten (stammt ursprünglich aus der Elektrotechnik).
Zum auflösen der vielen hundert Unbekannten brauchst Du dann noch das Gaußsches Eliminationsverfahren oder das Gauß-Seidel-Iterationsverfahren.
Ich habe von der Idee des FLZ_Vortex bis zum ersten brauchbaren Programm etwa 2 Jahre gebraucht.


3) Super wäre auch noch, wenn Du dein Modellfile hier einstellst, dann können alle mitbasteln.


Gruß


Frank

 

[Hans-Georg]

Anhang anzeigen DEMO.flz Hallo Frank, brauche mal deine Hilfe, bin gerade bei der Auslegung einer Mosquito, Daten 4,3 m ,Gewicht ca 8 kg (Klapptriebwerk),bekomme immer negative´s Stabimaß und wie sieht eigentlich eine richtig gute ca_kurve aus ?(in deinem Programm) ,habe vor 15 jahren mit dem Köhler mal gearbeitet,da war das wieder anders. Die Programme haben ja immer verschiedene Grafiken . Ich habe eine Datei angehängt. wenn die kleine klappt, habe ich auch noch eine 6 m Variante in den Startlöcher. Mit fliegerischen Gruß ..
Hans-Georg

 

[astro]

Hallo Hans-Georg.

Du weißt, dass dein linkes Höhenruder 20° auf Tief steht?!

Gruß Achim

 

[Frank Ranis]

Hallo Hans-Georg,


habe mir dein File geladen.


1) Gleich am Anfang ist mir aufgefallen, dass Du am Höhenleitwerk die linke Klappe auf 20° Tiefe eingestellt hast und die rechte Klappe auf 0° steht.
Beide Klappen auf 0° und erneut rechnen, dann hat man ein positives Stabimaß.


2) An der Tragfläche hast Du eine brauchbare Panelverteilung in Spannweitenrichtung eingebaut (an den Flügelspitzen könnte man ne feine SIN-Verteilung einstellen) , warum nicht auch am HLW, dort hast Du in Spannweitenrichtung nur 1 Panel vrgesehen.
Alle Flügelteile werden gleichberechtigt behandelt, so also auch das HLW.
1 Panel in Spannweitenrichtung reicht nicht.


3) Klappen, die über einen Kanal gesteuert werden, sollten in einer Klappengruppe zusammengefasst werden.
Beim Höhenruder hast Du 0 stehen, das bedeute im FLZ_Vortex, das die Klappe keiner Gruppe angehört und selbständig ist, Gruppen gelten erst ab Nummer 1.


4) Bei den Auslegungfunktionen
Anstellwinkel, CA, Stabi und Geschwindigkeit, sollte man ohne Klappenauschlag arbeiten.
Im realen Flug hast Du nachher einen Schwerpunkt fix eingebaut und so sollte man es auch in der Software halten.
Bei Klappenversuchen, den Schwerpunkt fixieren.
Für die Grundauslegung , z.B. in deinem Fall für CA=0.8 die Klappen alle auf 0° und mit den Geomtrieeinstellungen arbeiten.
Also Flügel positonieren, EWD- , Verwindungen einstellen, Profile wählen.
Wenn die Geometrie dann steht, den Schwerpunkt fixieren und mit Klappen arbeiten, so wie es nachher auch in der Praxis stattfindet.


Habe die obrigen Punkte in das File DEMO_modFR.flz gepackt.


5) Profilwahl bei deinem Entwurf.
Sehr merkwürdig, in der Mitte ein dünnes Profil, außen ein erheblich dickeres.
Normal wäre es anders rum.
Warum????


Wenn die Gammakurve der SIN=1 Vergleichskurve nahe kommt (elliptische Auftriebsverteilung), dann sollte die ca-Kurve und auch die ai-Kurve (induzierter Anstellwinkel) schön gerade sein .
Das ist aber alles nur Näherungsweise zu erreichen.
Bei einem ellpitischen Grundriss kannst Du im Modellflug nahe der Flügelspitzen Probleme bekommen.
Hier ist zwar dann alles TUTI wegen dem kleinsten induziertem Widerstand, aber die Profile spielen unter Umständen wegen der kleinen Re-Zahl nicht mit, viel Widerstand und kleines ca-max.
Lieber auf Gutmütigkeit , als auf gute Polaren setzten.


Gruß


Frank

Anhang anzeigen DEMO_modFR.flz

 

[Wattsi]

Alfa0, cm0 =otimierung

Alfa0, cm0 =otimierung

Vielleicht habe ich das überlesen, könnte mir da bitte jemand sagen wenn, warum und was man damit einstellt?
Danke
Wolfgang

 

[Fußgänger]

Beitrag #235

Beitrag #235

http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/378145-Bedienung-und-Arbeiten-mit-FLZ_Vortex?p=3149751&viewfull=1#post3149751

 

[Hans-Georg]

Hallo Frank,
Danke für die schnelle Antwort , ich schaue mir das ganze nochmals an.

Gruss Hans-Georg

 

[Anderl]

Servus Leute

Ich hab da mal ne Grundsatzfrage zu einem völlig anderen Themengebiet.

Was rechnet der FLZ-Vortex alles zu "Auftriebserzeugenden" Flächen hinzu?
Mein Modell einer DC-3 mit etwa 1,86m Spannweite hat eine Flügelfläche von 39,75dm^2.
Vortex kommt aber auf 49dm^2 und errechnet sich damit eine wesentlich geringere Flächenbelastung als ich.
Vortex scheint das Höhenleitwerk als auftriebserzeugend einzurechnen. Das Ding liefert aber keinen Auftrieb sondern wie immer Abtrieb.

Hintergrund warum das für mich wichtig ist:

Der Flieger ist noch im Bau. Alle Komponenten auf die Waage geworfen ergibt etwa 2700g. Kommt noch etwas Lack dazu sind wir bei 2900-3000g (bin ein mieser Lackierer und hau vermutlich etwas mehr drauf; lieber rechne ich hier schlecht). Meine eigene Errechnung der Flächenbelastung ergibt 75g/dm^2. Allerdings nehme ich nur die Tragfläche. Vortex sagt es seien nur 61g/dm^2 weil er das Leitwerk mit rechnet.
Das sind laut Vortex Werte eines Anfängertrainers. Da könnte ich dann noch 300g für ein Soundsystem reinpacken. Ergibt dann laut Vortex bei einem Gesamtgewicht von 3300g eine Flächenbelastung von 67g/dm^2. Was super Werte wären.
Ich komme aber auf 83g/dm^2 wobei hier schon allmählich meine Alarmglocken angehen. Das Ding soll fliegen wie eine DC-3 und nicht wie eine TurboRaven und ich würde zu Gunsten der Flugeigenschaften lieber auf das Soundsystem verzichten.

Was bitte stimmt denn nun? Soundsystem rein, oder lieber nicht?


Grüße

Andi

 

[grossiman]

Hallo.

@ Andi

Hast Du auch den Rumpf berücksichtigt, hat Dein HLW ein tragendes Profil? Mach sonst einfach mal die Flächen um die Rumpfbreite kürzer, mal sehen was dann dabei herauskommt.

Gruß Andreas

 

[DieterH]

Anderl - für das Vortex besteht kein Unterschied der eingegebenen Flächen, daher werden auch alle als tragend gerechnet.
Mach dir eine gesonderte FLZ-Dateiversion, wo nur die Tragfläche vorkommt. Dieser Fläche gibst du das Flieger-Gesamtgewicht und schon hast du die richtige Flächenbelastung.
. . .(obwohl der dicke Rumpf der DC-3 schön mitträgt, weiß ich von meiner Herkules . . .) !
Gruß
Dieter

 

[Eberhard Mauk]

Hallo Andi,
Vortex rechnet zuerst mal alle Flächen zusammen und daraus die Flächenbelastung. Dieser Wert wird dann (leider) auch als Flügelfläche ausgewiesen und zur Berechnung der Flächenbelastung verwendet. (ich halte dies für irreführend, je nach Flugzeugtyp beginnt hier die Kreativität, sprich das abwägen des Konstrukteurs, Vortex kann dir das logische Abwägen leider nicht abnehmen)
Dazu gehören für Vortex alle Tragflügel, HLW, Rumpf... , Motorgondeln....
Auch das SLW wenn es zB ein V-Leitwerk wäre und einen Anteil auftriebserzeugende Fläche hätte.
Analog dazu verliert der Tragflügel etwas durch seine V-Vorm.
Sprich als Auftriebserzeugende Fläche werden die Fläche(n) verwendet, die in der Draufsicht sichtbar sind.

Besser ist es also, wenn du in den berechneten Werten NUR aus den Tragflügeln die Auftriebserzeugende Fläche nimmst und die Flächenbelastung manuell mit dem Gesamtgewicht selbst berechnest.

Keinesfalls solltest du jedoch den Tragflächenanteil der vom Rumpf überdeckt wird herausrechnen.
Damit würdest du nur den tragenden Anteil vom Rumpf noch mehr verkleinern. Von sehr schlanken Besenstielrümpfen mal abgesehen, erzeugen die Rümpfe der Motorflieger durchaus beachtlichen Zusatzauftrieb. Also bitte nicht den Rumpfteil auch noch ausschneiden... Das wäre dem Rumpf gegenüber etwas "unfäir"....
Naja, beim Jet ist der tragende Anteil noch höher, da wird der Rumpf zu einem echten Tragflügel. Da muss der in Vortex zwingend als Flügel mitmodelliert werden um überhaupt gscheite Ergebnisse für den speziellen Flieger zu erhalten.
Dabei geht es dann insbesondere auch um die Schwerpunkt und Neutralpunktlage. Also um die Fliegbarkeit an sich.
Eine F15 oder Su 27 ohne Rumpf, ist also nicht wirklich zielführend.
Bei der DC3 verursacht dann der Rumpf auch eine nach der Erfahrung geschätzte NP und SP Verschiebung nach vorne von etwa 2 cm in dieser Modellgröße.
Das kann dann schon mal darüber entscheiden, ob ein Erstflug wegen hoher Schwanzlastigkeit in Verbindung mit geringer Antriebsleistung in der Tüte endet... Oder der Flieger sogar aerodynamisch unfliegbar wird weil der NP (durch den Rumpf) vor dem ohne Rumpf errechneten SP liegt.... Oder das HLW nicht ausreichend wirkt... Bei zB einer Me 262 hat sich das bei einem realen Stabilitätsmaß von etwa 4-5 % ganz schnell, wenn man ohne Rumpf rechnen lässt...
Gruß
Eberhard

 

[Anderl]

Servus

Bedeutet im Klartext ich nehme die projezierte Rumpffläche aus der Draufsicht und bastel das als "Flügel" ein.
Mit welchem Profil? Ebene Platte?

Das komische an der ganzen Story ist. Der Hersteller sagt der Schwerpunkt liegt bei 145mm. Das kam mir schon immer recht weit hinten vor.
Vortex sagt ohne Rumpf (nur Flügel und Leitwerk) liegt der Schwepunkt bei 130mm.
Bin gespannt was jetzt rauskommt mit Rumpf.

Und meine Flächenbelastung liegt bei 75g/dm^2. Das bedeutet "Adieu" Soundsystem.

Grüße

 

[Eberhard Mauk]

Hallo,
verwende doch als Profil ein geeignetes vollsymetrisches NACA, dass dem späteren recht fetten Rumpf nahe kommt.
Nach meiner Erfahrung mit SP Angaben von wem auch immer, kann ich nur sagen, dass ich unter anderem weil die meist falsch waren das selber bauen angefangen hab.
Da wird oft nur ein geometrischer NP anhand des Tragflügels/ 1/4 t Linie ermittelt der ohne Rumpf zu weit hinten liegt...
Den Rumpfeinfluss berechnen, ist nicht ganz ohne, die Arbeit macht sich normalerweise keiner. Wenn man Glück hat wird ein Korrekturwert geschätzt. Mit Erfahrung gibt das fliegbare Werte.
Was ist das für eine Arbeitsgrundlage, reiner Bauplan, woher? oder Bausatz?
Gruß
Eberhard

Noch zur Flächenbelastung, viele Hersteller verwenden zur Berechnung die Gesamtfläche, dann sieht der Wert wesentlich "fliegbarer" aus als bei der reinen Tragflügelfläche...
Für einen Konstrukteur der aber wissen will wie seine Flieger tatsächlich einzuschätzen sind, ist das natürlich Käse.
Bzw in die eigene Tasch gloge.

 

[DieterH]

In diesem Zusammenhang stellt sich mir die Frage, ob und wie das Vortex das
Seitenleitwerk
auch den tragenden Flächen zuordnet. Solange es keine Definition der Flächen gibt, müsste auch dieses in der Gesamtfläche enthalten sein.
Das HLW müsste man m.M. von der Gesamtfläche sogar abziehen.
Wie ist das bei Doppel-/Mehrdeckern, werden Flächen einfach addiert ?
Wie hat das Frank Ranis rechnerisch gelöst, bzw. wie ist seine Meinung dazu ?

Gruß
Dieter

 

[Eberhard Mauk]

Hallo Dieter,
habs oben schon beschrieben, alle Flächen/der Anteil der in der Draufsicht sichtbar ist wird als Flügelfläche zusammengerechnet.
Das SLW steht senkrecht und wird daher nicht eingerechnet.
Nein, das HLW darf man nicht von der tragenden Fläche abziehen.
Eberhard

 

[Frank Ranis]

Hallo,


#335
>>>>
In diesem Zusammenhang stellt sich mir die Frage, ob und wie das Vortex das
Seitenleitwerk
auch den tragenden Flächen zuordnet. Solange es keine Definition der Flächen gibt, müsste auch dieses in der
Gesamtfläche enthalten sein.
Das HLW müsste man m.M. von der Gesamtfläche sogar abziehen.
Wie ist das bei Doppel-/Mehrdeckern, werden Flächen einfach addiert ?
Wie hat das Frank Ranis rechnerisch gelöst, bzw. wie ist seine Meinung dazu ?
<<<<


Betrachtet doch die Flächen in jeder Achse einzeln.
Dann habt ihr eine Draufsicht (Z_Achse) , das sind die Auftriebs erzeugen Anteile.
Eine Seitenansicht (Y-Achse) , die Seitenkraft erzeugenden Anteile.


Je nach Flugzustand können an einer Fläche Kräfte in allen Richtungen auftreten, z.B. Auftrieb im Mittenbereich und Abtrieb an den Flügelspitzen.
Und je nach Anströmwinkel können dann auch noch Seitenkräfte entstehen.


Für die Widerstandsberechnung ist dann z.B. die Gesamtumströmte Oberfläche interessant.




Alle Flächen sind im FLZ_Vortex gleichberechtigt, warum sollte ich das HLW abziehen?
Kommt auch drauf an , wo sich das HLW befindet.
Bei einer Ente ist es vorne und erzeugt auch Auftrieb, warum dann Unterschiede machen?.
Lasse ich es weg, Ja, Nein, Jein ?


Habe ich ein V-Stellung, dann teilt sich dieses in Auftriebs- und Seitenflächen auf.


Und bei einem Doppel- Dreidecker, da erzeugen die Einzelflächen unterschiedlich viel Auftrieb.
Welche Fläche nimmt man da ?, alle Auftriebserzeugenden , oder lasse ich was weg.
Es könnte ja gut sein, das eine Doppeldeckerfläche bei einem bestimmten Anstellwinkel einen Null-Auftrieb erzeugt und
dann hängt alles an der anderen , lassen wird dann eine Fläche weg, oder doch nicht ?


Wie will man bei einem Multitool da eine Unterscheidung treffen?


Blättert man im WWW , da hört man mal 'Gesamtoberfläche' , mal 'Oberfläche der tragenden Flügel'.
Und wie hier schon geschrieben wurde, nimmt der eine Hersteller die Gesamtdraufsichtfläche, der nächste nur die
Tragfläche.

Haste ne Ente, wäre 'Gesamtoberfläche' gut.
Haste nen Schwanzflugzeug, dann wäre 'Oberfläche des Hauptflügels' gut.
Haste nen Doppel- oder Drei- oder X-decker, könnt mal das eine oder andere gelten, wenn eine Fläche mal keinen
Auftrieb oder sogar Abtrieb liefert.




So, um nun allen Recht zu geben, habe just eben folgende Seite von Harmut Siegmann gefunden.
Siehe http://www.aerodesign.de/aero/auftriebsbeiwert.htm.


Etwa in der Mitte die Stelle 'HINWEIS'.


>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
ZITAT Harmut Siegmann, http://www.aerodesign.de/aero/auftriebsbeiwert.htm


Dieses Rechenbeispiel geht davon aus, dass der Auftrieb des Höhenleitwerk (HLW) gleich null ist.
Bezugsfläche für die Flächenbelastung ist die Flügelfläche ohne Höhenleitwerk, da sie in unserem Fall keinen Auftrieb
liefert. Das ca bezieht sich nur auf den Flügel, man könnte es daher auch mit caF indizieren. Für die beiden
Trimmzustände ca=0,9 und ca=0,1 braucht man allerdings eine andere SWP-lage und Höhenruderstellung, um caH=0 zu
gewährleisten.


Dieses Rechenbeispiel ist genauso richtig, wenn die Gesamtflächenbelastung (Flügel+HLW, auch als FAI-Flächenbelastung
bekannt) zugrundegelegt wird, aber ein "verschmierter" Auftriebsbeiwert von Höhenleitwerk und Flügel vorliegt.
Man spricht dann auch vom Gesamt-ca oder Flugzeug-ca.
Bei Flugmessungen kennt man die einzelnen Anteile nicht und verwendet daher zwangsläufig diesen Ansatz. Im Gesamt-ca
sind auch Rumpfauftriebsanteile usw. enthalten. Bezugsfläche für den Gesamt-ca (cA) ist F_cA = F_Flügel + F_Hlw.


Beide Fälle mischen heißt Mist rechnen! Bei Nurflügeln ist Flügel=Flugzeug und dieser Fall muß daher nicht
unterschieden werden!
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

Somit berechnet FLZ_Vortex die FAI-Flächenbelastung aus.


Dank dem Hartmut wurde das Rätsel gelöst.


Wer es anders haben will muß anders rechnen.


Gruß


Frank

 

[Anderl]

Hallo,
verwende doch als Profil ein geeignetes vollsymetrisches NACA, dass dem späteren recht fetten Rumpf nahe kommt.
Nach meiner Erfahrung mit SP Angaben von wem auch immer, kann ich nur sagen, dass ich unter anderem weil die meist falsch waren das selber bauen angefangen hab.
Da wird oft nur ein geometrischer NP anhand des Tragflügels/ 1/4 t Linie ermittelt der ohne Rumpf zu weit hinten liegt...
Den Rumpfeinfluss berechnen, ist nicht ganz ohne, die Arbeit macht sich normalerweise keiner. Wenn man Glück hat wird ein Korrekturwert geschätzt. Mit Erfahrung gibt das fliegbare Werte.
Was ist das für eine Arbeitsgrundlage, reiner Bauplan, woher? oder Bausatz?

Jo, dass mit dem NACA hab ich gemacht.

Hier erst einmal die Variante ohne "Rumpf".
Schwerpunkt liegt bei 134mm. Stabimaß ist 17%. Sieht eigentlich ganz gut aus.


Fügt man den Rumpf in Form eines fetten NACA hinzu (kommt der Tonne echt nahe) tut sich eigentlich nicht viel.
Schwerpunkt liegt jetzt bei 135mm aber das Stabimaß ist auf 14% zurück gegangen. Was aber auch noch ok ist.


Der Flieger ist übrigens von Airworld. Aber ich denke die 145mm Schwerpunktlage, die Airworld da angibt sind für die Tonne. Ich glaub's jedenfalls nicht und wird mal mit 130mm anfangen wenn der Flieger soweit ist.

Grüße

Andi

 

[Eberhard Mauk]

Hallo,
sieht einem DC3 Rumpf doch sehr ähnlich...;-)

Ups, nimm deinen Rumpfquerschnitt und den Zusatzwiderstand rechts im Fenster raus, sonst ist das doppelt gemoppelt.

Wenn das Stabi zurück geht, dann bedeutet es dass dein NP sich geändert hat. Jetzt mit Rumpf also genauer berechnet ist.
Schau mal nach der Geschwindigkeitsänderung? ob das neue Ergebnis am Auslegungspunkt im erwünschten Bereich ist.
Mit Rumpf darf das Stabi bei den 14 % liegen.

Sitzt der Flügel bei der DC3 so hoch?
Wenn nein, dann bitte tiefer schauen was bei raus kommt.

Und erhöhe die Panalzahl in der Tiefe deutlich zB auf 20 und in SPW Richtung verwende mal die Panalautomatik ich denke Richtung Flügelspitze sollten die Abstände enger werden...
das verändert uU noch einiges. Ah und nimm die Alpha Null Korrektur bitte bei allen Flügeln raus.

Zum Abschluss rechne dann in der Tiefe mit 40 Panals. Am HLW mit 20.
Nach meiner Erfahrung wird der Flügeleinstellwinkel dadurch bis zu 0,4 Grad kleiner Bzw V ändert sich bei gegebenen Einstellwinkeln entsprechend. Dito das Stabi.
Das Ergebnis mit hoher Panalzahl ist dann deutlich genauer.
Die beiden Motorgondeln werden den realen NP und SP nochmals ein klein wenig weiter nach vorn bringen.

Gruß
Eberhard

PS: Welche Flügelspitzentiefe hat die DC3 vor dem Randbogen und welches Profil? Wird da eine Verwindung verwendet?
Und was ist deine V-Min bzw die Auslegungs V

 

[DieterH]

Hallo Frank - besten Dank für deine ausführliche Erklärung (#337) !
Das Vortex ist dadurch für mich wieder etwas "durchsichtiger" geworden !
Gruß
Dieter

Übrigens: heißt es "Panal" oder "Panel" . . ?