Bird of Time, Minimoa, Moazagotl --> HeMoa

Hendrik Schneider

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Hi zusammen.

das wird ein sehr langweiliger Thread, weil ich vorhabe, ein Segler über die nächsten paar Jahre zusammen zu basteln.
So, wie ich RCN kenne, werden aber wohl doch ein paar Leute das hier lesen und mich mgl vor dem Schlimmsten bewahren.

Zunächst mal einschränken, worum es geht:
  1. Großer Flieger (für meine Verhältnisse), der auch ruhig die 5kg Grenze reißen darf
  2. Schöner Flieger, aber das steht ja schon im Titel, worauf ich hinaus will
  3. Im Rahmen des obigen doch noch einigermaßen breites Spektrum, Einsatz hauptsächlich vom Hang aus auf Thermiksuche

Da Schönheit ja immer im Auge des Betrachters liegt: mich faszinieren die Flieger mit negativer Pfeilung in der Flügelmitte (wie mein guter MPX Milan) und einer Vergrößerung der Flächentiefe (http://wiki.rc-network.de/index.php/Auftriebsverteilung-Goldene_Regel).
Neben den oben genannten Oldtimern ist letzteres übrigens auch bei der Eta anzutreffen.

Also ist dabei so eine (wahnsinnige) Geometrie raus gekommen:
geometrie.png

Noch ein paar weitere Daten:
Spannweite 4300mm,
Gewicht irgendwo bei 6kg

Geplant ist, die Fläche 3-teilig zu machen, daher hat das Mittelteil keine V-form, ab dem Tiefensprung dann 6 Grad je Seite.
6 Grad sind eine Ganze Menge, aber solange es der Leistung nicht all zu sehr schadet, hilft es sicher, den Flieger sauber durch die Luft zu bewegen. Obwohl ich dessen nicht sicher bin, denke ich, dass die Rückpfeilung auch helfen könnte, weniger schiebend zu fliegen. Wie üblich ist der Randbogen von vorne abgenommen, das hilft bei den kleiner werdenden Re-Zahlen.

Mir ist noch nicht klar, ob ich die Fläche in Rippenbauweise erstelle oder mir Styrokerne schneiden lasse. Auf jeden Fall ist klar, dass neben dem Holm die Torsionssteifigkeit ein wesentliches Konstruktionsthema werden wird.

Aber das lasse ich gerade mal hinten an und schaue auf die Aerodynamik. Wenn nämlich so ein Flieger garnicht fliegen kann, dann brauche ich ihn auch nicht bauen. Also habe ich das Ganze mal in FLZ-Vortex eingegeben und geschaut, ob irgendwas vernünftiges heraus kommt.

Das sah auch soweit super aus, bis ich den Rumpf und den induzierten Widerstand dazu gebastelt habe und bis ich die Panele soweit verfeinert hatte, dass die Sprünge einigermaßen weniger Sprunghaft aussahen. Dann rechnet die Kiste auch eine Weile.

Ach ja: blauäugigerweise habe ich mal das HN1033 verwendet. Das sieht von geringen Geschwindigkeiten an ganz gut und recht harmlos aus.

Höhen- und Seitenleitwerk habe ich der Vollständigkeit halber dazu gebaut, das Aussehen des Rumpfes ist noch nicht in meinem Kopf, so dass deren Aussehen sich auch noch ändern kann. Weil ich das bisher als recht schön empfunden habe, habe ich das Seitenleitwerk hinter das Höhenleitwerk gesetzt und das HR mal als Pendelleitwerk angenommen.

Noch eine Kleinigkeit: ich habe zwar noch keine Vorstellung, wie genau der Rumpf aussieht, aber wenn der länger als 1,5m wird (Packmaß), dann mache ich ihn teilbar. Überlegung dazu: wenn man die Fläche teilen kann, dann kann man den Rumpf genau so teilen. Vereinfacht wird das, wenn die Servos im Leitwerk sind und nur die Elektrik gesteckt werden muss.

Soweit erstmal, im nächsten Abschnitt kommen dann ein paar Simulationen

Gruss
Hendrik
 
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Hendrik Schneider

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Auslegung und flz

Auslegung und flz

Auslegung_HR-1.0.jpg
sah, wie gesagt, nicht schlecht aus, als der Rumpf noch nicht dabei war.
So sind Gleitzahl und Sinkgeschwindigkeit annehmbar aber nicht beruehmt.

Aber es ist ja auch nur Ziel das Ding innerhalb seiner Grenzen zu optimieren.

Schritte wie vorgegeben: Geometrie, dann AuslegungsCA festlegen, Stabilitaetsmass pruefen, dann fuer alles weitere den Schwerpunkt festgelegt lassen.

Hier noch die FLZ:
Anhang anzeigen HeMoa5.flz

Gruss,
Hendrik
 

Hendrik Schneider

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Und ein wenig Lesen und Nachdenken sagt, dass der Tiefensprung natürlich mit einer Änderung der Anstellung (Schränkung) verbunden sein muss.

Also probiere ich in FLZ-Vortex gerade aus, wie ich die Auftriebsverteilung wieder zur Glocke mache.
Das kann noch ein wenig dauern, also Geduld, bis ich das nächste File und die nächsten Bilder einstelle.

Gruss
Hendrik
 

UweH

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Und ein wenig Lesen und Nachdenken sagt, dass der Tiefensprung natürlich mit einer Änderung der Anstellung (Schränkung) verbunden sein muss.

Nöö Hendrik, ich glaube da hast etwas falsch interpretiert. Man kann das Profil mit der zunehmenden Tiefe etwas entwölben weil die Zirkulationsstärke dort abnimmt, aber eine Schränkung ist dann eher Richtung Außenflügel sinnvoll weil die Zuspitzung so groß ist.....aber auch dieses Problem kann man meist über die Profilierung mit einem passenden Strak lösen.



Also probiere ich in FLZ-Vortex gerade aus, wie ich die Auftriebsverteilung wieder zur Glocke mache.

Ellipse, nicht Glocke! Die glockenförmige Zirkulationsverteilung sin³ wird an Horten-Nurflügeln verwendet weil die damit verbundene Auftriebsentlastung des Außenflügels den negativen Wendemoment reduziert. Bei Leitwerkern strebt man meist eine elliptische Zirkulationsverteilung sin^1 an.

Gruß,

Uwe.
 

Hendrik Schneider

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Grüss Dich Uwe,

was mich auf den Gedanken mit der Schränkung gebracht hat, ist der Knick in der Zirkulationsverteilung und damit verbunden die induzierten Widerstände. Deshalb versuche ich gerade über lokale Winkeländerungen wieder die Ellipse (hast natürlich recht) anzunähern.
Irgendwo hatte ich mal gelesen, dass heute seltener als früher von einem Profil auf das andere gestrakt wird (kann Dir aber jetzt echt nicht sagen, wo das war).

Hier mal ein erster Versuch. Sieht ein wenig besser aus, hat aber an den Flugleistungen nicht wirklich etwas geändert. Die etwas verringerte Sinkgeschwindigkeit ist dem leicht erhöhten AuslegungsCA zu verdanken. Wenn ich mit dem AuslegungsCA auf 0.7 gehe, dann wird das geringste Sinken deutlich unter 0.5m/s... Mgl ist die wirkliche Bestimmung dieses Fliegers doch eher die des Floaters.

hemoa6_raw_a.jpg

Gruss
Hendrik
 

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UweH

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Irgendwo hatte ich mal gelesen, dass heute seltener als früher von einem Profil auf das andere gestrakt wird (kann Dir aber jetzt echt nicht sagen, wo das war).

Hallo Hendrik, das ist richtig, man schaut heute genauer hin und verwendet zuätzliche Zwischenprofile, die auf Auftriebsbelastung und Zirkulationsstärke bei den örtlichen Re-Zahlen angepaßt werden....also seltener ein durchgehendes Profil oder nur 2 Profile pro Halbspannweite und statt dessen noch mehr Profilschnitte.

Hier mal ein erster Versuch. Sieht ein wenig besser aus, hat aber an den Flugleistungen nicht wirklich etwas geändert. Die etwas verringerte Sinkgeschwindigkeit ist dem leicht erhöhten AuslegungsCA zu verdanken. Wenn ich mit dem AuslegungsCA auf 0.7 gehe, dann wird das geringste Sinken deutlich unter 0.5m/s... Mgl ist die wirkliche Bestimmung dieses Fliegers doch eher die des Floaters.

Diese Änderung der Leistungswerte ist bei fast allen Auslegungen so, das hat nichts mit dem Auslegungs-cA zu tun.
Du kannst zwischen negativen cA-Werten und Maximalauftrieb jedes cA einstellen, indem Du gedanklich oder durch Klappenbetätigung in der Simulation das Höhenruder betätigst, genau so wie beim fliegenden Flugzeug mit dem Höhenrudertrimm. Zu jeder Höhenruderstellung gibt es dann Leistungswerte zu geringstem Sinken, bestem Gleiten und bester Steigzahl, deren Optimum sich bei jeweils unterschiedlichen cA-Werten einstellt.

Mit der Profilierung und Flügelgeometrie kann man dann die Optima in gewissen Grenzen dort platzieren, wo man den typischen Einsatz des Flugzeugs haben möchte, der typische Einsatzpunkt ist dann der Auslegungspunkt auf den man optimiert, der Auslegungs-cA.

Gruß,

Uwe.
 

Hendrik Schneider

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Nach den Rechnungen glaube ich, dass der Flieger in der Luft bleiben wird. Der wird mit dieser Flächengeometrie zwar nicht das Optimum an Leistung rausholen, aber das will ich ja auch gar nicht.
Mir gehts darum, dass der Flieger einigermaßen gutmütig fliegt und nicht so schlechte Leistungen hat, dass man ihn nicht rausholen will.
Natürlich gehts mir auch darum, zu sehen und zu verstehen, wie die Zusammenhänge sind. Insofern schonmal vielen Dank an Uwe. Und natürlich an Frank Ranis, dessen Anleitungsseiten (Teil 1, Teil 2) zum Programm lesbar und lesenswert sind.

Das FLZ file: Anhang anzeigen HeMoa7_fin.flz

Normalkonfiguration:
hemoa7_HR-0.8G.jpg
Keine perfekte Ellipse und keine gerade Auftriebsverteilung aber mit Gleitzahl 23 und 0.45m/s Sinken bei knapp 40km/h nicht schlecht. Klar könnte man von einem 4m Flieger mehr erwarten, aber wenn er gut aussehen soll, dann könnte es sein, dass es nicht viel besser geht. (Diese Aussage regt vermutlich zum Widerspruch an :-))


Stark gezogenes HR:
hemoa7_CA_Max_HR-1.6G_Nachlauf.jpg
Man sieht schon die Schwäche: lange, bevor die Flügel außen an CA-Max herankommen, ist das im Mittelteil erreicht. Das wird zwar gutmuetig aber nicht optimal


Noch viel stärker gezogenes HR:
hemoa7_CA_Max_HR-2.2G.jpg
Die Flügel außen geben auch schon nach, aber QR sollte noch ansprechen. In diesem Zustand sollte man nicht fliegen und der Flieger sollte es auch anzeigen. Einzig seltsam dabei ist, dass FLZ Vortex immer noch gute Werte für Gleitzahl und Sinken anzeigt. Nachlauf-Rechnung hatte ich ausgeschaltet (Rechenzeit), ich hoffe, die spielt hier keine so große Rolle.

Dann das Ganze mit Wölbung. Ich bin mir nicht sicher, ob mir dieses Bild viel sagt.
hemoa7_HR_0.1G_Woelb.jpg


Und noch eine Rechnung bei CA nahe 0, das sollte der Flieger auch können, dafür muss ich dann in der Konstruktion gute Torsionssteifigkeit hinbekommen und die (doch recht grossen) Querruder sauber anscharnieren und anlenken.
hemoa7_HR_2.0G.jpg

Dann habe ich auch Rolleigenschaften gerechnet, Giermoment dabei angeschaut, Seitenruderwirksamkeit angeschaut und ob ich mit dem Seitenruder das QR Giermoment ausgleichen kann (geht locker). Dann habe ich ein paar Polaren rechnen lassen. Im Moment kann ich keine Daten sehen, die mir sagen, dass ich die Finger von diesem Flieger lassen sollte.

Soweit erstmal, das Ganze waelze ich jetzt noch ein paar mal und dann mache ich mir Gedanken, in welchem Material und mit welcher Fertigungsmethode ich das machen will.

Gruss
Hendrik
 
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