Das Höhenleitwerk

[Hans Hoffmann]

Hallo RESler,

Ich schreib mal übers Thema Höhenleitwerk. Mir fallen immer wieder gedämpfte HLW auf, bei dem das Verhältniss Dämpfungsfläche zu Ruderfläche über die Spannweite überhaupt nicht passt. Ich bin da im Austausch mit dem Liegestuhlflieger, der erfolgreich teils andere Grundform und auch größere Fläche wählt. Ich hab immer die Freiflugmodelle im Visier, die allgemein einen rechteckigen Grundriss haben. So hab ich meinem Purito mal ein solches HLW gegönnt, rechteckig mit ganz geringer Wölbung der Nasenleiste in Anlehnung an die Nasenleiste der Aussenflügel. Mit größerer Fläche. Beim Hochstart passt jetzt der Hochstarthaken, der für das bisher verwendete kleinere HLW kritisch weit zurück lag. Der kann sogar noch etwas weiter zurück Heute beim Erstflug mit dem neuen HLW wars leider sehr verwirbelte Luft, da mein Flugfeld im Lee einer Baumreihe liegt und ich mit nur 26m Seil starte. Die Stabilität um die Querachse hat mir aber schon gut gefallen.

Gruß Hans

 

[mipme_kampfkoloss]

rechteckig mit ganz geringer Wölbung der Nasenleiste

Du meinst die Rundung im Außenbereich?

Ich bin gerade etwas stutzig wohin du mit deinen Überlegungen und Versuchen willst?
Größeres HLW bei gleichem Hebelarm und Fläche macht natürlich einen CG weiter hinten möglich und stabilisiert stärker um die Querachse...

Aber größeres HLW bedeutet auch mehr Widerstand und Gewicht am Heck. Das muss man sich auch leisten können!

 

[Hans Hoffmann]

Hallo Kampfkoloss,
die Nasenleiste hat insgesamt eine leichte Wölbung, Zugeständnis an die Optik . Der Stirnwiderstand des Leitwerks ist weitgehend identisch zu einem Zugespitztem gleicher Spannweite. Dieses Leitwerk ist 1g leichter als das frühere ellyptische, Holzwahl ist alles.
Es sind einige RES-Modelle auf dem Markt, die wegen zu kleinem oder schlecht ausgelegtem HLW tricky zu fliegen sind.
Gruß Hans

 

[Ralph Tacke]

Interessant! Wie sehr hat sich denn der Anteil der hlw-fläche in Bezug zur Flügelfläche verändert?
Früher sagte man mal, dass das hlw mindestens 10% der Flügelfläche haben sollte. Die Rumpflänge vom Schwerpunkt bis zum Leitwerk spielt dabei natürlich auch eine Rolle und dann die re-zahlen des Leitwerks (unterirdisch) ;-)

 

[Eisvogel]

Um was gehts eigentllich?
Verhältnis Ruder/Dämpfungsflosse?
Verhältnis Leitwerk/Flügel?
Leitwerksform?

 

[mipme_kampfkoloss]

Probier auch mal Turbulatoren am HLW (oben und unten!).

Bei meinem InMediaRES war eindeutig ein Unterschied an der Trimmung zu spüren. Ich hab sie jedoch wieder entfernt, da es gefühlt langsamer war.
Beim RES Wiki war es jedoch eindeutig positiv. Vorallem das Einleiten der Kurve (mit entsprechend großer Abschattung des HLW) war wesentlich besser! Das hat mir der @seppschweiger in Admont empfohlen, da der Wiki recht zickig war...

Es kommt wirklich auf den jeweiligen Flieger...

 

[C-J-S]

Hi zusammen,

ich halte mich an das kleine Seglerkochbuch von Dr. Horst Torunski (FMT Extra 23 aus 2020), da werden genau solche Faktoren wie von Ralph angesprochen berücksichtigt:

Der Stabilitätsfaktor SQ für die Längsstabilität (um die Querachse) wird berechnet zu:

SQ = (rH * FH) / (F * tm)

rH: Leitwerkshebel: Abstand der Profil-Neutralpunkte von Tragfläche und Höhenleitwerk
FH: Flächeninhalt des Höhenleitwerks, bei V-Leitwerken Flächeninhalt der Projektion
F: Flächeninhalt der Tragfläche
tm: mittlere Tiefe der Tragfläche = Fläche F / Spannweite B

Und der empfohlene Sollwert ist:
Stabilitätsfaktor SQ= 0,45 +/- 0,05

Wo liegst du mit deinem HLW nun?

Meinen Calisto hab ich auf 0,39 ausgelegt, also knapp unter der unteren Grenze nach dieser Formel und hab das bei anderen RES auch so gesehen (nachgemessen und nachgerechnet, z.B. Magic 2).

Meiner fliegt mit dieser Auslegung mehr als stabil und un-zickig genug - hab aber jetzt noch keine Versuchsreihe durchgeführt... D.h. geh ich nach dem Flugverhalten, könnte ich noch ein kleiners HLW raufmachen.

LG
Christian

 

[mipme_kampfkoloss]

Fürs Berechnen und die Drela Empfehlungen gibt es hier ein paar Excelvorlagen:

Tailwind Gliders

 

[Norbert12]

Erstmal finde ich es schön, dass hier an einer Stelle wieder mal ein ganz schönes Wissen und konkrete Formeln zur Auslegung zusammengekommen sind.

Am Ende des Tages kann es das optimal ausgelegte HLW aber natürlich kaum geben. Zu breit ist der Einsatzbereich eines RES-Modells. Da kann man also nur auf einen gewünschten Arbeitspunkt auslegen oder einen guten Kompromiss für verschiedene Flugbedingungen suchen. Und dann gibt es noch die besonderen Wünsche wie z.B: klein, leicht, stabil, gutmütig oder chick. Alles gleichzeitig? Das kann man sich zu Weihnachten wünschen. Aber das haben wir schon als Kinder gelernt, alle Wünsche werden selbst an diesem Tag nicht erfüllt.

Sieht man die Sache aber mal ganz pragmatisch und hält sich bei der Bemessung eines HLW für einen RES-Modell durchschnittliche Abmessungen, die man bei den bekannten Modellen findet, dann kann man eigentlich nichts wirklich falsch machen. Anders herum betrachtet ist es schon eine echte Herausforderung, durch Leitwerksfeintuning eine Leistungsverbesserung eines Modells herauszuholen.

An einem Punkt kann es aber leicht kritisch werden, nämlich bei der Flächentiefe außen am HLW. Da bin ich nun endlich an der Stelle angekommen, die Hans unter #001 beschrieben hat.

Ich würde ja eine relativ geringe Tiefe außen am HLW nicht als Fehler bezeichnen. So ganz günstig ist es jedoch zweifellos auch nicht, wenn die Re-Zahl an dieser Stelle grenzwertig wird. An dieser Stelle wird dann vielleicht doch schon ordentlich Widerstand erzeugt, Leistung verschenkt und der Flug beginnt unruhiger zu werden.

Prof. Eppler wird mit der Aussage zitiert: „Re-Zahlen unter 40.000 sollten polizeilich verboten werden“. Es wäre eigentlich ganz interessant, wenn jemand, der die Abmessungen des PURITO HLW kennt, die Re-Zahl außen am HLW beim Langsamflug ermitteln würde. Möglicherweise könnte das schon die von Hans beschriebenen Veränderungen durch ein geändertes HLW ein Stück weit erklären.

Gruß Norbert

 

[Steffen]

Prof. Eppler wird mit der Aussage zitiert: „Re-Zahlen unter 40.000 sollten polizeilich verboten werden“.

bevorzugt dann wenn er beim Vortrag mit Balsagleitern hantierte, die irgendwelche Rezahlen unter 10000 haben...

 

[mipme_kampfkoloss]

Ich würde ja eine relativ geringe Tiefe außen am HLW nicht als Fehler bezeichnen. So ganz günstig ist es jedoch zweifellos auch nicht, wenn die Re-Zahl an dieser Stelle grenzwertig wird. An dieser Stelle wird dann vielleicht doch schon ordentlich Widerstand erzeugt, Leistung verschenkt und der Flug beginnt unruhiger zu werden.

Ich finde daher ein ordentlich profiliertes HLW besser als die üblichen Brettleitwerke.
Eine gut ausgeprägte Profilnase und definierter Druckabfall/anstieg machen mMn. den Flieger gutmütiger. Vorallem bei größeren Anstellwinkeln.

Es wäre eigentlich ganz interessant, wenn jemand, der die Abmessungen des PURITO HLW kennt, die Re-Zahl außen am HLW beim Langsamflug ermitteln würde. Möglicherweise könnte das schon die von Hans beschriebenen Veränderungen durch ein geändertes HLW ein Stück weit erklären.

Naja, die Formel dafür ist ja nicht so kompliziert: HLW-Tiefe (in mm) x 70 x Fluggeschwindigkeit (in m/s)
Ich kenne nicht die genauen Maße, jedoch nehme ich mal 100mm und 5m/s an: dann liegt die Re bei 35.000

Bzgl. Re-Zahl: da sind +/-10% oder hier 30-40.000 recht gleich und egal...

Prof. Eppler wird mit der Aussage zitiert: „Re-Zahlen unter 40.000 sollten polizeilich verboten werden“.

Verbieten braucht man das nicht, außer man will es berechnen! Da sind wir unterhalb von 60-80.000 leider etwas blind...

 

[Hans Hoffmann]

Naja, die Formel dafür ist ja nicht so kompliziert: HLW-Tiefe (in mm) x 70 x Fluggeschwindigkeit (in m/s)
Ich kenne nicht die genauen Maße, jedoch nehme ich mal 100mm und 5m/s an: dann liegt die Re bei 35.000

Die 100mm findet man bei den wenigsten RES-Modellen, nichteinmal in der Spannweitenmitte.
Gruß Hans

 

[mipme_kampfkoloss]

War nur eine Beispielrechnung - so wie im Mathebuch meines 7-Jährigen!

Aber im ernst: mein VLW ist 100mm innen und 80mm außen (inkl. Klappe...) - ist halt ein VLW, aber die Luft ist die gleiche!

 

[flywoli]

Ich lese hier mit, bin gerade bei meinem Eigenentwurf. Bis jetzt hatte ich einen Rumpf mit dem HLW vom X-Dream. Beim nächsten möchte ich folgendes probieren:
HLW NICHT mehr vor dem Seitenruder, sondern auf gleicher Höhe. Den Drehpunkt im Seitenruder. Das sollte mir helfen, weniger Gewicht nach hinten zu haben (Alleine der HR-Pylon vom X-Dream hat knappe 5Gramm!)

Nun kommt aber die Frage wegen dem Profil ins Spiel: Welches Profil kann ich hier nehmen? Bis jetzt habe ich alle HRs Auge mal Pi zusammengeschliffen. Sinnvoll wäre es, hier mit Schleifschablonen aus Sperrholz zum guten Schleifergebnis zu kommen.
Die Geometrie werde ich im Außenbereich nicht zu sehr verjüngen wegen der Re-Zahlen.
Bitte um Ratschläge ;-) zur Profilauswahl...

 

[mipme_kampfkoloss]

TP29 oder TP42 oder HT12 oder HT08 (für Pendel HLW)

Hoffe ich habe mich mit den Nummern nicht vertan...

 

[Christian Baron]

Ich rechne die Leitwerksgrößen nach den Drela Angaben. Für meine Crest hier die Kenngrößen mal als Beispiel:

Das Höhenleitwerk:
Vh=Höhenleitwerksvolumen=(HLW-Fläche/Flügel-Fläche)*(HLW-Hebelarm/mittlere Flächentiefe)
Vh=(3,92/35,8)*(675/175)=0,109*3,857=0,42

Vh sollte 0,4 bis 0,45 sein

Das Seitenleitwerk:
Vv=Seitenleitwerksvolumen=(SLW-Fläche/Flügel-Fläche)*(SLW-Hebelarm/Spannweite Fläche)
Vv=(2,4/35,8)*(793/1995)=0,067*0,397=0,0266

Vv sollte 0,02 bis 0,04 sein (Drela 0,03)

Mit den Drela Vorgaben erhält man gut steuerbare Modelle mit ausreichender Stabilität.

Für die Leitwerke verwende ich die Drela Profile mit 6 und 5% Dicke.

 

[mipme_kampfkoloss]

Die Excelfiles in meinem obigen Post sind genau diese Drela Formeln. Die empfohlenen Richtwerte sind auch vermerkt für SLW und HLW.
Manche Menschen sind ja faul und können sich nicht alles merken...

Beim HLW halte ich die Angaben fast ein. Beim SLW bin ich etwas weiter darunter...

 

[Hans Hoffmann]

Hallo,
In meinem Anfangspost ging es mir nicht um Leitwerksgröße und entsprechende Berechnungen. Ganz grob gesagt, niemand würde ein HLW mit extrem geringer Streckung ans Rumpfende setzen und behaupten, anhand der Flächenberechnung ein gutes Stabilitätsmaß zu haben. Es ging mir um Auslegung des Leitwerks wie Streckung, Zuspitzung und beim gedämpften HLW um das Verhältniss der Dämpfungsfläche zur Ruderfläche. Letzteres ist beim Streckenflug weitgehend ohne Bedeutung, im Kreisflug kann ich mir aber eine deutliche Widerstandszunahme bei schlechter Auslegung vorstellen. Die Leitwerke bei den RES-Seglern werden oft rein nach ästhetischen Gesichtspunkten gezeichnet. Nach meiner Vorstellung müsste die Tiefe von Dämpfungsfläche zu Ruder über die gesamte Leitwerksspannweite im weitgehend gleichen Verhältnis stehen. Da ist direkt mal das Pendelhöhenruder theoretisch überlegen, weil sich diese Frage dort nicht stellt.
Gruß Hans

 

[mipme_kampfkoloss]

Na bei guten Leitwerksprofilen gibt es eine Angabe wo der Klappenspalt hin soll, bzw. wie tief die Klappe sein soll.
Sonst kann man das auch aus der Druckverteilung sehen.
Also man kann zumindest jenen Punkt gut festmachen, ab dem sowieso keine Strömung anliegt im Geradeausflug und daher der Klappenspalt kaum stört.
Bzgl. ausgelenkter Klappe, das kann man schon gut berechnen. Also bei konstantem Auftrieb, welche Klappentiefe den geringsten Widerstand hat und wie groß der Maximalauftrieb sein kann. Grundsätzlich sind kleinere Klappen bei den niedrigen Auftriebswerten am HLW effizienter, jedoch bieten diese weniger Maximalauftrieb - wenn ich es richtig im Kopf habe... Darum auch am SLW wesentlich größere Klappen!

Ob die Klappentiefe absolut oder relativ gleich bleiben soll? Natürlich kann man das optimieren bzgl. induzierten Widerstand und Abrissverhalten - aber bei den Re-Zahlen und auch wesentlich selteneren Auftreten - überwiegt wohl die bauliche Einfachheit.

 

[Hans Hoffmann]

Hallo Flywoli
Auch wenn einige mich jetzt steinigen, in jedem Fall bei der Dämpfungsfläche einfach Nasenleiste verrunden, Ruderfläche konisch ausschleifen. Mit irgendwelchen Profilen anderer Art wirst Du keine Verbesserung erreichen
Gruß Hans