Fesselflug und Schwerpunkt. Achtung nur für theoretisch Interessierte geeignet.

[Willi_S.]

Gyroskopische Wirkung

Gyroskopische Wirkung

Hallo PeterKa.

Du kannst dir deine Überlegungen bezüglich der gyroskopischen Auswirkungen vereinfachen, wenn du auf die Untersuchungen und Überlegungen zurückgreifst, die amerikanische Spitzenfesselflieger schon in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts angestellt haben.
Das findest du sehr schön beschrieben auf der Seite von Claus Maikis: www.clacro.de
Dann weiter unter "Design" und dann "GP" anklicken.

Gruß
Willi

 

[PeterKa]

Jawollja, hier ist genau beschrieben wie es funktioniert. Und die wichtigste Aussage um die es mir geht habe ich auch schon gefunden. Fliegen im Gegenuhrzeiger Sinn, Propeller dreht im Gegenuhrzeiger Sinn, dann nimmt das Modell alleine durch die Kreiselkraft die Nase nach oben. Das ist eine der Kräfte die auf die Flugbahn wirken, die mir noch fehlten. Mein Verdacht war also richtig. Dennoch werde ich das weiter verfolgen, denn ich will berechnen können, wie stark dieser Effekt ist, und wie stark er den optimalen Schwerpunkt beeinflußt. Und außerdem will ich es für Ungläubige demonstrieren können ohne daß Formeln notwendig sind. Zugegeben das alles sprengt den Rahmen hier eindeutig, aber man weiß ja nie wofür es gut ist. Jedenfalls fühle ich mich wieder auf der richtigen Spur.

Wenn die Überlegungen stimmen, genügt ein einziges Experiment was die Elektrofesselflieger leicht ausführen können: Man erfliege sich "den" optimalen Schwerpunkt. Dann montiere man einen rechts drehenden Propeller und invertiere die Drehrichtung des Motors. Jetzt sollte das Modell anders fliegen. Jedenfalls werden wir mehr Höhe ziehen müssen. Könnte man jetzt fix die Flugrichtung umkehren, sollte alles wieder "normal" sein.

Und damit erscheint mir auch eine Frage beantwortet die ich bisher aber nicht nicht gestellt habe: warum fliegen wir Fesselflieger immer links herum? Na weil die Motoren auch links herum drehen....

Gruß PeterKa

PS: Sollte sich das alles als relevant herausstellen kann ich dann sogar den Einfluß der Propellergröße auf den Schwerpunkt abschätzen... nähere mich also weiter der Fesselfliegerweltformel... Und sie bewegt sich doch ;-) Ok mit dem kann ich mich nicht messen .... *kleinlaut*

 

[PeterKa]

Prüfstand

Prüfstand

Hier der einigermaßen fertiggestellte Prüfstand.



Das Modell kann sich um alle Achsen und um den Mittelpunkt drehen. Ist zwar nicht voll kardanisch aufgehängt, aber dennoch werden die auftretenden Kräfte deutlich sichtbar. Ich muß jetzt noch die Verkabelung machen und einige Provisiorien beseitigen, dann beginne ich mit den Kreiselmessungen. Ich werde versuchen die Kräfte abzuschätzen. Später werde ich sie dann wenn sie wirklich relevant sein sollten berechnen. Irgendwie ist es einfacher zu rechnen wenn man weiß was ungefähr dabei rauskommen soll. Der Prüfstand soll natürlich noch viel mehr können, daher der etwas aufwendigere Aufbau. Aber so wirds losgehen.

PeterKa

 

[f4bscale]

Was ist im Rückenflug oder mit großen oder schweren Propellern? Der Einfluss ist eher gering.
Für die Längsstabilität sind eher die Verhältnisse von Tragflächeninhalt und Leitwerksinhalt sowie der Abstand von Fläche und Leitwe verantwortlich.
Ich empfehle erst mal den Beitrag von Klaus Maikis bei fesselflug .eu zu lesen. Ich gehöre aber eher zu denen, die schon mal mit einer Formel abzuschätzen ob mein Modell stabile Flugeigenschaften haben wird. Klaus geht in seinem Beitrag auf die individuellen Einflüsse von Modellklassen und Piloten ein. Dem kann ich nur zustimmen.
Den Zusammenhang der Flächeninhalte von Tragfläche(A_tfl) und Leitwerk(A_hlw) sowie mittlere Flächentiefe(t_m) und Leitwerksabstand(L) und dem individuellen Einflussfaktor(X) kann mit der Formel



L=X*t_m*A_tfl/A_hlw


bestimmt werden.

Wobei X zwischen 0 und 1 liegen kann. Beim KUKI z.B. ist X =0,38

Je größer X ist, desto weiter verschiebt sich die notwendige Position des Schwerpunktes zur Nasenleiste.

 

[PeterKa]

Ich habe das gelesen. Und falsch ist daran nichts. Aber ob alle Effekte erfasst sind und ob nicht der eine oder andere Ansatz überdacht werden sollte, daran arbeite ich mich gerade heran.

Ich hab ein kurzes Video gedreht. Schaut es Euch mal an. Vielleicht habt Ihr ja eine Meinung dazu. Die Qualität ist nicht so dolle, ich bin kein Filmemacher.

http://youtu.be/BfsgphTRdms

Gruß PeterKa

 

[PeterKa]

Guten morgen,

Ich hatte eine schlaflose Nacht. Die Eindeutigkeit meines Experimentes hat mich sehr geschockt, bedeutet es doch nicht weniger, als daß meine Erkenntnisse zur Schwerpunktlage von der "Lehrmeinung" eklatant abweichen. Das betrifft weniger die Festlegung der Position selbst, sondern die Begründungen dafür. Es sind soviele Dinge die durch dieses Beobachtung plötzlich ins Spiel kommen. Zum Beispiel wird die Größe des Propellers, die Geschwindigkeit, die Leinenlänge und was weiß ich noch alles, den Schwerpunkt beeinflußen, und zwar nicht auf mysthische, sondern auf berechenbare Art und Weise. Konkret werde ich berechnen können, um wieviele Millimeter der Schwerpunkt verschoben werden muß, wenn die Leine von 70 Fuß auf 50 Fuß verkürzt wird. Das hat natürlich nur Einfluß auf Spitzenpiloten, die solche geringen Unterschiede im Griff fühlen. Aber meine Überlegungen zielen ja sowieso nur auf die Expertengruppe, alle anderen kommen mit den Erfahrungswerten ja bestens klar.

Da ich stark vermute, daß sich niemand finden wird, der mir mal ein Experiment mit einer rechtsdrehenden Luftschraube macht, werde ich jetzt meinen Topolino opfern. Zum Glück habe ich passende rechtslaufendes Luftschrauben. Mir ist bammelig, denn ich vermute stark, daß ich ihn sofort in den Boden ramme. Ein geübterer Pilot als ich wäre ganz sicher besser. Der mindeste Unterschied der beobachtbar sein müsste wäre, daß wir mit stark gezogenem Höhenruder unsere Runden drehen müssen. Ich vermute allerdings, daß es mir nicht so ohne weiteres gelingen wird das starke zusätzliche Nickmoment bodenwärts über einen längeren Zeitraum zu kompensieren.

Wenn sich kein Unterschied ergeben sollte, müsste ich wieder von Vorne anfangen zu denken, insofern ist mein Ansatz extrem leicht zu prüfen und gegebenfalls zu widerlegen, womit ich übrigens kein Problem hätte...

Ich erinnere an den Auslöser meiner Odysee.... Ich stellte nur die Frage, warum der Schwerpunkt beim Fesselflug an einer Stelle liegt, mit der ein freifliegendes Modell keinen Meter weit fliegen würde. Das ist ja nunmal Fakt. Es muß also Kräfte beim Kreisflug geben, die beim Geradeausflug nicht existieren. Genau eine solche Kraft habe ich nun beschrieben (ich bin nicht der erste, nur ich ziehe andere Schlüsse). Ob es noch weitere Kräfte gibt die ich noch nicht dingfest gemacht habe, wird sich zeigen.


Im Übrigen, erinnere ich mich daran, daß ich das mit dem Fesselfliegen links herum in den 70er Jahren bereits irgendwo gelesen habe. Also ich bin sicher nicht der erste der das feststellt. Das Wissen darum scheint jedoch verloren gegangen zu sein.

Ich glaube ganz fest, mich der gesuchten Formel zu nähern.

Gruß PeterKa

PS: mir ist soooo schlecht :-(

 

[Franz Haas]

Guten morgen Peter

Auch ich hatte eine schlaflose Nacht.
Habe dir eine PN gesendet. Geht leider nicht anders,da ----------

Gruß, Franz Haas

 

[Willi_S.]

Propeller rechts- und linksdrehend

Propeller rechts- und linksdrehend

Hallo PeterKa.

Ich glaube nicht, daß du dein Modell "opfern" mußt, wenn du unterschiedlich drehende Propeller verwendest. Grund: in F2B wird seit dem Einzug des Elektroantriebes mit linksdrehenden Propellern nicht nur experimentiert, sondern sehr erfolgreich geflogen! Und das, ohne das Modell in der Grundeinstellung so stark zu verändern, wie du es vermutest! Einige der Spitzenpiloten aus Europa und Amerika verwenden seit längerem für ihre F2B-Antriebe die APC "EP" Props, also Electro Pusher (Größen 13 x 4,5 oder 13 x 5,5 z.B.). Ich habe selbst auch mit meinem DIABLO verschiedene "Pusher"-Propeller ausprobiert und konnte kein(!) grundlegend anderes Flugverhalten feststellen gegenüber den "tractor"-Props. Was auffällt beim "pusher" ist vielleicht (sehr subjektive Empfindung!), daß das Modell auf der Hartpiste beim Loslassen zum Start mit der Nase etwas mehr nach außen zieht, aber das ist nur auf der glatten Hartpiste zu beobachten, auf Gras bemerkt man es fast nicht. In den "kritischen Ecken" wo es sowieso wenig Leinenzug gibt (Quadratacht oben außen, Sanduhr oben, usw.) liefert der "pusher" nach meinem Gefühl etwas mehr "Aussenzug", d.h. das Modell hat weniger Tendenzen "nach Innen" zu kommen.
Aber das sind alles nur Feinheiten, keine großartige Veränderung der Flugeigenschaften. Ich habe den Schwerpunkt nicht verändert und auch die Position der Leinenführung nicht.

Also denke ich, daß es mit dem Fliegen deines Topolino kein Problem geben wird und du das Modell ganz normal fliegen kannst!

Gruß
Willi

 

[PeterKa]

Na ja wenn dem so ist werde ich noch weiter suchen müssen. Ich werde versuchen die Kraft rechnerisch zu bestimmen, daraus kann ich dann einschätzen ob es wirklich eine Rolle spielen kann. Aber gut daß das Experiment bereits gemacht ist. Ich wusste das nicht, woher auch. Böse wäre ich nicht, wenn sich herausstellte dass der Einfluß vernachlässigbar ist, dann müsste ich nicht gegen Lehrmeinungen ankämpfen, die ja von Leuten stammen die sich auskennen ;-)

Gruß PeterKa

 

[PeterKa]

Ich habe es sicherheitshalber nochmal überprüft. Wenn die Drehrichtung umgedreht wird mimmt das Testmodell wie erwartet die Nase nach unten. Wenn nun in der Realität keine deutliche Abhängigkeit beobachtet werden kann, scheint diese Kraft gegenüber anderen Kräften vernachlässigbar zu sein, jedenfalls sollte sie dann keinen (primären) Einfluß auf die Stabilitätsbedingung haben. Ok, weiterschauen ob ich fündig werde.

Das Teil ist inzwischen mit einem Prop im Kreis geflogen. Eine stabilisierende Wirkung durch den Motor (ohne Flügel und Leitwerk) war nicht zu beobachten. Das Modell drehte mit erhobener Nase seine Runden. Der Flug war recht leicht zu stören, also bisher keinerle stabilisierende Effekte. Das mag vielen trivial erscheinen, ich wollte jedoch sichergehen.

Gruß PeterKa

 

[PeterKa]

Ein Frage rund um den Schwerpunkt wollte ich den Experten noch stellen, um mir die Arbeit etwas zu erleichtern. Wenn man sich die Modelle so anschaut, stellt man fest daß die Profile der Tragfläche meistens relativ dick sind, mit Ausnahme der Speeder. Die übliche Profildicke liegt so bei 15 % und mehr. Im Rc Kunstflug liegt die Profildicke meistens darunter, 12 % sind da so die Regel. Kann mir einer ad Hoc sagen, was die Beweggründe dafür sind ? Wie gesagt,es würde mir helfen.

Mit dem Einfluß des Kreisels bin ich durch weitere Versuche weitergekommen. Je länger die "Leine" umso geringer ist die Kreiselkraft. Sie dürfte mit ca. 1/r abnehmen. On sie letztlich vernachlässigt werden kann, wie es die Auführungen von Willi nahelegen, will ich aber noch genau rechnerisch überprüfen.

Gruß PeterKa

PS: Das mit dem schnellen Entfernen meiner Tirade hat ja super gut geklappt ;-)

 

[Franz Haas]

Hallo PeterKa

Entfernen deiner Tirade:

Diese wurde auf deinen Wunsch hin schnellstens entfernt. Jetzt können sich wieder alle dem eigentlichen Thema widmen.

Gruß, Franz Haas

 

[PeterKa]

Steuersegment

Steuersegment

Heute morgen habe ich ein für mich äußerst entscheidendes Experiment durchgeführt. Es lieferte mir den letzten fehlenden Beweis für meine Theorien, die deswegen so brisant sind, weil sie nicht mit den gängigen Erklärungen konform gehen.

Hier ein Bild:



Es zeigt eine Trapezfläche. Der Leineneintrittspunkt liegt bei 70 % der Flügelwurzel, also recht weit hinten. Der Schwerpunkt bei 25 %, also nach gängiger Meinung ebenfalls recht weit hinten.

Das Steuersegement habe ich nun bei 90 % angebracht, also nach meinem Verständnis ebenfalls weit hinten. Die absoluten Positionen spielen für die Demonstration eigentlich keine Rolle.

Im Schwerpunkt habe ich eine Leine angebracht. Wenn ich daran ziehe simuliere ich die Zentrifugalkraft.

Allerdings mit einer kleinen Modifikation: Der Schwerpunkt liegt etwas oberhalb der Fläche, denn die Zentrifugalkraft wirkt genau in Richting des Steuergriffes, aber durch das Gewicht der Leinen machen die einen Bogen, der stets unterhalb der Wirkungslinie der Zentrifugalkraft läuft. Natürlich eilen die Leinen wegen ihres Widerstandes nach, aber das ist für die hier festzustellende Beobachtung unerheblich. Dies simuliere ich mit einer kleinen Versetzung des Schwerpunktes nach oben.

Wenn ich nun an beiden Leine ziehe wird sich die Fläche zwischen den Spannpunkten ausrichten. Der Bleistiftstrich auf der Fläche markiert die gerade Verbindung der beiden Zugpunkte.

Im ersten Versuch habe ich die Leine nur im Eintrittspunkt befestigt und gezogen. Alles ist so, wie im Lehrbuch.

Im zweiten Versuch habe ich die Leine bei 90% an der Flächenwurzel befestigt. Wieder richtet sich alles beim Zug wie im Lehrbuch aus...

Fast...

Denn die Fläche erhält jetzt ein zusätzliches Moment was die Nasenleiste nach oben drückt. Das ist deutlich sichtbar und verschwindet sofort, wenn die Leine so eingehängt wird, daß sie keinen Knick macht, oder eben im Leineneintrittspunkt fixiert ist.

Ich habe damit 2 Fliegen mit einer Klappe geschlagen:

1.) Die Lage des Steuersegmentes ist eben nicht ohne Einfluß, was mir von mehreren Piloten bereits bestätigt wurde. Dabei sei dahingestellt, wie stark der Einfluß tatsächlich ist, das ist Gegenstand etwas komplexerer Berechnungen.
2.) Die Existenz einer permanenten Kraft, die vertikal wirkt und durch die Leinen verursacht wird ist bewiesen. Nur mit dieser bin ich in der Lage zu erklären warum der Leineneintrittspunkt nicht nur den Leinenzug, sondern auch die Stabilität beeinflußt, was in meinen Schleuderexperimenten eindrucksvoll demonstriert werden konnte.

Das Experiment kann jeder der mir nicht glaubt innerhalb weniger Minuten selbst durchführen.

So langsam wird mir die Darstellung meiner Ideen hier im Forum deutlich zu kompliziert und auch nicht ganz ohne Brisanz. Ich werde den Rest hinter den Kulissen abarbeiten. Ich muß das Gott sei Dank nicht alleine tun. Wenn die Ergebnisse hieb und stichfest sind, werde ich sie veröffentlichen, aber das wird Monate dauern. Außerdem muß ich auch mal wieder Modelle bauen ;-) Fesselflieger versteht sich, denn mein Verschleiß ist enorm...

Gruß PeterKa

 

[PeterKa]

Kurzer Nachtrag: Wenn meine Theorie stimmt, sollte ein Fesselflieger umso weniger stabil fliegen, je tiefer er kommt. In Ameisenkniehöhe müsst er sehr empfindlich auf das Höhenruder reagieren, aber in größerere Höhe stabil geradeaus fliegen und mal einen Wackler in der Hand verzeihen. Das gilt natürlich nur bei Modellen die nicht so kopflastig sind, daß sie bombengeradeaus fliegen, komme was da wolle. (z.B. Speeder), sondern eher bei filigran eingestellten Kunstfliegern. Nun ich kann das aus eigener Erfahrung weder bestätigen noch dementieren. Das wäre Aufgabe der Experten.

Gruß PeterKa

 

[hiwi]

Ein Gesamtbild setzt sich immer aus vielen Pinselstrichen zusammen, und ein Bild empfinden wir als dann besonders gelungen, wenn nicht alle Pinselstriche in dieselbe Richtung zeigen.

Mensch Peter,
Du bist ja ein richtiger Philosoph, naja ist wohl jedem Natuwissenschaftler in mehr oder weniger ausgeprägter Form in die Wiege gelegt worden.

Fesselfliegerweltformel

Das hat ja was vom Dualismus Newton/Huygens!
Wenn Du das schaffst, dann schlage ich Dich für den Fesselflugnobelpreis vor.

Kleine nicht allzuernst gemeinte Aufmunterung.
Ich freue mich jedenfalls auf Deine Ergebnisse und höre gerne.

Würde mich darüberhinaus auch beteiligen jedoch fehlt mir aus beruflichen Gründen die Zeit dazu.

Den Schwerpunkt meines Akromasters habe ich jetzt mal gehörig nach hinten gelegt. Wartet auf Einsatz. Ich werde berichten, also etwas Experimentalphysik.

Was mir gerade noch eingefallen ist: Wir haben früher im Studium gelernt: Was ich nicht beweisen kann gibt es auch nicht :-)

Gruss Ralf

 

[haschenk]

Hallo Peter,

ich hab hier nur mal zufällig reingelesen, weil im Titel der Schwerpunkt vorkommt; und ich möchte hier keinesfalls den "großen Experten" geben. Meine eigene Erfahrung im Fesselflug liegt ca. 60 Jahre zurück. Außerdem diskutieren wir im Nachbarthread (s. Freiflug) gerade auch zum Schwerpunkt...

Aber ich möchte dich aber auf einen Irrtum hinweisen, den ich da rauslese, falls ich deine Ausführungen richtig verstanden habe.

Du sagst sinngemäß: Der Neutralpunkt (NP) liegt bei 1/4 der Flügeltiefe (genauer: der sog. "Bezugsflügeltiefe"). Dort greift der Auftrieb an; um das Höhenleitwerk brauchen wir uns nicht zu kümmern, weil die EWD = 0 ist und das Hltw.-Profil eine "ebene Platte" ist. Das ist aber nicht richtig.

Wenn man mehr als einen Flügel hat (hier 2), dann hat man immer für jeden der Flügel einen Einzel-NP, und die Lage des Gesamt-NPs des Fliegers berechnet sich in mehr oder weniger komplizierter Weise aus diesen Einzel-NPs. Bei 2 Flügeln liegt er immer zwischen den Einzel-NPs, also hinter dem NP des vorderen Flügels. Das Hltw. liegt z.B. immer im Abwind des Tragflügels (verkleinert die EWD bzw. führt zu einer negativen EWD); und Tragflügel-Abwind tritt immer auf, sobald Auftrieb erzeugt wird.

Die Lage des Gesamt-NPs ist eine rein geometrische Größe und durch den Grundriß des Modells gegeben (wenn man von einer sog. "NP-Verschiebung" absieht, die hier nicht relevant ist). Für die Lage des Gesamt-NPs spielen Profile, EWD usw. keine Rolle. Für die Berechnung der Gesamt-NP-Lage kannst du z.B. die im o.e. Nachbarthread erwähnten Formeln nach Beuermann verwenden. Außerdem berechnet jedes der "üblichen" Programme zur SP-Lage auch den Gesamt-NP (z.B. "Schwerpunkt" v. Rainer Stumpf, "Winlängs", "FLZ-Vortex", "XFLR5").
EWD-, Profil-und SP-Einfluß kommen erst in Spiel, wenn es um Längsstabiltät und Längssteuerung geht.
Wenn du den "richtigen" (Gesamt-) NP verwendest, dann verschiebt sich (etwas salopp gesagt) in deinen Überlegungen alles etwas nach hinten.

Und noch was, zum Kreiselmoment:
In jedem besseren Physikbuch oder Ingenieurs-Handbuch findest du die Formel für das auftretende Kreiselmoment als Folge der rotierenden Massen (hier vor allem der Propeller), wenn einem Kreisel eine "Zwangsdrehung" aufgeprägt wird. Wenn man das für die Verhältnisse im Fesselflug berechnet, sieht man, das es eine (fast) vernachlässigbare Rolle spielt. Wenn das nicht so wäre, dann müsste jedes RC-Modell im Kurvenflug größere Probleme in der Längssteuerung kriegen. Nur wenn die Kreiselmasse sehr groß ist, entsteht eine störende "Verkoppelung" von Gier- und Nick-Drehungen. Das war z.B. bei den "Umlaufmotoren" + Propeller der Flugzeuge zur Zeit von WW1 der Fall, und bei den ständig wachsenden Leistungen und Größen der Motoren war dies einer der Hauptgründe, diese Motorenbauart zu verlassen.

Mehr will ich hier nicht dreinreden...

Gruß,
Helmut

 

[PeterKa]

Hallo Helmut,

Ich muß Dir in allen Belangen recht geben, einige meiner Betrachtungsweisen habe ich inzwischen korrigieren müssen. Ist halt ein längerer Prozess. Ich weiß inzwischen woher die generelle Verwirrung und die meisten Mißverständnisse kommen: Die Verwechslung des Druckpunktes (1 Flügel) und des Neutralpunktes. Die Sache mit dem Null Auftrieb des Höhenruders stammt aus dem Buch über den Segelflug von Franz Persecke, Sie ist aber so nicht korrekt wie ich inzwischen einsehe. Ich habe mein (Gedanken) Modell inzwischen entsprechend angepasst und werde es bald vorstellen können.

Es bleibt aber bei einigen Besonderheiten des Fesselfluges. Durch den Kreisflug entstehen jede Menge Kräfte, deren Einfluß au das Flugverhalten (SP) nicht so ohne weiteres zu verstehen sind. Daß der Drall bei Normalmodellen keine Rolle spielt weiß ich natürlich auch, aber beim Fesselflug sieht das anders aus, siehe mein Video, Da waren die Drallkräfte so groß, daß ich das nicht kompensieren konnte. Diese Kraft verschwindet aber mit 1/r bei großen Radien. Wieviel tatsächlich noch bleibt bei einem Radius von 18 Meter werde ich lieber ausrechnen, als behaupten, sie wäre zu vernachlässigen.

Und es bleibt bei dem Fakt, daß Fesselflugzeuge sehr sehr viel kolpflastiger geflogen werden als RC Modelle. Also muß da etwas anders sein oder ?

Meine Experimente habe ich so aufgebaut, um Stück für Stück den Einfluß verschiedener Faktorer abschätzen zu lernen. Nur was man sich so erarbeitet hat sitzt auch fest ;-)

Wie man sieht kann man dabei auch Irrwege gehen. Es zählt was am Schluß dabei herauskommt.

In diesem Sinne

PeterKa

 

[PeterKa]

Zwischenergebnisse

Zwischenergebnisse

Ich wollte die wichtigsten Zwischenergebnisse vorstellen. Sie dürften für etwas Diskussion sorgen denke ich, aber ich stehe dazu.

1.) Ein Flugzeug kann mit fast jeder Schwerpunktlage stabil fliegen. Airbus z.B. fliegt so schwanzlastig, daß die Ruder nur über einen Computer (ähnlich dem Flybarless System der Hubschrauber) angesteuert werden können.

Ein Spezialfall sind Kunstflugzeuge. An diese werden andere Anforderungen gestellt. Die Standardauslegung ist: Symetrische Profile mit 0 Grad EWD, Motor Fläche Höhenleitwerk in etwa auf einer Linie, relativ kurzer Leitwerksarm.

Ein solches Flugzeug fliegt mit einem Schwerpunkt von 27 %, sprich der Schwerpunkt liegt 2 % hinter dem Druckpunkt der Fläche. Ich habe mir das gestern noch einmal vom RC1 Vizeweltmeister 1972 bestätigen lassen (boah klingt das angeberisch; sorry).

2.) Der optimale Schwerpunkt beim Fesselflug liegt ca. 2% VOR dem Druckpunkt der Fläche. Entgegen der verbreiteten Meinung ist er eben nicht vom Leitwerkshebelarm abhängig. Unter optimalem Schwerpunkt verstehe ich den Punkt, in welchem das Flugzeug in allen Fluglagen mit allen Kräften und Momenten im Gleichgewicht steht, ohne daß ein korrigierender Ruderausschlag nötig ist. (also kein Ziehen oder Drücken in Rückenfluglage usw.). Die 2 % Abstand vom theoretisch besten Punkt sind erforderlich um eine Dämpfung der Schwingung zu erreichen, die das Flugzeug unweigerlich ausführen wird, wenn der SP genau im Druckpunkt liegt.

3.) Die Schwerpunktlage vor dem Druckpunkt wird bei Fesselfliegern angewandt um weit genug vom Neutralpunkt entfernt zu sein. (Der Abstand Schwerpunkt - Neutralpunkt heißt Stabilitätsmaß und beeinflußt die dynamische Stabilität).

4.) Die Schwerpunktlage beeinflußt die statische Stabilität und muß also eine der ersten Größen beim Entwurf eines Modelles festgelegt werden. Sie ist NICHT vom Leitwerkshebelarm abhängig (Achtung: Beim Segelflugzeug ist das etwas anders). Dabei sind grundsätzlich große Abstände vom Flächendruckpunkt zu vermeiden, weil diese zu einer hohen Stabilität führen, die das Flugzeug im Extremfall solgar unsteuerbar machen kann.

5.) Das Stabilitätsmaß beeinflußt die dynamische Stabilität. Es hängt vom Schwerpunkt und vom Neutralpunkt ab. Erst hier kommt also die Lage und die Größe des Höhenleitwerkes ins Spiel. Die dynamische Stabilität ist ein Maß dafür, wie schnell und wie genau Steuerbefehle in Lageänderung umgesetzt werden. Der Konstrukteur muß ausgehend vom festgelegten Schwerpunkt dieses Maß konstruktiv optimieren. Falsch ist es, dieses Maß durch Verlagerung des Schwerpunktes zu optimieren (!!!!!).

6.) Im Fesselflug treten verschiedene Kräfte permanent auf, die beim ungefesselten Flug nur zeitweise zum Tragen kommen. Diese Kräfte wirken teils stabiliserend, teils destabilisierend, wobei die wichtigsten Kräfte stabilisierend sind. Dies führt zu einer errechenbaren Korrektur der Schwerpunktlage. Erste Abschätzungen ergeben einen Bereich von 2-3 %, diese Zahlen bedürfen jedoch der Überprüfung.

7.) Die wichtigsten Kräfte sind: Zentrifugalkraft und Leinenzug und der Gyroeffekt des Motors (deutlich geringer als die Einwirkung der Leine).

8.) Das Steuersegment sollte in der Nähe des Schwerpunktes befestigt werden, um zusätzliche Momente zu vermeiden. Der Leineneintrittspunkt wirkt zusätzlich stabilisierend, und muß hinter dem Schwerpunkt liegen, je weiter, desto stabiler der Flug. Hier ist der Spielraum jedoch relativ eingeschränkt durch den erzwungenen Flugwinkel nach außen.

Damit ergibt sich folgendes praktisches Vorgehen:

Bei einer Schwerpunktlage von ca 20 % müssen wir einen stabilen angenehmen Flug haben. Sollte das nicht der Fall sein, kann der Leineneintrittspunkt weiter nach hinten gelegt werden. Sollte das nicht genügen muß das Modell in die Tonne, der Konstrukteur hat nicht aufgepaßt.

ACHTUNG: Bei Speedern ist die Chose ein wenig anders. Hierfür gelten meine Angaben nicht!

Um das Modell zu optimalem Flugverhalten im Kunstflug zu bringen, müssen wir jedoch den Schwerpunkt bis mindestens ca. 23% zurückverlegen können. Sollte dies nicht möglich sein, ist das Modell nicht geeignet Spitzenflugleistungen zu erbringen, sprich, die Hebelarme und die Massenverteilung sind nicht optimal.

So das soll es an dieser Stelle zu diesem Thema von meiner Seite aus gewesen sein. Ich arbeite an einem längeren Aufsatz, in welchem die Verhältnisse exakt dargelegt werden.

Puhhh

PeterKa

 

[haschenk]

Hallo Peter,

ich versuche mal, die Formel für das Kreiselmoment als Bild anzuhängen. Die für dich relevante Formel habe ich rot umrandet.
omega_1 = Motordrehzahl [rad/s]
omega_F = "Kreisflug"-Drehzahl [rad/s]
J_1 = Massenträgheitsmoment des Propellers [kgm²]
Achtung, die Drehzahlen sind Winkelgeschwindigkeiten, keine Upm.

Das Massenträgheitsmoment des Props kann annähernd berechnet werden, indem man ihn als einen um seine Mitte drehenden "Balken" vereinfacht; Formel dafür steht in jedem Techniker-Handbuch. Oder experimentell durch "Auspendeln".

Für deine angekündigte Arbeit wäre eine Zeichnung sehr hilfreich, aus der man sieht, welche Kräfte und Momente du wo ansetzt.

Gruß,
Helmut

Quelle des Bildes:
"Dubbel", Taschenbuch für den Maschinenbau, 15. Auflage, Springer-Verlag

 

[PeterKa]

@haschenk: Vielen Dank, das erspart mir eine Menge Arbeit. In meinen Physikbüchern steht zwar der Tensor, aber das Ausrechnen der gesuchten Komponente wird dem Leser überlassen. Das Theta (Massenträgheitsmoment) hatte ich früher schon mal ausgerechnet so wie Du es beschrieben hast.

Die Kraft ist direkt proportional der Kreisfrequenz. Das ist der Grund, warum ich mir nicht so sicher bin wie der Rest der Welt, daß sie wirklich vernachlässigt werden kann, zumal ich eine äußerst brutale Wirkung bei kleinen Radien beobachtet hatte. Ich werde diese Berechnung mal vorwegnehmen und berichten.

Die Zeichnung habe ich schon angefangen. Ich will sie noch etwas verbessern. Ich hatte nicht geplant diese hier vorzustellen, weil ich das alles für zu komplex für ein Forum halte, habe sowieso das Gefühl, daß die wenigsten noch folgen wollen.

Gruß PeterKa