Flugeigenschaften?: Warum nicht stabil um die Hochachse?

Hallo.

Vorgeschichte:
Ich hab mir ein E-Fliegerchen (E-Segler) gebaut mit 1,6m Spannweite, Flächentiefe an der Wurzel 110mm, am Flächenende 85mm. Die Pfeilung beträgt vorne 15mm und hinten 15mm, somit bleibt das Profil im Prinzip immer "im Schwerpunkt", da es sich ja von vorne und hinten um die gleichen Maße verjüngt.
Querruder sind 25mm tief und je Seite ca. 420mm lang und enden 20mm vor dem Flächenende.

Flächenoberseite ist gerade geschnitten, somit ergibt sich eine V-Form auf der Flächenunterseite von gesamt ca. 1°. EWD ist 0,14 Grad, Schwerpunkt liegt bei 1/3 der Fläche

V-Leitwerk mit 120° V-Form, Tiefe unten 100mm, oben 80mm, Höhe 120mm, Winkel nach hinten (leichtes "Delta") ca. 10 Grad.

Rumpf ist so aufgebaut, dass die RC-Komponenten gerade noch Platz finden, als Rumpfrohr zum V-Leitwerk ist ein 6mm Carbonrohr (Alternativ beim nächsten Modell ev. ein 8mm Carbonrohr) in Verwendung. Das Rumpfrohr ist ca. 800mm lang ab Tragflächenschwerpunkt bis Ende V-Leitwerk

Abfluggewicht komplett 560g

Erstflug war supoptimal, da mein gewählter Antrieb Hacker A10-7L mit Getriebe und 10x6 Klappluftschraube an 32er Mitnehmer leider nicht die erforderliche Leistung abgibt, somit war grade mal eine Steigrate von 1,5-2m/s vorhanden, also eher zäh das Teil mal auf ein wenig Höhe zu bringen... Jetzt kommt ein A20-12XL rein mit 10x8 Schraube, somit erspare ich mir auch die fast 40g zusätzliches Blei in der Nase und es sollten ca. 10-12m/s möglich sein. Wird dann also schon recht toll steigen. Regler hab ich einen x20pro, der sollte bis 28A abkönnen, somit sollte der Antrieb passend, aber am oberen Limit ausgelegt sein.

PROBLEM / FRAGE:
Das große Problem das ich habe ist, dass das Flugzeug um die Hochachse nicht sehr stabil ist, sprich bei leichtem Wind beginnt das Heck zu pendeln, bzw. beginnt sich das Modell horizontal zu drehen/pendeln - sprich die Flächen "schieben" sich nach vor und zurück. In die Kurve geht der Flieger nur wirklich schön rein, wenn man zu den Querrudern die Seite mitsteuert (mir ist klar, dass das sowieso so geflogen werden sollte, aber ohne Seitenruder schiebt das Ding extrem und will einfach nicht einkreisen), zudem wäre es für die Zukunft um Gewicht zu sparen als Höhe/Quer-Segler geplant, also keine Seitenruderfunktion mehr einzubauen. Aus der Kurve - wenn man auch schön mit Quer und Seite wieder ausleitet geht er gut - da ist eigentlich auch kein Pendeln bemerkbar. Das Pendeln passiert eher im Geradeausflug wenn sich die Anströmung durch Wind oder Thermik ändert. Querruderwirkung ist nicht wirklich sooo besonders, bei Ausschlägen von ca. 6mm nach oben und 4mm nach unten lässt sich nur träge eine Rolle fliegen, aber es geht.

Das Modell lässt sich flott fliegen aber auch sehr langsam, hat also einen guten Geschwindigkeitsbereich. Gleitwinkel liegt bei geschätzt ca. 100:3 bis 100:4 (bei der Landung grob ermittelt aus Einflughöhe und Landeanflugstrecke)

Meine Frage nun: Welche Möglichkeiten habe ich (beim Bau eines weiteren, gleichen (aber verbesserten) Versuchsmodells) dieses Pendeln um die Hochachse zu minimieren? Meine erste Idee wäre, das V-Leitwerk etwas größer zu gestalten. Ev. 120mm Tiefe auf 90mm Tiefe und die Höhe ändern auf 140mm oder sogar 150mm, und ggfs. auch den Winkel ändern auf 110Grad, um somit mehr Seitenruderführung zu erreichen. Oder kann es an der geringen V-Form liegen von 1°? Sollt ich hier mehr wählen?

Das Modell ist gedacht als 4-Versionen Modell mit einfach austauschbaren Ersatzteilen (Rumpf extra, Rumpfrohr mit Leitwerk extra, Flächen extra) als reiner Hangsegler, als Hangsegler mit günstiger "Absaufhilfe" - sprich Motor mit wenig Power der einem aber hilft das Modell am Hang wieder auf Augenhöhe zu bringen, als Mini-Hotliner mit Geschwindigkeitsbereich bis ca. 100km/h mit Powerantrieb, als Thermikschleicher (weil sehr leicht und auch im Langsam-Flug recht gutmütig).

Mindestfunktion RC: Wenn ich die Querruder bis zum Rumpf ziehe, könne man mit einem Querruder und einem Höhenruderservo -also mit 2 Kanälen in der minimalkonfig auskommen. Aktuell fliege ich 2 Querruderservos in der Fläche, Höhe und Seite-Servo im Rumpf. Regler, also mit 5 Kanälen. In der derzeitigen querruderanordnung könnte man sogar noch Wölbklappen über ein Servo im Rumpf ansteuern. Dann ist aber Ende im Geländer und eigentlich wäre für die Zukunft angedacht: 2 Querruderservos (1stk. je Fläche in der fläche), 1x Höhe, 1x Motor, also 4 Kanäle. Dazu müsste das Teil aber mal ohne Seite ein- und auskreisen.

Bin für jeden Tipp und Ratschlag dankbar.

lg, Gernot
 
Hallo Gernot,
zur Stabilisierung um die Hochachse fallen mir auch nur größere V-Ruderflächen ein. Aber zum schlechten Einkreisen hätt ich was:
Hast Du differenzierte Querruderansteuerung? Also Ruderbewegung kaum nach unten, und vorwiegend nach oben? Wenn nicht, dann solltest Du mal probieren, obs damit besser wird. Soweit ich mich erinnere, haben das die "Echten" auch, aus genau dem gleichen Grund.

Edit hat grad gesehen, dass Du nach oben 6mm, und nach unten 4mm geschrieben hast. Sorry. Ändere das doch mal auf "unten 1mm"...

Gruß
Hans
 

GC

User
Ich vermute mal, dass "Schwänzeln" durch die Pfeilung hervorgerufen wird. Insbesondere beim schnell fliegen wird es wohl auftauchen. Von einem Segler ohne Seitenruder möchte ich entschieden abraten.
 
Ich vermute mal, dass "Schwänzeln" durch die Pfeilung hervorgerufen wird. Insbesondere beim schnell fliegen wird es wohl auftauchen. Von einem Segler ohne Seitenruder möchte ich entschieden abraten.

Wie sollte dann die Pfeilung gewählt werden? Mehr nach vorne (also weniger Pfeilung) oder mehr nach hinten (also hinten gerader werden und vorne mehr Pfeilung?).

Naja, es gibt ja viele E-Segler die kein angesteuertes Seitenleitwerk haben, daran sollte es also nicht liegen dass das Ding nicht mehr fliegbar wird. Gibt ja viele Hotliner die nur mit Quer und Höhe geflogen werden z.B.: Surprise, Avionik, Speefire 1 + 2, Backfire 1 + 2, Raketenwurm usw..

Lg, Gernot
 
Hallo Gernot,
zur Stabilisierung um die Hochachse fallen mir auch nur größere V-Ruderflächen ein. Aber zum schlechten Einkreisen hätt ich was:
Hast Du differenzierte Querruderansteuerung? Also Ruderbewegung kaum nach unten, und vorwiegend nach oben? Wenn nicht, dann solltest Du mal probieren, obs damit besser wird. Soweit ich mich erinnere, haben das die "Echten" auch, aus genau dem gleichen Grund.

Edit hat grad gesehen, dass Du nach oben 6mm, und nach unten 4mm geschrieben hast. Sorry. Ändere das doch mal auf "unten 1mm"...

Gruß
Hans

Hallo Hans.

Mehr Differenzierung werde ich versuchen, werd mir das über div. Flugzustände anschauen wo ich mehr und weniger differenziere. Danke für den Tipp. Mich wunder nur, dass bei so einer kleinen Spannweite so viel an Differenzierung nötig werden könnte. Normal differenziert man ja doch eher so krass bei echt großen Seglern. Eine Diff um die 50% sollte normal doch schon reichen, aber ich werd mal fett Differenzieren, dann sieht man weiter.

Nur größere V-Ruderflächen oder auch den Winkel ändern?

Lg, Gernot
 
Hi,
genau andersrum: das Ding ist überstabil um die Hochachse. V-Winkel weiter öffnen.
Bei der geringen EWD brauchst du auch um die Querachse nicht viel "Leitwerk", also eher verkleinern, als vergrössern.
Zum sauberen Einkurven wirkt etwas Verwindung Wunder, und mit 4° anstatt 1° V-Form wird noch dazu die Erkennbarkeit besser.
Der Antrieb ist viel zu kompliziert. Bei 500g TOW reicht ein 45gMotörchen mit 1500/min/V und ner 6x3 Klapplatte für ordentlich Steigen (mit 3S).
Gruss,
H.
 
Hi,
genau andersrum: das Ding ist überstabil um die Hochachse. V-Winkel weiter öffnen.
Bei der geringen EWD brauchst du auch um die Querachse nicht viel "Leitwerk", also eher verkleinern, als vergrössern.
Zum sauberen Einkurven wirkt etwas Verwindung Wunder, und mit 4° anstatt 1° V-Form wird noch dazu die Erkennbarkeit besser.
Der Antrieb ist viel zu kompliziert. Bei 500g TOW reicht ein 45gMotörchen mit 1500/min/V und ner 6x3 Klapplatte für ordentlich Steigen (mit 3S).
Gruss,
H.

Lieber Holger.

Woher kommt dann das Pendeln um die Hochachse, wenn das Ding überstabil ist?

Lg, Gernot
 

Merlin

User
Hallo Gernot,

wenn er im die Hochachse zu pendeln anfängt, dann liegt´s an der mangelnden Dämpfung um die Hochachse. Deine 120° Öffnungwinkel am V-Leitwerk sind arg groß, und daher die SLW-Fläche sehr klein. Die Maßnahme wäre: Fläche des VLW deutlich vergrößern (ca 40%) und Öffnungswinkel auf ca 95°-100° verkleinern.

http://www.charlesriverrc.org/articles/design/markdrela_vtailsizing.htm

Gruß,
Bernd
 

Rüdiger

User
Schließe mich Holgers Analyse an. Überstabil bedeutet übrigens nicht, dass die Fuhre mehr als nötig die Richtung hält, sondern zu schnell zu heftig zu stabilisieren versucht und dabei überschwingt und ins Pendeln kommt.

cu,

Rüdiger
 
Schließe mich Holgers Analyse an. Überstabil bedeutet übrigens nicht, dass die Fuhre mehr als nötig die Richtung hält, sondern zu schnell zu heftig zu stabilisieren versucht und dabei überschwingt und ins Pendeln kommt.

cu,

Rüdiger

Für resultiert die Aussage den V-Winkel weiter öffnen aber in ein flacheres Leitwerk (also mehr mit dem Winkel in Richtung Höhenleitwerk zu gehen), somit würde praktisch die Seitenleitwerksfunktion minimiert werden.

Bernd verstehe ich jetzt geradewegs in die andere Richtung. Größeres Leitwerk und spitzerer Winkel, also mehr in Richtung Seitenleitwerk zu gehen um die Seitenleitwerksfunktion zu maximieren.

Ist das jetzt wirklich so widersprüchlich wie ich das verstehen, oder meint ihr beide das gleiche und ich verstehe es einfach nur nicht richtig?? :confused::confused::confused:
lg, Gernot
 
Motor vs. Motörchen

Motor vs. Motörchen

Motorwahl ist mir auch nicht so wichtig, mir geht es ja um die Flugleistung an sich, also um das vorherrschende Pendelproblem, bzw. um das Schwänzeln wenn man so sagen will.

Lg, Gernot
 

Merlin

User
Hallo Gernot,

Du hast das schon richtig verstanden: ich plädiere für ein deutlich vergrößertes u steiler Leitwerk, die beiden anderen würden´s verkleinern u noch flacher gestalten :rolleyes:

Warum größer? Stell Dir einen Windfahne mit superkleiner Fahne (hinten) vor. Eine Störung vor dem Lager wird nun eine große Auslenkung zur Folge haben, da die kleine Fahne kein ausreichende Gegenkraft aufbringt. Ein Aufschwingen ist dennoch nicht möglich weil dazu das "elastische Element" fehlt. Die Windfahne ist immer ein "Dämpfungsglied".
Für eine schnelle Dämpfung braucht´s also Fläche!

Nun entscheide und probiere selbst!

/Bernd
 
Naja, probieren ist auch mit viel Aufwand verbunden, würde bedeuten 2 VLW's zu bauen, jedes nach dem Versuch wieder runterzuschneiden, das andere drauf zu machen usw..

Vielleicht kann ja Holger oder Rüdiger seine Erklärung nochmals ausführen, damit ich dann entscheiden kann.

Aus der Logik heraus erscheint die These von Bernd für mich auch logisch - dass ein VLW das mehr Richtung Seitenruder geht mehr Stabilität beim geradeaus fliegen herstellen müsste, dafür aber das Einkreisen weiter erschweren wird, weil ja viel Fläche dann hinten drauf sitzt, gegen die gedrückt wird wenn der Flieger vorne gut in die Kurve drehen soll.

Vielleicht würde aber auch ein längerer Rumpf helfen um diese Stabilität mit dem derzeit eingesetzten VLW auch zu erreichen?

Die Logik von Holger, dass zu viel Seitenruderwirkung des VLW das Aufpendeln verursacht kann ich noch nicht ganz nachvollziehen - hoffe aber ich hab nun auch seinen Ansatz richtig verstanden.

Bezüglich Pfeilung:
Wie wird der Flieger hier um die Hochachse stabiler und wie wird er um die Längsachse agiler? Um die Querachse funktioniert er (also auf Höhe/Tiefe) eigentlich super. Er ist nur Querruderträge und im Instabil über die Hochachse beim Geradeausflug.

Mehr V-Form würde ihn ja auch stabiler machen, aber eher um die Längsachse, oder?

lg, Gernot
 
Was mir an dem Entwurf auffällt: Praktisch keine V-Form der Fläche, damit sehr geringe Schiebe-Roll-Kopplung. Dann, wie andere schon erwähnt haben, flacher Öffnungswingel des V-Leitwerks (100° sind üblicher Mittelwert.) Ausserdem leichte Pfeilung der Fläche (Ungepfeilt ist t/4 gerade.)

Denkbar wäre, dass eine grössere Schiebe-Roll-Kopplung das Pendeln dämpfen würde. Einfach darum, weil die Korrektur nicht gleich gier-links gier-rechts wäre, sondern über gier-links, roll-links gehen müsste.
 
Was mir an dem Entwurf auffällt: Praktisch keine V-Form der Fläche, damit sehr geringe Schiebe-Roll-Kopplung. Dann, wie andere schon erwähnt haben, flacher Öffnungswingel des V-Leitwerks (100° sind üblicher Mittelwert.) Ausserdem leichte Pfeilung der Fläche (Ungepfeilt ist t/4 gerade.)

Denkbar wäre, dass eine grössere Schiebe-Roll-Kopplung das Pendeln dämpfen würde. Einfach darum, weil die Korrektur nicht gleich gier-links gier-rechts wäre, sondern über gier-links, roll-links gehen müsste.

Hallo Markus.

Danke für deinen Input. OK, werde dann mal das VLW auf 100° machen, und um ca. 20% vergrößern (oder noch mehr, oder doch gleich bleiben wie bisher? Was meinst du?) Ich hab ja im Prinzip auf dem VLW auch eine Pfeilung drauf die ca. 10 Grad beträgt. Sollte ich diese eher gegen 0 leiten oder hat das keinen Einfluss auf die Führungs- und Flugeigenschaften?

V-Form werde ich auf 3° gesamt adaptieren statt wie bisher auf 1°.

Was ich nicht ganz verstehe ist die Pfeilung? Aktuell habe ich ja eine Pfeilung auf der Vorderkante nach hinten und auf der Hinterkante nach vorne - bedingt durch die Verkleinerung des Profils. Das bleibt ja immer so gut wie mittig, bzw. geht der Schwerpunkt immer über eine gerade Achse - schwerpunktlinie somit ohne Pfeilung nach aussen. Sollte ich jetzt eher mit der Vorderkante nach vorne oder noch weiter zurück und somit hinten gerader werden?

Lg, Gernot
 
Ich hab ja im Prinzip auf dem VLW auch eine Pfeilung drauf die ca. 10 Grad beträgt. Sollte ich diese eher gegen 0 leiten oder hat das keinen Einfluss auf die Führungs- und Flugeigenschaften?
Einfluss der Pfeilung des Leitwerks ist minimal (da kleiner Abstand von der Mittellinie und damit kleiner Hebelarm). Da hat man Gestaltungsspielraum.

Was ich nicht ganz verstehe ist die Pfeilung? Aktuell habe ich ja eine Pfeilung auf der Vorderkante nach hinten und auf der Hinterkante nach vorne - bedingt durch die Verkleinerung des Profils. Das bleibt ja immer so gut wie mittig, bzw. geht der Schwerpunkt immer über eine gerade Achse - schwerpunktlinie somit ohne Pfeilung nach aussen. Sollte ich jetzt eher mit der Vorderkante nach vorne oder noch weiter zurück und somit hinten gerader werden?
Das sogenannte Aerodynamische Zentrum (der Punkt an dem das Flügelmoment über den Anstellwinkel konstant ist) liegt bei ziemlich genau 25% Flächentiefe. Eine Fläche, die dort gerade ist, bezeichnet man normalerweise als ungepfeilt. Wenn Du Endleiste und Nasenleise symmetrisch verjüngen lässt, resultiert eine leichte Pfeilung. Ich würde aber nicht dort zuerst ansetzen, der Winkel ist ja sehr gering.
 
Dann geht meine Pfeilung leicht nach hinten, auf 750mm Flügel um ca. 8mm. Sollte es hier mehr sein, oder weniger?
Wo würdest du dann ansetzen?

Mehr Pfeilung nach hinten gleicht ja wiederum die wenige V-Form aus, oder?

Lg, Gernot
 
Wie gesagt, daran würde ich nicht schrauben. Der Einfluss ist klein. Aber so ein brettgerader Flügel (V-Form) am Segler ist ... unkonventionell.
 

Merlin

User
Hallo Gernot,

lass die Fläche wie sie ist! Mach die Änderungen am V-Leitwerk: größer (aber nicht nur 20%..) und steiler. Dann vergrößere die QR-Auschläge nach oben. 6mm nach oben bei 25mm Rudertiefe ist nicht genug. Das dürfen schon so 20° Auschlag nach oben sein. Nach unten lass erstmal die 4mm. Damit sollte die Rollrate deutlich besser werden und das negative Wendemoment wird wahrscheinlich auch weg sein. Nur wenn die SR-Wirkung (Achtung: nicht die Dämpfung) nicht ausreicht und der Kreisflug zuviel Arbeit erfordert, dann erhöhe die V-Form auf 6-8° (3-4° pro Seite). Nicht so viele verschiedene Sachen auf einmal ändern!
Einen Punkt ändern - Fliegen gehen - das Verhalten beurteilen - dann evtl. weitere Maßnahmen durchführen.

Gruß,
Bernd
 
Perfekt, danke! dann bau ich mal ein neues vlw um 40% grösser und auf 100grad, ändere die querausschläge und geh fliegen.

wenns nix hilft dann tiefer eingriff in die v-form

wenns alles nix hilft schreib ich wieder ;-)

lg, Gernot
 
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