Foka 4 (Original): unerklärlicher heftiger Profilwechsel!

hi,
ich bin bei Recherchen zur "jüngeren" Graupner-Foka 4 (1990-1995, 220cm SpW) zufällig auf folgendes Bild zum Original gestossen:

foka4-3w.jpg
(Quelle: www.baronerosso.it - die haben es aber auch nicht selber gezeichnet...)

Was da mitten im Tragflügel zwischen F-F und G-G passiert kann man bzw. ich kaum glauben:eek:! Dabei hat die Standardklasse-Foka-4 bei ihrem Erstauftritt die Segler der offenen Klasse (!) übelst alt aussehen lassen...

Ist das eine Profilschränkung in extremis? Im Simons sind die Profilangaben sehr vage mit NACA 631-618 innen und (ungenau) am "Mittelflügel" und NACA 4415 an der Flächenspitze. Beide Profile passen in etwa zu der baronerosso-Zeichnung. Aus der Simons-Doku lässt sich aber nicht erahnen, wie heftig der Profilsprung ist...
Davon abgesehen ist Simons leider auch nicht heilig: Seine Version des Höhenruders ist extrem anders als in obiger Zeichnung - und die Graupner-Foka hat eine nochmals ganz andere Geometrie. Also wenn ich der Designer der Foka 4 gewesen wäre, wäre das HR sicher eher so wie oben ausgefallen und nicht wie bei Simons oder bei Graupner!

Die Eta hat einen seltsamen (für mich...) Tiefensprung, manche Modellsegler auch, aber macht es Sinn, so extreme Profilsprünge zu bauen?? Unter "Strak" stellte ich mir bisher immer einen sanften Übergang von einem Profil zum nächsten vor. Der Oldie "Bird of Time" hat ja auch so einen Tiefensprung, und wer so etwas (oder eine Minimoa) noch nicht selber gebaut hat, kann sich kaum vorstellen, was das wirklich bedeutet! Aerodynamisch kann das eigentlich nur katastrophal sein - obwohl der BoT den ersten aller F3B-Wettbewerbe gewonnen hat und die MM ja nun auch nicht gerade erfolglos war...

Interessanterweise haben die Graupner-Fokas ja einen üblen Ruf, obwohl das wohl nur auf die ältere Version zutreffen mag und auch nur wegen der völligen Unkenntnis in der man damals vor 40 Jahren geflogen ist. SpeedsterDEN fliegt ja ganz glücklich damit!

Mit der jüngeren Version war auch ich ja sehr zufrieden (wenn ich sie nicht bei einem Absteller in den Felsen am Brämabüel geschrottet hätte... :cry::cry::cry:).
"Fränzn" hat sich aber mit der kleinen Graupner-Foka richtig Mühe gegeben und - trotz des sich von den NACA-Profilen des Originals extrem unterscheidenden RG8 - gerade im Mittelbereich der Tragfläche aerodynamische Probleme gefunden. Seine Lösungen werde ich aber nur teilweise nachvollziehen: Zackenband ja, extrem geschränkte Winglets nein, Grenzschichtzäune: zum Angeben und Verwirren der Kollegen evtl. ja :cool:

Beim Modell werde ich den Profilstrak kaum ändern können, trotzdem interessiert mich beim Original:
- wieso ein so unglaublicher Profilwechsel mitten in der Fläche - hat das etwas mit dem Querruder zu tun?
- hatten das auch andere Segler?
- warum haben sie das heute nicht mehr (war das Wortmann-FX-ähnliche NACA 631-618 Ruder-ungeeignet?)

Und generell: kann man ungestraft (heisst: ohne Grenzschichtzäune) dermassen verschiedene Profile aneinanderstückeln? Aktuell würde es heute bei Oldtimermodellen z.B. bedeuten: "innen" ein hübsches Hochauftriebsprofil wie Wortmann FX oder HQ 3.5 oder sogar 4.0, und dann 20cm vor dem QR umstraken auf ein flacheres HQ-Oldie, das wohl bei hohen Rudertiefen besser ist??

LG
Bertram
 
Danke!
B
 
Und generell: kann man ungestraft (heisst: ohne Grenzschichtzäune) dermassen verschiedene Profile aneinanderstückeln? Aktuell würde es heute bei Oldtimermodellen z.B. bedeuten: "innen" ein hübsches Hochauftriebsprofil wie Wortmann FX oder HQ 3.5 oder sogar 4.0, und dann 20cm vor dem QR umstraken auf ein flacheres HQ-Oldie, das wohl bei hohen Rudertiefen besser ist??
Nach der Traglininentheorie, nach der die Foka sicher seinerzeit ausgelegt wurde, darf man so etwas machen, wenn der Einstellwinkel angepasst, unterschiedliche Nullauftriebswinkel also kompensiert werden.
Ich sehe in diesem Entwurf eine Kombination aus einer Laminarauslegung (das sechsstellige NACA innen) und Turbulenzauslegung (das vierstellige aussen). Wahrscheinlich wollte man die Querruderwirkung aussen sicherstellen, also laminaren Ablösungen am QR vorbeugen. Die stark zugespitzte Geometrie hat ja sowieso sicher zu recht abenteuerlichem Abreissverhalten geführt.
Grenzschichtzäune sind im normalen Regime nicht nötig; die sollen ja vor allem verhindern, dass Ablösungen bei "gestresster Strömung" sich in Spannweitenrichtung ausbreiten. Ansonsten breitet sich Grenzschichtturbulenz ja nur in einem Winkel von ca. 15° aus.

Gemäss diesem Photo ist es zumindest nicht unplausibel. Es scheint eine Änderung der Reflexionseigenschaften in dem Bereich zu geben.
Und noch eins, in dem definitiv optisch Sonderbares passiert in dem Bereich.

Zum Thema Tiefensprung: Wieder: Traglinientheorie: geht, wenn ein entsprechender Anstellwinkelsprung oder passende Profiländerung dazu kommt. Resultat ist ein Flügelbereich, der zwar bezüglich benetzter Oberfläche nicht optimal ist, aber deutlich weniger ca-Last trägt, also mehr Sicherheit gegen Abreissen hat. Kannst Du in FLZ Vortex durchspielen.

Ganz allgemein ist bei den Manntragenden die Priorität zwischen FlugEigenschaften und FlugLeistungen deutlich mehr zugunsten der Eigenschaften verschoben.

Zur Kombination von Hochauftrieb und HQ-Oldy: Das Problem ist, einen Entwurf hinzubekommen, in dem der Flügel über den geplanten Antstellwinkelbereich mit einer befriedigenden Auftriebsverteilung funktioniert, ohne das kritische Flügelbereiche beginnen, abzureissen. Ganz sicher bräuchte so eine Auslegung einen deutlichen Tiefensprung (den einige der für das HQ-Oldy prädestinierten Originale ja auch haben.)
Was Du definitiv verhindern musst, dass grosse Auftriebssprünge (ca x t) an einem Schnitt entstehen. Was die auslösen, siehst Du an den Enden der Landeklappen von Airlinern bei feuchtem Wetter.

Noch zu starker Profiländerung über kurze Distanzen: Äpfel mit Birnen, aber: Ich habe mir sagen lassen, dass die Antares über ihren Flügel Rumpf Übergang eine grosse Anzahl verschiedene Profile einsetzt (habe etwas von 5 im Kopf, Wechsel von laminar auf turbulent). Gut so etwas nennt man dann wohl besser vollständig dreidimensionale Auslegung.
 

Hans Rupp

Vereinsmitglied
Hallo Bertram,

ich vermute, dass die Konstrukteure davon ausgingen, dass im Bereich der Querruder aufgrund er damals übliche Spaltmaße ein Laminarprofil nicht wirklich funktioniert.

So ein Profilwechsel ist dann problematisch, wenn sich der Maximalauftrieb und der Nullauftriebswinkel wesentlich unterscheiden. Das muss ja nicht der Fall sein.

Hans
 
Meinen restlichen Text habe ich wieder gelöscht, nachdem ich gerade gesehen habe, dass Markus da bereits viel kompetenter drauf eingegangen ist.
Finde ich jetzt schade. Selbst, wenn es widersprüchlich gewesen wäre, ist es interessant zu wissen, was andere darüber denken. Es ist ja auch erlaubt, schlauer zu werden ;)
 
ich vermute, dass die Konstrukteure davon ausgingen, dass im Bereich der Querruder aufgrund er damals übliche Spaltmaße ein Laminarprofil nicht wirklich funktioniert.
Habe mir, wie Du oben siehst, Ähliches überlegt. Spaltmass sehe ich allerdings weniger als den Grund. Die moderaten NACAs sind ja bei weitem nicht so weit nach hinten laminar. (Nicht viel weiter als 30% beim verwendeten 631-618.)
 
Profilsprung

Profilsprung

Hallo,

auf einigen Bildern im Netz kann man diesen Profilsprung erahnen...
hier mal ein Bild von der Tragflächenunterseite aus Airliners Net

Foka Profilsprung.jpg

auch in dieser Zeichnung ist es dokumentiert

SZD-24_Foka-kl.jpg


Sorry war etwas zu spät dran.
 
Hallo,
die Foka hat ja eine eher ungünstige Flächengeometrie: Einfach-Trapez-Fläche mit recht großer Zuspitzung. Ich denke, man hat mit diesem Strak die Auftriebsverteilung elliptisch gemacht ( oder dies zumindest versucht ). Aber ohne die Profile, und ihre Daten zu kennen, ist das alles nur Spekulation. Scheinbar hat es ja gut funktioniert.

Viele Grüße
Elmar
 

UweH

User
Hallo,
die Foka hat ja eine eher ungünstige Flächengeometrie: Einfach-Trapez-Fläche mit recht großer Zuspitzung. Ich denke, man hat mit diesem Strak die Auftriebsverteilung elliptisch gemacht ( oder dies zumindest versucht ).

Hallo Elmar, ich glaube das ist hier nicht der Grund, denn dafür ist der Übergang der beiden sehr unterschiedlichen Profile zu kurz und rapide.

Ich vermute der Grund wurde von Markus schon eingangs erkannt:

Ich sehe in diesem Entwurf eine Kombination aus einer Laminarauslegung (das sechsstellige NACA innen) und Turbulenzauslegung (das vierstellige aussen). Wahrscheinlich wollte man die Querruderwirkung aussen sicherstellen, also laminaren Ablösungen am QR vorbeugen.

Laminare Ablösung vorm Querruder ist sehr schlecht für die Ruderwirksamkeit, das Turbulenzprofil ab dem Querruderanfang verbessert die Ruderwirkung. Am inneren klappenlosen Flügelteil ist das Laminarprofil so weit nach außen wie möglich eingebaut, deshalb ist der Übergang zwischen den Profilen so kurz.

Gruß,

Uwe.
 

BerndH

User
Über die stark abnehmede Profiltife macht das schon sinn weil die Laminarprofile an Niedreigen re Zahalen nicht soderlich gut Funktionieren.

Die Foka 4 im Orginal fliegt sich aber Langsam und übezogen kreuzbrav und regiert dannoch gut auf Querruder obwohl sie schon im Sackflug ist. Der Abriss kommt spät und Kundigt sich gut an beim Aushungern .

das ist wohl ein rein subjektives erfassen der Eigenschaften weil ich umittelbar vorher in mit einem Salto Flog.


Tiefensprung in Tragflächen .
Uwe ha hat das vor kurzem recht schön erklärt. Wen irgendwo an der Trafläche auftrieb frhlt für eine ellyptische Vetreilung kann das Durch mehr Profiltiefe weider reingeholt werden ansattt durch mehr Wölbung.
Endet an Anfang des Tiefensprungs auch noch das Querruder hat man einen zur strömungsrichtung stehenden Ruderpalt weniger und bei ruderausschlg durch den weichen Übergang weniger Wirbel am Ruderende und hinter Tragfläche .Ähnlich eines Gigaflaps.
Wirbel = mehr Wiiderstand +Wölbung ansatt Tiefensprung auch .

Ich kann nicht sagen wei sich im Falle der Foka der Kurze Profilübergang auswirkt, das kann man aber wahrschinlich nut im Windaknal herausfinden mit vergleich eines breitern gliechen Starkes .
 

UweH

User
Tiefensprung in Tragflächen .
Uwe ha hat das vor kurzem recht schön erklärt. Wen irgendwo an der Trafläche auftrieb frhlt für eine ellyptische Vetreilung kann das Durch mehr Profiltiefe weider reingeholt werden ansattt durch mehr Wölbung.
Endet an Anfang des Tiefensprungs auch noch das Querruder hat man einen zur strömungsrichtung stehenden Ruderpalt weniger und bei ruderausschlg durch den weichen Übergang weniger Wirbel am Ruderende und hinter Tragfläche .Ähnlich eines Gigaflaps.
Wirbel = mehr Wiiderstand +Wölbung ansatt Tiefensprung auch .

Hallo Bernd, das war eine Erklärung von der Nurflügelei, da ist das besonders wichtig wenn auch noch ein Höhenruder am Flügel dran hängt mit dem man trimmen muss. Früher hat man das auch an Leitwerksseglern gemacht um Störwiderstände einzusparen, z.B. an der Minimoa oder Moazagotl, aber die Foka hat ja gerade keinen Tiefensprung. Die gleiche Wirkung auf die Gutmütigkeit wie ein Tiefensprung im Flügelgrundriß hat ein Profilstrak der außen mehr Maximalauftrieb bei den kleineren Re-Zahlen des zugespitzten Flügels ohne Tiefensprung hat, das könnte bei der Foka-Profilierung auch eine Rolle gespielt haben.

Gruß,

Uwe.
 
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