Genesis II modell und FLZ-Vortex

[MarkusN]

Die Empfehlung der Klappentiefe bei den HQs hat AFAIK vor allem einen Grund: Mit der Verwendeten Skelettline ergibt 22% Klappe bei üblichen Drachenflugzeugkonstruktionen gerade etwa die erwünschte cm0 Änderung, dass die vorherige Trimmung für den neuen Flugzustand wieder passt. Zum "Gasgeben" muss also nur umgewölbt werden, so wie man sich das wünscht. Das dürfte aber bei einem extrem kurz gekoppelten Flugzeug wie der Genesis nicht passen.

Ein weiterer Grund für Klappentiefenempfehlungen ist der Druckanstieg im Bereich des Klappenscharniers. Der sollte bei nicht ausgeschlagener Klappe nicht zu stark sein, sonst führen schon kleine Klappenausschläge zu Strömungsablösungen.
Um das zu beurteilen vergleichst Du am besten die Druckverteilungen von üblichen Klappenprofilen und Deinem Entwurf.

 

[DirkSchipper]

Also das wurde ein pendel-HLW bevorzugen, wie beim original.

Dirk.

 

[UweH]

Das leitwerk muss beim HM50 sicherlich die grosster arbeit machen.

Mit dem PW75 hab ich auch gerechnet. Der hat ein gans positives Cm sehr dicht bei null. Das leitet zur merkwüdrig verhalten das das stabilo nur arbeitet um die standänderung zu machen. Ist die neue flugzeugstand einmal da, denn 'arbeitet' das stabilo nur noch im bereich Cl=+/-0,02 oder weniger (also 0). Es ist klar das das PW75 ein richtiges bret-profil ist.
Aber ich wünsche mich mehr. Mit das PW75 hat der flügel kein moment das im falle eines überziehen die nase herunter richtet. Also kein anstelwinkel reduzierendes moment. Und das hatte ich doch gerne anders.

Hallo Dirk,

ääähhh Du konstruierst sonst keine Nurflügel, oder?

Wenn Du das Modell wie einen Leitwerker auslegst obwohl es das nicht ist wird es fliegen wie ein Leitwerker der keiner ist

Ich glaube das Verhalten das Du für die Rechnung mit dem PW 75 beschreibst ist genau das was der Konstrukteur des Genesis haben wollte. Das Leitwerk ist kein Leitwerk sondern nur ein Ruder. Im normalen Geradeausflug ist die aerodynamische EWD ganz nahe bei 0, das ergibt geringste Trimmwiderstände und ermöglicht mit einem S-Schlag-Profil mit sehr kleinem Stabilitätsmaß zu fliegen, wie ein Brettnurflügel.
Das Drehmoment auf die Nase kommt beim Abriß nicht aus dem Profilmoment, sondern aus dem Abstand zwischen Schwerpunkt und Neutralpunkt. Bei abgelöster Strömung stimmt das rechnerische Profilmoment nicht mehr.
Ein Brett hat ein viel unkritischeres Abreißverhalten als ein Leitwerker, besonders bei Vorpfeilung, deshalb solltest Du das mit der geometrischen Schränkung nicht übertreiben. Wegen der hohen Zuspitzung ist abnehmende Wölbung und Dicke nach außen hin gut für das RE-Zahlverhalten des Flügels (Variante - lineaires dickeverlauf 13%-10%, wölbung: 2% bis 1,5%).
Mein Bauchgefühl sagt aber dass es nicht gut ist zwischen 75% Halbspannweite und Randbogen die geometrische Schränkung nicht mehr zu ändern, ich würde wahrscheinlich gar keine geometrische Schränkung einbauen, nur aerodynamische.

Verstehe mich nicht falsch, Du kannst bestimmt den Genesis als Leitwerker auslegen und fliegen, aber ich würde versuchen ein besseres Brett aus dem Flieger zu machen statt einen schlechteren Leitwerker und damit die Vorteile beider Bauweisen zusammen zu bringen statt deren Nachteile

Gruß,

Uwe.

 

[DirkSchipper]

Hallo Uwe,

Zuerst: ich verstehe dich nicht falsch. Also nicht im sinne das ich meine du versuchst mir nicht zu helfen. Ich freue mir mit deine bemerkungen, und lerne davon.
Ich bin kein anfänger im aerodynamik, aber auch kein specialist.

Ich glaube das Verhalten das Du für die Rechnung mit dem PW 75 beschreibst ist genau das was der Konstrukteur des Genesis haben wollte. Das Leitwerk ist kein Leitwerk sondern nur ein Ruder.

Ja, stimmt. So war das leitwerk am original auch gemeint.

Im normalen Geradeausflug ist die aerodynamische EWD ganz nahe bei 0, das ergibt geringste Trimmwiderstände und ermöglicht mit einem S-Schlag-Profil mit sehr kleinem Stabilitätsmaß zu fliegen, wie ein Brettnurflügel.

Ich bin nicht sicher ich verstehe dich hier richtig...
Das EWD ist gross, unwahrscheinlich gross!
Mit profile wie PW75, HM50, oder 'meines' ubgefähr gleich, rund 4,5 grad!

Ich kenne einen Franzosischen Genesis II (profile, verwindung) und hab der in FLZ eingeführt (hier). Der hat ein wenig kleiner EWD : 1,9 grad. Aber der echte fliegt mit 1 grad EWD! Wenn ich von dieser das überziehen im FLZ anschaue, erschrekte ich mich. Der überzieht ungefähr gleichzeitig zwischen 25% und flugelende. Was der erbauer mir auch gesagt hat: überziehen macht der ein wening unfreundlich.
Aber damit fliegt er mit ein sehr kleines CL auf HLW (-0,1 bis 0).

Das überziehen darf nicht im wurzelbereich anfangen, da er so nach hinten fallt. Aber es muss auch nicht schnell zur flügelende laufen, weil ich ihm steuerbar halte will. Dafür mus es irgendwo in der mitte anfängen. Darum hab ich's anders gemacht wie dein:

Mein Bauchgefühl sagt aber dass es nicht gut ist zwischen 75% Halbspannweite und Randbogen die geometrische Schränkung nicht mehr zu ändern

Du sagst auch:

ich würde wahrscheinlich gar keine geometrische Schränkung einbauen, nur aerodynamische

Damit meinst du grossere wölbung am flügelende?!
Da hatte ich auch schon an gedacht. Aber der Franzosischer Genesis fliegt mit weniger wölbung. Siehst du wie verwirrend das alles ist

Wann es dich interessiert, hier gibst drei gleiche Genesis II in FLZ mit verschiedene profile:
1. PW75
2. HM50
3. 'meine'

Gruss,
Dirk.

 

[UweH]

Damit meinst du grossere wölbung am flügelende?!
Da hatte ich auch schon an gedacht. Aber der Franzosischer Genesis fliegt mit weniger wölbung. Siehst du wie verwirrend das alles ist

Hallo Dirk,

bevor ich gute Nacht sage noch kurz das:
geometrische Verwindung ist klar, aber aerodynamische Verwindung meint die Nullauftriebswinkel der Profile. Mit kleinerer Wölbung wird auch der Nullauftriebswinkel kleiner. Symmetrische Profile haben Null Auftrieb bei Null Grad Anstellwinkel, damit kann man sich das klar machen. Abnehmende Wölbung nach außen zum Randbogen heisst kleinerer Nullauftriebswinkel und damit aerodynamische Schränkung...das ist auch besser bei abnehmender Re-Zahl.

Mir ist vorhin noch aufgefallen dass Frank Ranis empfohlen hat auf ein Profil "ebene Platte" ganz außen am Randbogen zu straken, das würde ich auch so empfehlen. Der extreme Abriss am Randbogen kommt von der viel kleiner werdenden Re-Zahl und damit der starken Auftriebsbelastung am Randbogen. Der RandBOGEN ist aber zurück gepfeilt und diese Pfeilung wirkt wie ein Turbulator, deshalb kannst Du die cA-Spitze mit ihrem Abriss dort ignorieren, sie wird keine Rolle beim fliegen spielen.
Wenn der Abriß nur mit dem Höhenleitwerksruder sehr unangenehm wird kannst Du auf dem letzten 1/3 des Höhenruderweg die Querruder mit hoch fahren, für moderne Fernsteuerungen kein Problem. Damit hast Du kleine Trimmwiderstände beim Leistungsflug, aber für den langsamen Flug bei Landung oder im Notfall eine zusätzliche Flügelschränkung für gutmütigen Abriß.

Jetzt aber gute N8,

Uwe.

 

[kurbel]

Die geringe Tiefe am Außenflügel macht zwar unangenehm
kleine Re-Zahlen, aber sie hat auch etwas positives.
Nämlich wirkt sich ein leicht negativer Profilmomentenbeiwert
kaum auf das Flügel-Cm aus.

Also wäre es nur konsequent, dort außen ein leicht negatives Profil-Cm zu akzeptieren,
was die Profilwahl für die geringe Re-Zahl erleichtert.
Ich denke da an etwas, wie ein auf 9% aufgedicktes MG06 oder so.

Erst danach würde ich ein Profil für den Innenflügel wählen.

Innen hat man reichlich Re-Zahl und dort ist es einfacher,
ein Profil mit leicht positivem Cm erfolgreich einzusetzen.
Durch die größere Tiefe ist auch das leicht positive Cm
überproportional wirksam (die Tiefe geht quadratisch in das Flügelmoment ein).

Innen würde ich also ein Brettprofil einsetzen,
dessen Ca_max zu dem des Außenflügelprofils passen sollte.
(Weil es wegen der Re-Zahl am Außenflügel schwieriger ist Ca-max zu bekommen als innen,
muss sich sich in diesem Punkt die Wahl des Innenprofils nach dem Außenprofil richten und nicht umgekehrt.)

Das Flügel-Cm sollte imho durch geschickt gewählten Profilstrak
möglichst nah bei Null liegen, um nicht das kleine HLW damit zu belasten.

Verwindung würde ich nur so einsetzen, dass gerade
die unterschiedlichen Nullauftriebswinkel berücksichtigt sind.
Bei einem Flügel-Ca = 0 sollte gleichzeitig an jeder Stelle
des Flügels das lokale Ca also auch dicht bei Null liegen.
Sonst schadet's dem Schnellflug.

Das HLW würde ich auch als Pendelleitwerk bauen,
denn dann braucht man sich um eine EWD gar nicht zu kümmern.
Außerdem ist's aerodynamisch elegant.

Schwerpunkt würde ich in den Flügelneutralpunkt legen.
Damit sollte das HLW immer nahezu keine Luftkräfte erzeugen müssen
(was es aufgrund der geringen Größe ja auch nicht effizient kann).

Kurbel

 

[DirkSchipper]

Uwe und kurbel,

Danke fur eure reaktion.

Zuerst soll ich meine gedanken über meine wahl doch erklären.
Die unterschiede zwischen die verschiedene profilen sind in FLZ so klein das da keine anleitung gibt das eine oder andere profil zu wahlen. Also hab ich gedacht die profile mit ein sehr kleines negativen moment zu wahlen, da sich der flugel dan nach kleiner einstellwinkel neigt.

Ich habe noch ein zusatsliche frage. Sie sprechen über "ein profil mit ein positives oder negatives moment". Wenn ich aber die profile in Profili anschaue, haben die meisten ein wechselendes moment. Meist negativ bei kleine einstellwinkel, und grosser (positiv) bei grosse einstellwinkel. Es gibt also kein profil mit 'ein' moment x. Oder ...? Nur das PW75 ist über das gesamte anstellwinkelberiech ungefähr null.

@Uwe, du hast mir aerodynamische schräkung gut erklärt. Ich verstehe es jetzt.

Sie sprechen über die kleine flügeltiefe am flügelende. Das erstaunt mich, weil die tiefe (gleich vor dem randbogen) immer noch 133 mm ist. Am viele grossegler sind die tiefen da oft 50% kleiner. Dabei (aber das wusten sie nicht) wir sprechen jetzt über ein 6 meter version, also 160 mm tiefe. Die Re-zahlen dabei sind (direkt vor überziehen): 102.000 (5m version) und 122.000 (6m version). Das sind die kleinste auftretender Re-zahlen, das erscheint mir nicht (zu) klein. Doch ...?

Frank Ranis hat über ein ebene platte am randbogen gesprochen. Ich hab da jetzt ein symmetrisches profil gewahlt.
Dazu hab ich die letzte 3 cm von randbogen ein wenig aufrecht gesetzt wie ein sehr kleines winglet (ist auch so am original). Damit ist das starke überziehproble am aussersten flügelende gelöst. Nur kurz vor richtigem überziehen erscheint es wieder.

Sie wiedersprechen einander auch (denke ich).
Uwe: "Abnehmende Wölbung nach außen zum Randbogen heisst kleinerer Nullauftriebswinkel und damit aerodynamische Schränkung",
Kurbel: "Innen würde ich also ein Brettprofil einsetzen,
dessen Ca_max zu dem des Außenflügelprofils passen sollte.
(Weil es wegen der Re-Zahl am Außenflügel schwieriger ist Ca-max zu bekommen als innen,
muss sich sich in diesem Punkt die Wahl des Innenprofils nach dem Außenprofil richten und nicht umgekehrt.)".

Also Uwe sagt: nach aussen zu abnehmender wölbung (0,5% ??) und vieleicht noch ein wenig verwindung dazu (1 - 2 grad ??).
Kurbel sagt: nach aussen (wenig? wie wenig?) zunehmender wölbung, und geometrisch verwindung nur zum ausgleich von null-auftriebswinkel. Da spielt also (nur?) die hochstgeschwindigkeit ein rolle. Aber was dan mit das überzieh verhalten?

Ich denke nun die vorschlag von Uwe ist mir am liebsten. Weil der das freundlichster überziehverhalten zu haben scheint. Also:
- PW75
- 13% dicke innen, 10% aussen
- 2% wölbung innen, 1,5% aussen (oder grosser unterschied?)
- am randbogen symmetrisches PW75
- geometrisches verwindung nur zo viel wie benötigt um ein freundliches üiberziehen zu machen
Gruss,
Dirk.

 

[kurbel]

Ich habe noch ein zusatsliche frage. Sie sprechen über "ein profil mit ein positives oder negatives moment". Wenn ich aber die profile in Profili anschaue, haben die meisten ein wechselendes moment. Meist negativ bei kleine einstellwinkel, und grosser (positiv) bei grosse einstellwinkel. Es gibt also kein profil mit 'ein' moment x. Oder ...? Nur das PW75 ist über das gesamte anstellwinkelberiech ungefähr null.

Das stimmt, in Wirklichkeit haben die meisten Profile je nach Re-Zahl mehr oder weniger starke Sprünge und Schrägen im Momentenverlauf über dem Anstellwinkel.
Hier ist bei Brettnurflügeln und Fastbrettnurflügeln (wie z.b. Genesis) sinnvoll, auf einen möglichst nicht zu sprunghaften Verlauf zu achten.
Am Außenflügel würde ich mich durchaus ein Cm von 0 bis -0,05 trauen.
Dickt man ein MG 06, oder AG 03 bis etwa 8 bis 10 % auf, sollte man bei Re=100000 ein Ca_max über 1 erreichen.

Als Innenprofil halte ich z.B. das MH 46 für gut geeignet.
Es kommen sicher auch andere in Frage.
Auch könnte es sinnvoll sein, das MH 46 als Grundlage zu benutzen und mit Modifikationen anzupassen.

Sie sprechen über die kleine flügeltiefe am flügelende. Das erstaunt mich, weil die tiefe (gleich vor dem randbogen) immer noch 133 mm ist. Am viele grossegler sind die tiefen da oft 50% kleiner. Dabei (aber das wusten sie nicht) wir sprechen jetzt über ein 6 meter version, also 160 mm tiefe. Die Re-zahlen dabei sind (direkt vor überziehen): 102.000 (5m version) und 122.000 (6m version). Das sind die kleinste auftretender Re-zahlen, das erscheint mir nicht (zu) klein. Doch ...?

Knapp über 100000 ist ok, aber für Profile mit S-Schlag nicht gerade üppig.
Daher mein Vorschlag dort auf eine S-Schlag zu verzichten, wo er für das Flügelmoment eh nicht viel bringt und wegen der Re einiges kostet.

Frank Ranis hat über ein ebene platte am randbogen gesprochen. Ich hab da jetzt ein symmetrisches profil gewahlt.
Dazu hab ich die letzte 3 cm von randbogen ein wenig aufrecht gesetzt wie ein sehr kleines winglet (ist auch so am original). Damit ist das starke überziehproble am aussersten flügelende gelöst. Nur kurz vor richtigem überziehen erscheint es wieder.

Alles, was weniger als etwa eine Außenflügeltiefe vom Flügelende entfernt ist, kann imho durch die meisten Rechenverfahren nicht gut genug abgebildet werden, als dass ich dem über den Weg trauen würde.

Sie wiedersprechen einander auch (denke ich).
Uwe: "Abnehmende Wölbung nach außen zum Randbogen heisst kleinerer Nullauftriebswinkel und damit aerodynamische Schränkung",
Kurbel: "Innen würde ich also ein Brettprofil einsetzen,
dessen Ca_max zu dem des Außenflügelprofils passen sollte.
(Weil es wegen der Re-Zahl am Außenflügel schwieriger ist Ca-max zu bekommen als innen,
muss sich sich in diesem Punkt die Wahl des Innenprofils nach dem Außenprofil richten und nicht umgekehrt.)".

Uwe und ich verfolgen hier verschiedene Ansätze und betonen offenbar verschiedene Aspekte der Flügelauslegung.
Imho sollte man sich allerdings an den Begriffen der geometrischen und der aerodynamischen Schränkung nicht zu sehr festklammern.
Was aerodynamisch zählt, sind die Nullauftriebsrichtungen der Profilschnitte und deren Lage zueinander, nur auf dem Baubrett spielen die Profilsehnen eine Rolle.
In der Regel entwerfe ich einen Flügel in der Vortex-Lattice-Software (AVL, FLZ-VORTEX, oder auch X/QFLR5) mit dem 'Einheitsprofil' ebene Platte und machen den Profilkram von Hand in Xfoil.
Dabei reicht es einem erstmal, einige grundlegende Beiwerte der Profile zu kennen.

Also Uwe sagt: nach aussen zu abnehmender wölbung (0,5% ??) und vieleicht noch ein wenig verwindung dazu (1 - 2 grad ??).

Das verbiegt mir besonders im Schnellflug viel zu sehr die Auftriebsverteilung.
Ich halte das deshalb für einen Irrweg: Mit den falschen Mitteln gegen den Tipstall gekämpft.
Wenn der Außenflügel tipstallgefährdet ist, muss ich ihn Ca-fest machen, durch ein entsprechendes Profil:
Wegen der Re-Zahl nicht zu dick, kein S-Schlag, nur geringe Dicken- und Wölbungsrücklage, nicht zu wenig Wölbung.
Falls durch die Maßnahmen die Nullauftriebswinkel der Profile innen und außen sich unterscheiden, muss man das berücksichtigen.

Im Fall MH 46 -> AG 03 mod. heißt das, das Außenprofil muss mit etwa -1° gegenüber der Wurzel eingebaut werden, damit die Nullauftriebsrichtungen parallel sind.
Das AG 03 mod wird dann schließlich beim Überziehen im Langamflug später an seinem Ca_max ankommen, als das Wurzelprofil.

Vorsicht ist allerdings generell bei gerechneten Profilbeiwerten angebracht.
Ca_max, Alfa_max, Alfa_0, und Cm sind nur schwer vorhersagbar durch Rechnung alleine.
Keine frei verfügbare Software kann das derzeit sicher und präzise.
Deswegen gibt es ja auch noch die sehr teueren Windkanäle.

Kurbel sagt: nach aussen (wenig? wie wenig?) zunehmender wölbung, und geometrisch verwindung nur zum ausgleich von null-auftriebswinkel. Da spielt also die hochst geschwindigkeit ein rolle. Aber was dan mit das überzieh verhalten?

Beides kann man gleichzeitig in den Griff bekommen.
Aber der Gedanke einfach nur etwas zu Schränken ist imho der falsche Ansatz.
Das Außenflügelprofil ist das am meisten kritische am ganzen Flügel.
Es muss sinnvoll gewählt werden.
Erst dann, wenn man weiß, was man vom Außenflügel (an Ca_max) erwarten kann, sollte man das Wurzelprofil festlegen.

Ich denke nun die vorschlag von Uwe ist mir am liebsten. Weil der das freundlichster überziehverhalten zu haben scheint. Also:
- PW75
- 13% dicke innen, 10% aussen
- 2% wölbung innen, 1,5% aussen (oder grosser unterschied?)
- am randbogen symmetrisches PW75
- geometrisches verwindung nur zo viel wie benötigt um ein freundliches üiberziehen zu machen

Kann man vllt so machen.
Ich prüf das nachher mal kurz.

Edit:
Dein Vorschlag geht, aber nach meinem Dafürhalten nur mit 1 bis 2° Verwindung, um Tipstalling zu vermeiden.
Das ist akzeptabel, wenn man keinen allzugroßen Wert auf Schnellflug legt.

Günstiger wäre es m. M. n. das Wurzelprofil etwas Auftriebsschwächer zu wählen.
(Das kann man Nutzen um es widerstandsärmer zu machen.)

Kurbel

 

[DirkSchipper]

Kurbel,

Danke für dein sehr erklarendes antwort.

Noch eine neue frage dazu: was ist mit dem alten regel: "mann soll vorzugweise keine profile unterschiedlicher familie vermischen"?
Da nimmst du MG06 oder AG03, und an die andere seite des flügels ein Mh...
Gleich mischst du da noch eine Benedek oder CJ dazwischen

Seriös:
Darum suchte ich auch immer nur ein profil wecher ich dan ein wenig änderte um an meine wölbungs- und dicke-wünschen zu kommen (oder eine familie mit die gewünschte dicken und wölbungen [HQ] ).

Gruss,
Dirk.

 

[kurbel]

'Will It Blend?'

'Will It Blend?'

Diese Grundregel ist nicht falsch, aber man muss kein Dogma daraus machen.
Ich hätte für den Außenflügel auch ein MH 43 als Grundlage für ein MH 43 mod. nehmen können.
Währen dann natürlich im direkten Vergleich immer noch zwei recht unterschiedliche Profile.

Im Einzelfall muss man eben prüfen, ob die Mischung der Profile funktioniert.
Xfoil (andere Programme vermutlich auch) ermöglicht ein Profil aus zwei verschiedenen zu interpolieren.
Damit kann man dann testen, ob die Kombination was taugt oder ob man mist gebaut hat.

Kurbel

 

[UweH]

Hallo Leute,

ich glaube bei dem Thema mit der nach außen abnehmenden Wölbung gibt es ein Mißverständnis über den Grund und den Umfang dieser Maßnahme. Abnehmende Wölbung hat normalerweise einen gerngeren Maximalauftrieb zur Folge, das ist nicht gut gegen Tipstall, da hat Kurbel vollkommen recht. Es geht mir dabei auch um einen Außenflügeleffekt, so wie die Empfehlung von Frank Ranis zur Spitze des Randbogens auf die ebene Platte zu straken. Der Außenflügel liegt im Bereich von Querströmungen und die wirken wie ein Turbulator: erhöhter Profilauftrieb und erhöhter Widerstand. Deshalb bringt eine moderate Entwölbung des Profils vor dem Übergang zum Strak auf ebene Platte eine Widerstandsersparnis ohne Verschärfung des Abrißproblems. Eine Entwölbung um 0,2-0,3 % ab ca. 95 % b/2 ist das woran ich dabei denke, kein Strak von b/2 auf den Randbogen mit Entwölbung um 0,5 % oder so, das wäre kontraproduktiv.

Kurbels Ansatz ist im Prinzip richtig, nur wird es schwierig werden bei dem großen Re-Zahlunterschied einen passende Profilstrak zu finden der innen und außen ähnliche cAmax ohne gravierende Unterschiede in den anderen Parametern hat, z.B. beim angesprochenen Momentenverlauf hat.
Mir ist es auch noch nicht gelungen mit irgend einer Auslegung den Effekt des höheren Maximalauftriebes eines cm025-negativen Außenprofils bei Vorpfeilung und hoher Zuspitzung wirklich zu nutzen. Die damit verbundene Schwerpunktwanderung verkleinert die Hebelarmdifferenz wieder so stark, dass der Einfluß des negativen Moments außen hauptsächlich Nachteile bringt. Der Auslegungs-cA ließ sich bisher nicht konstant halten, nicht einmal mit cm025=0-Profilen.
Ich würde mich aber freuen wenn so eine Auslegung gelänge, denn sie hat auch Vorteile bei der Steuerbarkeit.

Ich möchte hier keine Empfehlung für konkrete Profile mehr abgeben, denn die Leistungswerte verschiedener mal "kurz durchs Vortex gejagter" Varianten (eine Sache von 2 Stunden) waren ernüchternd schlecht. Genesis ist ein kompliziertes Flugzeug und die Auslegung erfordert viel Detailarbeit und überhabt viel Arbeit. Die einfachste Methode ist ein S-Schlagprofil herzunehmen und nur in der Dicke zu ändern um auf die Re-Zahl einzugehen. Mit abnehmender Re-Zahl nach außen wird der Nullmomentenbeiwert sowieso näher an Null sein, da kann man sich das cm025-negative Profil auch sparen. Ich weiß nicht in wie weit man ein PW1211 ungestraft aufdicken darf, aber so ein Profiltyp wäre mein Favorit: gut bei kleinen Re-zahlen, bewährt bis runter auf 120 mm Profiltiefe / <Re 100 000 und ausreichend Moment um das Höhenleitwerk als reines Ruder einzusetzen. Ganz außen, kurz vor beginn des RandBOGENS würde ich das Profil etwas entwölben und die Maxima von Dicke und Wölbung etwas nach vorne zur Nase hin verlegen. Ich würde dabei keine geometrische Schränkung einbauen.

Die Überprüfung der modifizierten Profile im X-Foil wie von Kurbel beschrieben ist dabei jedoch Pflicht und Grundlage der ganzen Auslegungsarbeit.

Gruß,

Uwe.

 

[kurbel]

Es geht mir dabei auch um einen Außenflügeleffekt, so wie die Empfehlung von Frank Ranis zur Spitze des Randbogens auf die ebene Platte zu straken. Der Außenflügel liegt im Bereich von Querströmungen und die wirken wie ein Turbulator: erhöhter Profilauftrieb und erhöhter Widerstand. Deshalb bringt eine moderate Entwölbung des Profils vor dem Übergang zum Strak auf ebene Platte eine Widerstandsersparnis ohne Verschärfung des Abrißproblems.

Gibt es zu dieser These auch Messergebnisse, die sie stützen?

Kurbels Ansatz ist im Prinzip richtig, nur wird es schwierig werden bei dem großen Re-Zahlunterschied einen passende Profilstrak zu finden der innen und außen ähnliche cAmax ohne gravierende Unterschiede in den anderen Parametern hat, z.B. beim angesprochenen Momentenverlauf hat.

Ich denke, das ist eine lösbare Fleißaufgabe.

Mir ist es auch noch nicht gelungen mit irgend einer Auslegung den Effekt des höheren Maximalauftriebes eines cm025-negativen Außenprofils bei Vorpfeilung und hoher Zuspitzung wirklich zu nutzen.

In der Praxis, oder rechnerisch?

Die damit verbundene Schwerpunktwanderung verkleinert die Hebelarmdifferenz wieder so stark, dass der Einfluß des negativen Moments außen hauptsächlich Nachteile bringt.

Der Schwerpunkt ist nicht abhängig von den gewählten Profilen, er folgt allein aus dem Flügelgrundriss.
Ein negatives Profil-Cm am Außenflügel hat ansich kaum irgendeinen Einfluß auf den gesamten Flügel.

Der Auslegungs-cA ließ sich bisher nicht konstant halten, nicht einmal mit cm025=0-Profilen.

Verstehe nicht warum das nicht gehen soll, oder was daran problematisch sein soll?
Erklär mal, ich steh aufm Schlauch.

Die einfachste Methode ist ein S-Schlagprofil herzunehmen und nur in der Dicke zu ändern um auf die Re-Zahl einzugehen.

Nur die Dicke zu verringern wird nicht reichen, denn dann ist das Ca_max an der Wurzel wieder höher, als am Tip.

Mit abnehmender Re-Zahl nach außen wird der Nullmomentenbeiwert sowieso näher an Null sein, da kann man sich das cm025-negative Profil auch sparen.

Das Cm_0-negative Profil nehme ich nicht des Cm_0s wegen, sondern, weil der Wegfall der Bedingung 'Cm_0 <= 0' die Wahl von Profilen mit besseren Eigenschaften für die niedrigen Re-Zahlen ermöglicht.

Kurbel

 

[UweH]

Zitat:
Zitat von UweH
Es geht mir dabei auch um einen Außenflügeleffekt, so wie die Empfehlung von Frank Ranis zur Spitze des Randbogens auf die ebene Platte zu straken. Der Außenflügel liegt im Bereich von Querströmungen und die wirken wie ein Turbulator: erhöhter Profilauftrieb und erhöhter Widerstand. Deshalb bringt eine moderate Entwölbung des Profils vor dem Übergang zum Strak auf ebene Platte eine Widerstandsersparnis ohne Verschärfung des Abrißproblems.

Gibt es zu dieser These auch Messergebnisse, die sie stützen?

Hab ich 3D-Meßverfahren zur Verfügung? Nein.

Zitat:
Zitat von UweH
Kurbels Ansatz ist im Prinzip richtig, nur wird es schwierig werden bei dem großen Re-Zahlunterschied einen passende Profilstrak zu finden der innen und außen ähnliche cAmax ohne gravierende Unterschiede in den anderen Parametern hat, z.B. beim angesprochenen Momentenverlauf hat.

Ich denke, das ist eine lösbare Fleißaufgabe.

Dann mach mal. Wir haben einen Re-Zahl- und Ca-Belastungs-angepaßten Strak gerade für eine Hortenauslegung gemacht, das ist eine Schweinearbeit.

Zitat:
Zitat von UweH
Mir ist es auch noch nicht gelungen mit irgend einer Auslegung den Effekt des höheren Maximalauftriebes eines cm025-negativen Außenprofils bei Vorpfeilung und hoher Zuspitzung wirklich zu nutzen.

In der Praxis, oder rechnerisch?

Weder das eine noch das andere.

Zitat von UweH
Die damit verbundene Schwerpunktwanderung verkleinert die Hebelarmdifferenz wieder so stark, dass der Einfluß des negativen Moments außen hauptsächlich Nachteile bringt.

Der Schwerpunkt ist nicht abhängig von den gewählten Profilen, er folgt allein aus dem Flügelgrundriss.
Ein negatives Profil-Cm am Außenflügel hat ansich kaum irgendeinen Einfluß auf den gesamten Flügel.

Der Schwerpunkt wandert geometrisch bedingt bezogen auf die Nasenleiste der Wurzelrippe mit zunehmender Zuspitzung und / oder Vorpfeilung nach vorne und wandert damit der Außenrippe hinterher. Deshalb hat ein negatives Profil-cm erst bei großen Vorpfeilungen/Zuspitzungen keinen Einfluß mehr auf den Flügel cm. Probiers mal anhand z.B. des Genesis-Flügels aus, da ist zwar die Zuspitzung sehr groß, die Vorpfeilung aber noch gering.

Zitat:
Zitat von UweH
Der Auslegungs-cA ließ sich bisher nicht konstant halten, nicht einmal mit cm025=0-Profilen.

Verstehe nicht warum das nicht gehen soll, oder was daran problematisch sein soll?
Erklär mal, ich steh aufm Schlauch.

Wie vor, probiers mal aus.....

Zitat:
Zitat von UweH
Die einfachste Methode ist ein S-Schlagprofil herzunehmen und nur in der Dicke zu ändern um auf die Re-Zahl einzugehen.

Nur die Dicke zu verringern wird nicht reichen, denn dann ist das Ca_max an der Wurzel wieder höher, als am Tip.

Das ist wohl Re-Zahlbedingt bei den meisten zugespitzten Flügeln so und funktioniert meistens trotzdem.

Zitat:
Zitat von UweH
Mit abnehmender Re-Zahl nach außen wird der Nullmomentenbeiwert sowieso näher an Null sein, da kann man sich das cm025-negative Profil auch sparen.

Das Cm_0-negative Profil nehme ich nicht des Cm_0s wegen, sondern, weil der Wegfall der Bedingung 'Cm_0 <= 0' die Wahl von Profilen mit besseren Eigenschaften für die niedrigen Re-Zahlen ermöglicht.

O.K.. Wie bereits geschrieben, ich würde mich freuen wenn so eine Auslegung gelingt.


Gruß,

Uwe.

 

[UweH]

Ein negatives Profil-Cm am Außenflügel hat ansich kaum irgendeinen Einfluß auf den gesamten Flügel.Verstehe nicht warum das nicht gehen soll, oder was daran problematisch sein soll?

Hallo Kurbel nochmal,

hierzu noch eine kleine Erklärung: bei meinen vorgepfeilten Entwürfen z.B. ein (ungeflogener) mit Zuspitzung 0,44 und 4° Vorpfeilung an der Nase liegt durch die geometrische Verschiebung des Neutralpunkts fast die komplette Außenrippe hinter dem Neutralpunkt. Damit hat der Profilmoment des Außenprofils einen deutlichen Einfluß auf den Flügelmoment. Der Auslegungs-cA fällt selbst bei einen symmetrischen Profil gegenüber dem verwendeten PW1211 um 0,05 und das war mir wegen der größeren benötigten Höhenrudergrundanstellung die Verwendung eines cm025-negativen Profils nicht wert.

Gruß,

Uwe.

 

[kurbel]

Uwe, ich frage nach Messungen, die den von Dir genannten Außenflügeleffekt bestätigen, weil ich es sonst nur für eine Vermutung halten kann.
Solche Messungen müssten, wenn es ein signifikanter Effekt ist, eigentlich schon anderswo beschrieben sein.

Der Schwerpunkt wandert geometrisch bedingt bezogen auf die Nasenleiste der Wurzelrippe mit zunehmender Zuspitzung und / oder Vorpfeilung nach vorne und wandert damit der Außenrippe hinterher. Deshalb hat ein negatives Profil-cm erst bei großen Vorpfeilungen/Zuspitzungen keinen Einfluß mehr auf den Flügel cm. Probiers mal anhand z.B. des Genesis-Flügels aus, da ist zwar die Zuspitzung sehr groß, die Vorpfeilung aber noch gering.

Der hinterste fliegbare Schwerpunkt und der Neutralpunkt sind durch die Draufsicht des Modells eindeutig gegeben, völlig unabhängig von dessen Profilierung.

Der Einfluss des Profil-Cms auf das Flügel-Cm hat nichts mit der Pfeilung und der Lage des jeweiligen Flügelsegments in Flugrichtung zu tun.
(Wohl aber das lokale Ca, aber von dem rede ich ja gar nicht.)
Der geringe Einfluss des Profil-Cms am Außenflügel liegt allein daran, dass die Flügeltiefe gering ist.

Die lokalen Profilmomente gehen in die Momentenbilanz ein als das Integral über der Spannweite (y-Achse) von: Cm_0 (y) * t² (y) * dy.
Dabei sind Cm_0 (y) das lokale Profilmoment, t (y) die lokale Flügeltiefe und dy ein infinitesimal kleines Spannweitenhäppchen.
Das heißt, ein Spannweitenstückchen an der Wurzel geht hier locker sechsmal so stark ins Profilmoment des Flügels ein, wie ein gleich breites Spannweitenstückchen am Flügelende, wegen (t_innen/t_außen)² ≈ 2,5² ≈ 6.

Siehe auch Nickel/Wohlfahrt: 'Schwanzlose Flugzeuge', Seiten 55 bis 57.

Kurbel

 

[UweH]

Uwe, ich frage nach Messungen, die den von Dir genannten Außenflügeleffekt bestätigen, weil ich es sonst nur für eine Vermutung halten kann.
Solche Messungen müssten, wenn es ein signifikanter Effekt ist, eigentlich schon anderswo beschrieben sein.

Hallo Kurbel, Messungen hab ich nicht, aber die Grundlage des Effekts ist beschrieben in Aufwind 4/2005, "Profile Light" von Hartmut Siegmann.

Gruß,

Uwe.

 

[DirkSchipper]

Hallo Uwe und Kurbel,

Erschlage euch nicht eure kopfe ... Ich brauche euch noch sehr ...

Eure diskussion über das wanderen des neutralpunkt verstehe ich nicht genau. Ursache ist wahrscheinlich zum teil mein Deutsch ...
Das buch "Nickel/Wohlfahrt: 'Schwanzlose Flugzeuge', Seiten 55 bis 57" kenne/habe ich nicht.
Aufwind 4/2005 denke ich schon, anders hat ein vereinskollege es doch.

Was ich bis nun heraus hole:

• es gibt drei hauptstellen am flügel: wurzel, flügelende (anfang randbogen) und echtes flügelende,
• Ich muß suchen nach 2 S-schlag-profile mit möglichst Cm>=0, einer für wurzel, einer für anfang randbogen. Ca-max (Re-zahl bezogen) muß möchlist am 'anfang randbogen' groser sein. Vielleicht ist das nicht moglich (sagen sie), in die fall muß der aussen so groß mochlich sein,
• Wenn möglich kommen diese profile aus gleichen familie, doch wenn es mit zwei profile unterschiedlicher familie besser klappt, sind die zu bevorzugen,
• Re-zahl freundlicher an randbogen mache ich durch dünneres profil, und ein wenig vorverlegung von max. dicke und max wölbung (ich such mir ein solcher profil, oder/und bearbeite einer),
• Profil-änderungen kontroliere ich mit xfoil (profili) sodas ich weiß das es noch einigerweise ein effectives profil bleibt und nicht zum "fliegendes dreieck" wird),
• Das alles muß den auch auf ortlichen Re-zahl bezogen werden,
• Wenn es nicht gelingt ein profil zu finden das am randbogen doch ein höheres Ca-max hat (was sie erwarten) soll am mindesten das unterschied so klein wie möglich sein, und das wurzelprofil über das ganse einstellwinkelbereich das großten Cm haben (>=0), das randbogenprofil kann ebentuel ein leichtes Cm<0 haben (aber so wenig möglich). Also anstreben der ganse flügel Cm>=0 zu machen,
• Von randbogen bis flügelende entwölbe ich das profil wieder etwas. Nicht wie ich es eher gemacht habe (gans symmetrisch), aber nur 0,2% bis 0,3% weniger.
• Geometrischen flügelverwindung so wenig wie möglich (verwindung ist der feind von hochgeschwindigkeit), nur zum uberkommen was nicht durch Ca-max und positivem Cm am randbogen gelingt.

Ich hab gesternabend noch gesucht nach das profil PW1211, habe es aber nirgendwo gefunden. Können sie mir daran helfen?

Gruss von ein dankbaren Dirk.

 

[UweH]

Eure diskussion über das wanderen des neutralpunkt verstehe ich nicht genau. Ursache ist wahrscheinlich zum teil mein Deutsch ...

Hallo Dirk,

ich glaube das liegt mehr an meinem Deutsch

Wenn Du einen ungepfeilten Flügel hast dann liegt der geometrische Neutralpunkt an einer bestimmten Stelle die man meist als Abstand von der Nasenleiste der Wurzelrippe angibt. Definiert ist sie als 25 % der mittleren Flügeltiefe.
Wenn der Flügel nach vorne gepfeilt ist dann ist der Neutralpunkt zwar immer noch bei 25 % der mittleren Flügeltiefe, aber der Abstand zur Nasenleiste der Wurzelrippe wird kleiner als bei einem geraden Flügel, der Abstand zur Nasenleiste der Endrippe wird aber größer. Den Einfluß dieses Effekts auf den Momentenhaushalt des Flügels wollen wir nutzen.

Ich hab gesternabend noch gesucht nach das profil PW1211, habe es aber nirgendwo gefunden. Können sie mir daran helfen?

Ich hänge es hier an, aber es ist sehr dürnn und ich habe keine Erfahrung damit wie es sich bei Aufdickung ändert

Gruß,

Uwe.

 

[DirkSchipper]

Uwe,

OK. ich verstehe das neutralpunkt problem.

Ich plante schon vor viele jahren mir ein genesis zu bauen. nur vor kurz hab ich damit richtig angefangen.
Dafur hab ich mich schon enige mahlen nach einen profil gekukt ...
Was mir immer wieder auffiel war das die tropfen von HM50 so enorm gutmutig ist. beachtliche dickenänderungen nimmt er freundlig an, ohne zu viel scharfes zu werden im überzieh bereich. Und kleine änderungen in max-dicke oder max-wölbung haben große einfluß. Man kan damit viel gut machen.

Ich werde heute abend das PW1211 anschauen und untersuchen.

Sind da irgendwo mehr PW-profile zum downloaden (PW51, -75, -98, -106 hab ich schon) ?

Gruß, Dirk.

 

[kurbel]

Wenn der Flügel nach vorne gepfeilt ist dann ist der Neutralpunkt zwar immer noch bei 25 % der mittleren Flügeltiefe, aber der Abstand zur Nasenleiste der Wurzelrippe wird kleiner als bei einem geraden Flügel, der Abstand zur Nasenleiste der Endrippe wird aber größer. Den Einfluß dieses Effekts auf den Momentenhaushalt des Flügels wollen wir nutzen.

Diesen Effekt habe ich genau nicht gemeint.
Für Profilmomente, und nur von denen rede ich die ganze Zeit, spielt der Enstehungsort keine Rolle.

Uwe, was du meinst kann allenfalls der Einfluss eines lokalen Cas
auf das Flügelmoment sein, also der Einfluss der Auftriebsverteilung.
Das ist aber ein anderer Diskussionspunkt.

Weiters habe ich mal nach Profilen gekuckt und finde da
vier möglicherweise interessante Serien vom Richy Eppler:

E325-E329,
E330-E334,
E335-E339, und
E340-E344.

Die sind offenbar als Straks gedacht, man muss sie nur mal darauf abklopfen,
wie gut sie zu den Re-Zahlen und zum geplanten Einsatzbereich passen.

Kurbel