gewölbtes höhenruder

Yeti

User
Um genau zu sein: Wenn das Höhenleitwerk mit einem größeren als seinem Nullanstellwinkel angeströmt wird (wobei der Nullanstellwinkel, also der Anstellwinkel bei dem das Leitwerk weder Auf- noch Abtrieb erzeugt, durch den Höhenruderausschlag verändert werden kann).

Gruß Yeti
 

FamZim

User
Mitarbeit

Mitarbeit

Da jede oberfläche am modell auch widerstand erzeugt, muss bei meinen seglern auch das HR mit zum auftrieb beitragen.
Dazu hat es eine grade unterseite, oder das flächenproviel, ABER 2 % dünner !-!
Um den auftriebsmittelpunkt zu bestimmen rechne ich 50 % der flächenbelastung für das HR.
Immer angreifent bei 1/3 der tiefe .
Bei fartaufnahme steigt dann der auftrieb an der fläche stärker an als am HR, und das modell fängt selber ab.
Ich habe damit noch nie probleme gehabt.
Mit enten und tandems geht es etwa genauso, vorne dicker und mehr flächenbelastung als hinten.
Bei diesen MUSS ja wohl beides tragen oder ??

Gruß Aloys.
 

Yeti

User
FamZim schrieb:
Da jede oberfläche am modell auch widerstand erzeugt, muss bei meinen seglern auch das HR mit zum auftrieb beitragen.

Ob das Höhenleitwerk (HLW) Auftrieb oder Abtrieb erzeugt, lässt sich nicht per Definition festlegen. Es ergibt sich aus der Gleichgewichtsbedingung und ist vom Flugzustand abhängig.

Um den auftriebsmittelpunkt zu bestimmen rechne ich 50 % der flächenbelastung für das HR.
Immer angreifent bei 1/3 der tiefe .

Auch den Auftriebsmittelpunkt kannst du nicht per Definition festlegen. Der Auftriebsmittelpunkt (Druckpunkt) ist beim (positiv) gewölbten Profil vom Anstellwinkel und damit von der Geschwindigkeit abhängig. Bei zunehmendem Anstellwinkel wandert der Druckpunkt nach vorne, bei kleiner werdendem Anstellwinkel nach hinten.

Liegt der Auftriebsmittelpunkt (Druckpunkt) des Flügels vor dem Schwerpunkt, dann erzeugt der Flügel bezogen auf den Schwerpunkt ein schwanzlastiges Moment. Momentengleichgewicht kann nur erreicht werden, wenn das HLW ein gleich großes kopflastiges Moment erzeugt, also Auftrieb erzeugt. Wandert der Druckpunkt des Flügels nach hinten, dann nimmt das schwanzlastige Moment des Flügels bezogen auf den Schwerpunkt ab und das HLW muss weniger Auftrieb liefern.

Liegt der Druckpunkt des Flügels hinter dem Schwerpunkt (bei kleinen Anstellwinkeln, also im Schnellflug), erzeugt der Flügel ein kopflastiges Moment in Bezug auf den Schwerpunkt, also muss das HLW Abtrieb liefern, um das Momentengleichgewicht zu erreichen.

Zum selben Ergebnis kommt man selbstverständlich, wenn man nicht den wandernden Druckpunkt betrachtet, sondern die Kräfte in den Neutralpunkten von Flügel und HLW angreifen lässt und dazu ein geschwindigkeitsabhängiges Moment berücksichtigt. Allerdings ist es dann nicht mehr so offensichtlich, wann das Leitwerk Auf- oder Abtrieb liefert.

Gruß Rosinante

P.S. Den geringsten Widerstand erzeugt das HLW übrigens, wenn es weder Auf- noch Abtrieb liefert. Das ist allerdings nur bei einer einzigen Geschwindigkeit der Fall.
 

Unifly

User
Hallo zusammen!
Wo die Druckpunkte liegen und damit Auf- bzw. Abtrieb am Leitwerk produziert werden muß, war und ist mir schon klar; dahin zielte meine Frage ja genau ab: Im Prinzip müßte die Klappe leicht nach unten schauen im Langsamflug, (um Auftrieb zu erzeugen) und nicht nach oben!
Habe vielleicht eine Erklärung: Da die Modelle Flächenbelastungen von 2-3,5 kg/m² haben stelle ich wahrscheinlich einen schnellen Gleitflug zum Rumsuchen ein, beim Kurbeln wird dann auf nahe CA max gezogen und die Fahrt rausgenommen. Dann würden die leicht nach oben stehenden Klappen auch zum Abtrieb des Leitwerks passen!
Welche Meinung habt ihr dazu???

LG
Wolfgang
 

Yeti

User
Dass das Höhenruder "falsch herum" steht, ist in der Tat erstmal etwas verwirrend. Mit "falsch herum" meine ich jetzt: Ruder im Langsamflug nach oben ausgeschlagen, obwohl hier ständig einer behauptet, es würde dennoch Auftrieb erzeugen.

1. Frage: Es ist wohl unumstritten, dass ein Flügel auch mit nach oben ausgeschlagener Wölbklappe Auftrieb erzeugen kann. Also warum sollte das ein Höhenleitwerk nicht auch können?

2. Frage: Warum muss das Ruder "verkehrt herum" ausgeschlagen werden? Antwort: Weil das Flugzeug statisch längsstabil ist. Statische Längsstabilität bedeutet, dass das Flugzeug nach einer Störung von alleine in einen Ausgangszustand zurückkehrt. Wenn also der Ausgangszustand der Geradeausflug mit Höhenruder in Neutralstellung ist, dann würde bei einer Änderung dieses Zustands ein Nickmoment auftreten, das in Richtung des Ausgangszustandes wirkt. Zum Beispiel nach einer Vergrößerung des Anstellwinkels ein kopflastiges Moment, das wieder zu einer Verringerung des Anstellwinkels führt. Oder anders ausgedrückt: Nach einer Vergrößerung des Anstellwinkels erzeugt das HLW mehr Auftrieb als für diesen neuen Gleichgewichtszustand erforderlich wäre. Durch das nach oben ausgeschlagene Ruder wird der zusätzliche Auftrieb also nur soweit verringert, dass wieder Gleichgewicht herrscht. Das ändert aber nichts an der Tatsache, dass der Auftrieb des Höhenleitwerks trotzdem mit zunehmendem Anstellwinkel größer wird.

Gruß Rosinante
 

speed

Vereinsmitglied
Hallo Christian,
"falsch herum" nur beim Hecksteuerer. Bei der Ente gehts richtig rum!
Otto in Vertretung zu D. Schall

Ich fand Eure Beiträge super gut! Wie Rainer schon gesagt hat, die Spielzeugabteilung... alle Achtung. Bei den richtigen Piloten konnte ich so eine Diskussion nicht verfolgen!

Noch ein Beitrag zum HLW Profil und zur Optimierung. Man kann für den Auslegungsfall den ca-Wert des HLW berechnen. Der kann positiv, negativ oder 0 sein! Für jeden ca-Wert kann man ein Leitwerksprofil mit minimalem Widerstand aussuchen!
cw min(HLW Profil)= f(Wölbung, Dicke, Re-Zahl....)
Für die Fortgeschrittenen: Für eine Flügel-Leitwerksanordnung ( Fläche, Streckung) gibt es genau einen optmalen Wert für den ca-Wert am Flügel und am Leitwerk, um einen minimalen Gesamtwiderstand zu erhalten!
 
Unifly schrieb:
Hallo zusammen!
Habe vielleicht eine Erklärung: Da die Modelle Flächenbelastungen von 2-3,5 kg/m² haben stelle ich wahrscheinlich einen schnellen Gleitflug zum Rumsuchen ein, beim Kurbeln wird dann auf nahe CA max gezogen und die Fahrt rausgenommen. Dann würden die leicht nach oben stehenden Klappen auch zum Abtrieb des Leitwerks passen!
Welche Meinung habt ihr dazu???

LG
Wolfgang

hallo wolfgang,

genau das meinte ich mit meiner gegenfrage, und christian hats ja nochmal genau erklärt: die klappe ist bei genau einem flugzustand neutral, und da hat er vom hlw her den geringsten widerstand - das ist bei deiner einstellung der suchzustand.

wenn du beim kurbeln optimal sein willst schau in deine profilpolaren wo du gutes ca noch hast (so bei 0.8 je nach profil wenns ein thermik ist), dann mit der cm0 formel den druckpunkt ausrechnen und schwerpunkt dahin, aus der ca über winkel polare die ewd entnehmen und einstellen. fliegt mit neutralem HR sofort und wunderbar bei geringem sinken aber nicht schnell.

heißt dann natürlich mehr widerstand beim anstechen ... ;)

hannesk
 

Steffen

User
Moin,

hannesk schrieb:
die klappe ist bei genau einem Flugzustand neutral, und da hat er vom Ahle her den geringsten widerstand
Bei neutraler Klappe muss aber der Leitwerksauftrieb nicht Null sein. So einfach ist der Punkt nun auch nicht zu bestimmen ;)
Grundsätzlich würde ich immer den folgenden Weg gehen:

  1. Fliegen und austrimmen auf den gewünschten Gleitflug
  2. Einstellen des gewünschten Stabilitätsmaßes mit der Anstech und Ausschiessmethode
  3. Jetzt kann man die EWD so ändern, dass ein bestimmter Ruderausschlag für den gewünschten Gleitflug vorliegt. Dies kann auch eine leicht ausgeschlagene Klappe sein!

Die ausgeschlagene Klappe bietet evtl. einen Vorteil bei den Grenzen der Steuerbarkeit. Da wir ja im Langsamflug üblicherweise Auftrieb am HLW machen, das Ruder aber nach oben ausschlägt, habe wir natürlich eine Grenze wo das stark verwölbte HLW keinen weiteren Auftrieb mehr leisten kann (oder der Widerstand stark ansteigt).
Stellen wir die EWD (des nicht ausgeschlagenen Leitwerkes) nun so ein, dass im Geradeausflug die Klappe leicht nach unten ausgeschlagen ist, so haben wir für den Langsamflug Reserven im Ruderausschlag. Dies kann in speziellen Manövern wichtig sein (zB Windenstart bei stark gezogenem Ruder)

Betrachtet man nun diese Variationen genauer, so wird man feststellen, das die EWD des ausgeschlagenen Leitwerkes bei festliegendem Schwerpunkt immer gleich ist: ich erhöhe die EWD, dafür muss ich das Ruder auf tief trimmen. Dabei liegen dann in beiden Fällen die Nullauftriebswinkel gleich.

Die EWD ist also eher eine Einstellung für die Steuerbarkeitsgrenzen.

Ciao, Steffen
 
Steffen schrieb:
Moin,


Bei neutraler Klappe muss aber der Leitwerksauftrieb nicht Null sein.
...
Die EWD ist also eher eine Einstellung für die Steuerbarkeitsgrenzen.

Ciao, Steffen

hallo,

über wie man zu seiner einstellung kommt gibts meinungen..

@steffen
mit dem ersten satz hast du natürlich recht. ich beschrieb zuvor nur eine methode für einen bestimmten flugzustand das HR bei neutraler klappe auch bei ca=0 zu haben. ich finde das bewährt sich nicht schlecht, wenigstens zum anfangen, einen hangflitzer wird man auf ein niedriges ca einstellen;) . ich lass mich da aber belehren.

aber was anderes: wenn man das alles zusammenfaßt sieht es so aus, als ob bei den großen die HR klappe nur hinten ist, weil man dann "eingebaute" stabilität hat (bis zum abfangen bei losem ruder). bei modellen ist das mit alten "weichen" servo's vielleicht auch noch zutreffend, aber digi's? (@christian: spürt keine kraft ..)

eigentlich gehört aerodynamisch die klappe nach vorne, oder? also die nase des hlw rauf/runterfahren. dann würde die wölbung mit der absicht übereinstimmen, oder? bin schon am überlegen wie man das ausprobieren kann. :D bei unverändertem SP und wanderndem DP die jeweils optimale anströmung am HR hingemalt und übereinandergelegt .. (sigh.. :confused: :D )

hannesk
 

Steffen

User
HI,

ich verstehe nicht wirklich, was Du meinst.

Aber ein Leitwerk mit vorderem Teil als Ruder hilft bestimmt nicht :)

Ciao, Steffen
 

Unifly

User
Hallo hannesk,

jetzt hat du´s auf den Punkt gebracht:
Die Wölbung durch Ruderausschläge ist ja kontraproduktiv, daher gefällt mir dein Vorschlag recht gut, oder doch wieder das alte Pendelruder??
Das war ja ursprünglich mein Zweifel (und ist es immer noch), wieso im Langsamflug die Klappen nach oben schauen und dabei die Kiste meiner Meinung nach am Besten zum Thermiksuchen und Kreisen geeignet ist.
LG
Wolfgang
 

Yeti

User
Unifly schrieb:
Das war ja ursprünglich mein Zweifel (und ist es immer noch), wieso im Langsamflug die Klappen nach oben schauen und dabei die Kiste meiner Meinung nach am Besten zum Thermiksuchen und Kreisen geeignet ist.
LG
Wolfgang

klick

Gruß Rosinante
 
Steffen schrieb:
HI,
ich verstehe nicht wirklich, was Du meinst.
Aber ein Leitwerk mit vorderem Teil als Ruder hilft bestimmt nicht :)
Ciao, Steffen

hallo steffen,

so ungefähr (bloß mal ein bischen mit einem minimal sinken hlg rumgerechnet):
misi.jpg

die linie ist die profilsehne flügel, angenommene anströmung genau horizontal. cm0=-0.1 angenommen, ich hab den SP auf DP bei ca=0.5, ewd 2 grad (ca. S4083), oberes bild, dort ca hlw=0.

bei ca flügel=1.1 komme mit der gewählten geometrie auf ca hlw = 0.8.

dann hab ich rumgemacht, um den kleinen kreis gedreht, und um den großen geknickt. die endleiste hab ich wieder festgehalten. jetzt stimmt die wölbung. ????:confused: :confused: :D .

hannesk
 
erste versuche

erste versuche

hallo,

jetzt habe ich meine ersten versuche mit dem hlg gemacht.

hilfe wer kann mir helfen den nullauftriebswinkel einer ebenen platte mit einem knick auszurechnen? bzw. sagen wo es steht :confused: .
aber erst der reihe nach:

das modell ist ein hlg mit s4083, 200gr, der am gummi gestartet solange wie möglich oben bleiben soll (wir machen im verein da immer einen wettbewerb), also im prinzip ein freiflieger mit fernsteuerung mit 1.5m.

das hlw ist pendel aber hinten mit klappe (wegen der wölbung). maße: drehpunkt 40mm hinter nase, klappe 20mm dahinter, insgesamt 110mm.
das servo microdigi kann so verstellen daß die nase ca. 8mm rauf/runter geht.

DSCN0866hlw.jpg

ich habe zuerst das hinterste ende festgehalten (siehe skizze voriger beitrag). vorsichtiger wurfversuch: die hr verstellung hat null wirkung!

dann gleich umbau auf reines pendel, geht (man will ja auch fliegen).

dann umbau so, daß der drehpunkt für die klappe vorne ist. die stange ist in der klappe eingeklebt und vorne geführt.

DSCN0864hlw.jpg

jetzt ist die wölbungsverstellung deutlich kleiner, heute früh ausprobiert fliegt erstmal ok. schnelle richtungsänderungen gehen nicht, das ist sicher beim verallgemeinern der knackpunkt: zu richtungsänderung stimmt die wölbung erstmal beim "normalen" hr. man bräuchte eigentlich 2 freiheitsgrade, 1. für optimale richtungsänderung und 2. für optimale wölbung beim stabilen geradeausflug - insofern ist sowohl das gedämpfte als auch das pendel hr suboptimal.

jetzt würde ich gerne versuchen optimierungskriterien zu finden, drum mein hilferuf: wer weiß wie man eine geknickte platte rechnet :confused: ? vielleicht weiß auch noch jemand literatur.

vielen dank
hannesk

ps: ich weiß ich spinne ..:D bei unserem wettbewerb geht es wirklich um überhaupt nichts als spaß haben.
 

FamZim

User
Hallo Hannesk

Ich möchte hier zwei, meiner meinung nach, logische erklärungen für das nicht reagieren auf das geknickte H ruder geben.

Erstens: Senkt man die nase eines neutralen H ruders (ebene platte), erhält mann ein gewölbtes profiel.
Je stärker die absenkung um so grösser die wölbung.
Stark gewölbte erzeugen aber erst bei minuss 6° abtrieb und deshalb erfolgt kaum eine reaktion. Bei 110 mm tiefe sind 6° schon 12mm.

Zweitens: Jede tragende fläche verannlasst die luft zu einer abwärtsbewegung bei der auftriebserzeugung. Bei langsamem flug wenig luft mit starker abwärtsbewegung (hoher anstellwinkel) und im schnellflug eine grosse luftmenge mit weniger abtriebstendenz und geringem anstellwinkel.
Senke ich nun die nase nach unten entsteht darunter zwar abtrieb, gleizeitig wird aber die luft schräg nach oben umgeleitet und trift auf das hintere teil des leitwerks. Dadurch entsteht wieder auftrieb der alles wieder fast aufhebt.
Die luft verlässt das leitwerk horizontal , ohne auf oder abwärtstendens, und damit unverrichtetter dinge.
Ich hoffe das es so zu verstehen ist und eine steuerung an der endleiste oder durch pendelruder das sinnvollste ist.

Gruß Aloys.
 

kurbel

User
Ein wichtiger Punkt bei der Umströmung eines Profils (solange die Strömung sauber anliegt) ist, dass der Abströmwinkel im Wesentlichen durch die Profilhinterkante bestimmt wird.
D. h. man kann mit feststehender Hinterkante den Abströmwinkel nicht nennenswert beeinflussen, was aber der Zweck eines HR-Ausschlages ist.
Mit der Vorderkante könnte man aber das HLW an das ca etwas anpassen, bei dem es gerade arbeitet.
Es dürfte allerdings recht schwierig sein, das alles so auf einander abzustimmen, dass es sowohl in allen denkbaren Situationen sicher funktioniert, als auch stets den kleinstmöglichen Widerstand hat.

Ein 'worst case szenario' dazu wäre z. B. ein stark negatives cm am Flügel und gleichzeitig sehr kleines HLW an kurzem Hebelarm im Schnellflug. Wenn man dann kräftig zieht um den Einschlag zu verhindern, verlangt man für einen kurzen Moment ein stark negatives ca von einem dafür genau verkehrt herum gewölbten HLW. Wenn man Pech hat reißt also die Strömung am HLW ab und der Einschlag passiert eben doch :eek: .

Dynamische Flugzustände können einem also einen dicken Strich durch jede Optimierungsrechnung machen, die man ja gemeinhin nur für statische Flugzustände macht, weil's sonst zu kompliziert wird.

Ein Pendel-HLW ist unter diesen Vorraussetzungen sicher schon so gut, wie mit vertretbarem technischen Aufwand möglich, und hat gegenüber allen anderen Alternativen noch den Vorteil, dass man sich für keine EWD entscheiden muss und die rechnerische Betrachtung relativ einfach ist (hat nur eine Polare statt einer Schar Polaren in Abhängigkeit vom HR-Ausschlag) .
Gedämpfte scheinen dagegen in gewissen Punkten bessere Eigenschaften zu haben, die wiederum ja mittelbar auch Leistungsfördernd sind.

Aber ich bin mir sicher, Hannesk, das ist nicht das, was du zu dem Thema hören willst, jetzt, wo dich die Experimentierlust gepackt hat.

Und es sollte dich auch nicht vom Experimentieren abhalten, Langweiler unter den Modellbauern gibt es schon genug ;) .

Kurbel
 

FamZim

User
Hallo zusammen

Ich möchte noch ergänzen das ein Pendelruder insgesammt wohl den geringsten Wiederstand hat, das Klappenleitwerk aber durch die verstellbare Wölbung (nach oben und unten) einfach besser greift, besonders bei niedriger Geschwindigkeit.
Aufgefallen ist mir auch seit langem das bei Geschwindigkeitswechsel der Schwerpunkt das Problem ist, und sich aber keiner darum kümmert.
Das heist, langsam fliegen mit Schwerpunkt vorne und schnell fliegen mit Schwerpunkt hinten.
Von einem älteren Modellbauer weiss ich das es auch schon gemacht wurde, mit dem erfolg das die Mechanik sehr schnell bei Landungen beschädigt wird.
Es wurde auch nur zur Geschwindigkeitsaufnahme das Gewicht nach vorne gefahren ohne die EWD zu ändern, was natürlich vollkommen falsch ist.
Die richtige Lösung muss sein ,kleinere EWD und Gewicht nach hinten für Schnellflug.
Das liegt bestimmt im bereich von 10 % der Flächentiefe.
Bei dem hier vorgestellten eher kleinen Modell kommt diese Möglichkeit wohl nicht in betracht OODDEERR ??

Gruß Aloys.
 
kurbel schrieb:
Ein wichtiger Punkt bei der Umströmung eines Profils (solange die Strömung sauber anliegt) ist, dass der Abströmwinkel im Wesentlichen durch die Profilhinterkante bestimmt wird.

D. h. man kann mit feststehender Hinterkante den Abströmwinkel nicht nennenswert beeinflussen, was aber der Zweck eines HR-Ausschlages ist.
Mit der Vorderkante könnte man aber das HLW an das ca etwas anpassen, bei dem es gerade arbeitet.

..
Kurbel

hallo ihr beiden,

danke, das macht sinn, widerspricht nicht der these, daß man 2 freiheitsgrade hat a) für schnelle richtungsänderung und b) für optimale anströmung. das mit dem abströmwinkel kann man z.b. bei persecke nachlesen, aber daß das auch bei einem ebenen brett sooo krass ist hat mein bauch erst nicht geglaubt :rolleyes: (hier nochmal die frage wie man das rechnen kann bzw. wo am besten nachlesen, oder reicht "einfach" vom abströmwinkel ausgehen?).

wir waren nachmittags wieder testen, und ich hab wieder auf normal pendel umgebaut ging irgendwie besser. es fehlt eine verstellmöglichkeit für die wölbung (bei welcher ewd die wölbung null ist) - siehe a) b).

einen versuch mach ich noch, und bau die führung für das stängchen so um, daß ich den drehpunkt irgendwo hinlegen kann. dann kann ich mit den parametern nullwölbung und mischanteil noch etwas rummachen.

dann muß ich :rolleyes: überlegen, wie ich da überhaupt was lernen kann. dieser hlg ist bloß auf *einen flugzustand zu optimieren, dafür ist es eigentlich egal. naja, was man beachten muß wenn man nicht gleich abstürzen will wissen wir inzwischen.

danke und grüße
hannesk

ps: was macht die kohlefeder?

pps: edit: noch ein servo brauchts sowieso ...
 
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