Konstruktion eines Seglers: Profil-, Geometriefragen

nilsw

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Guten Tag
Ich möchte mich diesen Winter bezüglich Flächenbau und evtl. auch Formenbau ein wenig fortbilden.
Die Idee kam mir als ich einen Rumpf angeschaut habe welcher noch herumliegt und verstaubt, in ermangelung passender Flächen.
Der Rumpf ist folgender :
http://www.top-model.ch/de-de/prdtDetail.aspx?prdtName=1073

Nun wollte ich nicht einfach die bestehende Fläche abformen, da das eine reine Thermikgurke ist. Nach ein wenig vergleichen und rechnen kam ich zum Schluss das eine Spannweite bis zu 280cm zu verkraften ist.
Also sieht mein erster Entwurf etwa so aus:
- Spannweite 280cm
- Streckung ungefähr 20
- Trapezform, da einfacher zu bauen als Runde Formen.

Flügel.jpg

Die Flugeigenschaften sollten folgendermassen sein:
- Annehmbare Thermikleistung
- Gute Speedeigenschaften (Soll auch bei leichtem Anstechen schon ordentlich losrennen)
- Auf alle Achsen vorallem auch auf Quer wendig.
- Die Option auf gute Hotliner-Eigenschaften (Unterstreicht also nochmals den Speed)
- 4-Klappen

Frei nach aerodesign.de ordne ich mich mal in die Kategorie 4-Klappen - ich brauche keine Verwindung und vermutlich eher eine kleine Wölbung - ein.
Kann das so mit dieser Geometrie Funktionieren?

Evtl. werde ich später auch noch einen extra Rumpf dazu bauen, welcher dann einen längeren Hebelarm bekommt für ruigeres Fliegen. evtl auch Elektro in Hotlineraulegung.

Angedachte Profile:
Nach einigem lesen kam ich zum Schluss das die üblichen F3B Profile ganz gut geeignet wären. Allerdings weiss ich nicht wie es mit Dicke und Wölbung etwa aussehen sollte. Bisher in erwägung gezogen habe ich : RG15, HD-45, MG-06 (wobei die letzten zwei vermutlich schwer zu bauen sind....?)

Jegliche konstruktiven Antworten sind erwünscht ;)
Danke Gruss Nils
 
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Chrima

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nilsw schrieb:
...
Kann das so mit dieser Geometrie Funktionieren?...
Hallo Nils
Was hast Du den da gezeichnet ?
Diese Flügelgeometrie entspricht ja schon einer Streckung von 40 !? :confused:
Und wieso möchtest Du eine Streckung von 20 ? Ist dies aus optischen Gründen, oder meinst Du der Flieger wird dann schneller ?
Grüsse
Christian
 

nilsw

User
Hallo
Warum Streckung 20:
- Optik finde ich geil, und ich will die Flugeigenschaften eines Hochgestreckten Seglers einmal ausprobieren.
- Ein F3B Modell mit üblicher Streckung habe ich schon, will ja nicht 3 hgleiche Modelle.

Ich dachte die Streckung wird nur mit der Spannweite eines Flügels gerechnet...?

Das ist ja eine 40-er Streckung :
http://www.schempp-hirth.com/index.php?id=nimbus-4d0

Ich denke die hat doch noch mehr...
So übermässig dünn kommt mir meine Fläche nicht vor.
Gruss Nils
 

Chrima

User
Hallo Nils
Man nimmt die ganze Spannweite.
Aber mach doch mal rechnerisch weiter mit Deiner Geometrie und berechne die Flächenbelastung ! Braucht nicht genau zu sein, Gewicht vom Rumpf (mit Blei, nicht vergessen !) hast Du ja schon. Ansonsten wäge ich heute Abend einmal meine "Thermikgurke" !;)
Gruss
Christian
 

Tofo

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so ein Quatsch! Mit der Streckung wird dein Flieger so kritisch, dass du ihn überhaupt nicht in der Luft halten kannst. Vermutlich nur mit richtig speed, was jeden Thermikflug im Keim erstickt. Schau dir doch mal die Nachbauten von Scale Seglern (wie Nimbus, etc.) mit hoher Streckung an. Das Abreissverhalten ist einfach eine Katastrophe.

Und dann vergleiche mal mit dem mini Kult von Tangent oder dem Akro Star von MPX. Die Modelle kannst du aufm Punkt wenden und beim Anstechen gehen die mindestens genauso gut.

Was für ein Profil willst du überhaupt nehmen? Und wie willst du diese schmale Fläche stabil und leicht bauen??

MfG,
Thorsten
 

Tofo

User
ach, habe jetzt erst deine Angaben zum Profil gesehen. Wenn du einen Hotliner haben willst, dann würde ich gleich das mh30 oder RG 14 statt RG 15 nehmen.
Und dann lieber die Wölbung so gering wie möglich machen. Servos müssen halt noch rein passen. ;)

MfG,
Thorsten
 
"Mach das nich!"

"Mach das nich!"

Hallo Nils,
so, oder zumindest so ähnlich könnte man das kurz und bündig sagen.....worauf Du Dich sicher ärgern würdest, Deine Vorstellungen erst recht in die Tat umsetzt und Dir dann hinterher von den Schlaumeiern, die alles schon vorher wussten sagen lassen musst: "Wir haben´s dir ja gleich gesagt!"
Schön!
Das hilft Dir demnach kein bisschen weiter.
Dir hilft hier also nur die Frage nach dem "Warum?". Ich möchte hier keine Romane schreiben, aber auch nicht als einer der ganz kurz angebundenen Schlaumeier enden und daher ein paar Worte zur Streckung verlieren.

1.Warum baut man große Streckungen?
Das dient in erster Linie der Reduktion des induzierten Widerstandes.
Wofür brauch ich das?
Das ist dann hilfreich, wenn man ein Flugzeug in dem Geschwindigkeits (oder respektive Ca-) Bereich bewegt, in dem der induzierte Wiederstand einen großen Teil der Gesamtwiederstandsbilanz ausmacht. Und das ist in erster Linie bei langsamer Fluggeschwindigkeit, bzw. hohen Ca-Werten (sagen wir mal ca > 0.6) der Fall. Wenn man schnell fliegt ist der Anteil des induzierten Wiederstandes an der Gesamtwiederstandsbilanz nicht mehr so groß. Hier dominiert dann der Profilwiederstand.

2.Welche Nachteile hat denn eine hohe Streckung?
- bei gegebener Spannweite muss man um die Streckung zu erhöhen die Profiltiefen und somit die Fläche reduzieren. Das bringt Nachteile in aerodynamischer und statischer Sicht mit sich:
2a. aerodynamischer Nachteil:
Mit der Reduktion der Flügeltiefen reduziert man auch die Re-Zahlen, was in der Regel einen höheren Profilwiederstandsbeiwert zur Folge hat.
2b. statischer Nachteil:
Bei Verwendung identischer Tragflügelprofile steht bei einem hochgestreckten Flügel weniger Bauhöhe zur Verfügung als bei einem geringer gestreckten. Dies bedeutet, dass die Biegelasten und vor allem die Torsionslasten, die von der Tragflügelstruktur aufgenommen werden müssen beim hochgestreckten Tragflügel deutlich höher sind. Um dies auszugleichen muss mehr Material und damit Gewicht verbaut werden oder ein dickeres Profil, damit meist langsameres Profil Anwendung finden.

Wenn ich Dich richtig verstanden habe, möchtest Du in ersten Linie schnell fliegen. Du kannst nun Punkt für Punkt meiner Schilderung durchgehen und Dir selbst beantworten, ob das sinnvoll ist.

z.B. Punkt 1.: "Mein Flugzeug soll schnell fliegen. Dabei ist der induzierte Wiederstand von geringerer Bedeutung als der Profilwiederstand. Eine hohe Streckung ist also für mich weniger bedeutsam, als ein schnelles Profil!"

Die Punkte 2a und 2b kannst Du Dir nun sicher selbst beantworten.....

Ich habe Dir mal zwei Varianten hier aufgezeichnet. Beide haben die von Dir vorgegebene Spannweite von 2800mm und sind mit eiem RG-15 profiliert, das für den flotten Einsatz sicherlich gut geeignet ist. Variante 1 ist die blaue mit Streckung 15, Variante 2 die rote mit Streckung 20.

Streckung_01.GIF
Streckung_02.GIF


Um fair und vergleichbar zu bleiben haben beide identische Flächenbelastungen. Du siehst hier schon ein Dilemma, das Du bei der Beantwortung von Punkt 2b herausgefunden hast. Der Version2-Flieger muss bei gleicher Flächbelastung 430gr. leichter gebaut werden und gleichzeitig noch stabiler hinsichtlich Biegung und Torsion!

Wenn wir nun beide von der Flächenbelastung her gleichschwere Flugzeuge gegeneinader antreten lassen, sieht das in etwa so aus:

Streckungcomp_01.GIF

Nun ja, wenn Du primär schnell fliegen willst, würde ich Dir deutlich zu der hier aufgzeigten Version 1, also einer deutlich geringeren Streckung als 20 raten. Was heisst "würde"? Ich tue´s und wiederhole mich abschließend: Nils, mach das nich! Bau eine kleinere Streckung.
Schöne Grüße und einen schönen Abend:
Fredo
 
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nilsw

User
Okay, ihr habt mich soweit überzeugt :D.
Als erstes mal Danke für die ausführlichen Antworten, wie gesagt ich habe aufgrund von Beobachtungen und Vergleichen geplant. Aerodynamik ist bisher nicht mein Gebiet, bin aber gerne bereit mich weiterzubilden.
Allerdings drängt sich mir dann eine Frage auf:
Daniel Leskeys Flieger, welche aufgrund der Top Bauberichte ein wenig Vorbild gestanden haben sind nicht gerade als langsame Flugzeuge bekannt. Wenn nun eine 20er Streckung so schlecht ist, wieso und wie wird sie dann von im, anscheinend erfolgreich, eingesetzt? Er hat ja wie ich es mitbekommen habe ein Studium in Richtung Aerodynamik, und wird sich vermutlich schon was überlegt haben :D.
Also fassen wir zusammen:
- Für spricht nunmehr nur noch die Optik
- Aerodynamisch spricht eigentlich für meinen Einsatzzweck alles dagegen..?
Danke für die Hilfe
Daniel Leskey meld dich mal :D

Gruss Nils
 

Chrima

User
nilsw schrieb:
- Optik finde ich geil, und ich will die Flugeigenschaften eines Hochgestreckten Seglers einmal ausprobieren.
- Ein F3B Modell mit üblicher Streckung habe ich schon, will ja nicht 3 hgleiche Modelle.
Hallo Nils
Der Fredo hat Dir hier ja nun bereits alles sehr schön aufgezeigt.
Als einer der "Schlaumeier" wollte ich Dir nur noch sagen, dass ich Deine "Gelüste" verstehen kann. Ich habe mir auch abgewöhnt etwas für unmöglich zu halten. Und vorallem bin ich ganz dagegen, dass man immer gleich so negativ ist, und alles abblockt. (Kenne dies auch aus dem Berufsleben, wo in der Entwicklung nirgendwo mehr etwas riskiert wird.)
Sicher hast Du ja nun auch verstanden, dass es eben die "Eierlegende-Wollmilchsau" (noch) nicht gibt.

Ich hatte damals meinem Kestrel (WIK 2.8m) eine Streckung von über 20 verpasst. Es waren Flügel einer der ersten Firmen, die Fiberglasflügel auf Mass herstellten.
Flog toll und sehr originalgetreu !
Genau, d.h. majestätisch, aber nicht schnell !
Man kann einfach nicht alles haben; einmal bei starkem Wind legten sich dann die "Ohren" an !
KestrelFl.jpg
Geh noch einmal über Deinen Entwurf und entscheide dann, was Du probieren willst !
Ich bin auf jeden Fall gespannt ! ;)
Gruss
Christian
 
nilsw schrieb:
Daniel Leskeys Flieger, welche aufgrund der Top Bauberichte ein wenig Vorbild gestanden haben sind nicht gerade als langsame Flugzeuge bekannt. Wenn nun eine 20er Streckung so schlecht ist, wieso und wie wird sie dann von im, anscheinend erfolgreich, eingesetzt? Er hat ja wie ich es mitbekommen habe ein Studium in Richtung Aerodynamik, und wird sich vermutlich schon was überlegt haben :D.
Daniel schreibt auch irgendwo, dass er hohe Streckungen einfach mag.

Wenn man die Festigkeitswerte im Griff behält (hat er mit viel Kohle) und die Profileigenschaften und ihr Verhalten bei niedrigen Re-Zahlen im Auge behält geht das durchaus.

Die Konsequenz ist dann auch höheres Gewicht, was bei Leuten, die gerne schnell unterwegs sind, kein Nachteil ist. Ausserdem sorgt es für höhere Re-Zahlen.

Man kann auch sagen: So ein Flieger ist nicht unbedingt schnell, weil er er es kann, sondern weil er muss. (Gewicht und geringe Flügeltiefe).
Solange er aerodynamisch sauber ist, kann er durchaus immer noch gute Gleitzahlen haben. Die Sinkgeschwindigkeit ist aber immer höher als bei weniger gestreckten Konzepten, und was die Allround-Eigenschaften angeht ist er eben suboptimal.

Es gab übrigens von Robbe einmal eine D 36 mit ca 3 m Spannweite, Drehflügel-Steuerung und original-ähnlicher Streckung. Flügeltiefe aussen 70 mm. Ich habe dem Vereinskollegen, der sich die zulegte, gesagt: Wenn das überhaupt fliegt, dann extrem hippelig.
Denkste. Er hat zwar im Langsamflug meinen Amigo nicht abgehängt, aber fliegbar war das Teil durchaus.
 

nilsw

User
Hallo
Danke für die Inputs. Ich werde mich in diesem Falle noch mal hinter den Entwurf machen. Allerdings gebe ich die Idee noch nicht ganz auf, da die Optik einfach unschlagbar ist...
Ich bin gespannt was Daniel Leskey (hoffentlich) dazu zu sagen hat. Natürlich auch andere Leute :D.
Gruss Nils
 
Hallo!

@NilsW:Gerade deine PN gelesen, wennst nächstes Mal meinen Namen richtig schreibst antworte ich lieber und schneller :-)

Ob dein Flügel so funktioniert oder nicht ist nicht zu sagen, da müsste man ihn komplett durchrechnen, nur von einer Zeichnung kann man nicht viel ableiten, obwohl ich nach dem Bild nach rein vom Gefühl großes, sogar sehr großes Bauchweh hätte, mit den genannten Profilen noch dazu...

Du tust dich sicher am leichtesten wennst einmal einen ganz normalen Flügel baust der sicher funktioniert, wenns jetzt einen höher gestreckten mit Auge mal Pi baust, dieser wahrscheinlich nicht so funktioniert wie er sollte wirst die Freude daran verlieren, schlank kanns beim zweiten immer noch werden :-)

Über die allgemeinen Antworten über hohe Streckungen schreib ich mal nichts, jeder hat seine Meinung.

Hohe Streckungen sind möglich und vorschaubar wenn:

- Der Flügel mit nem guten Programm gerechnet wird und man die Ergebnisse ( Polaren und dergleichen ) interpretieren kann

- Mans nicht übertreibt und eine gewisse Sicherheit an Abreissverhalten im Randbereich miteinrechnet, dort eben nicht das letzte Milli% rausholt

- Bei reinen Thermikgeiern mit der Verwindung spielt

- Mit reinen Speedprofilen nicht den Spagat zwischen Hotliner und Kurbler schaffen will

- Der Flügel kein Einheitsprofil besitzt, sondern jeder Sektor mit seiner Re- Zahl ein passendes Profil erhält

- Die Steifigkeit des Aufbaues hoch genug ist, Kohle hilft immer, d.h. Holm und Schale biege- und torsionssteif sind und sich nicht aufschaukeln

- Mit Klappenstellungen gespielt wird, da lässt sich beim fertigen Flügel viel rausholen bzw. optimieren


Was oft gesagt wird und nicht immer stimmen muss:


-Allround- Fähigkeit ist kein Nachteil bei richtiger Auslegung, ganz im Gegenteil

- Bei manchen Bauweisen ist erst durch die hohe Streckung wieder eine hervorragende Festigkeit bei überschaubaren Gewicht möglich

- Abrissverhalten ist kein Streckungsproblem, vielmehr ein Problem der Auslegung, das zeigen uns viele erhältliche Flieger die nicht gerade mit Streckung glänzen

- " Diese Maschine funktioniert nicht", bis sie vorgeflogen wird

- Verallgemeinerungen

Als Tip: Entweder richtig mit der Materie beschäftigen das es auch gut hinhaut, ansonsten konventionell bauen, möcht nicht das du die Freude dabei verlierst. Eine Zeichnung auf Papier ist zwar schön, sagt aber über den Flügel überhaupt nichts aus, was er tun wird wirst erst beim Erstflug erleben.

@MarkusN: Stimmt, ich stehe auf hohe Streckungen, ich mag solche Türen nicht wirklich, und Kohle machts auch möglich :-), je schlanker desto besser, ist ja fast überall im Leben so.

Liebe Grüße

Daniel
 

nilsw

User
Hallo
Das ist mal ne Ansage :D.
Also ich werde mich nochmals dahinter machen. Als erster Flügel kommt dann wahrscheinlich was konventionelleres. Die hohe Streckung will ich aber nicht vergessen, da ich sie einfach schön finde.
Nun wenn du sagst mich mit der Materie beschäftigen:
- Hast du mir irgendeinen Tipp wo ich strukturiert anfangen müsste?
- Links, Bücher o.ä?
Wäre nett, ich habe zwar schon gesucht, aber eben das Problem ist mehr wo anfangen...
Danke Gruss Nils
 
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