Hallo Ulf,
ich dachte schon, na hat der Ulf keinen Bock mehr, dabei sitzt Du im Keller und baust uns was schönes neues.
Sehr gut , bin bespannt auf die Win-Version.
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Es ist verblüffend, wie weit die von der realen Skelettlinie abweichen muß, um die "richtigen" Parameter zu erhalten
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Ja ne , je weniger Panles man benutzen will um so extremer weicht die neue Linie von der Orginalen ab.
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Für Dich, Frank, hab ich aber mal eine Frage (oder auch an andere hier, die sich auskennen) :
Die thin-airfoil Theorie liefert prinzipell einen Neutralpunkt von einem Viertel der Profiltiefe
und einen Auftriebsanstieg von 2 Pi (nachzulesen beispielsweise bei Katz und Plotkin Seiten
125-130). Bei meinen Rechnungen mit großen (200) Panelzahlen kommt das auch sehr exakt hin.
Ich wundere mich aber, daß Du immer leicht abweichende Werte angibst. Hast Du mal
eine Quellenangabe für deine Version der TAT ?
Aber perspektivisch will ich sowieso von der TAT wegkommen und im QtAirfoil ein richtiges
Panel-Verfahren implementieren. Wird nur leider noch ein paar Tage dauern, deshalb hier
mal die Erstlingsversion. Hat mich sowieso schon genug Zeit gekostet, mich komplett neu
in objektorientierte Programmierung und die Qt Klassenbibliothek einzuarbeiten.
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Die Formel , die ich verwende stammt aus dem Buch 'Aerodynamik des Flugzeuges, Schlichting/Truckenbrodt, Band 1' .
Im Kapitel 6.3 'Profiltheorie nach der Singularitätenmethode' sind Summenformeln und Tabellen zu finden.
Diese Summenformeln wurden wohl für eine Handrechnung entworfen (benutzen 11 Stützpunkte sin-förmig über die Tiefe verteilt) , und sind daher wohl nicht 100% genau.
Wenn es für eine Handrechnung aber erträgliche Rechenzeiten ergibt, dann ist es auf dem PC natürlich rasend schnell und daher prima geeignet , wenn man sich so durch ein paar tausend Profile scrollen will.
@ Andreas
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Ich habe also folgendes gedacht: lassen wir die Tiefenrichtung völlig weg und separieren y-Rechnung von der Profilrechnung, - ganz in der Philosophie vom Ludwig Prandtl. Also Lifting- Line-Methode nach z.B. Katz/Plotkin S.331 ff. Kein Profil, keine Camber, nur ebene Platte. lokalen Profileigenschaften sowie Schränkung legen wir in den Anstellwinkel:
ALFA = alfageo - alfa0_profil + alfa_schränk + alfa_strak.
Die zwei letzten Terme sind spannweitenabhängig.
D.h., wölben wir (mittels eines Profils), dann sieht die Platte einfach mehr Anstellwinkel. Schränken wir, dann sieht der Plattenflügel aussen weniger Anstellwinkel. Auch Klappen kann man so behandeln.
Ich habe das mal programmiert mit Octave und es geht vorzüglich. Der tragende Teil der Hufeisen liegt auf der l/4-Linie, die Aufpunkte auf der 3l/4-Linie. Pfeilung und Dihedral sind problemlos, selbst Winglets kann man ranbauen (habe ich nicht probiert).
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Wir müssen darauf achten, das jeder Anwender der Programme , damit halbwegs klar kommt.
Also alle Ideen die wir hier so haben müssen am Ende fest im Programm eingebaut sein und automatisch ablaufen, so das sich der normale Modellbauer nur um eine Geometrieänderung kümmern muß.
Über die Feinheiten der Aerodynamik (Grenzschichteinfluß / Re-Zahlen usw.) möchten sich die meisten Anwender der Programme keine Gedanken machen.
So nun noch mal zur Skelttlinie und den Beiwerten alfa0 und cm0.
Ich habe mir noch mal einige berechnete Polaren in Profili (XFoil) bei verschiedenen Re-Zahlen angeschaut.
Was zunächst aufällt ist , das je nach Re-Zahl der Wert von alfa0 sehr stark schwankt und bei Modellbautypischen Re-Zahlen völlig von der Reibungsfreien Theorie abbweicht, nur bei sehr hohen Re-Zahlen (wie sie im manntragenden Flug zu finden sind) passt alfa0 halbwegs mit denen der Thin-Airfoil-Thoerie zusammen.
Wenn wir also bei unserer Skelettlinenbastelei alfa0 einsetzten wollen, dann müssten wir eigentlich den Wert benutzen den man unter Rezahleinfluß bekommt.
Diesen kann man sich entweder aus gemessen Polaren oder mit Hilfe eines Profileprogrammes w.z.B XFoil besorgen.
Noch viel wichtiger ist der Momentenbeiwert.
Wir benutzen zur Zeit den Nullmomentenbeiwerte cm0 aus der Reibungsfeien Rechnung und basteln uns zusammen mit alfa0 eine Ersatzskelettlinie .
Cm0 ist aber nur für einen Profilanstellwinkel gültig, bei allen anderen Anstellwinkel haben wir davon abweichende Nickmomenten-Beiwerte.
Man müßte nun eigentlich hergehen und nicht cm0 sondern cm(alfa,Re) für das Erzeugen der Ersatzskelettlinie nehmen.
Für einen automatischen Programmablauf (der auch die Reibungseinflüsse berüchsichtigt) wäre also folgendes zu tun.
1) Ein Grundauslegung mit einer reibungsfrei erzeugenten Skelettlinie (Thin-Airfoil-Theorie), wie wir das gerade machen.
2) Zirkulationsrechnung (Vortex-Lattice, oder Traglinienverfahren)
3) Ermitteln der Lokalen Re-Zahlen und der lokalen effektiven Anstellwinkel (diese bekommt man aus der Zirkulationsrechnung) .
4) Aufruf eines Profileprogrammes (Übergabe der lokalen Orginal-Profilkontur, der lokalen Re-Zahl und des lokalen effektiven Anstellwinkels).
Als Rückgabe bekomme wir den Momentenbeiwert für alfa_eff_lokal und Re_lokal.
Alfa0_lokal berechnet man mit der lokalen Re-Zahl bei ca=0 (im XFoil cl=0), denn die Ca-Alfa-Kurve ist im unteren Anstellwinkelbereich recht linear.
5) mit den neuen cm- und alfa0-Daten nun eine neue Skelettfläche erzeugen (Programm von Ulf der mir) und dann wieder nach 2) gehen.
6) Schluß ist , wenn sich kaum noch was ändert (1-2% Unterschied) .
Nach ein paar Durchläufen dürfte sich eine Skelettlinenverteilung ergeben, die den Reibungseinfluß berücksichtigt.
Viel schöner wäre zwar ein Volumenpanelverfahren (bei dem die Hülle des Flugzeuges hergenommen wird), aber in Punkto Reibungseinfluß sind wir, wie Ulf schon sagte, keinen Schritt weiter, da braucht man dann immer noch eine Grenzschichtberechnung .
Um das ganze derzeit zu simulieren , geben wir in die Sklettlinenprogramme (von Ulf oder mir) die Werte (alfa0(Re) und cm(alfa_eff,Re) ein , die wir mit Hilfe von XFoil z.B. berechnen.
Anstelle von alfa_eff_lokal könnte man sich auch über ca_lokal den Momentenbeiwert besorgen.
So eine Iteration per Hand ist natürlich sehr aufwendig und langweilig , dafür muß noch ein automatischer Programmablauf her.
Gruß
Frank