Nuri-Konstruktion

Sushi

User
Hallo alle miteinander ;-)

Meine Erfahrung mit Nurflüglern beschränkt sich zur Zeit auf etliche Flüge mit einem F4Y-Sipkill.
Das soll sich ändern. Der Liefertermin für unsere erste CNC-Fräse rückt näher, und ich bin seit Wochen schon fleißig am Zeichnen üben.
Als erstes selbstgefräßtes Modell schwebt mir ein Nurflügler vor.
Die von mir gedachten Eckdaten:

- Klein und schnuckelig. Spannweite max. 1200mm
- einfache Konstruktion mit Kohlerohr als Holm und als Nasenleiste, dadurch schnell zu bauen
- (erstmal) ohne Antrieb als reiner Segler
- Flächengeometrie leicht gepfeilt
- in der Mitte klappbar, dadurch auch im Rucksack zu transportieren
- so leicht, dass er nicht kaputt geht, wenn man mal etwas steiler im hohen gras "landet"

Worauf muss ich bei sowas achten? Was braucht ein Nurflügler alles an Besonderheiten im Vergleich zu einem "normalen" Flugzeug?

Was ich schon weiß oder zu wissen glaube:
Das Ding braucht ein S-Schlag Profil (oder wie beim Sipkill hochgestellte Ailerons, aber wenn ich schon fräse darfs ein S-Schlag sein). Wie siehts mit der Stabilität aus? Ich brauche entweder Seitenleitwerke(in der Mitte oder Winglets) oder ich muss einen Horten bauen, richtig? Ich glaube ich würde erstmal auf Winglets gehen, das mit den Hortens scheint mir ein Thema für Fortgeschrittene zu sein.
Brauche ich eine negative Schränkung oder kann man so ein Modell auch so zum Geradeausfliegen bewegen?

Wenn ihr Links habt, wo man sich ein bischen in die Materia Nurflügler einlesen kann, dann her damit ;-)

Danke im Voraus.
LG, Björn
 

Tucanova

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Aerodesign von Hartmut Siegmann!

Aerodesign von Hartmut Siegmann!

Hallo Björn,
immer lesenswert ist die Seite von HS (Hartmut Siegmann):
http://aerodesign.de
Da kannst Dir etliche Ideen klauen und mal selber ein Design wagen - wenn Du die Fehler, die Hartmut auch beschreibt, vermeidest.
Für einen Pfeil: CO5 - zwar etwas größer aber der Standardpfeil schlechthin.
Für einen flotten kleinen Pfeil auch den Enkele-Zagi von Kurt Bürgin (1 Meter Spannweite).
Weitere Modelle vorgestellt und diskutiert auf:
http://ig-nurfluegel.ch
Wenn Du das Alles gelesen hast, wirst Du nicht mehr ruhig schlafen können!:D
Viel Spaß!
Karl-Heinz
P.S.: und vergiss mir die Bretter nicht!
 

Sushi

User
Danke für die Links :eek::eek::eek:
Da ist tatsächlich schon einiges dabei ;-)
Ich merke allerdings, ich bin ein aerodynamischer Analphabet. Was ca, cw und die Reynoldszahl sind, habe ich mir denke ich mittlerweile ganz gut erschlossen. Das ist wohl alelrdings wies aussieht noch nicht einmal im entferntesten die halbe Miete ;-)

Wie ich festgestellt habe, ist die Auftriebsverteilung bei Hortens meist sin³-förmig, und bei "normalen" Nurflüglern wäre sie elliptisch optimal. Zumindest versuchen die Leute bei ihrer Konstruktion möglichst immer nah an der Ellipse zu sein. Warum ist die Ellipse optimal und wie kriegt man das hin? Ich habe mal ein bischen mit dem Programm von Frank Ranis herumgespielt, udn das nicht wirklich hinbekommen...

Die Seite von HArtmut Siegmann liest sich sehr gut, einfach klasse geschrieben. Daher weiß ich jetzt auch, dass mein Nurflügel auf jeden Fall die Verwindung haben sollte. Warum, das habe ich wegen fehlender Grundlagen allerdings nur zum Teil verstanden. Ich denke ich werde den Artikel noch ein paar Mal lesen müssen ;-) Und zwischendurch die Wissenslücken füllen.

LG, Björn
 
Danke für die Links ...........das habe ich wegen fehlender Grundlagen allerdings nur zum Teil verstanden. Ich denke ich werde den Artikel noch ein paar Mal lesen müssen ;-) Und zwischendurch die Wissenslücken füllen.

LG, Björn
Lad dir fürs Grundsätzliche erst mal die PDF-Datei "Nurflügel-Basiswissen" von hier runter;)
Das sollte fürs erste mal verständlicher sein.................
 
Hallo,

die "Bibel" für alle Nurflügel-Freunde:
K. Nickel, M. Wohlfahrt, "Schwanzlose Flugzeuge"; Birkhäuser-Verlag, 1990

Darin wird alles, was man wissen möchte oder sollte, kompetent erklärt; ohne viel Mathematik.
Dieses Buch für´s Grundlagen-Wissen und für´s Rechnen dann das Programm von Frank Ranis.

Gruß,
Helmut
 

Chrima

User
Wie ich festgestellt habe, ist die Auftriebsverteilung bei Hortens meist sin³-förmig, und bei "normalen" Nurflüglern wäre sie elliptisch optimal. Zumindest versuchen die Leute bei ihrer Konstruktion möglichst immer nah an der Ellipse zu sein. Warum ist die Ellipse optimal und wie kriegt man das hin?
Hallo Björn

Jetzt hast Du tatsächlich viel Stoff erhalten. Das mit der elliptischen Auftriebsverteilung hat aber niemand erklärt, oder ?

Ganz grob, weisst Du ja sicher, dass wir am Ende eines Flügels einen grossen Wirbel (Randwirbel) erzeugen, der das ganze Flugzeug bremst, wie ein Bremsschirm.
Dieser wird etwas entschärft, wenn wir den Auftrieb gegen Flügelende stetig verkleinern. Nicht brüsk, aber auch nicht linear, sondern eben in einer Kurve.

Dank dem Ranis-Programm kann dies nun jeder Modellbauer sichtbar machen und an seinem Flügel den induzierten Widerstand so gut möglich optimieren.

Wichtiger sind aber eigentlich zu Beginn die Angaben zum Schwerpunkt oder der resultierenden Fluggeschwindigkeit, respektive dem notwendigen Klappenausschlag für die gewünschte Fluggeschwindigkeit.

Horten lass mal zu Beginn noch weg ! Das macht hier niemand, da fragen wir lieber den Uwe. ;)

Hilft das ?

Grüsse
Christian
 

Sushi

User
Vielen Dank für eure zahlreichen Antworten! Das ist in der Tat eine Menge Stoff, da werde ich ein paar Tage brauchen, um das alles zu sichten. Das pdf habe ich angefangen mir einzuverleiben, die ersten 2 Seiten sind mir bisher noch nicht neu, aber danach ;-)
@Christian: Gegen Randwirbel gibts aber doch Winglets, oder vertue ich mich da? Heißt das, wenn ich Winglets anbaue(und mir damit gleich noch etwas Stabilität um die Hochachse besorge), muss die Auftriebsverteilung nicht elliptisch sein?

LG, Björn
 

UweH

User
Gegen Randwirbel gibts aber doch Winglets, oder vertue ich mich da? Heißt das, wenn ich Winglets anbaue(und mir damit gleich noch etwas Stabilität um die Hochachse besorge), muss die Auftriebsverteilung nicht elliptisch sein?
Hallo Björn,

die Auftriebsverteilung (genauer Zirkulationsverteilung damit man sie nicht mit der Auftriebsbeiwertsverteilung verwechselt, das ist nämlich was anderes)..also die Zirkulationsverteilung sollte bei allen Flugzeugen möglichst nah an der idealen elliptischen sein. Winglets verringern die Randwirbel und damit wird der Rechenwert sogar manchmal besser als ideal, obwohl das eigentlich gar nicht geht:eek:...aber irgendwas ist halt immer:D....es hängt halt vom Rechenverfahren ab und da gibt es manchmal Unregelmäßigkeiten oder Unterschiede in ungewöhnliche Richtungen ;)
Hochachsenstabilität brauchst Du immer und damit Seitenflächen.
Die können bei Nurflügeln aus einem zentralen Seitenleitwerk bestehen, aber auch aus Winglets und letztere haben den Vorteil dass sie die Randwirbel noch verkleinern.
Die Winglets werden dabei in die Berechnung der Zirkulationsverteilung mit einbezogen.
Das heisst ein idealer Wingletflügel ist nicht mehr ganz so ideal wenn man die Winglets abschraubt und statt dessen ein zentrales Seitenleitwerk anbringt.
Damit das dann mit Zentralseitenleitwerk wieder ideal ist müßte der Flügel andere Auslegungsparameter haben, z.B. eine andere Verwindung, andere Profile, andere Schwerpunktlage usw.
Beim Nurflügel sind viele Parameter voneinander abhängig und wenn man einen verändert, dann ändern sich andere mit. Das macht die optimale Auslegung schwieriger als beim Leitwerker weil die Parameter in weniger Bauteilen eingebaut und aufeinander abgestimmt werden müssen.

Du scheinst Dich mit konventionellen Schwanzfliegern ein bisschen auszukennen und deshalb kann man vereinfacht ein paar Konstruktionsdetails des Nurflügels den Bauteilen und Einstellwerten eines Leitwerkers zuordnen weil sie eine ähnliche Funktion haben:
Tragfläche beim Nurflügel - Tragfläche beim Leitwerker :D...beim Pfeilnuri trägt der innere Tragflächenteil anteilsmäßig aber mehr vom Flugzeuggewicht als beim Leitwerker

Höhenleitwerk beim Leitwerker - Aussenflügel beim Pfeil und S-Schlag des Profils beim Brett

Einstellwinkeldifferenz EWD beim Leitwerker - Verwindung beim Pfeil und hochgestellte Ruder oder Größe des S-Schlags beim Brett

Seitenleitwerk beim Leitwerker - Winglets beim Wingletpfeil, Pfeilung bei Horten, Zentralseitenleiterk beim Brett und Zentralleitwerkspfeil

Seitenflächen braucht man auch für die Steuerbarkeit gegen den negativen Wendemoment, sonst dreht der Flieger bei einem Querruderausschlag um die Hochachse entgegen der gewünschten Kurvenrichtung und rollt nicht. Seitenflächen verhindern die Drehung in die falsche Richtung und damit kann der Flieger zunächst in die richtige Richtung rollen und dann auch da hin gieren - er fliegt eine Kurve.

Die Steuerbarkeit und ausreichende Eigenstabilität bei einem Nurflügel in die wenigen Bauteile zu packen ist die Auslegungsaufgabe und die Abhängigkeiten der Funktionen voneinander machen die Nurflügel etwas komplexer als Leitwerker, aber auch interessanter.
Beim Spezialfall Horten fehlen auch noch die Seitenflächen, die Abhängigkeiten werden noch größer und die Auslegungsaufgabe noch komplexer. Für Hortenkonstruktion sollte man schon einige Erfahrung bei anderen Pfeilflügeln haben sonst ist das Fehlerrisiko zu groß, nicht nur bei der Auslegung sondern auch beim Bau.

Vielleicht baust Du am Anfang einen Nurflügel nach Plan oder nach den Tipps von Hartmut Siegmann (Z.B. Spariane) und lernst daran wie alles zusammen hängt und was Du bei einem Eigenentwurf beachten mußt um nicht allzu viel falsch zu machen ;)

Wenn mal was nicht so gut klappt ist das keine Schande und bei Nuris kommt das öfter mal vor. Wir helfen hier im Forum gerne bei Problemen.
Ich baue seit 20 Jahren Nurflügel und auch mir gelingt nicht alles so wie ich es mir vorstelle :rolleyes:;)

Gruß,

Uwe.
 

Sushi

User
Hallo Uwe, danke für deine detaillierten Ausführungen. Ich stelle in der Tat fest, dass das Thema Nurflügler immer interessanter wird, je mehr man sich damit beschäftigt. Das hätte ich vorher sooo nicht erwartet. Um so besser ;-)

Einiges Bekanntes war dabei, einiges weniger bekanntes, und vieles was ich noch gar nicht gehört hatte(oder nur ansatzweise).

Einstellwinkeldifferenz EWD beim Leitwerker - Verwindung beim Pfeil und hochgestellte Ruder oder Größe des S-Schlags beim Brett
Dieser Punkt hat bei mir für ein AHA-Erlebnis gesorgt. Ich hatte mich schon gefragt, wo sowas wie eine EWD zustande kommt. Dass der S-Schlag dafür ist, dass die Nase nicht runter geht, wusste ich. Hochgestellte Ruder war auch mehr oder weniger intuitiv klar, aber die Verwindung kannte ich bisher nur, um zu verhindern dass die Strömung am Außenflügel zuerst abreißt(z.B. bei einer Comet mit den spitz zulaufenden Flächen). wenn man aber mal drüber nachdenkt, ist das ja völlig klar dass das beim Pfeil eines der entscheidenden maßnahmen ist. der Außenflügel liegt ja viel weiter hinten und auch hinter dem Schwerpunkt! Eigentlich genial. Ich könnte also einen Pfeil auch ohne S-schlag, aber dafür mit kräftig Verwindung bauen oder auch beides nutzen, richtig?

Vielen Dank auch dir! Ich bin immer noch am durcharbeiten der anderen zahlreichen Unterlagen, aber so einiges aus den Artikeln von Hartmut Siegmann wird mir immer klarer.

Ich habe mir auch bei HS und bei zanonia schon den ein oder anderen Bericht zur Auslegung bestimmter Modelle durchgelesen, auch diese gewinnen mittlerweile an Tranzparenz. Ich bin zuversichtlich!

Eine gute Nacht,
Björn
 

Chrima

User
@Christian: Gegen Randwirbel gibts aber doch Winglets, oder vertue ich mich da?
Morgen Björn

Uwe hats ja schon perfekt beantwortet, trotzdem noch kurz; den Randwirbel kriegst Du nie weg ! Ausser bei einem unendlich langen Flügel. Deshalb auch die immer höher gestreckten Flügel bei den Grossen, wo er dann wenigstens im Verhältnis geringer wird.
Winglets sind eigentlich auch nur eine Verlängerung der Flügel und der Randwirbel wird sozusagen in 2 geteilt. Kannst damit aber auch viel verschlimmern, wie hier schon begabte Konstrukteure berichteten !

Grüsse
Christian
 

UweH

User
den Randwirbel kriegst Du nie weg ! Ausser bei einem unendlich langen Flügel.
Ja wie jetzt, nie weg oder einen unendlich langen Flügel bauen?...Du weißt auch nicht was Du willst :p:D

Sushi schrieb:
der Außenflügel liegt ja viel weiter hinten und auch hinter dem Schwerpunkt! Eigentlich genial. Ich könnte also einen Pfeil auch ohne S-schlag, aber dafür mit kräftig Verwindung bauen oder auch beides nutzen, richtig?
Ja, aber wenn man an einem Wingletflügel beides nutzt muß man schon in den Programmen nachrechnen wie das Abrißverhalten damit wird, das ist nicht ganz ohne. Am Anfang ist es vielleicht eine gute Empfehlung mit s.g. druckpunktfesten Profilen anzufangen. Bei den Profilen sind meist die Werte Dicke, Wölbung und Momentenbeiwert cm025 (=cm0) angegeben. Wenn dieser Nullmomentenbeiwert ~ Null ist spricht man von druckpunktfesten oder momentenneutralen Profilen, sie haben einen ganz leichten S-Schlag. Typische Vertreter sind MH45, MH60, PW51, PW98mod. ...schau bei Bedarf einfach in den Nuri- Profilliste bei Aerodesign nach den Kurven die beim Wert cm025 oder cm0 mindestens zwei Nullen hinter dem Komma haben. Diese Profile sind für Pfeilflügel bewährt und funktionieren mit Schränkung ganz gut. Kräftig Verwindung ist meist zwischen -1,5° und - 4 °, je höher der Pfeilwinkel und die Streckung, umso mehr "Leitwerkshebelarm" steht zur Verfügung und umso weniger Verwindung ist notwendig.

Gruß,

Uwe.
 

Tucanova

User
Hochauftriebsprofile am Pfeil innen ungünstig

Hochauftriebsprofile am Pfeil innen ungünstig

... der Vollständigkeit halber:
es ist möglich, am Innenflügel ein hoch gewölbtes Profil einzusetzen - das wurde auch vor 60 Jahren so gemacht (s. Graubele 4) :D - allerdings braucht es dann eine Verwindung mit 10° oder mehr. Das ist dann wie fliegen mit Butterfly-Bremsstellung. :p Da reden wir besser nicht von Leistung. Die Dinger gingen nur, wenn sie sehr sehr leicht gebaut waren.
Also brauchts doch eher die neuen Profile mit wenig Moment kombiniert mit einer Schränkung so um die 3°. Die Schränkung außen ist "überlebenswichtig", weil am Pfeilflügel außen ein höherer Anstellwinkel induziert wird. Bei zu wenig Verwindung droht ständig der Strömungsabriss außen.:( Das war am ersten CEOZWO so und wurde beim CEO5 korrigiert. Den Flieger habe ich ein paar Jahre gerne geflogen. Der war richtig gut in der Thermik.
P.S.: um die Schränkung am Pfeil exakt zu berechnen ist das Ranis-Programm hilfreich. Wer hier nicht sicher ist, kann ja einen realisierten - guten - Entwurf nachbauen.
Viel Spaß mit den Nuris!
Karl-Heinz
 

UweH

User
... der Vollständigkeit halber:
es ist möglich, am Innenflügel ein hoch gewölbtes Profil einzusetzen - das wurde auch vor 60 Jahren so gemacht (s. Graubele 4) :D - allerdings braucht es dann eine Verwindung mit 10° oder mehr.

Hallo Karl-Heinz,

wie ich oben schon geschrieben habe ist die mit der EWD vergleichbare Verwindung=Schränkung von der Pfeilung und der Streckung abhängig....und was ich nicht geschrieben habe: vom Profilmoment.
Aber: bei hoher Pfeilung und/oder hoher Streckung reicht bereits 2°-5° Schränkung aus um den hohen negativen Nullmomentenbeiwert eines Leitwerker-Hochauftriebsprofils wie z.B. des SA7038 auszugleichen, siehe meinen SB13 Entwurf. Auch wenn das noch nicht geflogen ist zeigt es doch dass z.B. bei Streckung 20 mit wenig Schränkung hohe Auslegungs-cAs mit Hochauftriebsprofilen möglich sind, so genau ist die Simulation dann schon.
Moderne Nurflügel wie der X-mess oder das Peterle und auch ältere gut fliegende Konstruktionen wie der Joda benutzen eine hohe Pfeilung von ~ 30 ° um Hochauftriebsprofile sehr erfolgreich einsetzen zu können.
Sorry, eine Pauschalaussage wie Deine ist etwas irreführend und hat mit der Realität heutiger Pfeilauslegungen nichts zu tun :rolleyes:

Trotzdem, @Björn: hohe Pfeilungen sind nicht unkritisch weil sie durch Querströmungseffekte die Strömung am Flügel und damit die gesamte Aerodynamik stark in eine Richtung verändern die mit unseren Modellbaumethoden nicht mehr vorhersagbar ist.
Hohe Streckungen sind strukturmechanisch schwer beherrschbar und selbt bei den Spezialisten mit langen Jahren Erfahrung gehen die Meinungen auseinander wie man das richtig beherrschen kann um die Flattergefahr zu minimieren.
Also bei Eigenkonstruktionen lieber die Finger von solchen Experimenten lassen und mit moderaten Streckungen bis 12, moderaten Pfeilungen bis 25 ° und Profilen mit einem cm0 um Null anfangen...das hat Karl-Heinz dann im Prinzip ja auch empfohlen und liegt damit für Nuri-Anfänger wieder richtig ;)

Gruß,

Uwe.
 
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Trotzdem, @Björn: hohe Pfeilungen sind nicht unkritisch weil sie durch Querströmungseffekte die Strömung am Flügel und damit die gesamte Aerodynamik stark in eine Richtung verändern die mit unseren Modellbaumethoden nicht mehr vorhersagbar ist.
Hohe Streckungen sind strukturmechanisch schwer beherrschbar und selbt bei den Spezialisten mit langen Jahren Erfahrung gehen die Meinungen auseinander wie man das richtig beherrschen kann um die Flattergefahr zu minimieren.
Also bei Eigenkonstruktionen lieber die Finger von solchen Experimenten lassen und mit moderaten Streckungen bis 12, moderaten Pfeilungen bis 25 ° und Profilen mit einem cm0 um Null anfangen...das hat Karl-Heinz dann im Prinzip ja auch empfohlen und liegt damit für Nuri-Anfänger wieder richtig ;)

Gruß,

Uwe.
Da hat er Recht, der Uwe

So ein gepfeiltes Hochauftriebs-Teil mit Normalprofilen und hoher Streckung samt Wingeletten habe ich aus Interesse auch schon mal gebaut.
Kann ja nicht so schwer sein-hab ich mir gedacht........schnell mal Hau-Ruck-Methode und fertig isser.

Gut----- war ein Ritz 3-30-10 mit 5- 6° Verwindung........ War halt irgenwie übrig der Flügel und wurde dann mit sanfter Gewalt nachträglich geschränkt.

Funktioniert hat es (später), aber besonder dynamisch war es nicht unterwegs.



So wie auf dem Bild hatte es einen sensationellen Gleitwinkel, war aber praktisch durch jede Steuereingabe sofort zum Absturz zu bringen.


Beherschbar flog das Teil erst dann, als es in der Mitte einen überzähligen Runpf von der Mamba incl. Seitenflosse drangebastelt bekam.
Der hat dann wohl die Strömung am Innenflügel so beeinflusst, das es plötzlich fliegbar wurde.
Vom "sensationellen Gleitwinkel" war aber nicht mehr viel übrig, mit dem Rumpf dran,
obwohl das Flugverhalten mit dem Rumpf dann sogar recht stabil und gutmütig war.

So würde ich es also wohl heute kaum nochmal machen.

Aber so wie es z.B.beim CEO-9 gelöst ist (mit ganz leicht Cm-negativen Profilen), könnte es schon ganz gut klappen.

Die Chance einen legendären Fehlschlag zu produzieren bleibt aber hoch bei hochgestreckten Pfeilen.............. so wie Uwe es sagt.
 
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