OPEN AIR, Leichtwindsegler, elektrifizierter Holzbau mit ein paar Modifizierungen

@ Nichtflügler
@ Martin
@Lukas

Die R&G Rohre als auch die von seta-tech haben über der Länge eine konstante Faserbelegung, sowie einen konstanten Durchmesser.
Die Festigkeit entspricht nicht dem Verlauf der Biegebelastung für einen Tragflächenholm. Das unterscheidet die Rohre von der Methode nach Stefan Dolch zu deren Nachteil.
Allein Gewebe unter +/-45° wie bei den r&g Rohren mag für die Torsion gut sein, ist für die Biegung aber denkbar schlecht, es sei denn das Rohr wird überdimensioniert, was nur geht bei entsprechend dickem Profil. :(

Der Thomas weiß das, sein selbst gewickelter Leitwerksträger ist konisch, hat daher eine über der Länge gestufte Gewebebelegung.

Ein "richtiger" Holm mit Ober- und Untergurt sowie Querkraftsteg kann das viel besser.

Gruß Rolf
 
Hui, hier geht es ja neuerdings zu wie auf'm Stachus, wie man bei uns sagt! Soll mir recht sein und vielen Dank für die vielen Beiträge und Hinweise.

Was bei mir nun ansteht:

Für die Tragfläche untersuchen, ob ich statt dem von Dr. Eder vorgeschlagenen Profilverlauf etwas anderes vorteilhaft verwenden könnte. Hintergrund: das von Eder eingesetzte Profil ist ganz klar auf Thermikschieber fokusiert. Die hohe Wölbung lässt das ahnen und die Flugberichte von anderen OpenAir-Erbauern bestätigen das. Daran ist nichts grundsätzlich auszusetzen, allerdings wäre mir schon recht wenn man wenigstens ein wenig gegen Wind marschieren könnte.
Mir schwebt vor, ein wenig von der Thermikoptimierung aufzugeben zugunsten etwas besserer Gleitleistung. Auch wäre mir ein einfacherer Aufbau des Flügels mit gerader Unterseite recht. Drelas Profilekiste läßt da grüßen.

Dies wird allerdings mitunter ein paar Schwierigkeiten wg. der verfügbaren Bauhöhe für den Rohrholm aufwerfen, sofern reiner Rohrholm überhaupt noch anwendbar ist, und wird ein paar Iterationen zwischen aerodynamischer Auslegung und Berechnung der Flügelstatik benötigen, bevor klar wird wohin die Reise geht.

Ich werde ein wenig vorarbeiten und dann das Zwischenergebnis hier zur Diskussion stellen.
Nun freuen wir uns auf die kommenden Hitzetage - man könnte ja vielleicht auch Fliegen gehen?

Ein schönes heißes Wochenende,
Thomas
 

Gideon

Vereinsmitglied
Allein Gewebe unter +/-45° wie bei den r&g Rohren mag für die Torsion gut sein, ist für die Biegung aber denkbar schlecht, es sei denn das Rohr wird überdimensioniert, was nur geht bei entsprechend dickem Profil.

Die Rohre bestehen aber nicht nur aus rein ± 45° orientierte Gewebelagen. Im Kern ist auch noch UD drin, und dessen Anteil im Verhältnis ist höher.

Der Thomas weiß das, sein selbst gewickelter Leitwerksträger ist konisch, hat daher eine über der Länge gestufte Gewebebelegung.

Rein mit Schläuchen aufgebaut, ergeben sich bei konischen Rohren (oder besser: auf konischen Dornen gefertigte Rohre) abnehmende Faserwinkel zum geringeren Durchmesser hin.
 
Die Rohre bestehen aber nicht nur aus rein ± 45° orientierte Gewebelagen. Im Kern ist auch noch UD drin, und dessen Anteil im Verhältnis ist höher.
Was ist der "Kern" ?

Hallo Stefan,

http://shop1.r-g.de/art/740806-45

Es heißt bei allen Rohren auf der shopseite >CFK-Rundrohr ± 45° gewickelt, Leinwand, Faserwinkel ± 45°< von UD steht da nichts...

Schön zu wissen, das es anders ist, als ich geschrieben habe...
Rolf schrieb:
Allein Gewebe unter +/-45° wie bei den r&g Rohren mag für die Torsion gut sein, ist für die Biegung aber denkbar schlecht, es sei denn das Rohr wird überdimensioniert...
... wäre ganz nett wenn dies mit dem UD und dem Anteil als Produktinformation auch für den Anwender lesbar wäre. :)

Gruß Rolf

PS...sind die UD Gewebelagen über den Umfang gleichmäßig verteilt, oder, was für die Anwendung als Rohrholm besser wäre, "gegenüber", im Sinne von Ober-Untergurt als Biegeträger? und wie ist das Verhältnis von UD zu +/-45°?
 
...Für die Tragfläche untersuchen, ob ich statt dem von Dr. Eder vorgeschlagenen Profilverlauf etwas anderes vorteilhaft verwenden könnte. Hintergrund: das von Eder eingesetzte Profil ist ganz klar auf Thermikschieber fokusiert. Die hohe Wölbung lässt das ahnen und die Flugberichte von anderen OpenAir-Erbauern bestätigen das. Daran ist nichts grundsätzlich auszusetzen, allerdings wäre mir schon recht wenn man wenigstens ein wenig gegen Wind marschieren könnte.
Mir schwebt vor, ein wenig von der Thermikoptimierung aufzugeben zugunsten etwas besserer Gleitleistung. Auch wäre mir ein einfacherer Aufbau des Flügels mit gerader Unterseite recht. Drelas Profilekiste läßt da grüßen.

Hallo Thomas,

schau dir mal das S 3021 an, für kleine Reynoldszahlen entworfen ->Thermikschleicher :p
http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=s3021-il

Max thickness 9.5% at 30% chord.
Max camber 2.5% at 39.2% chord

- ziemlich gerade Unterseite, bei 9,5% Dicke gute Holmhöhe...

hier gibt es eine Windkanalmessung dieses Profils im Hinblick auf die RES-Klasse. Profile vom Mark Drela sind da auch dabei. --> sehr interessant...

http://www.uni-stuttgart.de/akamodell/Windkanal_RES.pdf

Gruß Rolf

PS... ich weis nicht welches Profil im Original auf dem Open Air drauf ist (S 4083?)
 
@Rolf
Ja, das Planprofil des OpenAir ist das S4083,
mit dem AG3x Strak von Drela habe ich geliebäugelt,
und jetzt sehe ich den BC70/50/30-Strak in den Windkanalmessungen.

Das wird ja immer interessanter. Bitte habt Geduld, ich lasse wieder von mir hören mit Vergleichen der drei Profilstraks. Besonderen Dank an Rolf für den Link zu den Windkanal-Messungen.

Schöne Grüße,
Thomas
 

Gideon

Vereinsmitglied
Was ist der "Kern" ?

Es gibt Kernlagen aus UD und eine Aussenlage aus 3k-Gewebe (200 g/m²)

... wäre ganz nett wenn dies mit dem UD und dem Anteil als Produktinformation auch für den Anwender lesbar wäre. :)

Besten Dank für den wichtigen Hinweis. Wir werden das in Kürze umsetzen.

sind die UD Gewebelagen über den Umfang gleichmäßig verteilt, oder, was für die Anwendung als Rohrholm besser wäre, "gegenüber", im Sinne von Ober-Untergurt als Biegeträger? und wie ist das Verhältnis von UD zu +/-45°?

Die Wand- bzw. die Lagenstärken sind durchgängig gleich, anders ist das rationell nicht zu fertigen. So wie Du das beschreibst, kann´s ja jeder selbst mit Kohlefaserschlauch und UD-Tapes machen. Das ist wirklich keine schlechte Idee.
 
Tragflügelprofilierung

Tragflügelprofilierung

Nach der brütenden Hitze der vergangenen Wochen konnte mein Hirn nun wieder bei normalerer Betriebstemperatur arbeiten und so geht es hier ein bisschen weiter.

Wie schon weiter oben erwähnt, ist das Tragflügelprofilierung laut Plan durchgehend mit S4083 vorgesehen. Da ich mein Exemplar des Open Air in seiner Auslegung etwas weg vom reinen Nullwind-Thermikspezialisten bewegen möchte, kam mir Drelas AG3x-Strak in den Sinn. Nun hat man mich oben ausserdem auf eine sehr interessante Windkanaluntersuchung aufmerksam gemacht in der neben anderen das S4083 und AG35 sowie das BC70 (eine AG3x Variante) vergleichend betrachtet werden.


Profilpolaren

Ich will hier die Typ2-Polaren unter Anwendung der drei Profil(-Straks) vergleichend darstellen.
Das Maximum der Steigzahl (siehe weiter unten) ist beim gerechneten Flügel bei cA=0,72 (S4083) bzw. cA=0,85 (alle anderen).


Innenflügel, t=180mm, ReSqrtCl = 62k:

t2-ReSqrtCl62k-AGxx-BCxx-S4083-900px.png

Bei etwa ca=0.7 bis 1.0, dort wo sich das Maximum der Steigzahl abspielt ist das BC70+50 sowohl dem AG34+36 als auch dem S4083 überlegen.
Bei ca=0.3 bis 0.4 ist das S4083 zusammen mit dem BC50 vorn. Unterm Strich sollte man also wohl beim Innenflügel zum BC70/50 greifen. Die Holmhöhe wird eher nach dem BC70 verlangen.


Aussenflügel, t=140mm, ReSqrtCl = 48k:

t2-ReSqrtCl48k-AGxx-BCxx-S4083-900px.png

Im Grund das gleiche Bild: BC50/30 sind gleich oder besser als die anderen. Auch da fällt also die Wahl auf die BC-Familie. Allerdings ginge mir dann der Baukomfort der geraden Unterseite leider verloren.




Flügelpolaren

Ich habe auf die Schnelle drei Flügel mit S4083, AG3x und BCxx Straks gestrickt. Es gibt noch Optimierungspotential, allerdings habe ich den Flügelgrundriss erst mal belassen wie er ist, da sich Eder auch was dabei gedacht hat. Da sind die Vorpfeilung zu nennen, sowie der überelliptische Außenflügel. Außerdem die mehrfache V-Form, welche für einen stabilen Kreisflug mit bestimmtem Radius optimiert worden ist. Weitere Details bitte am besten dem Buch von Eder, RC-Leichwindsegler entnehmen. Bei der Schränkung des Außenflügels lässt sich aber noch was rausholen.

Damit ihr eine Vorstellung von der Flügelgeometrie bekommt, sofern der OpenAir nicht bekannt ist, hier eine Schrägansicht aus xflr5 mit dem ich den Flügel modelliert habe.

flaechenansicht.png



Die Typ2 Polaren

flaechenvergleich-typ2.png

Die beste Steigzahl bekommt man mit dem BC-Strak, gefolgt vom AG3x Strak und S4083.

Beim besten Gleiten ist das S4083 vorne, aber nur bei Windstille. Will man gegen den Wind anfliegen oder schnell durch Abwindfelder, dann ist man mit dem BCxx oder AG3x Straks sichtlich besser dran.


Was sagen die Mitleser? Sind meine Betrachtungen und die Schlussfolgerungen irgendwo grob fehlerhaft?

Während hier vielleicht die eine oder andere Rückmeldung kommt, mache ich mich jetzt mal an die Holmauslegung und sehe, ob ich mit einem Rohrholm überhaupt hinkommen kann. Die Profildicken von ca. 8% am Innenflügel sind ja nicht eben trivial. Welche vmax macht denn bei einem solchen Gleiter für die Auslegung des max. Lastfalls Sinn? 60 km/h? 100 km/h?

Schöne Grüße,
Thomas
 
Hallo Thomas,
schön, dass es weiter geht mit deinem Open Air.
Zur Profilwahl hätte ich noch beizutragen, dass eine gerade Unterseite IMHO keinen Bauvorteil bringt - oder anders herum ausgedrückt: eine hohle Unterseite keinen Nachteil.
Und zwar dann, wenn man die Fläche auf der Oberseite liegend aufbaut. Sobald du, wie du das ja auch zurecht vorhast, Verwindung einbauen willst, nützt eine gerade Unterseite nichts mehr, weil es eben garnicht mehr gerade aufliegt.
Hier ist die Methode beschrieben, wie ich die Verwindung in meine Flächen baue - ohne jeden Mehraufwand:http://www.rc-network.de/forum/show...n-Seagull-oder-Pimp-My-ARF?highlight=jonathan
Guckstu Post #5 (Plan) und #6.

Zur Geschwindigkeit:
Die ist für das Lastvielfache nur in Verbindung mit dem max. HR-Ausschlag relevant;)
Für die Flatterneigung hingegen ist die Überlegung angebracht, und dabei geht's wohl eher um die Torsionssteifigkeit. Ist aber tatsächlich schwierig zu orakeln. Ich würde aber aus dem Bauch raus so 70-80 km/h ansetzen.

Gruss,
H.
 
Rohrholmdimensionierung

Rohrholmdimensionierung

Hallo wieder mal!

Was für ein Sommer dieses Jahr - die lange Bau- und Berichtspause kann man mir da wohl verzeihen. Wer diesen Sommer im Keller war hat echt was versäumt! Aber wer war das schon.


@Holger, vielen Dank für die Anregungen zum Flügelbau. Da hat sich einer was gedacht!

Wg. der Bruchlast durch Überschreiten von einem gewählten vmax:
Ich denke, wenn man im Verlaufe eines senkrechten Ablassers (verrückte Vorstellung mit einem Thermikschleicher :-) ) die maximale Auslegungsgeschwindigkeit bzgl. Bruchlast überschritten hat, dann genügt ein kurzes Zucken am Höhenruder und die Tragfläche liefert nach einen kurzen Moment ihren maximalen Auftriebsbeiwert, was zusammen mit der zu hohen Geschwindigkeit dazu führt, dass... Aber daran wollen wir gar nicht denken. Oder mal nachrechnen, damit der Satz einen positiven weiteren Verlauf nimmt.

Ich habe mich in Sachen auftretendem Biegemoment und Torsionmoment abhängig von vmax und cA_max an die Ausführungen im schon erwähnten Buch von Stefan Dolch gehalten. Das scheint mir recht plausibel und fundiert zu sein.

Hier ein Diagramm mit dem Resultat für angenommenes v_max=80km/h, ca_max=1,2, cm0=-0,05.
schwarz: Biegemomentverlauf bei elliptischem Tragflügelgrundriss
schwarz gestrichelt: max. Biegemoment des Rohrholms wie unten im Diagramm angegeben
rot: erforderliche Torsionssteifigkeit für max. 4° Flügelverwindung durch Torsionsmoment (á la S. Dolch)
rot gestrichelt: berechnete Torsionssteifigkeit des Rohrholms

holmvariante1-Segment1-3-2-Lagen-zylindrisch-rcn-640px.png


Die Dimensionierung des Rohrholms war tatsächlich von den Anforderungen zur Torsionssteifigkeit getrieben. Daher die nicht unerhebliche Überdimensionierung bzgl. des Biegemoments. Den 10mm Rohrholm im Innenflügel in der Rippenhöhe unterzubringen könnte baulich etwas sportlich werden. Mal sehen.
 
Tragflügel, Schränkungsverlauf

Tragflügel, Schränkungsverlauf

Das Bild zeigt den Flügelgrundriss aus dem Plan (Ausnahme, die Ohren) und die von mir vorgesehenen Schränkungen.

flaechenansicht2--mit-schraenkungen.png


Die Schränkung von -1,5° im Mittelflügelende macht die Zirkulationsverteilung hier ein wenig elliptischer und ist vernünftigem Abrissverhalten sicher nicht abträglich. Der Strömungsabriss erfolgt laut XFLR zuerst entlang der inneren +/-40cm.
Geeignete zusätzliche Verwindung im Außenflügel, der als Tiplet ausgeführt ist, reduziert den Auftriebsbeiwert und damit dort den cwi, bzw. dreht den cwi sogar ins Negative.

openair-bc70-50-30--3grV5bT1--oppnt4.0gr.png


Eder sagt davon nichts in der Bauanleitung, aber in seinem Buch Leichtwindsegler sehr wohl und ausführlich (mich würde mal interessieren wie andere OpenAir Erbauer in der Frage vorgegangen sind). Wie ich das gebaut bekomme weiß ich noch nicht, aber ohne Herausforderung wär' es ja langweilig.
In einem Anfall von Wahnsinn ziehe ich vielleicht die Tipletspitze noch ein wenig nach hinten, wie im Bild angedeutet. Nicht dass es viel brächte, aber sieht schick aus. Und schon sind wir in etwa beim Außenflügel von Eders "Miss Bavaria" angekommen, wie im Eingangspost angemerkt. Dazu gibt es hier irgendwo auch mind. einen Baubericht.



Schöne Grüße,
Thomas
 
Guten Morgen,
ich werde wohl das BC70/50/30 Profil verbauen. Wie bei der AG3x Serie, von der die Profiloberseiten des BCxx abgeleitet sind, werden durch eine weit nach hinten gezogene Nasenbeplankung (45%), einen Hilssteg bei 65% sowie dem Beginn der Endleiste bei ca. 88%, drei Polygonzüge abgestützt, so dass vom Ende der Nasenbeplankung bis zur Endleiste keine Bespannung einfallen kann.
Das im OpenAir Plan vorgesehene Profil S4083 weist diese Vorzüge nicht auf, zudem hat Eder die Nasenbeplankung weiter vorn enden lassen. Daher wohl der geringe Rippenabstand von nur 3cm zur Bespannungsabstützung in Spannweitenrichtung, was einen Haufen Rippen und deren Gewicht inkl. Verklebung im Flügel bedeutet.
Nun, da ich gerade dabei bin den Flügel neu mit DevWing zu konstruieren, frage ich die Praktiker hier, ob im Falle des BCxx (und auch AG3x) solch ein geringer Rippenabstand wirklich nötig ist? Ich tendiere eher zu 6cm. Der BC70 Flügelabschnitt, der in den von Rolf in #46 erwähnten Windkanalmessungen verwendet wurde, hatte 60mm Rippenabstand, wie in der vorzüglichen Doku ersichtlich ist.

Ich werde wohl sowieso ein Flügel-Probestückchen herstellen, aber vielleicht rettet mich ein Mitleser mit seinem Erfahrungbeitrag?

Danke und schönen Tag noch,
Thomas


PS: wie ich gerade hier entdeckt habe, hat der Baba-Competition auf dem das BC70 fliegt, wohl 5cm Rippenabstand, wie man leicht auf dem Foto dort abzählen kann. Das ist schon mal ein Anhaltspunkt. Aber eure Meinungen sind trotzdem wollkommen.
 
Flügel-Probestückchen

Flügel-Probestückchen

Nur damit niemand denkt, dass es hier nicht weiter ginge: es entsteht gerade ein Flügel-Propbestück, um für mich auszutesten wie ich mit der Bauweise zurecht komme. Es gibt zum einen die konkave Flügelunterseite und zum anderen Rohrholme, deren Durchmesser ich bis zum Maximum getrieben habe, soll heißen, sie nutzen mitunter die gesamte zwischen den Beplankungen verfügbare Bauhöhe. Dazu musste ich kurzerhand das am Innenflügel verwendete BC70 von 7,9% auf 8,3% aufdicken.
Der Rohrholm ist aus Faulheit für das Demostückaus Papier gerollt. Die Endleiste aus 0,8mm Sperrholz und die Rippenoberflächen beidseitig mit aufgeklebten Capstrips verstärkt. Letzteres bringt subjektiv beurteilt enorm mehr Biegesteifigkeit in die freien Rippenenden. 2 Rippenfelder haben 6cm Abstand, die beiden anderen 5cm.
Fehlt noch die Bespannung. Dies soll Polyestervlies mit DD1-Parkettlack-Versiegelung werden. Derweil läuft parallel die Rohrholmproduktion auf Hochtouren :-)


bild1.jpg

bild2.jpg


Schöne Grüße,
Thomas
 
Hi Thomas,
Artikel wie dieser scheinen eine Art abschreckender Wirkung zu haben. Warum das so ist? Ein Indiz könnte sein, dass in der Nachbarrubrik der Fred über ein neulich erschienenes Schaumfertigteil auf der 41. Seite angekommen ist.

Die Bauweise mit all den Aufleimern etc. kommt mir immer noch ziemlich aufwändig vor. Wie dick ist Deine Nasenbeplankung?
Zusammen mit dem Rohrholm würde ich kackfrech den Flügel komplett mit 0,8 er Balsa beplanken bei 60mm Rippenabstand.
Kannste das in dem Flügelbauprogramm simulieren?
Gruss
H.
 
Hallo alle Mitleser, ich hoffe die relative Stille hier ist nicht wirklich durch abschreckenden Inhalt verursacht? Ich bitte um ehrliche Wortmeldung, ob das ganze hier ein wenig zu heftig ist, oder soll ich (so) weitermachen?
Gelegentlich profitiere ich durch gute Ratschläge und blase dann im Gegenzug einfach raus, was mir in der Werkstatt und am Schreibtisch so gelingt - oder auch anders rum.


Hi Thomas,
...
Ein Indiz könnte sein, dass in der Nachbarrubrik der Fred über ein neulich erschienenes Schaumfertigteil auf der 41. Seite angekommen ist.
Die Bauweise mit all den Aufleimern etc. kommt mir immer noch ziemlich aufwändig vor. Wie dick ist Deine Nasenbeplankung?
Zusammen mit dem Rohrholm würde ich kackfrech den Flügel komplett mit 0,8 er Balsa beplanken bei 60mm Rippenabstand.

O tempora, o mores! Ja die Schaumis. Trost spendet mir allerdings der Umstand, dass ein Just-Friendly schon bei Seite 93 angekommen ist. Es besteht also noch Hoffnung.

Ja, die Bauweise ist aufwändig, auch das Aufbringen der Capstrips. Aber der Aufwand juckt mich nicht, erfreut es doch mein Bastlerherz, wenn ich sehe was es bringt. Die Zeit vom Balsabrett zum Erstflug ist nicht mein Maßstab. Wenn das die Schaumis lesen würden! Die würden sich fragen welche Drogen ich nehme. Nun, außer ein paar Lungenzügen Verdünner und 'n bisschen Aceton eigentlich nichts weiter :-) Der Rest sind Glückshormone beim Betrachten des Werks.

Die 0,8mm Vollbeplankung wollte ich nicht machen, da sie sicherlich mehr wiegt als die Luft die sie verdrängt. Die Bespannung, die ohnehin darüber käme, tut es hinten raus auch alleine. Vorne habe ich mit 1,0 Balsa beplankt. Da könnte man allerdings in der Tat über 0,8mm nachdenken. Hat doch die Nasenbeplankung bei mir in Sachen Torsion formal nichts zu tun.
Die 0,8mm Balsa-Vollbeplankung als alternativer Torsionskasten würde übrigens nach grober Handrechnung meine (nach S. Dolch) geforderte Mindesttorsionssteifigkeit bei 80km/h ca. um Faktor 8 verfehlen.

Schöne Grüße,
Thomas
 
Nenee,
ich meinte natürlich nicht ohne Holm. Bei der Grösse eher unrealistisch, und wenn du eh schon 1mm Beplankung vorgesehen hast, ist natürlich kein Potential mehr in einer dünnen Vollbeplankung.

Ich wollte dich auch mit meinem Vorschlag nicht zur Eile antreiben, ich versteh sehr gut, wenn der Weg ein guter Teil des Ziels ist. Einfach heisst durchaus nicht immer gleichzeitig schnell, das hab ich schon oft selbst so gehabt. Allein die Zeit, die man mit Nachdenken verbringt, reicht für nen ganzen Sack voll ARFs;)

Mir ist das hier nicht zu kompliziert, ich hab auch beim (Mit-)Lesen Zeit.
H.
 
P.S.
Über die Luftverdrängung von Nullachter Balsa hab ich noch nie nachgedacht. Herrlicher Gedankengang *grins*
H.
 
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