Parabelflug

[Michael Baer]

Hallo Helmut,

Danke für die Erklärungen! Ich überleg mal drauf rum, bin die nächsten Tage beruflich beschäftigt, melde mich anfangs nächster Woche wieder!

Happy landings

Michael

 

[Tom]

Hallo,
hier nochmal ein Bild der Flugkurve.

Toll wie sich der Flieger in der Kurve biegt! Der Parabelflugkapitän macht folgendes:
- Horizontalflug mit Reisegeschwindigkeit.
- Triebwerke auf vollen Schub und 45° Steigflug mit ca. 1.8 g.
- Triebwerke auf sehr kleinen Schub zur Überwindung des Lufwiderstandes, Trimmung der HR auf "Sturzflug", also kein Auftrieb mehr. Übergang von 1.8 g auf 0 g.
- Parabelphase mit ca. 0 g. Falls alle Luftkräfte zu Null werden (Auftrieb=0 und Widerstand=Triebwerksschub) steigt der Flieger weiter, um im Scheitelpunkt die Nase runter zu nehmen und dann wieder Geschwindigkeit aufzunehmen. Da die Geschwindigkeit sich stetig ändert, ändert sich auch der Widerstand. Das wird mit dem HR ausgeglichen, der Triebwerksschub bleibt konstant. Der Pilot steuert zunächst anhand eines Gravitationsmessers (Waage). Dann beobachtet er einfach einen schwebenden Gegenstand in der Kabine und fliegt das Flugzeug um diesen herum. D.h., sinkt der Gegenstand (g>0) steuert er Tiefenruder um mehr Fahrt aufzunehmen und umgekehrt.
- Hat das Flugzeug 50° Bahnneigung wird es Zeit mit dem HR abzufangen und die Triebwerke wieder auf vollen Schub zu bringen. Hier herrschen wieder 1.8 g.
- Eine Erholungsphase im Horizontalflug mit 1 g erlaubt den Passagieren auf die Toilette zu gehen.

Wie soll man dass mit einem Model nachmachen? Auf jeden Fall muss man die Sturzflugtrimmung (Ca=0) erfliegen. Das Feintuning zum Ausgleich des Widerstandes muss man durch einen Gewichtssensor der das HR ansteuert machen. Hier sind Elektronikexperten gefragt, also nicht ich.

Gruß, Tom

 

[Xtoph]

Hallo,

euer Thema ist ja ganz interessant, da muss ich mich auch noch einmischen.

Die Frage ist doch jetzt: Wie krieg ich das regeltechnisch hin, die Parabel vollautomatisch zu halten?

Wie waere es 2 Pendel zu haben, die jeweils mit einem Poti verbungen sind.

Ein Pendel rotiert um die Laengsachse. Haengt es auf Anschlag nach unten habe ich positive Beschleunigung. Steht es nach oben habe ich negative Beschleunigung (z.B. stationaerer Rueckenflug oder zu viel Tiefe waehrend der Parabel). In der Mittellage ist die Beschleunigung 0. Das Poti stellt nun ueber einen handelsueblichen Servotester das Hoehenservo. Fertig ist die Regelstrecke. Die Einstellung ist jetzt Fleissarbeit.

Das zweite Pendel rotiert um die Querachse und regelt den Antiebsschub.

Aktiviert wird der Regelkreis ueber einen Schaltkanal nachdem man das Flugzeug in eine 45 Grad nach oben geneigte Flugbahn gebracht hat.

Die Frage ist nun:

Was kann man jetzt fuer tolle Experimente in der Schwerelosigkeit anstellen?

Es gab ja schon viele Faelle, wo man anfangs mit bemannten Flugzeugen experimentierte und aus Kostengruenden auf Modelle umstieg. Ich denke da z. B. an die Meteorologieexperimente in Nepal oder Fotofluege.

Gruss
Christoph

 

[Tom]

Nochmal, wenn man die Parabel eingeleitet hat, wird das Feintuning nur mit dem HR gemacht. Triebwerksschub bleibt konstant, da für Regelung zu träge!!!! Also, nur ein Regelkreis nötig.
Tom

 

[Marina]

Hallo,
hab mit meinem Physiklehrer gesprochen und keine besonders guten Neuigkeiten.
An sich hält er diesen Versuch mit viel Arbeit und Engagement durchaus für machbar, doch finanziell siehts leider miserabel aus. Von der Schule kann ich höchstens 50 EUR Unterstützung erwarten und damit brauche ich erst gar nicht anzufangen.

Kann mich aber noch nicht so wirklich von diesem Thema verabschieden, vor allem weil ihr mich alle durch so tolle Ideen unterstützt habt!

Grüße
Marina

P.S.:Solltet ihr irgendeine Firma kennen, die so ein Projekt unterstützen würde, meldet euch doch bitte!

 

[Michael Baer]

Hallo zusammen,

für die richtige Parabelflugtrimmung hätte ich vielleicht eine Idee: Im Sturzflug eine Trim-Stellung zu erfliegen halte ich für problematisch.

Mein Vorschlag: Flugzeug geradeaus unbeschleunigt fliegen und exakt austrimmen. Trimstellung am Sender markieren.
Anschliessend das gleiche im Rückenflug.

Wir haben jetzt Trim-Markierungen für +1g und -1g am Sender.

Die Trimmung genau in der Mitte zwischen den markierten Trimstellungen müßte die Null g Trim-Stellung sein.

@ Marina: Dranbleiben! Was brauchst Du denn? (Das werden die zukünftigen Projekt-Unterstützer wissen wollen!)

Happy landings

Michael

 

[FlugFisch]

Hi..

Bei der ganzen Trimmgeschichte darf man nicht vergessen, dass der Flieger in der Parabelphase eine sich staendig aendernde Fluggeschwindigkeit hat. Bis zum Scheitel abnehmend, danach wieder zunehmend.
D.h. es gibt keine feste Trimmstellung des Hoehenruders, die automatisch 0g macht, da ja nach Stabilitaetsmass des Fliegers beu unterschiedlichen Geschwindigkeiten auch unterschiedliche trimmstellungen erforderlich sind, um 0g zu erreichen.

Man koennte versuchen, einen einfachst-Regler zu bauen.. eine kleine, gelagerte Masse (Pendel), welche ueber ein Poti einen PID-Regler fuer das Hoehenruder ansteuert, koennte eine automatische 0g-Regelung herbeifuehren, wenn die Reglerauslegung richtig gemacht wird. Bei falschen Parametern wird das ganze ins schwingen geraten, dann ist nicht viel mit 0g... nicht so einfach, dass, und ueberschreitet auch bei weitem die Schulmathematik.

Folgendes Problem kommt noch dazu
Je schneller man die Parabel beginnt, desto laenger hat man 0g-Zeit. Die Traegheit kommt den "grossen" zur Hilfe (weshalb sie den Schub konstant lassen koennen), bei "uns kleinen" muesste man aber warscheinlich eine zweifach-Regelkreis
vorsehen, um neben der g-Belastung senkrecht zum "pilotensitz" auch in vorwaerts-rueckwaerts-Richtung 0g zu erreichen, durch geeignete Schubnachregelung.
Fuer nur 5-6 Sekunden "0g" muesste man schon eine Parabel mit 45m Hoehe fliegen. Dazu noch einige Meter fuer das ein- und ausleiten (schaetze nochmal gut 30m je nach Modell).
Es bleibt einem also in keinem Fall viel Zeit.

Sehr viel einfacher koennte man "beinahe" 0g erreichen:
Man wirft vom FLugmodell aus im schnellen Steigflug ein stromlinienfoermiges "Versuchslabor" ab, welches nach einer gewissen Flugzeit einschl. 0g-Phase per Fallschirm zur Erde sinkt.
Keine Regelung erforderlich, und wenn das Teil richtig kompakt ist (d.h. viel Masse bei wenig Stirnflaeche) hatt man eine sehr gute Naeherung fuer 0g, die mit dem Flugmodell wohl auch kaum besser hinzubekommen ist.
Waere auch viel billiger... einfach Traegermodell "ausleihen" und Minilabor mit ferngesteuert ausgeloestem Fallschirm (Seilschirm oder geschlachteter Regenschirm... fertig.

mfg
andi

P.S. da draengt sich mir sofort eine Raketen- oder "kanonen"-Idee auf, aber seit bitte vorsichtig, wenn ihr sowas probiert.

[ 05. Februar 2003, 08:57: Beitrag editiert von: FlugFisch ]

 

[Paul Hopfgartner]

Hallo,
über das Thema hab ich mir auch schon mal Gedanken gemacht.
Mein Ansatzpunkt war folgender: es geht ja darum im Flugzeug 0 g zu erzeugen. Man könnte also ein horizontal liegendes Pendel einbauen das sich etwas nach oben und unten bewegen kann. Wenn das Pendel aus der Mittelstellung abweicht kann so ein Schalter (evt Lichtschranke) ausgelöst werden die einen Servotester (gibts als Bausatz) ansteuert, könnte man so machen daß mit dem Poti die Mittelstellung eingestellt wird, und das Pendel paralell dazu Richtung Extremstellungen steuert wenn es ausgelenkt wird.
Das so gesteuerte Servo bedient dann ein zusätzliches Höhenruder, odr man sieht einen Schalter vor mit dem man im Flug das Signal für das Höhenruderservo mal vom Empfänger odr dem Servotester nehmen kann.
Ist sicher keine perfekte Methode, und erfordert sicher einiges an Probiererei (z.b.Empfindlichkeit und Dämpfung des Pendels, Ruderausschläge,.....), wäre abr recht einfach zu realisieren.
Prinzip: Flieger geht nach oben-> Pendel nach unten-> Höhenruderservo geht auf Tief-> Nase runter-> Pendel Mittelstellung-> Servo auf Neutral....

hm, das gleiche ließe sich auch für die Längsrichtung machen, nur würde da der Motor angesteuert werden.

Paul

[ 11. Februar 2003, 11:23: Beitrag editiert von: Paul Hopfgartner ]

 

[FlugFisch]

Hi..

Die Idee ist ja an sich richtig, aber:

mit einem schaltenden Pendel wird das mit sicherheit extrem unruhig. Statt 0g wird mann dann zwar "im Mittel" 0g haben, aber zwischen = und - 0.5g pendeln. Wenn du dein Poto, welches nach dem Pendel kommt, direkt aufs Pendel legst, hast du da schon bessere Chancen, es wird aber dennoch sehr schwierig sein, das ganze stabil zu kriegen, ohne ein Aufschaukeln der Nickschwingung.
In vorwaerts-rueckwaerts-Richtung wird das sehr viel schwieriger, da erstens die Beschleunigungen viel kleiner sind, um ein Pendel zu bewegen, und zweitens die Reaktion des Antriebs viel traeger ist, insbesondere beim abbremsen.

Wenn mann die "0g-Messkammer" vom eigentlichen Modell entkoppelt (entweder durch abwerfen oder durch schleppen mit einem nach o.g. methode "geregelten" Modell, hat man vielleicht ne Chance.

mfg
andi

 

[Biplane]

Hi Michael !

Eine Parabel zu fliegen ist sicherlich kein Problem, nur ob diese Parabel auch zur gewünschten Schwerelosigkeit führt ist fraglich. Die Geschwindigkeit spielt ja auch eine nicht ganz unwichtige Rolle bei der ganzen Sache. Die Maße des Modells und der Luftwiederstand sind gegenüber der großen A 300 ZERO G.

Im wesentlichen kommt es darauf das der umbaute Raum mit einer bestimmten Geschwindigkeit diese Parabel fliegt. Theoretisch kannst du einen Karton nehmen mit entsprechenden Gewicht nehmen und in einer Parabel werfen; auch dann würde für einen kurzen Augenblick Schwerelosigkeit bestehen.

Nur wenn alle Faktoren zusammen stimmen ist aber wirklich über einen deutlichen Zeitraum möglich. Eine genaue Berechnung ist bestimmt recht kompliziert. (zumindest für mich wäre es zu komplex)

Aber mit entsprechenden Meßgeräten könnte man sich in der Praxis herantasten. Am besten wäre wenn man die Meßdaten und die Flugbahn aufzeichnen und dann analysieren kann. So bekäm man am schnellsten Resultate.

Gruß
Norbert, der lieber experimentiert als rechnet

 

[Dietrich_M]

Übrigens gibt es die oben beschriebenen Pendel auch in elektronischer Ausführung und recht brauchbarer Größe:

Der Sensor im Bild beherbergt übrigens gleich 2 'Pendel' und kann etwas mehr als +-2g auflösen.
Vielleicht noch ein PIC12F675 und der Flugregler wird nicht viel größer als 10x5mm.

Gruß Dietrich

 

[Dietrich_M]

Ich habe mal versucht nach euren Vorgaben von oben ein paar Parabeln zu fliegen.

Je nach Trimmung schafft man mehr oder weniger nahe an 0g zu kommen.

Gruß Dietrich

 

[Marina]

Hallo Dietrich,

dein aufgezeichneter Flugversuch sieht wirklich beeindruckend aus!
Könntest du mir ein paar genauere Infos dazu liefern?
Z.B.:
Mit welcher Trimmung kommt man am nähesten an 0g und wie zuverlässig kommt man dahin, ist das Glücks- oder Übungssache?
Kann man dieses elektronische Pendel mit einem PC koppeln, oder wie hast du deinen Flug ausgewertet?

Bis dann
Marina

 

[Dietrich_M]

Hallo Marina,

Ich habe einfach mehrere Parabeln versucht und dabei jeweils den Trimmhebel in unterschiedliche Positionen gestellt. Die beste Parabel davon siehst Du in der Abbildung.
Es war also mehr Glückssache als ein wissenschaftlicher Versuch, so wie weiter oben beschrieben.
Das elektronische Pendel könnte man mit einer kleinen Zusatzschaltung natürlich mit einem PC verbinden. Allerdings würde ich mit meinem Flieger keinen PC mitnehmen können. Deshalb habe ich einen kleinen Datenlogger benutzt der einfach die Daten im Flug sammelt und speichert ( http://home.arcor.de/d_meissner/d_logger.htm ).

Gruß Dietrich