Projekt: kissSlope; 3D Konstruktion in blender, CAM, und mehr

alexrc

User
Hallo,
wie im CAD/CAM Forum schon vorgestellt habe ich meinen Ansatz zur 3d Konstruktion und Fräsen mit ghPages dokumentiert.
Ich habe nun ein paar Stunden investiert und die Doku zum Einstieg (von 2d Profilen zu einem 3D Flügel in Blender) erweitert.

In der wahrscheinlich ruhigen Weihnachtszeit möchte ich mein Projekt kissSlope vorantreiben:
Ich stelle mir ein 'Schlechtwetter / schlechte Bedingungen' Flieger im Stil: keep it simple and stupid - wenn man eine CNC Fräse zum Schaumfräsen hat.
Also ein Modell das man ohne schlechtes Gewissen bei o.g. Bedingungen fliegen kann, weil man es komplett bzw. einzelne Teile 'leicht' ersetzen kann.

Eckpunkte:
  • Spannweite ca. 150-160cm (weil ich das auf der Fräse in 2 Hälften gerade so fräsen kann)
  • Organische (elliptische) outline - macht strömungsmechanisch Sinn; gerade Geometrien wie Kobuz / Swift sind bei CNC ja nicht nötig
  • Profilauslegung: ich will auf Basis von Philip Kolbs MH30 / MHSD-Strak arbeiten, wenn möglich die Auslegung Re-matched für die o.g. Spannweite selbst aktualisieren (ich hatte früher mal mit Flügelauslegung für Unterwasseranwenungen zu tun, und es reizt mich meine Kenntnisse wieder aufzufrischen.
    Wenn es klappt würde ich das mit XFLR5 machen und dokumentieren (vielleicht wirds auch zu kompliziert, mal sehen)
  • Flügelfertigung: aktueller Ansatz: positiv in XPS fräsen, ggf sogar 2 Hälften (oben unten) je Seite, so daß man direkt einen Kohlestab etc. einkleben kann.
  • Fuselage etc: da habe ich noch absolut keine Vorstellung. Ich spiele mit dem Gedanken die Flügel erst mal an meinem ollen easy-star zum testen anzubringen.
    Ich könnte mir einen in 2 Hälften gefrästen XPS-Rumpf vorstellen, den man dann ggf. mit etwas Glas oder Kohle überziehen kann.

Falls jemand Lust hat mit zu machen: alles liegt auf github, ich bin auch für 'einfache' HInweise Anregungen dankbar.

Heute habe ich dokumentiert wie man meinem Blender-Vorgehen neue 2d Profildaten hinzufügen kann und habe dies gleich für Philip Kolbs modifiziertem MH30 gemacht.
Außerdem habe ich 2 alternative outlines erstellt.
 

alexrc

User
So, ich habe jetzt mal weiter gearbeitet:
  • wie man in blender die projizierte Fläche bestimmt
  • aerodynmaische Grundgleichungen
  • Flächenlast bestimmen und Re analyse
Re analyse mit Bildern
Screenshot_20201205_140941.png

Was denkt ihr, sind die Zahlen plausibel? Stimmt meine Erklärung soweit?

Grüße
Alex
 

mipme_kampfkoloss

Vereinsmitglied
Teammitglied
Die Re-Zahlen klingen recht realistisch für die Modellgröße. Aber warum arbeitest du nicht mit T2 Polaren?
Auch der MHSD Strak ist wohl etwas fehl am Platz. Wäre nicht ein Drela-HLG Strak einfacher und sicherer?

Wie schwer soll denn der kissSlope werden und welche Grundgeschwindigkeit stellst du dir vor?

Viel Glück!
 

alexrc

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@Merlin einfach mal auf den Link (da gibts nen plot mit Re über spannweite) und dort auf das Bild klicken (dann wirds groß).
@mipme_kampfkoloss Gewicht (1kg) und drüber die Flächenberechnung (ca.0.25m²).
wegen dem MHSD-Strak: ich habe damit einfach mal angefangen und will mich durch die Analyse auch für andere Profile arbeiten, einfach um zu verstehen was man warum auswählt.
 

alexrc

User
Für welche Re Zahlen hast Du gerechnet? Man kann das im Bild nicht lesen...
Hast Du das https://www.rc-network.de/threads/gesucht-optimales-profil-für-dynamischen-hangflug-und-leichtes-optimales-modell.462080/ mal durchgelesen?
Hatte nochmal etwas Zeit. Danke Bernd für den Link, ich werde das auch mal durchsehen. Ich folge (von den Grundüberlegungen) der guten Argumentation von Benjamin und Philipp hier (5. und 7. Beitrag). Und der Diksussion hier.
Klar: die dort diskutierten Flieger sind schwerer etc. so daß der Re Bereich etwas anders liegt

- Wurzelprofil MH-30mod. PK (9.18 / 1.62) ResqrtCl 200.000 - 240.000
- Mittelprofil MHSD-3003mod. PK (8.91 / 1.55) ResqrtCl 130.000 - 170.000
- Aussenprofil SD-7003mod. PK (8.50 / 1.49) ResqrtCl 55.000 - 80.000
Bei mir eher 110.000 und kleiner.

Ich bin noch gar nicht entschieden, sondern versuche die Argumente zu verstehen, das ggf. nachzurechnen (auch mit den in dem von Dir verlinkten Thread genannten Profilen), einfach um zu verstehen worum es geht, und das auch zu dokumentieren (auch für mich selbst, damit ich's wiederfinde ;-)).

Ingesamt muß ich sagen (von meiner Erfahrung aus der Unterwasserwelt): die Rechnerei ist immer mit starker Vorsicht zu genießen. Ich hatte damals meinen eigenen Panel-code mit aufgelöster Wirbelschleppe usw. Meine Kollegen full Navier Stokes. Das dann mit den Versuchen zusammen zu bringen war trotzdem immer eine Herausfoderung. Wie z.B. Benjamin/Philipp schreiben: Rumpf, induzierter Widerstand usw. spielen auch eine Rolle. also in Xfoil 1% mehr rausholen bringt am Ende ggf. nix und kann auch schädlich sein weils im Gesamtsystem woanders zu Verschlechterungen kommt....
 

alexrc

User
Habe nun ettliche Diskussionen gelesen und einiges an Verständnis und Profilideen gewonnen (will jetzt hier nicht alles aufzählen. es gibt z.B auch diesen Thread) die ich sicherlich dann mal mit Rechnungen usw. nachvollziehen und ggf. dokumentieren werde.

Zwei Fragen beschäftigen mich nun, da diese ja am Anfang der Festlegung bedacht werden sollten:
1)
Für Schönwetter habe ich bei 2m Spannweite einen 600g Holz/Abachiund 1.x kg (FunRay).
Ich will ja eigentlich was für eher 'schlechte' Bedingungen = für mich an meinen nicht sehr guten/großen Hängen mehr Wind, mehr Verwirbelung.
Das bedeutet dann ggf. daß ich von vorne herein eher an mehr gewicht denken sollte als die ca. 1kg oder?

2) Ich hatte (übernommen vom ollen easyStar) mit einer Wurzeltiefe von 20cm bei 1.6m Spannweite gerechnet. Streckung=8. Der Funray hat 2m:24cm=8.3; mein DLG Ultegar 1.5m:17.5cm=8.6). Das scheint also etwa Ok zu sein. Ich frage weil ich was von Streckung 10 gelesen hatte und mir klar ist daß C_ind deutlich den Widerstand dominiert wenn man hohen Lift braucht.

Nur: wenn ich nicht breiter bauen kann bleibt für die Streckungserhöhung nur die Tiefe zu reduzieren. Da ich aber den Gesamtauftrieb erhalten muß, und die Zirkulation auch von wurzel zu Spitze abgebaut wird gewinnt man bzgl C_ind gar nichts. Hat aber a) lokal höhere C_d (man muß ja mehr anstellen für gleiches C_l) und b) auch noch kleinere Re -> auch eher höheres C_d

Daraus folgt (habe ich einen Denkfehler?) bei fixer Spannweite eher Tiefe erhöhen?
 

mipme_kampfkoloss

Vereinsmitglied
Teammitglied
Naja, da fehlt ein Parameter in der Rechnung: Geschwindigkeit!

Wenn der Flieger mit 1kg oben bleiben soll und weniger Fläche hat, dann gibt er mehr Gas! Heißt dann natürlich auch höhere Sinkgeschwindigkeit. Aber das ist dir ja am Hang egal...
Der Vorteil der höheren Geschwindigkeit ist auch, dass der Cd_ind prozentual weniger ins Gewicht fällt.
Weiters: die Profile reagieren in ihrem Operationsbereich recht weniger auf +/- 10.000 Re, also da etwas!! schmaler zu werden, ist meist eher ein Problem der Statik und Bauhöhe für Einbauten...

Bzgl. Flächentiefe: es gibt natürlich Profile für ganz schmale Flächen, aber an der Wurzel sollte man nicht unter 160-170mm gehen, was ich so gesehen habe. Du könntest dir ja vielleicht die Tim Weißenbach Flieger ansehen oder den Colibri - die haben alle sehr hohe Streckungen bei unter 1.5m Spannweite...
 
Hallo Alex,
interessantes Projekt. Als Ergänzung zum xflr5 möchte ich noch das gute alte AVL von Mark Drela anbringen. Ein gutes Modell lebt vor allem von einem guten Gesamtdesign. Dazu zählt noch viel mehr als nur die Wahl der Profile. Es gibt sehr gute Videos zur "Bedienung" des Programms und man bekommt Recht schnell Ergebnisse.
Die Fragestellungen muss man sich jedoch selber erarbeiten ;-)
Weiterhin viel Erfolg,
Johannes
 

alexrc

User
@Johannes Wiesner , danke für den Tip, werde ich bei gelegenheit mal anschauen.
Eine Gesamtauslegung ist ja eine große Kunst, bei der viel berücksichtigt werden muß; Andre hat im Handbuch zum XFLR5 und seinen Vorträgen ja auch sehr viele Überlegungen dargestellt.

Eine tolle Seite ist auch Luzi2

Ich fange mal 'einfach' an; erst mal die Diskussionen um die unterschiedlichen Profile verstehen ;-)

Gerade sammle ich die verschiedenen Profile. RL1PY1, RG15, HN350, HN1054, S6062 und SD7003 habe ich bereits.
Was ich nicht finde ist das ausgedünnte SD7003-0714 (7% Dicke, 1.4% Wölbung) aus dieser Diskussion.
Hat das jemand? Wie erstelle ich das ggf.?

Ich habe mir inzwischen überlegt 2 Varianten zu Prüfen: 900g und 1300g.
Und den Re plot mal angepaßt
Fig_ReSpan.png
edit:
hier noch für 15, 30 und 45 m/s
Fig_ReSpan_fast.png
Ich lese immer wieder von 45m/s als auslegungsgeschwindigkeit. Das dürfte aber für einen so kleinen und eher leichten Segler nicht wirklich realistisch sein (160 km/h). Ich halte 30 m/s und 15 m/s eher für angebracht - was denkt ihr?
 
Zuletzt bearbeitet:

alexrc

User
Nachtrag:
oben habe ich falsch geschrieben: gesucht ist SD7003-7014
ich habe auch SD7003-8514 (der Mod von Philip Kolb) (ResqrtCl 55-80k), sowie MHSD3003 (8.91 / 1.55) ResqrtCl (130 - 170k) sowie das MH30 MH-30mod. PK (9.18 / 1.62) (ResqrtCl 200 - 240k) aus dem oben bereits verlinkten thread.
 

alexrc

User
Danke!
Man kann so viel lesen... immer denke ich jetzt lege ich mal konkret los und schwupp hänge ich schon wieder 2h beim Lesen fest.
Eine sehr! tolle Seite, welche zu den einzenen profilen viel Information und die originalquellen angiebt wurde von Hartmut Siegmann zusammen gestellt. Beeindruckend!
 

alexrc

User
Puh, wieder einige Stunden später...
Ich habe nun mal ein 'Kondensat' all des vielen Inputs zusamengestellt.

Hier als Kopie die Re=ResqtCl Werte für den Flügel:
s1.png

Und meine 'Conclusio'
s2.png


Ich werde dann demnächst mit 1. beginnen, mir mal (aus Interesse) die Druckverläufe bubble ramp profile (SD7003, AGxx) im vgl zu RG15 und MH30 plotten (ich will ja was lernen / begreifen)
Die Diskussion um die Robustheit turbulenter Grenzschicht (bubble ramp) bei kleinen Re Zahlen leuchtet mir ein, und ich denke ich bin mit den o.g. ResqrtCl wahrscheinlich damit besser bedient...
 

SvenJ

User
Schau dir wirklich auch in deinem Vergleich die Profile von Mark Drela an. Der AG 40 bis 43 Strak zb wird ja bei 2m Fliegern verwendet. Den AG45 bis 47 hab ich als DLG Strak auf dem supergee2 sehr gern geflogen und den ag25 Steak Flieger ich gerade auf dem fxj2.5 der zwar für Holzbau optimiert ist aber sehr angenehme Flugeigenschaften hat. (Wie alles von Mark Drela was ich geflogen bin und von dem ich gehört habe)
 

alexrc

User
Schau dir wirklich auch in deinem Vergleich die Profile von Mark Drela an. Der AG 40 bis 43 Strak zb wird ja bei 2m Fliegern verwendet. Den AG45 bis 47 hab ich als DLG Strak auf dem supergee2 sehr gern geflogen und den ag25 Steak Flieger ich gerade auf dem fxj2.5 der zwar für Holzbau optimiert ist aber sehr angenehme Flugeigenschaften hat. (Wie alles von Mark Drela was ich geflogen bin und von dem ich gehört habe)
ja, steht ja unter 1. AG24-26 ist 'aus dem Bauch' bisher mein Favorit (oder je nach Re auch die höheren Zahlen)
 

SvenJ

User
Hab genau den Teil mit den AG Profilen in deiner Tabelle irgendwie überlesen... 🤣🤣🤣 Bin echt gespannt auf deine Ergebnisse! Und freu mich auf weiteren Austausch
 
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