Richtig fliegen mit Querrudern?

migru

User
Das Mischungsverhältnis zw. SR und QR ist ebenfalls von Modell zu Modell unterschiedlich. Wenn ich die beste Querruderdifferenz (siehe meine Rollübungen) erflogen habe, kommt für den Kurvenflug zusätzlich das Seitenruder zum Einsatz.
Für den Anfang kannst du ruhig einen QR/SR-Mix verwenden und fängst mit 50% an. Das heißt, wenn du mit QR einen Vollausschlag machst, geht das SR 50% mit. Ein solcher Mix ist zum Einleiten einer Kurve optimal. Wenn du allerdings während des Kurvenfluges mit Gegenquerruder abstützen musst, wirkt sich der Mix wieder nachteilig aus, weil der Flieger dann 'schiebt'.
 
Wozu die Querruder differenzieren, wenn ich den gleichen Effekt mit Seitenrudereinsatz erreichen kann?

Gruß
Gerald
 

migru

User
Hallo Gerald,

ein großer Querruderausschlag nach unten erzeugt hohen Widerstand und bremst damit enorm. Um dies allein mit dem Seitenruder auszugleichen, müsste das Seitenruder erstens viel größer als 'normal' sein und zweitens würdest du mit einem solch großen Seitenruder (bei entsprechend großem Ausschlag) nochmals großen Widerstand erzeugen. Also wäre dieser Weg ungünstiger als das simple Differenzieren.
 
Hallo Michael,

wie Mark Drela hier ausführt, ist es in der Hauptsache nicht der unterschiedliche Widerstand an den Querrudern, der das negative Wendemoment verursacht, sondern die Rollbewegung selbst.

Die Querruderdifferenzierung versucht nun, durch Erhöhung des Widerstandes auf der voreilenden Tragfläche diese abzubremsen und damit die Rumpflängsachse wieder in Flugrichtung zu drehen. Man könnte - überspitzt ausgedrückt - ebenso gut die kurveninnere Störklappe, sofern vorhanden, ein wenig ausfahren, um den Rumpf in Flugrichtung zu halten. Jeder, der das täte, würde für total bekloppt gehalten.

Wenn man jedoch das negative Wendemoment mit dem Seitenruder kompensiert, so steuert man durch Auftriebserhöhung (am Seitenruder), und nicht durch Widerstandserhöhung (an den Tragflächen). Das ist viel ökonomischer.

Beim Einleiten einer Kurve steuert man das Seitenruder ja ohnehin in Kurvenrichtung. Da fällt es überhaupt nicht auf, wenn man ein klein wenig mehr Ausschlag geben muss, um das negative Wendemoment zu kompensieren. Wenn man dann in der Kurve mit dem Querruder stützt, dann wäre eine Differenzierung besonders nachteilig, weil die Widerstandserhöhung der kurvenäußeren Tragfläche versuchen würde, das Modell aus dem Kreis herauszugieren.

Meine Querruder differenziere ich deshalb nur während der Startphase, dann aber zu 100%.

Gruß
Gerald
 

migru

User
Hallo Gerald,

wenn es bei deinen Modellen ohne Querruderdifferenzierung klappt, sind es wahrscheinlich Modelle mit geringer Streckung. Ansonsten kann ich deinen Erläuterungen in keinem Punkt zustimmen.
 
Hallo Michael,

die Streckung meiner Modelle:

Pike Superior: Λ = 16,2
MPX Milan: Λ = 16,9
Xperience Pro: Λ = 16,9

Also weder besonders hoch, noch besonders gering. Mark Drela fliegt seinen Supra natürlich auch ohne Querruderdifferenzierung.

Die Wölbklappen machen 50% des Winkels der ausgeschlagenen Querruder mit.

Stimmst du meinen Erläuterungen nicht zu, weil sie unverständlich sind, oder weil du sie für falsch hältst?

Gruß
Gerald
 

migru

User
Hallo Gerald,

ich stimme deinen Erläuterungen nicht zu, weil sie nicht dem Wissen, welches ich mir über viele Jahre aus Fachbüchern angelesen habe sowie meinen eigenen Erfahrungen im Modell- und manntragenden Segelflug entsprechen:

- durch die Rollbewegung entsteht kein negatives Wendemoment. Ursache ist der erhöhte Widerstand des Querruderausschlages nach unten (höhere Wölbung) und der geringere Widerstand des nach oben ausschlagenden Querruders (Entwölbung). Bei einem symmetrischen Profil und 0 Grad EWD mag das anders aussehen.

- Ruderausschläge bringen immer höheren Widerstand und verursachen Verluste

- stützt man im Kreisflug mit dem Querruder ab, ist die Differenzierung genauso vorteilhaft, da das unerwünschte negative Wendemoment entsprechend gering ist.

Worauf stützen sich deine Erläuterungen?
 

kurbel

User
Man darf ruhig dem Herrn Drela glauben.
Immerhin ist er Professor am MIT und nebenbei auch der Typ, der hinter XFOIL, MSES und AVL steht.

Die landläufige Erklärung des Auftriebs am Flügelprofil ist ja auch falsch
und wird immer und immer wieder von 'Fachbuch' zu 'Fachbuch' weiterzitiert.
Und auch davon wird's nicht richtiger.

Es sind immer wieder die gleichen Themen, die falsch erklärt werden,
teils, weil sich keiner Mühe gibt/geben will,
teils, weil es für pädagogisch sinnvoller gehalten wird,
eine vordergründig einfachere aber falsche zu geben.

Die Klassiker sind etwa folgende:

- statische Längsstabilität und Abtrieb am HLW
- entstehung des Auftriebs am Flügelprofi
- neg. Rollwendemoment

Hier mal ein kleiner Check:
Für eine konstante Rollrate muss das Rollmoment Null sein.
Wer anderer Meinung ist, sollte sich die Zusamenhänge nochmal
grundlegend klar machen, denn er ist bisher auf den falschen Dampfer.

Kurbel
 
Hallo,

da muss ich Kurbel völlig Recht geben. Ein falsche Erklärung wird nicht dadurch richtig, dass man sie immer und immer wiederholt.

Anscheinend ist Dr. Drelas Theorie im deutschsprachigen Raum kaum bekannt. Ich habe deshalb mal einige Kernaussagen so gut es ging übersetzt.


"Es gibt zwei Hauptursachen für das negative Wendemoment:

1) Ein Ungleichgewicht von Profilwiderstand und induziertem Widerstand zwischen rechter und linker Tragfläche. Das Ungleichgewicht im induzierten Widerstand dauert nur solange an wie das Rollmoment, welches sofort verschwindet, wenn sich eine Rollgeschwindigkeit eingestellt hat. Das passiert bei den meisten Flugzeugen im Bruchteil einer Sekunde. Das Ungleichgewicht im Profilwiderstand hält an, hängt aber nur vom Querruderausschlag und dem anliegenden Auftriebsbeiwert ab.

2) Ein Vor- und Zurückkippen des linken bzw. rechten Auftriebsvektors, das durch den offensichtlichen Auf- bzw. Abwind entsteht, welcher durch die Rollgeschwindigkeit verursacht wird. Solange die die Tragfläche rollt, dauert diese Wirkung an und überdeckt normalerweise den widerstandsinduzierten Effekt aus Punkt 1. Die beigefügte Skizze zeigt, wie das negative Wendemoment entsteht. Beachte: dieses negative Wendemoment hat nichts mit Widerstand zu tun, der in der Zeichnung vernachlässigt wurde."

Quelle: http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?p=5308454#post5308454


"Es ist wichtig zu verstehen, dass das negative Wendemoment in der Hauptsache durch ein Vor- bzw. Zurückdrehen des Auftriebsvektors in Abhängigkeit von der Rollgeschwindigkeit entsteht, und nicht durch einen Unterschied im Widerstand. Die beigefügte Zeichnung illustriert das.

Ja, der Unterschied zwischen dem Profilwiderstand von linker und rechter Tragflächenhälfte hat einen zusätzlichen Einfluss auf das negative Wendemoment. Aber wenn das Tragflächenprofil und die Klappen vernünftig konstruiert sind, und die Ruderausschläge maßvoll, wie normalerweise beim Thermikfliegen üblich (sagen wir mal geringer als 5° bis 10°), dann ist der Beitrag des Profilwiderstands zum negativen Wendemoment äußerst gering, verglichen mit dem Primäreffekt aus der Rollgeschwindigkeit (siehe PDF-Anhang). Es gibt außerdem einen zusätzlichen Beitrag aus dem Ungleichgewicht zwischen dem induzierten Widerstand links und rechts, aber noch einmal: dieser ist sehr gering bei typischen Rollbewegungen.

Der Grund, weshalb die Widerstandseffekte so gering sind, liegt darin, dass die Querruderausschläge einen erstaunlich geringen Auftriebsunterschied zwischen linker und rechter Tragfläche erzeugen. Die Rollgeschwindigkeit, welche im Bruchteil einer Sekunde nach Betätigung der Querruder hochschnellt, macht fast den gesamten Auftriebsunterschied zunichte. Und wenn der Auftrieb links und rechts annähernd gleich sind, dann sind es auch die Widerstände, solange die Strömung anliegt.

Es ist der Nachteil der Querruderdifferenzierung, dass sie, um wirksam zu sein, bewusst einen großen Widerstandsanstieg an dem nach oben ausgeschlagenen Ruder erzeugt, üblicherweise durch Strömungsabriss am Scharnier. „Abriss“-Querruder begünstigen den Abriss dadurch, dass die Nase des Querruders sich bis unter die Profilkontur absenkt. Eine Verringerung des Widerstandes des nach unten ausgeschlagenen Querruders wird nicht ausreichen, um das negative Wendemoment signifikant zu beseitigen, wenn die Strömung bereits sauber anliegt. Noch einmal von vorn: Man kann den Profilwiderstand nicht wesentlich verringern wenn er schon nahe am „sauberen“ Minimum liegt."

Quelle: http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=552660&page=3


"Querruderdifferenzierung benutzt Widerstand um ein Wendemoment zu erzeugen, während das Seitenruder Auftrieb verwendet. Per definitionem vernichtet Widerstand die Energie eines Seglers, Auftrieb dagegen nicht.

Der Auftrieb am Seitenruder hat natürlich einen dazu gehörigen Profilwiderstand und einen induzierten Widerstand. Aber für ein gegebenes Wendemoment ist dieser zusätzliche Widerstand viel geringer als der, welcher durch ein nach oben ausgeschlagenes Querruder nötig wäre. Eine hohe Streckung des Seitenruders macht es in dieser Hinsicht sogar noch besser."

Quelle: http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=552660&page=2


Soweit Mark Drela, ein großartiger Lehrer. Ich hoffe, bei der Übersetzung nicht allzu viele Fehler gemacht zu haben.

Gruß
Gerald
 

migru

User
Hallo Kurbel und Gerald,

da die angeblich falschen Erklärungen in den Fachbüchern und die angeblich falschen Angaben der Hersteller zur Querruderdifferenzierung bei meinen Seglern zum erfolgreichen Einstellen und Fliegen derselben geführt haben, stehe ich zu meinen Aussagen.
Leider ist mein Englisch eher schlecht als recht, sonst würde ich mal nachlesen, was M. Drela so schreibt. Die Skizze, die hier öfters herangezogen wird, sagt mir nichts. Ein skizzierter Flügel und ein paar Striche; damit kann ich nix anfangen.
Aber man lernt ja nie aus. Interessehalber werde ich mal meinen F3J-Flieger (Graphite II) ohne Querruderdifferenz fliegen und sehen wie er sich verhält. Bis dahin halte ich an meinen Erfahrungen und erlesenem fest...

Eine Frage an euch beiden: wisst ihr wie es bei aktuellen Neukonstruktionen bei manntragenden Seglern aussieht? Haben die eine Querruderdifferenzierung oder nicht?
 

kurbel

User
Ja, sie haben QR-Differenzierung, das liegt i. a. R. daran, dass man bei ihnen um jeden dm² SLW-Fläche feilscht
und deshalb die SR-Wirkung im Langsamflug dann knapp wird, um damit das neg. Wendemoment zu kompensieren.
Da behilft man sich immernoch gerne einer Differenzierung.
Die Verhältnisse sind hier allerdings auch etwas anders, als bei Modellen,
was die Gewichtung angeht von Gleitflug, nahezu ohne jegliche QR-Ausschläge,
jedoch mit einem SLW, das mit seiner umspülten Oberfläche jederzeit bremst,
und Thermikflug, wo man eben mit dem neg. Wendemoment zu kämpfen hat.
Beim bemannten Segelflug ist der Stellenwert der Gleitzahl größer, als bei Modellen.


Drelas Skizze trägt der tatsache Rechnung, dass Auftrieb per Definition senkrecht zur
relativen Anströmungsrichtung wirkt und Widerstand eben genau in Anströmungsrichtung.
Da die beiden Außenflügel beim Rollen durch die überlagerte Drehbewegung um die Längsachse verschieden geneigte Flugbahnen haben,
der eine sinkt steiler abwärts, als der Rumpf, der andere sinkt weniger steil, oder steigt sogar,
neigen sich die Auftriebs- und Widerstandsvektoren natürlich genauso mit ihrer jeweiligen Flugrichtung.
Das führt dazu, dass, der Auftriebsvektor des steigenden Außenflügels
eine Komponente entgegen der mittleren Flugrichtung (das ist die des Rumpfes) hat.
Beim sinkenden Außenflügel ist es gerade umgekehrt, der Auftriebsvektor kippt nach vorne und da will der Flügel eben auch hin.

Kurbel
 

Steffen

User
migru schrieb:
da die angeblich falschen Erklärungen in den Fachbüchern und die angeblich falschen Angaben der Hersteller zur Querruderdifferenzierung bei meinen Seglern zum erfolgreichen Einstellen und Fliegen derselben geführt haben, stehe ich zu meinen Aussagen.
Auch wenn Fachbücher einen Sachverhalt widerholt und überall beschreiben, dann ist er trotzdem nicht immer richtig.

Ein prominentes Beispiel ist die Entstehung von Auftrieb und die Theorien über das negative Wendemoment sind da nicht weit von weg.

Das negative Wendemoment setzt sich aus drei Anteilen zusamen:
-Änderung des Profilwiderstandes
-Änderung des induzierten Widerstandes
-Kippen der Auftriebsvektoren

Die Reihenfolge der Aufzählung ist auch die Reihenfolge der Wirkanteile.

Man kann das übrigens auch mal gefühlsmäßig prüfen:
Man nehme ein Segelflugzeug auf einem Hallenkuller und stelle sich an die Flügelspitze. Nun zieht man die Flügelspitze so stark zurück, dass etwa die Gierbeschleunigung eines Querruderausschlages ohne Seitenruderausschlages erreicht wird (das ist ziemlich viel, so 20-40 daN wird man dazu brauchen)

nun schauen wir uns mal den Flugzeugwiderstand an, der liegt so typischerweise bei etwa 10 daN (Standardklasse mit 400kg und Gleitzahl 1:40)
Gehen wir mal davon aus, dass beim Querruderausschlag die Widerstände aus Profil- und induziertem Widerstand vollständig auf einem Flügel angreifen und der andere dafür auf null fällt, wäre das also etwa 10daN bei Halbspannweite oder das Drehmoment von 5 daN am Randbogen.
Es muss also eine größere Kraft negativ wenden, als die Widerstände.

Und das ist eben der gekippte Vektor der Anströmung.

Ciao, Steffen
 

max11

User
Na super jetzt kennen wir uns ja alle aus
Die frage war, wie fliegt man richtig mit Querruder.
Könnte mal irgenwer einfach nur sagen wie ein einfacher Hobbyflieger, der nur nur spass am fliegen haben will, eine halbwegs sauber kurve mt QR bzw SR
fliegt.

MAX
 

migru

User
Hallo Max,

ich kann mir vorstellen, dass du jetzt etwas konfus bist. Mir sind die Erklärungsversuche von Steffen, Kurbel und Gerald ebenfalls zu wissenschaftlich/kompliziert. Wie gesagt werde ich aber trotzdem mal einen Versuch ohne Querruderdifferenzierung unternehmen und sehen, was dabei herauskommt.

Mach' es einfach so, wie ich es erklärt habe und es wird zum Erfolg führen. Vielleicht erhältst du ja von Steffen, Kurbel oder Gerald auch noch genauere Anweisungen und Modelleinstellungen für sauberen Kurven- und Kreisflug. Dann kannst du deine eigenen Schlüsse daraus ziehen.
 

kurbel

User
Es mag blöd klingen, aber man muss es (sauberes Fliegen) schlicht und einfach üben.

Auch das Einstellen von Modellen ist Übungssache, bei der aber
die Kenntnis der theoretischen Zusammenhänge eine Menge bringt.

Das Verfahren 'Versuch und Irrtum' lässt sich schließlich wesentlich beschleunigen,
indem man nicht allein zufällig, sondern möglichst intelligent und zielgerichtet versucht.

Und wenn einem die Erklärung eines Phänomens zu kompliziert und/oder zu theoretisch ist,
dann kann man eine scheinbar einfachere aber falsche Erklärung stattdessen hernehmen,
aber was soll das bringen?

Kurbel
 

Steffen

User
kurbel schrieb:
Und wenn einem die Erklärung eines Phänomens zu kompliziert und/oder zu theoretisch ist,
dann kann man eine scheinbar einfachere aber falsche Erklärung stattdessen hernehmen,
aber was soll das bringen?
Dann glaubt man, schlau zu sein, weil man etwas verstanden hat :D

Aber ich finde es interessant, dass man - wenn man etwas nicht versteht - lieber eine vereinfachte, falsche Erklärung verwendet, als es einfach hinzunehmen.

Fakt ist jedenfalls, dass man mit Querruderdifferenzierung nicht das koordinierte Fliegen ersetzen kann, man schafft nur eine verfeinerte Riuderabstimmung.

Aber Dir muss ich das ja nicht erzählen ;)

Ciao, Steffen
 

migru

User
Für mich geht es erstmal um die Behauptung, das es besser ist, ohne Querruderdifferenzierung zu fliegen. Da mir eure Erklärungsversuche im Moment einfach 'zu hoch' sind, ich aber trotzdem gerne dazulerne, werde ich dies - wie schon geschrieben - erstmal in der Praxis testen. Wenn da was dran ist, werde ich mich mit dem Wieso und Warum auseinander setzen.

Für Einsteiger und/oder weniger Geübte müssen aber erstmal einfach zu verstehende Schritt-für-Schritt-Anweisungen her, die möglichst schnell zum Erfolg führen. Wer mehr Hintergrundwissen will, wird entsprechende Fragen stellen, die ihm dann von den 'Wissenden' bestimmt gerne beantwortet werden.
 

Steffen

User
migru schrieb:
Für mich geht es erstmal um die Behauptung, das es besser ist, ohne Querruderdifferenzierung zu fliegen.
Das habe ich nicht mitbekommen, dass jemand das meinte.

Allerdings hat es damit zu tun, was man will. Einen F3A-Flieger wird man so ziemlich mit Differenzierung null fliegen, einen Semiscaleflieger dagegen eher mit. Es liegt also an der Aufgabe und kann nicht pauschal beantwortet werden.

So oder so ist es immer gut, wenn man koordiniert fliegen kann, denn selbst ein F3A-Flieger benötigt für eine saubere Kurve SR-Einsatz. Differenzierung würde allerdings in Rollen stören.

Lies Dir die Erläuterungen noch mal in Ruhe durch, so schwierig sind sie nun auch wieder nicht.

Ciao, Steffen
 
Zuletzt bearbeitet:

HPR40

User
Wow

Wow

Klink mich nochmal ein.
Bin nach der Drela Theorie ( oder ist das bereits bewiesen ? ) von der ich bis hierher nichts wusste erst mal völlig baff.
Wie hier was am Flieger stattfinden soll hab ich so einigermaßen kappiert.

Jetzt hab ich ne Frage an Kurbel denn Du kennst dich offensichtlich hier sehr Gut aus.
Wie kommt denn nach Drela ein Umkehrrollmoment zustande? :confused:
( So wie ich es verstanden habe kann das eigentlich ja nicht passieren. Oder? )

Vielen Dank im voraus. :)

Grüße Horst
 

kurbel

User
Ich würd's gerne versuchen, aber noch ist mir nicht klar,
für was der Begriff Umkehrrollmoment überhaupt steht.

Meinst du damit eine Wirkungsumkehr der Querruder im Langsamflug?

Kurbel
 
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