Ruder am Brettnurflügel

UweH

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Hallo Leute,

ich mache mir schon länger Gedanken über die Rudertiefe beim Brettnurflügel.
Wenn man sich mal überlegt wie die Ruderwirkung beim Brett zustande kommt, dann fällt dabei ein Teil auf die Veränderung des Flügelmoments durch den Profilmoment und ein weiterer Teil auf die Auftriebsänderung durch die Wölbungsänderung bei Klappenausschlag. Es kommen dann zwar noch ein paar Widerstandseffekte und Bewegungskopplungen dazu, aber mich interessierte die minimal mögliche Rudertiefe.
Heutige Brettprofile sind auf lange laminare Laufstrecken vor allem auf der Profilunterseite ausgelegt. Der S-Schlag auf der Oberseite verhindert die 100 % laminare Laufstrecke, aber auf der Unterseite sind theoretisch 100 % möglich....theoretisch, denn irgendwo bei 70-80 % kommt die Scharnierlinie mit ihrer Stolperkante und da ist normalerweise Schluß mit laminar. Wenn man nun die Ruder ohne sonstige Nachteile viel schmaler machen könnte, dann wäre die Strömung länger ungestört und die mögliche laminare Laufstrecke wäre länger = Widerstandsersparnis.

Die Steuerung mit so schmalen Rudern muß auf einen Anteil der Wölbungsänderung verzichten und die Änderung der Profilmomente müßte einen größeren Anteil an den Steuerkräften aufbringen. Das bedingt sicher größere Ruderausschläge, aber die geringen notwendigen Ausschläge bei kleinem Stabilitätsmaß sind eh eine Herausforderung für die Anlenkung und Rückstellung der Servos. Größere notwendige Ausschläge könnten hier eine größere Toleranz gegen Ungenauigkeiten bringen.

Die vom Bewegungssinn betrachtet falsche Änderung des Profilauftriebs bei Klappenausschlag ist die Hauptursache des negativen Wendemoments. Wenn man nun das Rollen mehr über die Änderung des Flügelmoments steuert, dann müßte sich das negative Wendemoment verringern und damit die notwendige Seitenleitwerksfläche = Widerstandsersparnis. Hier rechnete ich aber mit einer größeren Trägheit, weil der Kurvenflug stärker auf die Bewegungskopplungen angewiesen ist. Wenn man eine störbehaftete Kraftkomponente verkleinert heißt das nicht dass man die andere, weniger störende dafür beliebig vergrößern kann um das auszugleichen...aber interessant wäre es zu wissen wo die Grenze ist.

Beim ziehen entwölbt man das Profil und verliert dadurch Maximalauftrieb. Ein typisches Brettproblem ist die Einengung des widerstandsarmen Bereichs der Flugzeugpolare durch den Klappenausschlag. Wenn die Steuerung mehr über den Profilmoment erfolgt, könnte das positive Auswirkungen auf den Maximalauftrieb haben.

Das sind einige der Überlegungen die ich angestellt habe und und um das zu testen hab ich mir von Thomas einen Strong Mini Extrem in einer Spezialversion mit sehr schmalen Rudern bauen lassen.
Ich konnte mich lange nicht entscheiden wo ich für mich die Schmerzgrenze bei der Rudertiefe ansetze und hab mich mit Peter Wick beraten. Der hat ein bisschen gerechnet und vermutet eine deutliche Widerstandsersparnis, aber letztlich hat alles rechnen Grenzen und darüber hinaus muß das Bauchgefühl entscheiden.
Das Bauchgefühl hat sich für eine Rudertiefe von innen 10 % und außen am Ansatz des gerundeten Randbogens 18 % der örtlichen Flügeltiefe entschieden.

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Ich erwartete keine Wunder und die Verbesserung im Widerstand von wenigen Prozent beim munteren umherfliegen sind wohl kaum spürbar. Man könnte das theoretisch messen wenn zwei identische Flieger mit unterschiedlichen Ruderbreiten bei exakt den selben Bedingungen fliegen, aber das ist graue Theorie.
Aber wenn schmale Ruder keine Verschlechterung bei den Flugeigenschaften und beim bauen mit sich brächten, warum sollte man dann breite Ruder bauen und Leistung verschenken? Ob die Widerstandsersparnis theoretisch oder praktisch spürbar ist wäre dann egal.
Also ging es mir um das ausloten der Verschlechterungen im Flugverhalten im Vergleich zu meinem normalen Strong Mini. Die Rudertiefen bei diesem sehr agilen Flieger den ich viel bewegt habe sind innen 15 % und außen etwa 32 %. Damit sollten vorhandene Unterschiede eigentlich spürbar sein.

Gestern war es dann so weit für den Erstflug. Nach ein paar Handwürfen von einem kleinen Hügel bin ich an eine 100 m hohe senkrechte Kante gefahren um trotz des inzwischen schwachen Windes ein paar längere Flüge machen zu können. Der Wind kam mit 2 Bft schräg von vorne und war im Lee hinter der Kante gar nicht zu spüren, also hab ich den neuen Super-Strong mit einem mulmigen Gefühl ins Tal geschmissen. Es trug, aber der erste Flug war ein ziemlicher Rodeoritt und ich hab bald entnervt abgebrochen um etwas Blei in die Nase zu laden und die Ruderasschläge zu verkleinern. Ein Teil des zweiten Flugs ist im Video zu sehen und beim 3. Flug ist der Strong abgesoffen weil der Wind noch etwas nachgelassen hatte und auch noch fast paralel zum Hang kam. Mit Glück hab ich eine fußballplatzgroße Wiese im Tal auf der anderen Flußseite in einem flachen weichen Einschlag getroffen, absolut nix passiert.


Erkenntnisse: Die Höhenruderwirkung erscheint normal, aber die Rollfreudigkeit ist deutlich geringer als bei meinem konventionellen Mini.
Beim einfachen rumfliegen merkt man eigentlich keinen großen Unterschied, aber wenn man mal richtig in die Knüppel greift um eine Rolle zu fliegen, dann dreht er zunächst wie gewohnt an und verhungert dann irgendwo zwischen 90 und 120 ° mit einem merklichen Strömungsabriß am Ruder.
Im Video sind Rollversuche bei 1:10 (halbe Rolle, Rest verhungert) und bei 2:58 (ganze Rolle, etwa maximale Rollgeschwindigkeit für diesen Airspeed) zu sehen.
Ich habe die Ruderausschläge auf Quer im Laufe der Erprobung immer weiter zurück genommen um nicht jedesmal beim Versuch eine Rolle zu fliegen versehentlich in den Strömungsabriß zu bekommen, aber die Rollrate für 360° ist damit bei etwa 1-2 Sekunden, viel zu langsam für so ein kleines Brett.
Ansonsten fliegt sich das Modell ganz normal bretttypisch. Die Einstellungen am Modell passen noch nicht ganz, der Schwerpunkt ist ein bisschen zu weit vorne, aber ich kann wegen der unbefriedigenden Rückstellgenauigkeit eines Servos noch nicht weiter zurück, weil es sonst zum "Rodeoritt" kommt, ein bisschen Rodeo ist auch im Video dabei. Bei den Anlenkungen muß ich noch mal nachbessern.

Ich werde weiter berichten wenn es neue Erkenntnisse gibt.

Gruß,

Uwe.
 
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