Unterschiede zwischen Theorie und Praxis

[Frank Ranis]

Hallo liebe Kollegen ,

dieser Beitrag ist eine Bitte um eure Mithilfe.

Seit Jahre gibt es immer wieder sehr unterschiedliche Aussagen Betreff der Rechengenauigkeit der Programme Nurflügel und FLZ_Vortex.

Hier mal so grob, was mir im Kopf geblieben ist.

1) Die Berechnungen passen wie die Faust aufs Auge.
2) Der Schwerpunkt wird viel zu Kopflastig gerechnet , man kann mit ihm erheblich weiter zurück.
Es werden dann ohne Probleme Schwerpunktlagen geflogen , bei denen Vortex bereits einen Abriss anzeigt.
3) Das geflogene CA ist erheblich kleiner als die Rechnung vorhergesagt hat.

Nummer 1) freut einen natürlich, aber dann hat man 2) und 3) und will die Brocken hinschmeißen.

Im Beitrag 'Ortho vs. Normal' haben wir eine mögliche Ursache (stark schwankende Profil-Momentenbeiwerte) eingekreist.
Ich habe über der Jahreswechsel fleißig programmiert und was neues gebaut.
Die Momentenwerte der Profile fließen nun Re-Zahl abhängig in die Vortex-Rechnung ein.
Dazu benutze ich eine aus XFoil erzeugte DLL die mir unser Kollege Uwe Wagner gebaut hat.
Ein paar positve Meldungen von Beta-Testern habe ich schon, aber das reicht bei weitem nicht aus.

Meine Bitte nun.

Schreibt hier noch mal eure Erfahrungen.

Also das Modell , am besten mit FLG- oder FLZ-File hier posten, wenn es keine Geheimprojekte sind.
Dann die Unterschiede zwischen der Theorie und der Praxis ausführen.

1) Passt der Schwerpunkt.
2) Passt das erflogende CA (Geschwindigkeit) zur Rechnung, wenn ihr da Daten / Messungen habt.
3) Passen die Klappenausschläge
4) Abschätzung des Anstellwinkel beim Stall
5) Wenn es Unteschiede gab, wo seit ihr am Ende mit euren Einstellungen gelandet.

u.u.u

Werde dann versuchen die Flieger mit meiner neuen Version zu rechnen.
Können ja die Betatester auch parallel noch mal machen.

Es gibt noch viel an der neuen Version zu tun , ich möchte aber gerne passend zum Nuritreffen was brauchbares vorzeigen.
Hoffe nur, dass ich nicht auf dem völlig falschen Dampfer bin.

Ich danke euch schon mal.

Gruß

Frank

 

[UweH]

Hallo Frank,

erstmal nochmal danke dass Du Dir so viel Arbeit für uns Nurflügelfans machst, ich hoffe Du bekommst hier möglichst viele Rückmeldungen und wenn es bei mir was Neues gibt erfährst Du die Details nicht als Letzter

Als ich Deine Nachfrage wegen dem Schwerpunkt gelesen habe ist mir wieder eingefallen dass es hier schon mal eine Diskussion über die Ermittlung des richtigen Stabilitätsmaßes von Hortenmodellen gab, aber ich finde das im Moment leider nicht mehr. Es ging darum dass jemand (Tom?) die Schwerpunktlage mathematisch in Abhängigkeit von der Geometrie ermittelt, ich jedoch mittels "Nurflügel" anhand des simulierten Wendeverhaltens über den induzierten Widerstand. Die erflogenen Schwerpunkte meiner Modelle wichen bei dem mathematischen Verfahren etwas von den berechneten ab, bei dem Verfahren über den induzierten Widerstand mit den Korrekturfaktoren paßten sie besser. Den Grund dafür habe ich damals zwar zu erkennen geglaubt, aber nicht zur Diskussion gestellt. Es war auffällig, dass der erflogene Schwerpunkt bei meinen Modellen mit geringer Pfeilung im Vergleich zu dem mathematischen Verfahren eher weiter hinten (geringeres Stabilitätsmaß) und bei den Modellen mit relativ viel Pfeilung eher weiter vorne lag (hohes Stabilitätsmaß).

Der Grund dafür liegt in Querströmungseffekten, die den Verlauf der Neutralpunktlage über die Halbspannweite verzerren (Pfeilungseffekt, siehe Nickel-Wohlfahrt S. 86; 90ff; 559ff).

Auch Hans-Jürgen Unverferth weist auf den Zusammenhang von Pfeilungswinkel und Stabilitätsmaß hin, Guggst Du HJU "Die Klappe-die erste"

Neutralpunktlagen die mit rein geometrischen Verfahren ermittelt werden brauchen einen Korrekturfaktor für Pfeilung.
Ich denke es ist auch ein Korrekturfaktor für Streckung untersuchenswert weil sich der Einfluß der Flügelmitte und des Randbogenbereichs auf den Gesamtflügel mit der Streckung ändert.

Gruß,

Uwe.

 

[Osmosis]

Hallo Frank,

vielen Dank für Deine Bemühungen. Bei meinem relativ kleinen Brett habe ich die Erfahrung des zu kopflastigen Schwerpunktes auch gemacht, ich zitiere hier mal aus meinem Originalbeitrag:

"Ich habe mein Brett nach Raskin ausgewogen. Also bei 39.8mm.

Ich liste hier mal kurz verschiedene SPs aus verschiedenen Berechnungen auf:

Raskin - 39.8mm
Ranis 31 Wirbel - 35.6
Ranis 63 Wirbel - 34.6
Ranis 127 Wirbel - 32.1
PW PDF - 36.75

Und jetzt kommt das Problem... ich fliege momentan bei knapp 41mm. Warum ich nach Raskin ausgewogen habe? Weil ich bei einem anderen Brett genau diese Erfahrung schonmal gemacht habe, und Raskin da am ehesten drann war. Klar, es kann an Bauungenauigkeit liegen, aber so schlimm wie Ranis mit 127 Wirbeln kann der Fehler kaum sein."

Das ist der Link mit dem Brett und den Daten: http://www.rc-network.de/forum/show...es-PW-Bretts?p=2188567&viewfull=1#post2188567

Gruss, Patrick

 

[snowbulli]

Hallo Frank,

vorsicht, hier läuft etwas durcheinander !

Deine Programme "Nurflügel" und FLZ_Vortex werden gerne verwechselt (Patrick?).
Um das mal kurz auszuführen: Da "Nurflügel" keine Winglets rechnen kann, ist hier bei Pfeilnurflügeln schon mal ein häufiger Fehler entstanden. Die Pfeile werden ohne Winglets gerechnet und dann in der Praxis werden diese drangeschraubt, die Streckung geht hoch, es entsteht zusätzlicher Auftrieb aum Aussenflügel und die Kiste ist viel zu schnell unterwegs, resp der Schwerpunkt zu weit vorne.
Ich glaube, das ist die "deutlich zu weit vorne"_Fraktion.
Hier sieht man schon den Unterschied, wenn man einmal mit "Nurflügel" ohne- und einmal mit FLZ_Vortex mit Winglets rechnet.

Sooo, zu meinen erfahrungen nur mit FLZ_ Vortex:

Beispiel Brett: Wenn ich Petoma mit Vortex TAT nachrechne, fällt mir das tiefere Auslegungs-cA des Brettes gegenüber der Realität auf. Petoma sollte mit den Klappen im Strak ungefähr cA 0,3 einstellen, tatsächlich sind es aber eher 0,1 bis senkrecht. Mit Vortex RE-Zahl komme ich bei tiefem N-crit auf 0,24 bei hohem auf 0,2. Das geht also in die richtige Richtung.
Der Berechnete Schwerpunkt passt sehr gut. Petoma fliegt so mit 3 bis 4 % Stabilitätsmass. Geht man unter die berechneten 3% wird es unfliegbar.

x-mess ist ja so ein sonderfall, weil ortho gebaut. Da hat die Rechnung mit Vortex TAT schon sehr gut gepasst (Klappen, Schwerpunkt, Abriss). Bis auf das auslegungs cA, das ist, allerdings nur bei allen Klappen im Strak deutlich tiefer. Was nicht ganz passt ist das Klappenmoment. Rechnerisch wäre eine 50%- Klappe selbsttrimmend, allerdings war diese neutral und wurde dann gekürzt.

Jetzt habe ich mir mal den Spass gemacht das Orthogonale Profil auf parallel umzurechnen und x-mess damit zu rechnen:
Das auslegungs-cA ist beim Flieger so um o, 25 (geloggt) und mit der parallel-Rechnung komme ich auf 0,45 !!!
Der SP bleimt logischerweise gleich...

BTW: Der Rumpfeinfluss auf das Moment des Fliegers ist enorm.
x-mess: Auslegungs cAs
ohne rumpf: (geschätzt ) cA 0,3 bis 0,4
Seglerrumpf: (geloggt) 0,25
Elektrorumpf: (geloggt) 0,21


Liebe Grüße

 

[Nuri-Klaus]

Also lieber Frank......
Ich red hier mal als langjahriger "Nurflügel"-Nutzer und zunächst mal möchte ich sagen, dass Du uns damit ein wirklich gutes Werkzeug in die Hände gegeben hast, was für die grundsätzliche Kalkulation von Nuris für mich mittlerweilen fast unerlässlich ist.
Danke für diese phantastische Arbeit erst mal von dieser Stelle.

Da ich mich vornehmlich mit Brettern oder Beinahe-Brettern befasst hab, gehts natürlich hier erst mal um diese.

Ob sich die Auslegungsgeschwindigkeit eines Brettes tatsächlich so einstellt, wie dein Programm es vermutet is von so vielen unsicheren Faktoren* abhängig, das es eigentlich eher erstaunlich is, wie gut "Nurflügel" letztendlich von Anfang an funktioniert hat!

*Alsda wären.
1.Grundsätzliche Probleme bei der Ermittlung von Cm0 bzw. Momentverlauf bei fast allen theoretischen Verfahren ganz allgemein.
2.Probleme bei der Ermittlung von Cm0 bzw. Momentverlauf, speziell im Hinblick auf Flügelklappen**.
3.Irgendwelche hartnäckige Blasen oder Ablösungen, welche das Profilmoment in der Realität beeinflussen, die aber z.B.Eppler+ Abkömmlinge nicht erkennen .
4.Bauungenaigkeiten im Allgemeinen und....
5. ....das Einfallen der Bespannung auf der Unterseite im hinteren Bereich von in Rippenbauweise erstellten Flügeln ( speziell natürlich bei Profilen mit stärkerem S-Schlag).
6. Beschaffenheit der Profilhinterkante ganz allgemein.

(** von den mystischen "Klappenwirbeln" reden wir lieber erst gar nicht)

Dann natürlich der Einfluss des Rumpfes überhaupt und zusätzlich:

7.Schwerpunkt Hoch- oder Tieflage, beispielsweise durch dicke Rümpfe oder z.B. auch durch mächtige V-Form oder "Ohren".
8. Der Einfluss von hoch aufragenden Seitenflossen aufs Gesamtmoment des Modells im Allgemeinen (und z.B. deren Pfeilungswinkel im Speziellen).
9. Alle möglichen Interferenzen und sonstiger Störungen durch Anbauteile am Flügel ( z.B. Seitenflossen bei der AV36)

Insgesamt hab ich zwar auch den Eindruck das "Nurflügel" im Bezug auf das "reine Profilmoment" etwas zu optimistisch is, was dazu führen könnte, dass ungepfeilte Bretter bei vorgegebenem Schwerpunkt schneller unterwegs sind als kalkuliert.

Andererseits hatte ich aber auch das Gefühl, dass sich das bei schon geringer Rückpfeilung legt, und hier Theorie und Realität wirklich recht gut annähern.

 

[Osmosis]

Hallo Manfred

Ich weis nicht wo Du herausliest das ich die beiden Programme verwechsle ? Aber zumindest zum jetzigen Zeitpunkt bin ich mir durchaus bewusst wo die Unterschiede der beiden Programme liegen (wie Du sie oben ja auch beschreibst), wenn auch nicht auf so tiefgründiger Basis wie Du.
Mein Beispiel ist ja ein Brett, kein Pfeil, und da liegt der SP wirklich zu weit vorne. Ich meine viele User hier im Forum haben mit kleinen Brettern ähnliche Erfahrungen gemacht, je grösser die Modelle, desto besser passt der berechnete SP (vieleicht ein RE-Zahl, respektive ein "Profilmoment bei die tiefen RE-Zahlen" Problem?)

Patrick

 

[UweH]

Mein Beispiel ist ja ein Brett, kein Pfeil, und da liegt der SP wirklich zu weit vorne. Ich meine viele User hier im Forum haben mit kleinen Brettern ähnliche Erfahrungen gemacht, je grösser die Modelle, desto besser passt der berechnete SP (vieleicht ein RE-Zahl, respektive ein "Profilmoment bei die tiefen RE-Zahlen" Problem?)

Hallo Patrick,

ich denke das ist ein Re-Zahlproblem, aber kein Profilmomentenproblem.
Der Profilmoment bei ungepfeilten Brettern bestimmt den Flügelmoment und bei fixer Schwerpunktlage den Auslegungs-cA. Verringert sich durch den Re-Zahleinfluß der Auslegungs-cA, dann reagiert man darauf im Allgemeinen mit "Klappen hoch" und nicht mit "Schwerpunkt zurück", denn das würde die Flugeigenschaften verschlechtern und näher an den Rodeoritt bringen.
Die Unterschiede kommen nach meiner Meinung viel mehr da her, dass die Viskosität der Grenzschicht mit abnehmender Re-Zahl eine immer größere Differenz zwischen geometrischem und aerodynamischem Neutralpunkt erzeugt. Die Programme rechnen mit dem geometrischen Neutralpunkt, das Modell müßte aber auf den aerodynamischen Neutralpunkt ausgewogen werden, der weiter hinten liegt.
Warum Raskin das besser vorhersagt als Nurflügel weiß ich nicht, damit habe ich mich noch nicht beschäftigt.
Ich stelle bei Brettern den Schwerpunkt irgendwo zwischen dem Ranis-Stabilitätsmaß mit 31 Wirbeln und dem FLZ-Vortex-Schwerpunkt ein, aber ich baue auch nicht so kleine Bretter wie Du.

Gruß,

Uwe.

 

[Frank Ranis]

Hallo ,

@ Patrick
Kannst Du bitte das File zu deinem Brett hier einstellen.
Ist erheblich einfacher, als sich aus deinem Link alle Daten mühsam zusammen zu suchen.

@ Manfred
Hast Du auch schon mal versucht den Rumpf mit der Beta-Version mit zu rechnen?

@ Klaus
Alle deine Punkte sind sicher richtig und das kann so manchen Unterschied erklären.
Es gibt aber eine Reihe von Modellbauern hier, die super Glas- und Kohlefaser-Flieger bauen und auch CNC benutzen, so das die Bauungenauigkeiten auf ein Minimum reduziert ist.
Trotzdem gibt es teils große Unterschiede zwischen der Theorie und der Praxis.

Ich habe ja den RE-CM-Generator gebastelt und da zig Profile rechnen lassen.
Bei einigen Profilen gibt es eine erstaunlich gute Deckung zwischen den TAT-Beiwerten und der XFoil-Rechnung.

Viele Profile aber weichen bei allen Re-Zahlen deutlich von der TAT ab.
Unterhalb von 150.000 - 100.000 wird es dann richtig heftig , das cm0 wird dann sehr schnell immer negativer um dann ab einer sehr kleinen Re-Zahl wieder Richtung 0 zu streben.

Hat man eine gute Proflwahl getroffen und bewegt sich nicht in zu kleinen Re-Zahlbereichen , dann passen die bisherigen Rechnungen sehr gut.
Baut man aber kleine Modelle (kleine Re-Zahlen) und erwischt dann ein falsches Profil gibt es enorme Abweichungen von der TAT-Rechnung.

Ich würde mir gerne mal Patrick's Brett vorknöpfen, auch die Profile untersuchen.
Lasst uns diesen Flieger doch mal genauer anschauen , gerade weil er klein ist, bei kleinen Re-Zahlen fliegt und weil es zu große Unterschiede bei den Berechnungen gibt.



Gruß

Frank

 

[snowbulli]

Hallo Manfred

Ich weis nicht wo Du herausliest das ich die beiden Programme verwechsle ?

@Patrick: Gar nicht!
Ich meinte damit deine "unzureichende Nomenklatur".

"Ranis" ist einfach Franks Nachname und ich wollte damit augenzwinkernd anregen, dass wir hier von "Nurflügel" (.exe) oder FLZ_Vortex reden.
Aus dem Text (Stützstellen sind ja nur in Nurflügel gegeben) kann man schon rauslesen, was du meinst. Beim Brett isses ja eh egal....
Und wenn es dich beruhigt: so tiefgreifend wie man denken könnte, sind meine Erkenntnisse nicht! Ich habe nur oft Glück
War nicht böse gemeint, aber vielleicht ungünstig getippt. Love, Brother!

@Frank:
die Rechnungen mit Rumpf muss ich mal machen. Allerdigs habe ich keine Ahnung, was ich als Rumpf- und Interferenzwiderstand und annehmen soll???

Nebenbei nochmal zuBrettern: Ich glaube zu wissen, dass bei einem von Peter Wicks erprobten Brett-Profilen (PW 75 oder 98???) xFoil ein negatives Moment errechnet, obwohl damit ausgestatteten Bretter trotz Allem nicht im Rückenflug daherkommen.


Liebe Grüße

 

[fireeye]

Vortex

Vortex

Hallo:


@ Klaus:
Ob sich die Auslegungsgeschwindigkeit eines Brettes ( und des Nuris) tatsächlich so einstellt, wie dein Programm es vermutet, ist von so vielen unsicheren Faktoren (und den Messparametern abhängig, die alles andere als verifizierbar sind! )................

Ich habe GPS-Diagramme gesehen, die in bestimmten Flugphasen keinen Höhenverlust zeigten und gleichzeitig ein Sinken aufwiesen.

@ alle:
Liebe Nuri-Fans, ich kenne Frank nun schon viele Jahre. Er wird nicht eher von seinen „Baustellen“ lassen, bis er sich zufrieden in seinen Sessel zurücklehnen kann. Also unterstützt ihn mit Daten, wenn möglich Daten aus Windkanälen.
Ich habe zur Info unten einen Flieger angehängt, der mit Vortex gerechnet, so gebaut wurde und auf Anhieb geflogen ist, und das mit dem Profil ebene Platte. Bei einer solchen Treffsicherheit der Rechnung, ist für mich der Unterschied zwischen realer und gerechneter Geschw. ohne Bedeutung.

Gruss und tschö wa, Hans.

 

[Frank Ranis]

Hallo,

@ Manfred

>>
Nebenbei nochmal zuBrettern: Ich glaube zu wissen, dass bei einem von Peter Wicks erprobten Brett-Profilen (PW 75 oder 98???) xFoil ein negatives Moment errechnet, obwohl damit ausgestatteten Bretter trotz Allem nicht im Rückenflug daherkommen.
<<

Ich hänge hier mal das Bild der RE_CM_Rechnung vom PW75 an.
Man sieht, so ab RE 300.000 gibt es zwischen der TAT und XFoil halbwegs gute Übereinstimmungen.
Die NCRIT 11-Kurve sollte man gar nicht erst betrachten, das passt nicht zum Modellflug.

Wilbert hat bei seinem Brett ein PW75 eingebaut und die Unterschiede zwischen der TAT- und XFoilrechnung sind gering.
Das Brett fliegt aber auch in Re-Zahlbereichen oberhalb von 250.000.

Ich würde das Profil nicht bei einem 1m Modell verwenden, es sei denn SPEEEEEED.

Rumpf ist schwierig, weil man ja die Profilierung erst mal hinbekommen muß.
Bei Florians V5 habe ich den Rumpf in den Flügel integriert und dann gerechnet, da kommen die NCRIT-Rechnungen den Messungen recht nahe.

Gruß

Frank

 

[Andross]

Klasse Arbeit, Frank!

Aber da kommt nun noch eine Schwierigkeit hinzu:
Bei kleinen Re wird auch die Stabilitätsanalyse und das Momentengleichgewicht eine NICHTLINEARE Angelegenheit;

Zum Beispiel das Momentengleichgewicht:

CM = SM * CA

Wir können nun nicht mehr von einem CA-unabhängigen CM bzw. Neutralpunkt ausgehen und folgern, dass der Flieger bei CA = CM/SM fliegt. Vielmehr ist sowohl CM als auch der Neutralpunkt CA-abhängig. Man müsste die Abhängigkeit kennen und CA als nichtlineare Gleichung lösen:

CM(CA) = SM(CA) * CA

Also: selbst, wenn wir CM Re-Zahl-abhänig berücksichtigen in Vortex, ist immer noch die Momentenbilanz ein Problem.

Andreas

 

[steve]

Hallo Frank,
schon bei Horten wird der Mitteneffekt beschrieben. Durch ihn liegt der Schwerpunkt weiter hinten als mit den geometrischen Verfahren berechnet.
In der Praxis sind die gepfeilten NF´s dann auch alle auffallend kopflastig. Das ändert sich z.B. deutlich, wenn die Flügelmitte ein Rundung erhält. Der errechnete Schwerpunkt wandet dann zwar zurück, der praktische aber nach vorne, wenn so ein ausgerunderer Mittelbereich die Strömung einfach nicht so versauen kann. Das ist optisch zwar etwas gewöhungsbedürftig aber hinsichtlich der Leistung und des Handlings gings bei meinen Konstruktionen einen deutlichen Schritt nach vorne.

Hier mal ein paar Bilder zum Beschriebenen:

 

[Peter Wick]

Hallo zusammen

erstmals möchte ich auch Frank danken für das was er alles gemacht hat. Ohne ihn wären wir nicht da wo wir sind. Danke!

Zu meinen Erfahrungen (hier nur im Bezug auf Bretter!):

Typischerweise stelle ich den SP auf 4% (63 / Nurfügelprogramm) Stabilitätsmass ein für den Erstflug, was in der Regel recht gut passt. Vielleicht mit folgenden Einschränkungen:
Wenn das Modell gross ist oder schwer ist, dann sollte man eher ein grösseres Stabilitätsmass verwenden. Kleine Bretter (unter 1,5m) kann man hingegen mit sehr kleinen STM´s fliegen.
Zweitens scheint es mir so zu sein, dass das nur gilt, wenn man einigermassen vernüftige (d.h. Re zahl angepasste) verwendet. Mit extremen Profilen kann sich auch das notwendige STM verwenden.
Genau dieser Punkt hat mich dann vor ein paar Jahren stutzig gemacht und ich habe dann mal viel gerechnet in Bezug auf was eigentlich am PW51 passiert und was eigentlich Xfoil voraussagt.
Vorgegangen bin ich wie folgt:
Der Neutralpunkt wird normalerweise bei 25% der Profiltiefe gewählt, weil man bei grossen Re davon ausgehen kann, dass an diesem Punkt cm mehr oder weniger konstant ist. Das ist aber bei kleinen Re (d.h. unter 500´000) typischerweise NICHT der Fall!
Andreas hat vollkommen recht!
ich habe dann im Bezug auf das PW 51 folgendes im Xfoil untersucht.
1. welche Rezahl gehört zu welchem Klappenausschlag und welches Ca stellt sich da ein, und was macht die Momentenkurve da?
2. dann habe ich versucht herauszufinden, an welcher Position der Momentenverlauf in etwa konstant ist. Das habe ich dann als NP angenommen. Dies aus der Überlegung heraus, dass wenn ich das Modell (in diesem Falle ein mod. Frettchen mit genauer Endleiste und sehr! kleinem Rumpf) mit einem bestimmten SP fliegen KANN, dann muss IMMER ein pos. Stabilitätsmass vorhanden, im Bezug auf den Verlauf der Momentenkurve...so dass man als Pilot das Gefühl einer Dämpfung von Störungen hat.
Resultat dieser recht mühseligen Arbeit war, dass der Neutralpunkt bei Ca = 0,05 bei ca. 24% liegt dann einen kräftigen Sprung nach hinten macht bei Ca=0,1 (30%), was ich so nicht glaube, da dies eine enormes STM bedeuten würde. Ab Ca=0,2 wandert der NP dann recht kontinuierlich nach vorne und erreicht am Schluss (d.h. bei Ca max) ca. 22%.

Das heisst, wenn man nach Xfoil geht hat man bei Ca max ein Stabilitätsmass von höchstens 1%!!! und im Schnellflug, tja ........so ca. 9%!!!!
Diese Tendenzen kann ich so vom fliegerischen her bestätigen.

Aber dann sind dann noch ein paar wesentliche Sachen die mich recht unsicher machen:
Xfoil´s cm Kurve ist recht empfindlich auf die Dicke der Endleiste!!!! Typischerweise sehen die Kurven viel unregelmässiger aus, wenn man im die Endleistendicke auf 0 reduziert. Das kann man aber nicht bauen!
Typischerweise macht die cm Kurve recht wilde Sprünge bei kleinen Ca (siehe auch oben), was so extrem wohl in der Praxsis nicht auftritt, oder?
Kleinere N crit liefern konstatere Kurven....welches soll man nun wählen?
Kann man die anderen Teile am Flugzeugdesign, Flügelhochlage, SLW, Rumpf usw. und denen ihr Anteil am Moment als konstant annehmen?

Tja..dann haben mir meine australischen DS Kollegen erzählt, dass die mit PW51 ähnlichen Profilen bei hohen Geschwindigkeiten (250miles/h) eine Art Tuck under haben. Wenn sie aber den SP weiter nach vorne legen (recht drastisch!!!) dann ist das weg! Und das ist kein Servo Problem.

 

[Peter Wick]

Apropos PW75:

viele sehr leichte Bretter fliegen ohne Probleme damit, z.B. Combat Zack und andere auch nicht EPP Modelle. Das was mir von den Teilen berichtet wird, scheint der CM Wert tiefer zu sein als berechnet, aber doch wesentlich mehr positiv als beim PW51. Das PW 75 ist im Prinzip auch nichts anderes als ein aufgewölbtes PW 51 (um den Auftriebsverlust durch den höheren S Schlag zu kompensieren) mit mehr S Schlag.
Die Frage ist aber wohl ob man überhaupt noch von einem Momentenbeiwert sprechen kann (siehe de vorhergehende post), da das ja dann vorspiegelt, als das der konstant wäre!!!!

 

[UweH]

Je genauer man bei den kleinen Re-Zahlen hinschaut, umso mehr bekommt man dabei ein Unschärfe-Relations-Syndrom

Irgendwie geht mir das bei meinen Schmalruderbrett-Versuchen im Moment ganz ähnlich. Ich glaub zwar dass ich auf einer Seite eine etwas zu ungenaue Ruderankenkung hab die ich nachbessern muß, aber manchmal macht das Ding spontane Bocksprünge die ich mir fast nur dadurch erklären kann, dass die von Bocksprüngen des Profilmoments kommen.
Ich hab mir heute schon überlegt die Ruder tiefer zu machen weil die Querruderwirkung fürs rumturnen zu gering ist, aber ich glaub ich probier noch ein bisschen sytematisch mit den schmalen Rudern rum wenn man das unstete Flugverhalten nicht mehr auf die kalten Finger schieben kann

Gruß,

Uwe.

 

[Frank Ranis]

Hallo,

seit mir nicht böse, aber meinem Wunsch sind wir noch nicht viel näher gekommen.

Ich möchte mir mit der neuen Vortexversion Flieger nachrechnen, bei denen Unterschiede zwischen den bisherigen Rechnungen und der Praxis auftreten. Und auch bei den Fliegern wo es passt herausfinden, warum es passt.

Also Patrick hat ein Brett konstruiert und es mit Nürflugel.exe und FLZ_Vortex gerechnet.
Der Schwerpunkt beim Erstflug war zu weit vorne.
Nach dem er den Schwerpunkt zurückgenommen hat fliegt das Ding, so wie er es haben will.
Nach seiner Raskin-Rechnung passste der Schwerpunkt.
Aber in dieser Rechnung wird einzig die Geometrie des Grundrisses berücksichtigt , Profilmomente tauchen dort nicht auf.
Somit wird hier bei Raskin keine Aussage getroffen, bei welchem Auslegungs-Ca der Flieger nacher unterwegs ist.

Damit ich vernüftige Grundlagen habe, brauche ich:
Das Konstuktionsfile, damit alle hier die gleiche Ausganssituation haben und mitrechnen können.
Das gewünschte Auslegungs-Ca, dass er bei der Rechnung angestrebt hat.
Seinen endgültigen Schwerpunkt hat er ja geliefert.
Wenn ich nun in der neuen Vortexversion das Wunsch-CA rechne, müßte der nun verwendete Schwerpunkt halbwegs rauskommen .

Das ganze möchte ich dann an Zig-Modellen (Brett, Pfeil, Horten, auch Schwanzflugzeuge) austesten um mir ein Gesamtbild zu machen.
Also viele Aussagen und Erfahrungsberichte und passende Unterlagen sammeln .

Ist mir dabei schon klar, dass ihr eure Unterlagen der Hochleistungsflieger nicht rausrückt, steckt ja Mega viel Arbeit drinn.
Deshalb sollte man sich auf die Flieger stürzen, die keinen kommerziellen Hintergrund haben.

Und wenn ihr, trotz Zeitmangel dann mal die eine oder ander Minute dafür übrig habt wäre das ne tolle Sache.
Kommen dann neue Erkenntnisse dabei heraus, haben alle was davon.

@ Hans
Einen Windkanal haben wir nicht und so müßen wir dem dem auskommen, was zur Verfühgung steht (Beobachtung, Datenlogger, Kamera, Videoaufnahmen usw.).



Nun noch mal ein paar Infos, wie ich in der neuen FLZ_Vortex-Version vorgehe.

Ich konstuiere wir gehabt den Flieger, Grundriss eingeben, Profile wählen, Verwindung und Masse eingeben.
Ist für ein Profil keine RE-CM-Tabelle vorhanden, wird mit Hilfe von XFoil eine solche Tabelle im Re-Zahlenbereich von 0 bis 1.000.000 erzeugt.
Jetzt geht es in die Auslegungsrechnung und ich wähle z.B. CA=0.3
Die Auslegungs-Routine nimmt als erste Näherung die Nullmomnetenbeiwerte der TAT, um überhaupt einen Startwert zu haben.
Damit wird die Skelett-Panel-Fläche erzeugt.
Der Grundriss und die Verwindung bleibt wie konstruiert stehen, nur die Profilskelettlinien werden dem cm0 angepasst.

Näherungsschleife.
1) Rechnung des CA mit den TAT-Beiwerten
2) Mit Hilfe der momentanen Geschwindigkeit wird eine RE-Zahlverteilung entlang der Spannweite gerechnet.
3) Aus der RE-CM-Tabellen werden die cm0-Beiwerte passend zu Re-Zahl geholt .
4) Die Skelettfläche wird mit dem neune cm0 modifiziert.

Nun wird wieder 1) - 4) rechnen, allerdings bei 1) mit den neuen Beiwerten aus der RE-CM-Tabelle.
Das ganze ögeln wir solange durch , bis sich eine genügende Genauigkeit eingestellt hat.

In der Rechnung ist nun der Grenzschichteinfluß auf den Momentenhaushalt des Profiles unter RE-Zahleinfluß enthalten, da diese ja aus der mit XFoil berechneten RE-CM-Tabelle gewonnen werden.

@ Andreas
Die Geschichte mit dem nichtlinearen Anstieg Alfa-CA ist noch ein Problem, da hast Du recht.
Denn dadurch würde die Geschwindigkeit, RE-Zahl, und somit die Interpolation aus der RE-CM-Tabelle beeinflußt, was ich dann wieder auf die ganze Konstruktion auswirkt.
Es gibt da noch viel zu tun bis ich mich

@Hans
in den Sessel zurücklehnen kann.

@Uwe
>>
Die Programme rechnen mit dem geometrischen Neutralpunkt, das Modell müßte aber auf den aerodynamischen Neutralpunkt ausgewogen werden
<<

Beim Stabimaß wird bei beiden Programm der Abstand zwischen Druckpunkt und Aeodynamischen Neutralpunkt genommen.
Im Vortex rechne ich den geometrischen Neutralpunkt überhaupt nicht.

Für den Druckpunkt gilt folgende Formel.
CM Momentenbeiwert um den Konsttruktionsnullpunkt (im Vortex PUNKT ZP)
CA Auftriebsbeiwert
l_my Momentenbezuglänge , hier nimmt man in der Regel die mittlere Aerodynamische Flügeltiefe
XD Druckpunkt (Zentrum aller erzeugten Kräfte)
Hat sich das Modell im stationären Flug um alle Achsen ausgependelt decken sich Duckpunkt und Massenschwerpunkt.

XD=-CM/CA*l_my

Für den Neutralpunkt folgende Formel.

XN=-(CM1-CM2)/(CA1-Ca2)*l_my

Man braucht hier also zwei Rechnungen bei verschiedenen Anstellwinkel, um CM1,CM2,CA1,CA2 zu bekommen.

Im Vortex rechne ich dazu zwei Anstellwinkel, die sehr nahe beeinander liegen, z.b. 5° und 5.001°.
Somit habe ich dann einen Neutralpunkt der passig zum Anstellwinkel ist.
Daraus ergibt sich dann im Vortex eine Neutralpunktkurve (Alfa über XN) , die nicht absolut konstant ist, sondern je nach Modell leicht wandern kann.
Das liegt auch an dem verwendetem Wirbelgitter-Modell, welches im Bereich des Flügels an die Skelettkontur gebunden ist und dann frei in Strömungsrichtung abgeht.

Der Abstand zwischen XD und XN ist dann das metrische Stabimaß , welches noch auf % von l_my umgerechnet wird.
Ob % von l_my so die tolle Wahl ist, keine Ahnung, müßte man die Gelehrten Mal fragen, die sich das ausgedacht haben.
Hans hat da ja auch noch keinen richtigen Zusammenhang zwischen Modelltyp und Stabimaß gefunden.
Mal ist l_my groß mal klein , je nach Flugzeug kommen da ja immer andere metrische Abstände zwischen Druckpunkt und Neutralpunkt raus .

Gruß

Frank

 

[UweH]

@Uwe
>>
Die Programme rechnen mit dem geometrischen Neutralpunkt, das Modell müßte aber auf den aerodynamischen Neutralpunkt ausgewogen werden
<<

Beim Stabimaß wird bei beiden Programm der Abstand zwischen Druckpunkt und Aeodynamischen Neutralpunkt genommen.
Im Vortex rechne ich den geometrischen Neutralpunkt überhaupt nicht.

Hallo Frank,

danke für die Info. Leider stehe ich mit den Formeln auf Kriegsfuß und kann die Zusammenhänge aus den Rechenverfahren heraus nicht gut deuten.
Mir ist nicht klar in wie weit die Viskosität bei diesen Rechenverfahren berücksichtigt ist.
Bei kleiner werdenden Re-Zahlen wird der Einfluß der Grenzschicht mit ihrer Zähigkeit immer größer. Die Grenzschicht wird im Verhältnis zum harten Flügel immer dicker und auch der Nachlauf hat immer mehr die Wirkung als wäre er ein Teil des harten Flügels. Dieser Einfluß wird bei kleiner werdender Re-Zahl immer schwieriger genau vorhersagbar und er ändert sich auch mit dem cA. Das macht die genaue Schwerpunktbestimmung bei kleinen Bretten so ungenau.......das ist aber nur meine bescheidene Meinung als Nichtrechner.

Wegen erflogenen Daten ist im Moment vielleicht nicht so ganz die richtige Zeit. Ich war Gestern 2 Stunden fliegen und mit meinen kalten Fingern konnte ich den ARES grade mal unsicher steuern, zum messen wäre es mir viel zu kalt gewesen...und davor war die Wetterlage Sturm und oft Regen, gut für Speedmessungen im DS, aber schlecht für die Vermessung von Sinken, Gleiten und Abgleitgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Schwerpunktlagen

Gruß,

Uwe.

 

[Andross]

Hallo Frank,
ich rechne gerade; und es wird leider komplizierter. Heute abend oder morgen sende ich mal einen ersten Ansatz.... interessante Geschichte.
Andreas

 

[Andross]

Lieber Frank und alle Interessierte,

anbei meine Überlegungen zur nichtlinearen Neutralpunktberechnung. Ist noch recht unausgegoren, könnte aber machbar sein. Man sollte das an einem einfachen Modell mal durchspielen, z.b. Frettchen mit PW75. Ein Brett ist insofern auch interessant, da es empfindlich auf Stabilitätsmaßveränderung reagiert. Und praktische Erfahrung ist auch massig vorhanden (siehe Peter Wick's Anmerkungen).

Frank, ich habe deine Formel zum Neutralpunkt nicht verstanden! Woher hast du das? Ich habe die Formel für constante cm=cm0 auch nochmal beschrieben im beigefügten Dokument.

Ich denke auch weiter. Vielleicht schreibe ich schnell ein einfaches Traglinienverfahren. Allerdings habe ich noch nicht raus, wie ich xfoil in matlab/octave integriere.

Andreas