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Mittwoch, 9. Oktober 2019, 16:49

Umbau Propeller-Flieger auf Jet und aerodynamische Fragen

Hallo Leute,
Vielleicht hat der eine oder andere schon meinen Thread „Jetson becomes Jet“ gelesen.
Der Umbau von Propeller auf Jet ist ja eher ungewöhnlich, aber bei dem Depron-Modell Jetson doch sehr naheliegend

Inzwischen ist der Jetson Jet flugtauglich. Zunächst mit mäßigem Erfolg, weil die Antriebe zu schwach waren.
Jetzt habe ich aber den idealen Impeller gefunden und der Prototyp ist erfolgreich geflogen. Dabei sind mir aber auch schon ein paar Eigenarten aufgefallen und die würde ich hier gerne mal diskutieren und Meinungen hören.

Zunächst mal die erste Frage:
Ich habe den ersten Impeller Jetson so gebaut, dass er den selben Schwerpunkt hatte wie das Ur-Modell mit Propeller.
Scheint mir logisch, denn Aerodynamisch hat sich ja zunächst nichts geändert.
Praktisch hat das aber nicht funktioniert, weil der SP dadurch viel zu weit hinten war. Ich musste den SP massiv nach vorne legen.
Ur-Modell (Propeller) ca. 42mm
Impeller Modell ca. 30mm
Da Phänomen hatte ich, wenn ich recht überlege, bei allen drei Impellergrößen die ich verbaut hatte.
Der SP war immer viel weiter vorne als beim Propeller.
Außerdem war mir aufgefallen, dass das Modell mit Impeller, solange man auch nur minimal Gas gibt einen schönen Gleitflug hat. Sobald man das Gas aber komplett weg nimmt, schein das Modell in die Tiefe zu stürzen.

Deshalb kam ich ins Grübeln, ob der SP nicht doch viel zu weit vorne liegt.
Mit SP weiter zurück, war der Flieger aber gleich wieder total instabil.

Der Jetson hat, wie auf den Bildern zu sehen, die Schubdüse relativ weit vorne. Sogar noch ein Stück vor dem Höhenruder.
Deshalb kam mir der Gedanke, was ist wenn der Strahl der Düse das Höhenruder beeinflusst und zwar so, dass das Höhenruder anstatt Auftrieb, ein bisschen Abtrieb erzeugt und das Modell deshalb tendenziell die Nase hoch nimmt.
Denn dadurch, dass die Strömungsgeschwindigkeit unter dem Höhenruder größer ist als darüber, müsse der Druck unten ja geringer sein.
Tatsächlich kann man am Boden feststellen, dass das Höhenruder durch den Düsenstrahl leicht angeströmt wird, bzw durch den Düsenstrahl zumindest ein wenig beeinflusst wird.
Das würde nämlich dann bedeuten, wenn ich da richtig liege. Durch den Abtrieb des Höhenruders, wenn es denn so ist, erzeuge ich eine Art dynamische EWD-Erhöhung. Ist vielleicht nicht richtig ausgedrückt, aber vielleicht verständlich.
Denn würde ich mechanisch die EWD erhöhen, müsse ich ja praktisch auch den SP weiter nach vorne legen.
Das wäre dann genau das, was ich machen musste. Nämlich den SP sehr viel weiter nach vorne legen als beim Propeller-Modell.
Und weiter gedacht, Ein Modell mit viel zu weitem SP nach vorne geht auch gleich in den Sturzflug, so wie bei mir.

Frage, habe ich die richtigen Überlegungen getroffen?
Wenn dem so ist, müsste die Verlängerung der Schubdüse dazu führen, das der SP wieder weiter nach hinten muss.
»DarkDust« hat folgendes Bild angehängt:
  • F19AC495-999D-4447-B037-E36FC372C38B.jpeg

haschenk

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Mittwoch, 9. Oktober 2019, 21:40

Hallo (hier könnte dein Name stehen),

dein Problem ist wahrscheinlich, daß der Impeller-Schubvektor zu weit unter dem Schwerpunkt vorbei geht; das führt zu dem schwanzlastigen Moment, von dem du berichtest.

Wenn du schon eine SP-Lage hattest, bei der das Modell auch im Gleitflug (Propeller oder Impeller aus) vernünftig fliegt (gestrecker Gleitflug), dann solltest du diese nicht mehr ändern. Die richtige SP-Lage hängt prakt. nur von der "Geometrie" (hier dem Grundriss) ab; darauf kann ich hier nicht eingehen, weil das viel zu umfangreich würde. Stichworte zu einer Google-Suche dazu wären "Längsstabilität", "Neutralpunkt", "Stabilitätsmaß", "Längsmomentenausgleich".

Abhilfe zu deinem Problem kann ich mir auf 2 Arten vorstellen:

1.
Einen Mischer in deinem Sender verwenden, dabei ein wenig "Gas" zum "Höhenruder" zumischen; so, daß bei mehr Gas das Höhenruder ein wenig nach unten ausschlägt. Wieviel, musst du ausprobieren. Sowas wird (von Modellfliegern) oft gemacht, ist aber eine "Murkslösung"; ähnlich MCAS bei der Boeing 737 max.

2.
In den Impellerstrahl (gleich hinter der Auslaßdüse) ein kleines, festes Strahlruder einbauen, das den Strahl leicht nach unten ablenkt. Dadurch ergibt sich ein weniger aufrichtendes Moment des Strahls (der Schubvektor geht dann "weniger weit unten" am SP vorbei oder sogar durch den SP); man könnte auch sagen: an der Düse entsteht eine kleine Kraft nach oben. So ein Strahlruder macht man am einfachsten aus einem Stückchen Alublech, das man noch zurechtschneiden oder verbiegen kann, weil man auch hier probieren muß.


Gruß,
Helmut

3

Mittwoch, 9. Oktober 2019, 22:08

Hallo Helmut,
also wenn ich das richtig verstanden habe, was die SP bezüglich der Geometrie angeht, müsste es egal sein ob Propeller oder Impeller-Modell.
Beide müssten die gleiche SP-Lage haben, wenn die Geometrie gleich ist. Dann sollte es prinzipiell auch egal sein, welches Gesamtgewicht der Flieger hat, oder?

Was den Impeller-Schubvektor und den SP angeht, würde ich eher annehmen, der Schubvektor läuft über dem SP.
Alles was praktisch Gewicht hat (Akku, Regler, Empfänger liegt tiefer als der Impeller, der auch mit 63g das schwerste Bauteil ist. Außerdem ist das Schubrohr auch schon deutlich nach unten gerichtet.
Werde das mit dem Strahlruder aber mal probieren, genauso wie das Schubrohr zu verlängern, damit das Höhenruder nicht mehr beinträchtigt wird.

Gruß
Jochen

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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4

Donnerstag, 10. Oktober 2019, 01:37

Hallo Jochen,

Zitat

also wenn ich das richtig verstanden habe, was die SP bezüglich der Geometrie angeht, müsste es egal sein ob Propeller oder Impeller-Modell.
Beide müssten die gleiche SP-Lage haben, wenn die Geometrie gleich ist. Dann sollte es prinzipiell auch egal sein, welches Gesamtgewicht der Flieger hat, oder?


Ja, stimmt so.
Für die Längsstabilität ist (abgesehen von "Dreckeffekten", z.B. Re-Zahl) nur die SP-Lage verantwortlich. Hierauf beruhen alle Berechnungsverfahren für die SP-Lage (z.B. "Winlaengs" oder "Schwerpunkt").
Aus dem gegebenen SP folgert dann die EWD bzw. die "Trimmung" (Momenten-Gleichgewicht), und da wird es erheblich schwieriger. Da spielen dann diverse Einflüsse eine Rolle, z.B. der Flügel-Abwind (abhängig von von z.B. Auftriebsbeiwert, Leitwerksabstand) und/oder Propellerstrahl (Stärke und Anströmwinkel am Leitwerk) ). Das führt hier auch mal wieder zu weit...

Deshalb ist es besser, immer zuerst die SP-Lage zu bestimmen und dann die EWD. Ich weiß, daß viele Modellbauer umgekehrt vorgehen, aber das funktioniert nur, wenn man sich "im Rahmen des Üblichen" bewegt.

Da die Längsstabilität in einem gewissen Rahmen größer oder kleiner sein kann (dafür gibt's auch Gründe), kann der SP noch um einen kleinen Betrag weiter vorne oder hinten liegen. Das wird durch das sog. "Stabilitätsmaß" (engl. "static margin") beschrieben.
Die einfache "statische Längsstabilität" fordert nur, daß der SP vor den Neutralpunkt (eine geometrische Größe) liegt. Wie weit davor- damit befasst sich die "dynamische Längsstabilität", da geht's dann um das "Stabilitätsmaß". Da es dabei wieder schwieriger wird, nimmt man Erfahrungswerte dafür an; z.B. für Nurflügel 5- 8 % , für Schwanzflieger etwa 10 - 15 %.

Wenn dich diese Sachen interessieren, dann solltest du dich mal zur *Neutralpunkt-Theorie* schlau machen; findest du in Modellbau-Fachbüchern oder im Internet.
Falls du (wie schon gesagt) aber schon einen "erprobten" SP hast (ohne Triebwerkseinfluß), dann bleib erstmal bei diesem.

Bei höherem Gewicht = höhere Flächenbelastung fliegt das Modell natürlich schneller, aber für die SP- bzw. NP-Lage spielt das keine Rolle. Stabilität und Trimmung sind 2 verschiedene Dinge...

Gruß,
Helmut