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gugelhopf

RCLine User

  • »gugelhopf« ist der Autor dieses Themas

Wohnort: Schwarzenburg, Schweiz

Beruf: Maschinenbaustudent

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1

Donnerstag, 11. Oktober 2007, 00:36

Auftrieb bei 90 Grad Anstellwinkel?

Hallo Zusammen

Ich hatte letzte Woche die Gelegenheit, einen 20x100cm-Flügel mit einem NACA 0012 bei 7m/s in einem Windkanal der ETH Zürich zu vermessen. Die Resultate sehen ganz vernünftig aus, bis auf einen Punkt: Der Flügel liefert bei 90 Grad Anstellwinkel noch "Auftrieb" und das nicht zu knapp ==[] .Ist da irgendwo ein Fehler passiert oder gibts das Phänomen wirklich? Wenn ja, wie lässt sich sowas erklären?




Gruss Fabian

PS: Der "Auftrieb" wirkt hier immer rechtwinklig zur Strömungsrichtung, der "Widerstand" immer parallel zur Strömungsrichtung. Nur damits keine Missverständnisse gibt ;) .

PPS: Wir haben leider nur bis 93 Grad gemessen :wall: . Wenn mans Linear weiterziehen würde wäre der "Nullauftrieb" bei ca. 100 Grad erreicht.
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  • auftrieb5.jpg

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HaraldL

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Beruf: Physikstudent

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2

Donnerstag, 11. Oktober 2007, 01:48

Naja, es gibt zwei Möglichkeiten.
Entweder irgendwas an der Aufhängung des Flügels ist fehlerhaft, was ich aber bei einem Windkanal mal ausschließen möchte, ansonten erzeugt das Profil wohl wirklich auftrieb.

Tatsache ist ja, dass du keine ebene Platte hast die nachher Quer im windkanal steht. Diese müsste dann wirklich einen Auftrieb von 0 liefern.
Aber dein Profil ist ja oben deutlich dicker und abgerundet im Vergleich zur "Spitze" unten, wenn es nachher mit Pi/2 im Windkanal steht.
Von daher kann ich mir durchaus vorstellen, dass hier noch Auftrieb entsteht, wenn auch quasi nicht nutzbar wegen des riesigen Strömungswiderstandes.

Genauere und fundiertere Analysen überlass ich aber gern den Leuten die davon Ahnung haben *g*
MfG Harald

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »HaraldL« (11. Oktober 2007, 01:53)


Rudy F

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3

Donnerstag, 11. Oktober 2007, 06:03

:w :ok:

Harald war schneller und hat mir das Schreiben erspart.

:D Super Druckpunktwanderung :D :D
:w Rudy

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haschenk

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Beruf: Dipl. Ing.

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4

Donnerstag, 11. Oktober 2007, 11:08

Hallo Fabian,

ich schließe mich da den Vorrednern an.
Die Bezeichnung "Auftrieb" ist zwar formal/definitionsgemäß richtig, aber doch irgendwie geschmeichelt...

Wenn du an der Geschichte etwas tiefer graben willst, könntest du den Impulssatz darauf anwenden. Den Idealfall "Staupunktsströmung" gibt´s in jedem Buch zur Strömungslehre; meist auch für schräges Auftreffen.

Windkanalmessungen an Profilen über einen extrem großen Anstellwinkelbereich (volle 360° !) sind schon gemacht worden; braucht man für manche Anwendungen (z.B. Helirotoren bei hohem Fortschrittsgrad).

Ich werde mal schauen, ob ich in meiner Literatur was dazu ausgraben kann.


Gruß,
Helmut

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (11. Oktober 2007, 11:09)


Addicted

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Wohnort: LK DA-DI

Beruf: Dipl.-Ing. Bauingenieur

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5

Donnerstag, 11. Oktober 2007, 11:39

Zitat

Original von HaraldL
Tatsache ist ja, dass du keine ebene Platte hast die nachher Quer im windkanal steht. Diese müsste dann wirklich einen Auftrieb von 0 liefern.
Aber dein Profil ist ja oben deutlich dicker und abgerundet im Vergleich zur "Spitze" unten, wenn es nachher mit Pi/2 im Windkanal steht.
Von daher kann ich mir durchaus vorstellen, dass hier noch Auftrieb entsteht, wenn auch quasi nicht nutzbar wegen des riesigen Strömungswiderstandes.


Genau das ist die Erklärung für den bestehenden "Restauftrieb". Die abgerundete Anströmkante des Profils erlaubt eine schnellere Umströmung als an der Abrisskante. Dort (Abrisskante) bildet sich ein Luvstau (-> Staupunkt), der die Strömungsgeschwindigkeit der Luft deutlich herabsetzt. Und wie wir alle wissen, liefert die schnellere Luftströmung den Unterdruck aka Auftrieb.
...nein Schatz, das ist das gleiche Modell...!

:angel:


Auf Wunsch eines Mods wurde dieser Teil der Signatur gelöscht. Und dass nur, weil sein Virenscanner bei Java "dichtmacht"...

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Addicted« (11. Oktober 2007, 11:39)


haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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6

Donnerstag, 11. Oktober 2007, 12:53

Hallo,

im Anhang ein Fund...

Ist aus: F.W. Riegels, "Aerodynamische Profile",
eine Art Zusammenfassung des damals bekannten theoretischen und experimentellen Wissens um Profile aus dem Jahr 1958.

Man sieht, daß hier bei 90° das ca auch noch nicht ganz auf Null ist.

Man sollte auch daran denken, daß die gemessenen Daten nur zeitliche Mittelwerte einer hochgradig instationären Strömung sind. Unter den gegebenen Umständen (90°) geht hinter dem Flügel eine Wirbelstraße ab, deren Einfluß auf gemessenen Drucke/Kräfte sehr groß ist. Im "vollkommen symmetrischen" Fall (Platte) sind diese Wirbel auf beiden Seiten gleich groß, im gleichenen Abstand und abwechselnd recht/links drehend. Im unsymmetrischen Fall (Profil) trifft das sicher nicht mehr zu.

Gruß,
Helmut
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  • Profil360Grad.jpg

haschenk

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7

Donnerstag, 11. Oktober 2007, 13:15

Hi,
Und hier noch ein Messergebnis aus derselben Quelle, allerdings nur bis 90° Anstellwinkel.

Hier geht der Auftrieb für alle Varianten bei 90° bis auf Null runter. Die Platten sind wohl symmetrisch gewölbt ("Kreisbogenprofil").

Gruß,
Helmut
»haschenk« hat folgendes Bild angehängt:
  • Profil360Grad_2.jpg

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Rudy F

RCLine User

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Beruf: Medizintechniker/ Biomechanik in Pension

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8

Donnerstag, 11. Oktober 2007, 13:37

Hallo Helmut,

wenn ich das erste Diagramm richtig interpretiere haben wir hier einen wunderbaren Beweis für die Auftriebe beim Extremsackflug, auch Harrier genannt. Plus ein paar andere fliegerischer Erscheinungen bei 3D-Modellen wie der schlagartige Brems-1/4-Loop und Ähnliches.

Wobei diese ohndies schon erstaunlichen Auftriebswerte in der Realität durch die Motorleistung in etwa Einstellwinkelrichtung und der Propellerstrahlwirkung in Rumpfnähe verbessert werden. Also folgerichtig für den Modellharrier nur wenig Leistung benötigt wird.
:w Rudy

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haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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9

Donnerstag, 11. Oktober 2007, 14:03

So,

und jetzt noch 2 andere Bilder. Diesmal aus:
Sieghard Hoerner,"Fluid Dynamic Lift",
eine der "Bibeln" der Aerodynamiker aus dem Jahr 1975.

Rudy:
Auch die Thermikbremse der Freiflieger fällt unter dieses Kapitel. Das unter ca. 45° hochklappende Höhenleitwerk bringt den Flügel weit ins Stall-Gebiet. Dieser Sackflug ist bemerkenswert unkritisch und stabil.
Trudeln gehört auch dazu.

Beim vertikalen Sinkflug von VTOLs gibt es extrem komplizierte Effekte, insbesondere bei Annäherung an den Boden. Da gibt es jede Menge Untersuchungen und Spezialliteratur dazu. Ist nicht so ganz trivial..


Gruß,
Helmut
»haschenk« hat folgendes Bild angehängt:
  • Beide.jpg

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Rudy F

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10

Donnerstag, 11. Oktober 2007, 15:00

Zitat

Rudy:
Auch die Thermikbremse der Freiflieger fällt unter dieses Kapitel. Das unter ca. 45° hochklappende Höhenleitwerk bringt den Flügel weit ins Stall-Gebiet. Dieser Sackflug ist bemerkenswert unkritisch und stabil.
Trudeln gehört auch dazu.


Kann ich Beides aus einerseits meiner A2-Zeit bestätigen, und das stabile Trudeln aus der Zeit, als sich noch kein Mensch über Blindflug bei den manntragenden Seglern scherte. Für den Extremfall wie Wendezeigerausfall im Cumulus habe ich das mal systematisch als Rettungsmethode erprobt. Mit einem schlichten L-Spatz; klappte wunderbar.

Habe es aber dankenswerter Weise nie gebraucht. Dank immer frischer Wendezeiger-Batterien und großer Instrumentenflugerfahrung und dem absoluten Willen, nur dem Wendezeiger und dem Fahrtmesser UND dem Fahrtgeräusch zu vertrauen. Und einem 2. Wendezeiger an getrennten Batteirien während der großen Streckenflüge.

Da Scheußlichste dabei war aber das andauernde Loopinggefühl.

Meine Funflyer und Foamies sind alle dank großem HR und HR-Ausschlag Sackflug-fähig.

Unter "Modellharrier" habe ich die 3D-Figur "Harrier" gemeint, wie angeführt. Also Extremsackflug mit Steuerung per Seitenruder. Und HR, klar.

Genau zwecks Vermeidung mit VTOLs. Sonst hätte ich Harriermodell geschrieben.
:w Rudy

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Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »rcFIA« (11. Oktober 2007, 15:04)


gugelhopf

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11

Donnerstag, 11. Oktober 2007, 18:31

Hallo

Vielen dank für die ausführlichen Antworten und die Diagramme. Ihr seit echt genial :ok: . Die Erklärungl leuchtet mir ein, ich hab so was in der Art vermutet, aber eben, ich war mir überhaupt nicht sicher.

@Helmut
Kann ich die von dir angehängten Bilder unter Angabe der Original-Quelle auf meine HP laden oder gibt das Stress mit dem Urheberrecht?


Gruss Fabian

PS: So sieht übrigens der erwähnte Windkanal aus.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »gugelhopf« (11. Oktober 2007, 18:33)


haschenk

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12

Freitag, 12. Oktober 2007, 00:28

Hallo Fabian,

Zitat

Kann ich die von dir angehängten Bilder unter Angabe der Original-Quelle auf meine HP laden oder gibt das Stress mit dem Urheberrecht?


Ich kann dir dasnicht rechtsverbindlich sagen, aber nach meiner persönlichen Einschätzung sehe ich da kein Problem.

Das Buch von Riegels ist 50 Jahre alt; es war damals (da war ich Studi) sehr teuer und nur was für Bibliotheken, Institute, Firmen o.ä. . Mein Exemplar ist viele Jahre später antiquarisch gekauft. Nur ganz Wenige werden das Buch überhaupt noch kennen. Der Großteil der experimentellen Ergebnisse darin ist in der Originalform aus Berichten der Forschungsanstalten übernommen, d.h. allgemein zugänglichen Quellen.

Die Bücher von Hoerner (es gibt 2, "Fluid Dynamic Lift" und "Fluid Dynamic Drag") gehen in ihren Anfängen auch bis in die 50er Jahre zurück, als Hoerner (rennomierter deutscher Aerodynamiker) in die USA auswanderte. Dort hat er zuerst im Auftrag ehemaliges deutsches Forschungsmaterial gesichtet, geordnet und aufbereitet. Später kam dann noch Material aus anderen Quellen dazu, im Lauf der Jahre sind die Bücher so eine immense Wissensbasis geworden.

Die Bücher waren nie im normalen Buchhandel erhältlich; er hat den Vertrieb selbst gemacht; nach seinem Tod hat seine Witwe das noch eine Zeit lang weiterbetrieben; inzwischen wird die wahrscheinlich auch nicht mehr leben (was nicht heißt, daß die Urheberrechte nicht an jemand anderes übergegangen sind).

Die vielen Diagramme in den Büchern sind von Hoerner teils im Original aus früheren, frei verfügbaren Arbeiten übernommen (von den von mir kopierten das linke), teils von ihm selbst erstellt (das rechte).

Deine HP dient ja auch der "Forschung und Lehre" ohne Gewinnabsicht; an deiner Stelle würde ich mich trauen, die Bilder zu übernehmen.


Gruß,
Helmut