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1

Mittwoch, 17. Februar 2010, 12:30

Verhältnis: mehr Gewicht-Flugzeit

Hallo!

Mal wieder eine schräge Theoriefrage von mir.
Wenn ich bei meinem Modell das Gewicht um z.B. 10% veringern kann , kann man da pauschal sagen um wieviel sich die Flugzeit verlängert?
(Akku ect bleibt selbstverständlich gleich)

Vielen Dank

Stefan

Wohnort: Mönchengladbach

Beruf: star architekt

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2

Mittwoch, 17. Februar 2010, 14:46

theoretisch müsste das möglich sein, wenn man wind und andere umwelteinflüsse auslässt.
"warum hast du gestern die bullen gerufen ?"
- "bei euch war lautes gerumpel kumpel !"

gruß felix

3

Mittwoch, 17. Februar 2010, 16:26

RE: Verhältnis: mehr Gewicht-Flugzeit

nein, kann man nicht!

im endeffekt hängt die flugzeit von deiner fluggeschwindigkeit und dementsprechend von der eingehenden leistung ab.
...und ich sag noch zu mir: "das ist total dumm, was du da gerade machst!" :D

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Carli« (17. Februar 2010, 16:27)


Jürgen N.

RCLine User

Wohnort: CH 8604 Volketswil

Beruf: war einmal...

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4

Mittwoch, 17. Februar 2010, 17:59

RE: Verhältnis: mehr Gewicht-Flugzeit

Stefan,
so einfach ist das nicht. Wie alles in der Aerodynamik...
Denn alles beeinflusst alles andere, das ist das Problem.
Das Gewicht beeinflusst die Geschwindigkeit, diese den Widerstand und die Re-Zahl, diese wiederum den Widerstand und den Auftrieb, dieser wiederum die Sinkgeschwindigkeit...
Für deine Frage ist hauptsächlich die Sinkgeschwindigkeit interessant.
Diese allein bestimmt die Flugzeit aus einer bestimmten Höhe.
Die Formel habe ich unten angehängt.
Angenommen nur das Gewicht ändert 10%, der Rest bleibe gleich (was in Wirklichkeit nicht der Fall ist, aber hier vernachlässigt werden kann), sieht man auch ohne zu rechnen dass sich nicht viel ändert.
Das bestätigt auch die Praxis. 2 gleiche Segler, mit unterschiedlichem Gewicht, landen praktisch gleichzeitig wenn die Thermik abstellt.
Der schwerere kann vielleicht noch etwas weiter ausholen und nach einem Bart suchen, aber das steht hier nicht zur Diskussion.
Gruss Jürgen
»Jürgen N.« hat folgendes Bild angehängt:
  • Scannen.jpg

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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5

Mittwoch, 17. Februar 2010, 18:12

Stefan,

von was für einem Modelltyp redest du ?
Motorsegler ?

Gruß,
Helmut

6

Mittwoch, 17. Februar 2010, 21:22

...passt schon so, ich dachte da gibt es so etwas, wie das die Verdopplung der Fluggeschwindigkeit einen vierfach erhöhten Luftwiderstand bedeutet.

Viele Grüße

Stefan

7

Mittwoch, 17. Februar 2010, 21:45

Zitat

ich dachte da gibt es so etwas, wie das die Verdopplung der Fluggeschwindigkeit einen vierfach erhöhten Luftwiderstand bedeutet.



Hi Stefan, das trifft nur für den Stirnwiderstand zu, der induzierte Widerstand oder der Interferenzwiderstand verhalten sich anders. Aber egal, über den Daumen: mehr Speed bedeutet viel mehr Widerstand.

Wenn es Dir nun darum geht, die Flugzeit zu verlängern, könnte man einen anderen Ansatz finden:

Was bestimmt die Flugzeit? Die verbrauchte Stromstärke, in Ampére, und das sind Watt mal Volt.

Wo liegen also die Möglichkeiten, diese Stromstärke, und dadurch den Stromverbrauch, zu beeinflussen?

Die Optimierung des Antriebes auf eine für den Einsatzzweck passende Luftschraube ist schon ein sehr smarter, effektiver Weg. Dazu kann man Messwerte vom Prüfstand, und/oder Antriebsberechner verwenden, die hier im Forum auch diskutiert werden, drivecalc ist eins davon.

Wenn ich am Gewicht arbeite, dann brauche ich weniger Watt, um gleichgut zu fliegen, muss aber den Antrieb auch entsprechend anpassen, also kleiner machen, um den Effekt wirklich zu genießen.

Wenn ich am Gesamtwiderstand arbeite, dass muss ich ebenfalls den Antrieb verkleinern, sonst ist die Ausbeute an weniger Stromverbrauch zwar da, weil ich zB. mit Halbgas fliege, durch die Reglertrechnik wird aber bei Halbgas mehr als halb soviel Strom verbraucht als mit Vollgas.

Und mehr Optimierungsmöglichkeiten fallen mir im Moment nicht ein, gibst noch was? (Sicher gibts noch was??)
lG Gerald aka greenx

Zitat

"Das Gefährliche am Fliegen ist die Erde" (Wilbur Wright)

www.modellflug-buch.com
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Hype Fox
FF-7/2G4, MC-22s Assan retrofit

chemienator

RCLine User

Wohnort: Landkreis OPR (Brandenburg)

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8

Donnerstag, 18. Februar 2010, 00:20

In der grauen Theorie lässt sich das ganze auf die potientielle Energie reduzieren. Du bringst deinen fliegr mit einer gewissen Masse (m) auf eine gewisse Höhe (h).
E=m*g*h wobei die Erdbeschleunigung (g) eine Konstante ist und rausfliegt.

Diese Energie musst du über eine bestimmte zeit (t) mit einer bestimmten leistung (P) aufbringen. da E=P*t ist, fliegt die Zeit wiederum raus. denn du hast ja eine gewisse Energie in deinem Akku, die du im Idealfall in potentielle Energie umsetzt.

Im Idealfall ist die Flugzeit also umgekehrt proportional zum Gewicht.
in der Praxis spielen da natürlich noch diverse andere Faktoren wie Strömungswiderstand und Gleitzahl mit rein, sodass der errechnete Effekt nahezu nichtig wird.

Hättest du einen Heli, der permanent mit seinem schub gegen die Gravitation kämpfen muss, währe dieser Effekt deutlich mehr spürbarer als bei einem Flieger.
Denn das eine sind mathematische/physikalische Modelle und das Andere sind reale Objekte, die gewissen Störfaktoren unterliegen, die man bei der Berechnung gerne vernachlässigt, weil sie erheblich mehr Rechenaufwand erfordern würden.

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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9

Donnerstag, 18. Februar 2010, 01:40

Hallo Stefan,

ich nehme jetzt einfach mal an, daß sich deine Frage auf einen Motorsegler bezieht. Dann hat Jürgen mit seiner Antwort und der zitierten Formel schon Wichtiges gesagt.

Die (Gleit-)Flugzeit aus einer bestimmten Höhe wird länger, wenn die Sinkgeschwindigkeit kleiner wird. Wie die Formel dafür zeigt, hängt die Sinkgeschwindigkeit von der Flächenbelastung G/F und dem Kehrwert der sog. "Steigzahl" ca^3/cw^2 ab, insbesondere von deren Maximum (bzw. dem Minimum des Kehrwerts).

In der Steigzahl steckt die gesamte "Aerodynamik" des Modells. Diese zu berechnen ist schon möglich, aber dazu braucht man aerodynamische Kenntnisse und einigen Zeitaufwand; man muss dazu sein sog. "Polardiagramm" des Modells berechnen.

Wenn du das Gewicht des Modells (in vernünftigen Grenzen) änderst, dann bleibt davon die Steigzahl unberührt. Es ändert sich nur das "G" in der Flächenbelastung G/F. Da es unter dem Wurzelzeichen steht, werden aus 10% Gewichtsverringerung rd. 5% Sinkgeschwindigkeits-Verringerung, und das Modell wird 5% länger fliegen.


Jürgen hat aber noch einen Einfluß vergessen:
Bei geringerem Gewicht wird das Modell mit derselben Antriebsleistung bzw. Antriebsenergie schneller steigen und und eine größere Höhe erreichen, die es dann "abfliegen" kann, und deshalb auch nochmal länger fliegen.

Das im Detail zu berechnen ist recht kompliziert und übersteigt den hier möglichen Rahmen; u.a. kommt darin auch wieder die o.e. Steigzahl vor (deswegen heißt die so).

Aus der "Vor-Computer-Zeit" gibt es zahlreiche Formeln zum Berechnen des Einflusses von "kleinen Änderungen" an Flugzeugen. Diese sind theoretisch begründet und praktisch überprüft und bewährt.

Hierbei zeigt sich, daß das Gewicht einen weit überproportionalen Einfluß auf die Steigfähigkeit (Steiggeschwindigkeit, erreichbare Höhe) hat. Z.B. erreicht man durch 10% geringeres Gewicht eine Steigfähigkeits-Vergrößerung von typ. 25% !

Zusammen mit der schon erwähnten geringeren Sinkgeschwindigkeit kommt dann eine bis zu 30% größere Flugzeit zusammen. Es lohnt sich also in jedem Fall, auf geringes Gewicht zu achten, wenn man lange Flugzeit erzielen will.

Nur noch ergänzend:
10% geringeres Gewicht hat auf die Horizontal-Fluggeschwindigkeit einen erheblich geringeren Einfluß als auf´s Steigen, da sind es nur etwa 2 - 3 Prozent Gewinn.
10% Erhöhung der Antriebsleistung (oder des Prop-Wirkungsgrads) führen zu etwa 20% Erhöhung der Steigfähigkeit.
Das "Steigen" ist eine sehr sensible Größe bei einem Flugzeug.


Gruß,
Helmut

10

Donnerstag, 18. Februar 2010, 15:52

Hallo an alle und Danke!!!

10% Gewichtsersparnis bei einem Motorsegler bringen ETWA 30% mehr Flugzeit?
Da lohnt es sich doch mal darüber nachzudenken!!!

Viele Grüße

Stefan, Wirkungsgradfetischist

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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11

Donnerstag, 18. Februar 2010, 19:08

Hallo Stefan,

ja, ein geringeres Gewicht lohnt sich.

Der Flugzeitgewinn (ab Start, bis zur Landung) ist -vom natürlich als konstant angenommenen- "Motorisierungsgrad" des Modells abhängig, deshalb meine anfängliche Frage.

Bei einem rel. schwach motorisierten Modell (Motorsegler) ist er am größten, bei einem stark motorisierten ("Hotliner" oder noch mehr) ist er am kleinsten. Das rührt von der Verteilung der Leistung in "Hubleistung" und "aerodynamische Leistung" her.

Der Gewinn schon durch die geringere notwendige reine Hubleistung bzw. größere Höhe (s. Christoph´s post) ist sicher. Dazu kommt das geringere Sinken (s. Jürgen´s post), und dann gibt´s noch den Einfluß des geringeren Gewichts über den "Umweg Aerodynamik" im Steigflug.

Die "Theorie vom Einfluß von kleinen Änderungen" hat im Flugzeugbau erhebliche Bedeutung; z.B. wenn es darum geht, einen stärkeren, aber auch schwereren Motor einzubauen. Man kann den normalerweise ja nicht einfach beschaffen und dann probieren, wie sich das auswirkt. Oder, im Kriegsfall möchte man z.B. wissen, was der Einbau einer schwereren Maschinenkanone statt leichterer MGs an Flugleistung kostet.

Diese Theorie befasst sich natürlich nicht nur mit dem Einfluß des Gewichts, sondern auch mit anderen kleinen Änderungen, z.B. Vergrößerung der Spannweite, Anbringen von Behältern u.ä., Verfeinerungen der Aerodynamik usw.


Gruß,
Helmut

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (18. Februar 2010, 19:16)


Tom Bothe111

RCLine User

Wohnort: Freiburg / Ravensburg

Beruf: Student

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12

Donnerstag, 18. Februar 2010, 19:09

30% ist ja recht viel!

Bei 30% kann man sich ja echt mal überlegen, die 10% Gewict durch sinnlose Dinge, wie Beleuchtung oder DInge in diese Richtung einzusparen!

Aber wie wird das Flugverhalten? Ändert es sich bei 10%weniger Gewicht stark?


Gruß Tom

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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13

Donnerstag, 18. Februar 2010, 20:54

Tom,

Zitat

Aber wie wird das Flugverhalten? Ändert es sich bei 10%weniger Gewicht stark?

ich meine (so auf die Schnelle "aus dem Bauch" heraus), daß sich da nichts oder nicht viel ändern wird.

Manche Leute haben an "sinnlosen Dingen" auch ihren Spaß; es muß jeder für sich entscheiden, was ihm lieber ist.

Noch ein Beispiel, bei dem es auch um (etwas ernstere) Abwägungen geht:
"Kampf-Fluggeräte" werden immer mehr oder weniger Beschuß-unempfindlich gemacht, indem an "sensiblen" Stellen (zu denen auch der Pilot gehört) eine "Panzerung" vorgesehen wird.

Zu WW2-Zeiten waren das Jagd- und Kampfflugzeuge, und die Panzerung bestand tatsächlich fast immer aus (sauschweren) Spezialstahl-Platten. Heute sind es die Kampfhubschrauber, die z.B. durch Einsatz von Kunststoffgeweben beschußunempfindlicher gemacht werden.

Das kostet natürlich Gewicht, verschlechtert die Flugleistungen, bietet aber mehr Sicherheit. Das leichtere, weniger sichere Flugzeug hat bessere Flugleistungen und ist von daher im Kampf überlegen. Die Militärs verwenden viel Geld und Zeit darauf, hierbei ein Optimum zu finden.

Gruß,
Helmut

14

Freitag, 19. Februar 2010, 09:10

Moin...

nicht nur die Kampfhubschrauber... auch BuPol und andere verfügen teilweise über ballistischen Schutz - vorwiegend für die Kabine - welcher bei Bedarf eingebaut/ausgebaut wird.
Und obwohl das kein Stahl mehr ist, BLEIBT es leider extrem schwer.

Ob sich geringeres Gewicht lohnt hängt stark von Modell und Flugstil ab... aber wenn es nicht auf Kosten der Festigkeit geht, lohnt sich das oftmals schon.

gruß
andi

Tom Bothe111

RCLine User

Wohnort: Freiburg / Ravensburg

Beruf: Student

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15

Samstag, 20. Februar 2010, 10:25

Am Hang ist ja oft mehr Gewicht besser... Da würde es sich also eher nicht lohnen.
Gruß Tom