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Freitag, 13. April 2018, 12:49

MiG3 (220 cm) Fragen zum Tragflächenprofil!

Hallo Gemeinde, wer kann mir bei dem
Thema Tragflächenprofil weiter helfen? Das Winterprojekt 2019 wird
eine MiG3 mit 220cm Spannweite, Antrieb elektrisch. Ihr Rumpf lag 35
Jahre auf dem Dachboden und sollte nun reif sein ;-) Ich vermute es
ist der von Sunshine, Tragflächen sind nicht vorhanden, nur grobe
Profilzeichnungen. Das Modell soll gutmütige Flugeigenschaften haben
und nicht auf Geschwindigkeit ausgelegt sein. Welche Profile haben
sich bei euch bewährt, gerade mit Hinsicht auf die (leichte)
Knickfläche. Das von der MiG bekannte (auch beim Original) kritische
Landeverhalten mit Tendenz zum Strömungsabriss möchte ich natürlich
vermeiden. Das NACA 1315 würde gut an den Rumpf passen aber
Erfahrung habe ich damit nicht. Aus dem Bauch heraus würde ich ein
NACA 2415 oder 2416 nehmen, von der Wurzel bis zur Endrippe. Ab dem
Knick würde ich um 1,5 Grad verschränken... wie gesagt aus dem
Bauch heraus! Wie verhält es sich bei der EWD-Vermessung bei einem
tragenden Profil, wird der Null-Auftriebsmoment berücksichtigt?
Bisher habe ich nur vollsymmetrische Profile geflogen. Freue mich auf
Antworten und Anregungen!
»Fun Edge« hat folgendes Bild angehängt:
  • 20180411_101420 klein.jpg

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Freitag, 13. April 2018, 17:37

Hi Fun Edge,

diese NACA kennzahlen geben, in der Reihenfolge der Nennungen, folges an:

1. Ziffer = Wölbung des Profils in Prozent

2. Ziffer = Wölbungsrücklage in Prozent, mit Fakto 10 zu multiplizieren

3. und 4. Ziffer = zusammen zu lesen und Dicke des Profils an größter Stelle in Prozent

Ich kenne das NACA 2415 bis runter auf 2412 aus diversen Großseglern, bevor HQ-Profile aufkamen. Damit flog meine zB 4m ASW-17 sehr gut, auch auf dem Rücken war das mMn ok. Ein E-Motorflugzeug bringt aber deutlich höhere Flächenbelastung, hat andere TF-Umrisse, so daß es sich etwas anders verhalten könnte. Diese Profile sind allerdings gängig, auch weil relativ tolerant. Abrißverhalten hat immer auch mit Profiltiefen, Re-Zahl, Fluggeschwindigkeit etc zu tun. Aber das die 24xxer Naca hierin kritisch wären, hab ich nie erlebt.


Ein sicher hilfreicher Link zum Erstellen dieser Profile (ua sind da auch die vollsymetrischen, beliebten NACA für LWe dabei):

http://airfoiltools.com/airfoil/naca4digit
Gruß, Jockel

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haschenk

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3

Freitag, 13. April 2018, 20:59

Hallo (hier könnte dein Name stehen...),

mein Rat:
Laß die Finger davon. Das hat mit dem Profil wenig zu tun, sondern mit der Gesamt-Konfiguration, die schon bei Original zu schlechten Flugeigenschaften geführt hat. Beim Modell wird das wegen der kleinen Re-Zahl noch verschärft der Fall sein.

Die Zuspitzung des Tragflügels ist zu groß (ta/ti geschätzt 0,4 - 0,5), was ohne Vorflügel (funktionieren beim Modell nicht) zu sehr ungünstigem Abreißverhalten und Trudelneigung führt. Der Rumpf ist zu kurz und/oder das Leitwerk ungünstig ausgelegt.

Gruß,
Helmut

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (13. April 2018, 21:12)


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Samstag, 14. April 2018, 09:28

Hi Helmut,

hmh, das mit den Nachteilen starker Zuspitzung bei der TF stimmt soweit (= ungünstig) schon - aber warum fliegt dann zB eine Yak-3, wo das ganz ähnlich ist, sowohl manntragend als auch als Modell recht ordentlich ? Ich habe viele Videos zu beiden gesehen, aber weder beim manntragenden Typ, noch beim Modell den Eindruck, daß sie sich "zickig" verhalten.

Meine SB-10, 4.4m, die ich lange flog und die viele Bewunderer hatte, weil sie gut flog, hatte außen nur 7cm Profiltiefe. Mit Ritz-2-12. Die TF-Hälfte war ab dem 2.Trapez um 2° geschränkt und ich hatte die Müller-TF mit Papier bespannt. Das war alles. L.Retzbach fliegt eine Gloster Gladiator, 2-mot., mit mindestens ähnlich "verrückter" Zuspitzung - sie fliegt sehr schön. Hab aber keine Ahnung, ob L.Retzbach zB MPX mit Wingstabi fliegt - könnte sein. An meiner SB-10 hatte ich's nicht - gab's damals noch nicht, und ich würde es auch heute nicht haben wollen, die SB-10 sofort wieder ohne fliegen - und zwar sehr gern. Ihr Geschwindigkeitsspektrum war beeindruckend - am Hang von ganz langsam bis s..schnell.

Wenn ich Fun Edge richtig verstehe, hat er den Rumpf schon, möchte dann auch die TF etc dazu. Ich halte das NACA 24xx immer noch für ein potentes Profil. Mag aber gut sein, daß modernere in bestimmten Situationen besser abschneiden. Allerdings würde ich ein solches Modell nicht fliegen, bevor ich nicht Erfahrung mit anderen Mustern gesammelt hätte - hab den Eindruck, er hat. Gesamtauslegung ist richtig - doch das TF-Profil spielt dabei eine Schlüsselrolle. Nicht böse gemeint.
Gruß, Jockel

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Samstag, 14. April 2018, 16:51

Helmut hat insofern schon recht, als wirklich die Grundauslegung des Modells / der TF für dessen Flugeigenschaften entscheidend ist. Da gibt es sicher günstigere. Doch ich hab den Threaderöffner / Frager so verstanden, daß er den Rumpf zum Modell schon lange hat, offenbar fliegen kann und jetzt soweit ist, das Modell fertig stellen, also zB die TF bauen zu wollen. Dazu hatte er Auslegungsfragen zum Profil.

Einen Großsegler mit einem Warbird konzeptionell zu vergleichen, hinkt ein wenig. Dazu ist ihre Intention zu verschieden, auch manche Parameter sind es. Doch die Gloster Gladiator galt seinerzeit (im Original) als Rennflugzeug und ist somit zuminest in dem Punkt, schnellstmöglich von A nach B zu kommen, beinahe mit einem Jagdflugzeug vergleichbar. Bei der MiG-3 war (im Original) dessen Geschwindigkeit irgenwo um, geschätzt, 500km/h, bei der GFloster Gladiator sicher deutlich niedriger - trotzdem flog sie, mit an den Enden sehr spitzer TF. Das MiG-3 Modell wird auch Geschwindigkeit brauchen, um relativ stabil oben zu bleiben - Warbird eben. Das kann der Fragesteller ja noch lösen.

Jetzt geht's ihm um's Profil der TF. Wäre wünschenswert, wenn sich weitere Kollegen dazu äußern. Ich ziehe mich hier, nur noch lesend, zurück.
Gruß, Jockel

haschenk

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6

Montag, 16. April 2018, 01:39

Hallo Jockel und funedge,

die MIG3 weist alle Merkmale eines "suboptimalen" Flugzeugs auf; da gibt es keinen Zweifel.
Außergewöhnlich gute und erfahrene Piloten können aber auch solche Flugzeuge beherrschen...

Das bekannteste Beispiel dafür ist der Wright-Flyer von 1903. Eigentlich "unfliegbar"- das haben spätere Untersuchungen ergeben; im Web gibt es zahlreiche Berichte dazu. Die einzige Erklärung für die erfolgreichen Flüge der beiden Brüder ist, daß sie "Naturtalente" waren und zuvor mit ihren Gleitern (die gleich konfiguriert und gleich instabil waren) viel Erfahrung im Fliegen von instabilen Flugzeugen gesammelt hatten.
Ich hänge mal 2 Scans aus einem NASA-Bericht dazu an; das Deckblatt, und dann noch eine Seite daraus, aus der der die Mängel ersichtlich sind.

Sehr lehrreich zum Thema "fliegbar oder nicht" ist auch die Geschichte der Me210 aus WW2-Zeiten, deren Probleme denen der MIG3 sehr ähnlich waren.
In der Wikipedia kann man sie (stark verkürzt) nachlesen; ausführlich in Bd.17 der Serie "Die deutsche Luftfahrt": "Willy Messerschmitt-Pionier der Luftfahrt und des Leichtbaus", Verlag Bernard & Graefe 1992.

Schon nach dem Erstflug im Herbst 1939 hat der Chef-Testpilot Dr. Wurster erhebliche Mängel in Stabilität, Steuerbarkeit und Abkipp-Sicherheit festgestellt und diese u.a. auf den zu kurzen Rumpf zurückgeführt. Einen längeren Rumpf hat aber "Mtt" kategorisch abgelehnt, weil in der Euphorie vorhergegangener Erfolge schon Bauvorrichtungen erstellt worden waren…
Man hat dann rd. 1 ½ Jahre versucht, die Mängel durch "einfache Maßnahmen" zu beseitigen, und es gab heftige Diskussionen mit unterschiedlichen Standpunkten. Nach Auslieferung von 77 Exemplaren musste die Produktion eingestellt und das Flugzeug zurückgezogen werden, da sich Unfälle und Abstürze häuften. Gute Piloten sind mit dem Flugzeug zurecht gekommen, junge und unerfahrene sind abgestürzt. Die Me210 musste weitgehend umkonstruiert werden (erhielt u.a. auch einen längeren und dickeren/festeren Rumpf und vergrößerte Vorflügel), etwa Mitte 1942 war sie dann in Ordnung.
Da die Bezeichnung Me210 als Witwenmacher "verbrannt" war, erhielt sie auf Weisung vom RLM die neue Bezeichnung Me410. Das Ganze war (zu Kriegszeiten !) ein riesiges Chaos und hat für Mtt selbst gravierende Folgen gehabt- das wäre dann ein anderes Thema.


Das Profil NACA2415 sowie das dünnere NACA 2412 sind i.a. für Modelle gut geeignet; ich selbst habe sie vielfach verwendet. Zumindest an der Flügelwurzel könnte man das NACA2415 bei der MIG3 einsetzen. Mit einem "ausgefuchsten" Strak (z.B. auf ein NACA0010 oder 0006 an der Flügespitze, evtl. auch Turbulatoren am Außenflügel) könnte man die Flugeigenschaften evtl. verbessern. Bei einer einfachen geometrischen Schränkung wäre auch daran zu denken, daß sich deren Wirkung im Rückenflug (ein Warbird sollte das können….) ins Gegenteil verkehrt. Da wäre imho aber Einiges an Entwicklungsarbeit notwendig. Das Programm "FLZ-VORTEX" von Frank Ranis (mehr dazu im Nachbaruniversum RCN) dürfte dabei hilfreich sein.

Angehängt noch die im Modellwindkanal der TU Stuttgart gemessenen Polaren vom NACA2415 (mit 24% Klappe) und NACA2412.
Quelle: Dieter Althaus, "Profilpolaren für den Modellflug", Neckar-Verlag 1980.
Im Buch sind dann auch die Polaren vom NACA2415 mit ausgefahrenen Klappen in verschiedenen Stellungen. Das Buch ist mW nicht mehr beim o.g. Verlag erhältlich, aber entweder über Amazon oder vom IAG selbst sollte man es kriegen.
Am Rande: Das Windkanalmodell vom NACA2415-K24 habe damals ich hergestellt; war eine Menge Arbeit, weil an solche Modelle erhebliche Genauigkeits-Anforderungen gestellt werden.

Gruß,
Helmut
»haschenk« hat folgende Bilder angehängt:
  • NACA2415-K24-Stgt.gif
  • NACA2412-Stgt.gif
»haschenk« hat folgende Dateien angehängt:

7

Montag, 16. April 2018, 02:16

Helmut, super Ausfuehrung. :ok:

Und warum muss ich jetzt an die Hummel denken?
https://de.wikipedia.org/wiki/Hummel-Paradoxon
Gruss
Thomas
🖖

Healthy for the mind in spirit. Love it. Lets grill.

8

Montag, 16. April 2018, 09:20

Hallo Helmut und Thomas,

Helmut hat sicher eine Menge Wissen über all diese Dinge. Daran zweifle ich nicht. Und ich stelle es auch ganz und gar nicht in Frage.

Hab mal kurz bei Wiki reingeschaut, was sie zum "Wittwenmacher" schreiben. Dort ist zu lesen: "...Aufgrung eines Konstruktionsfehlers...ins Flachtrudeln geraten konnte..." - nur ist leider nicht angegeben, welcher Art der Konstruktionsfehler war, worin er also bestand. Doch deutet das zumindest auf einen Strömungsabriß oder dem nahe kommenden Zustand hin. Die Amerikaner machten damals mit der durchaus erfolgreichen DC-3, die ebenfalls eine ordentliche Zuspitzung der TF-Außenteile aufweist, NASA-Experimente, um die TF-Umströmung sichtbar zu machen (mit Stoffstreifen). Dabei waren Flugzustände sichtbar (im Geradeausflug), die eine zunehmende Turbulenz mit abnehmender Fluggeschwindigkeit zeigten.

Der Einwurf von Thomas aber brachte mich unwillkürlich (Verzeihung Helmut, wirklich nicht böse gemeint, bin selbst Wissenschaftler) zum Lachen. Nicht weil er nicht treffend, sondern weil er so passend ist. Bis heute nämlich kann die gesammte Wissenschaft NICHT erklären, warum eine Hummel überhaupt fliegen kann - sie dürfte es nämlich, nach aerodynamischen Gesichtspunkten, überhaupt nicht erst können. Und doch klappt's - woraus sicher nicht nur ICH den Schluß ziehe, das Aerodynamik inzwischen zwar zweifellos sehr viel, aber eben noch nicht alles erklären kann.

Doch ich glaube, inzwischen ist das hier alles OT und damit wohl nicht im Sinne des Thread-Eröffners. Also "Deckel drauf und gut ?".
Gruß, Jockel

9

Montag, 16. April 2018, 14:51

Hallo zusammen und vielen Dank für die
Beiträge! Jetzt habe ich mir hier einen zurechtgetextet und bin dann
raus geflogen. Also nochmal, auch wenn eure Beiträge nicht gerade
Mut machen sich mit der MiG weiter zu beschäftigen! Der Rumpf (GfK)
ist vorhanden, an diesen passt das NACA 1315 aber ich kenne kein
Modell mit diesem Profil. Vor einer Änderung der Profilanpassung am
Rumpf schrecke ich nicht zurück. Somit kann ein unkritisches Profil
verwendet werden. Würde der hier angesprochene Profi-Strak auf
Vollsymmetrisch nicht das Abrissverhalten verschlechtern? Auch mit
25 Jahren Flugerfahrung und Modellen in der Größe möchte ich nicht
viel Zeit und Geld investieren um später ein Modell zu haben was
keinen Spaß macht und im Keller verstaubt. Da dies mein einziges
Selbstbauprojekt bleiben wird lohnt sich für mich nicht die
Anschaffung von Programmen. Es scheint ja einige gut fliegende MiG´s
zu geben.... somit weiter hoffnungsvoll!

Grüße Ralf

haschenk

RCLine User

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10

Donnerstag, 19. April 2018, 21:49

Hallo,

@funedge
Das NACA 1315 scheint wirklich wenig bekannt/verbreitet; ich hab' es in keiner meiner Quellen (Fachbücher, Webseiten) gefunden. Aber man kann es natürlich anhand der NACA-Definitionen zeichnen bzw. seine Koordinaten berechnen. Beisüielsweise mit dem hier:
https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&…U7S5JBlr7n6ueLE
Im Programm nur die Ziffern des gewünschten Profils eintragen.

Da es keine Messwerte/Polaren gibt, habe ich mal mit dem Programm "XFLR5" resp. dem darin eingebetteten "XFOIL" versucht, rechnerische Polaren zu ermitteln; bei allen Vorbehalten (auch meinerseits) kriegt man damit eine gewisse Vorstellung davon, was einen erwartet. Siehe Anhänge 1 und 2.
Bei Re-Zahlen > etwa 80.000 ist sicher alles ok; aber am unteren Ende (40.000 oder wenig höher) sind Probleme mit de laminaren Ablöseblase zu erwarten, s. die "gezackte" Polare für 40.000. Wahrscheinlich kann man dieses Profil nicht bis zum Randbogen verwenden.
Du solltest erst mal erstellen:
Eine bemaßte Grundriss-Zeichnung, sowie eine Gwichtsannahme (aus den voraussichtlichen Teilgewichten). Daraus kann man dann Flächenbelastung, Mindestgeschwindigkeit und Re-Zahlen errechnen.


@Jockel
Aus der Wikipedia kannst du nur knappe Infos kriegen. Außer der von mir schon genannten Quelle (rd. 15 Buchseiten) gibt's auch noch in einem andern Band der Buchreihe weitere rd. 5 Seiten Info: Bd. 4, Rüdiger Kosin, "Die Entwicklung der deutschen Jagdflugzeuge". Kosin war Chefkonstrukteur bei Arado und u.a. Vater der legendären Ar234.

Ich kann das Alles hier nicht wiedergeben, nur soviel:
Die Me210 hatte einige Konstruktionsfehler; der gravierendste davon war der zu kurze Rumpf. Und das größte Problem war die Person des Chefs.... was auch in anderen Firmen (nicht nur in der Luftfahrtindustrie) früher und heute passieren kann. Da konnte damals (schließlich) nur noch das RLM hart durchgreifen.
Und dann schau dir mal die z.T. extrem kurzen Rümpfe und kleinen Leitwerke der WW1-Flugzeuge an; kein Wunder, daß die "trudelfreundlich" waren.

Die "Wollfaden-Methode" zur Sichtbarmachung von Strömungen ist uralt und wurde natürlich auch bei der Entwicklung der Me210 angewendet, s. das angehängte Bild.

Im Übrigen bin ich kein "Wissenschaftler", sondern nur Ingenieur, der fallweise von der Wissenschaft Gebrauch macht.

Hast du eigentlich den Link von Thomas zu Ende gelesen ?
Die Hummel, die nicht fliegen kann, war damals ein Spaß unter Akademikern, den aber manche Leute nicht verstanden, und der Manchen gerade recht kam...
Erich v. Holst hat in den 30er und 40er-Jahren den Vogelflug erklärt und war auch beim Insektenflug dicht dran. Heute ist die Aerodynamik des Insektenflugs längst bekannt und wird schon in der einen oder andern Art künstlich nachgeahmt (z.B. "Libellen-Drohne"). Dir ist das Alles nur nicht bekannt.


@Thomas
"Probieren geht über studieren"......
"Erst studieren, dann probieren"...
"Es gibt nichts Praktischeres als eine gute Theorie".... (Ludwig Prandtl)
Darüber könnten wir lange diskutieren; wobei auch "Theorie" erstmal zu definieren wäre (für Manche ist die Berechnung der Flächenbelastung ja schon "Wissenschaft").

Fakt ist, daß gerade in der Flugtechnik die Praxis der Theorie in der Vergangenheit oft um einige Jahre voraus war. Aber diese Zeiten sind schon lange vorbei, bis auf ein paar Sondergebiete. Aber auch in den Anfängen (z.B. Lilienthal, Langley, Chanute, Wright Bros. ...) hat die Theorie eine viel größere Rolle gespielt, als allgemein bekannt ist. Alle haben auch versucht, die Dinge theoretisch/rechnerisch in den Griff zu kriegen; aber es hat auch falsche Theorien/Erklärungen gegeben. Auf diesem Gebiet der "Luftfahrt-Historie" gibt es im Web viel zu lesen.

Gruß,
Helmut
»haschenk« hat folgende Bilder angehängt:
  • NACA 1315-Umriß.jpg
  • NACA1315-Polaren.jpg
  • NACA1315.jpg
  • Me210_Wollfädentest.jpg

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (19. April 2018, 21:56)


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Freitag, 20. April 2018, 13:29

Hallo Helmut,

wirklich ehrlich gemeint: vielen Dank für Deine Erklärungen und Bilder dazu. Wenn ich mir die roten Verläufe (Linien) in den Bildern zu den Profilmeßdaten ansehe, wird klar, was Du sagst.

Sorry, hier etwas voreilig gedacht zu haben (meine Entschuldigung vor allem auch an den Thread-Eröffner deswegen). Und Pardon wegen der flapsigen Formulierung "Wissenschaftler". Der landläufigen Definition entspricht es nicht, das stimmt. Die Berechnung der Flächenbelastung allerdings wäre für mich die Lösung einer Rechenaufgabe. Hoffe nicht, das explizit ich damit gemeint war. Aus der Wissenschaft bin ich lange raus. Seit langem (fast) nur Praxis, ab und an mit wissenschaftlichen Ansätzen. Den Wiki-Artikel dazu, den Thomas als Link eingestellt hat, hab ich leider zuvor NICHT gelesen - pardon an Euch beide.
Gruß, Jockel

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »Tünnbüddel« (20. April 2018, 13:49)


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Montag, 23. April 2018, 18:02

Hallo zusammen, sorry das ich mich erst jetzt melde und vielen Dank für die Antworten!

Unter diesem Link findet man ein Programm zur Berechnung von NACA Profilen:

http://www.berndhenkenortheim.de/profile.htm

@ Helmut

Ich bin noch dabei fest zu stellen, ob ich mit dem vorhandenen Rumpf die Umrisse der original Tragfläche realisieren kann. Allerdings sieht es sehr nach einem Kompromiss aus!
Die Tiefe der Wurzelrippe ist am Rumpf etwas zu klein bemessen. Gerne erstelle ich eine Grundriss-Zeichnung mit Bemassung. Bei dem Gewicht hoffe ich um ca. 10kg zu liegen.
Entgegen meiner Annahme ist es wohl doch keine schlechte Idee eine Profil-Strak auf ein Vollsymmetrisches Profil zu bauen weil man damit automatisch eine Schränkung erhält. ???

@ Jockel

War was? ;)


Grüße Ralf

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Dienstag, 24. April 2018, 12:57

Nee, Jürgen, alles gut.

Das Wesentlichste ist doch, Du kommst weiter.
Gruß, Jockel

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Mittwoch, 2. Mai 2018, 17:26

hallo zusammen, sorry das meine Rückmeldung etwas gedauert hat. Den Feiertag konnte ich gut nutzen um am Projekt weiter zu arbeiten.
Nach zahllosen Vergleichen von Zeichnungen habe ich mich nun so nah wie es geht am Original orientiert und mit dem vorhanden Rumpf der MiG 3 abgeglichen.
Da es auch beim Rumpf einige Abweichungen gibt, habe ich mich entschlossen mit dem zu arbeiten was da ist.

@Helmut

Ich habe mal wild gezeichnet und hoffe Du kannst damit etwas anfangen. Die Wurzelrippe ist gegenüber dem Original leider etwas kürzer.
Bei der Auslegung der Tragfläche bin ich flexibel, so kann die Endrippe auch größer werden wenn sich das positiv auswirkt oder notwendig ist um ein gutmütiges Modell zu erhalten.
Die Gradzahl am Knick habe ich noch nicht ermittelt. Das Abfluggewicht sollte bei 10 kg liegen. Allerdings wiegt meine S-Bach (auch elektrisch) bei gleicher Größe schon 8,5 kg, somit könnte das eine Wunschvorstellung sein.
Ich habe mir nochmal das NACA 1314 mit den jetzt richtigen Maßen ausgedruckt, mal schauen wie es passt. Wenn alles nichts hilft muß ich eben die Profilanformung am Rumpf ändern, bevor ich einen komplizierten Profilstrack bauen muß.
Nach dem ich mich mit der Profilauswahl beschäftigt habe bin ich zwangsläufig auch auf das Thema HLW Profil gestoßen, auch kein leichtes Thema! 8(

Grüße Ralf
»Fun Edge« hat folgendes Bild angehängt:
  • MiG 3 Eigener Plan 1 zu 4.jpg

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Sonntag, 6. Mai 2018, 19:25

Meine Erläuterung zu den 4-stelligen NACA-Profilen hat gestimmt.

Einzig zum hummel-Thema war ich nicht mehr up-to-date und daher meine Aussage dazu nicht mehr richtig. Nach komplettem Lesen von Thomas Artikel aber auch klar.


Hier ein Beispiel dafür, daß die Mig-3 als Modell gut fliegen kann und fliegt:

https://www.sunshine-modellbau.de/katalo…g-3---spw2200mm


Es gibt einen Grund dafür, weshalb mich das Thema so interessiert. Geschenkt.
Gruß, Jockel

haschenk

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Freitag, 11. Mai 2018, 00:45

Hallo Ralf,

danke für deine Abmessungs-Skizze.
Ich hab‘ das auch vor ein paar Tagen gemacht; aber nur für den Tragflügel im Grundriss. Dabei habe ich die bei Wikipedia verlinkte Originaldatei in der höchsten angebotenen Auflösung verwendet; kann man in sehr guter Qualität ausdrucken und ausmessen. Diese Datei ist unten angehängt.

Den Randbogen habe ich "ausgemittelt" und dem Flügel (ab Rumpfseite) einen einfachen Trapezumriss gegeben (den Randbogen durch Trapeze annähern in FLZ-Vortex macht einige Umstände und bringt keine größere Genauigkeit). Das Ganze dann auf 2,2 m Spannweite skaliert; Zeichnung auch im Anhang. Passend skaliert, ausgeschnitten und auf die Originalzeichnung gelegt passt das sehr gut.

Wir sind bei den Abmessungen ziemlich nahe beieinander, aber mir ist aufgefallen, daß ich ein symmetrisches Trapez rausmesse, während es bei dir unsymmetrisch ist.

Der Flächeninhalt wird (gerundet) 85 dm², was bei 10 kg Masse eine Flächenbelastung von 118 gr/dm² ergibt- schon recht erheblich….
Unter Annahme eines Gesamt-Auftriebsbeiwerts von 0,8 (später mehr dazu) bedeutet das eine Mindestgeschwindigkeit von ca. 15,3 m/s = ca. 55 km/h; auch schon ziemlich flott.
Günstig ist, daß dabei die Re-Zahl an der Flügelspitze schon über 200.000 ist (entgegen meiner ersten Abschätzung; daher braucht man da kein dünneres Profil; das NACa1315 o.ä. ist "durchgehend" verwendbar.

Dann noch 2 Bilder (screendumps von FLZ-Vortex):
Im Bild 1 sieht man oben links zunächst den schon erwähnten Tragflügel; die vielen "Kästchen" darin sind die sog. "panels", in die er für die Rechnung zerlegt wird, und in denen die Auftrieb erzeugenden Wirbel liegen/abgehen. In späteren Bildern werde ich diese ausblenden, da sie das Bild unübersichtlich machen und für die Praxis unnötig sind; aber einmal sollte man sie gesehen haben…

Die rote Kurve stellt die Verteilung des Auftriebs über die Spannweite dar (korrekter gesagt die Verteilung der sog. "Zirkulation" gamma, die dem Auftrieb proportional ist). Auch diese lasse ich in Zukunft weg.

Die grüne Kurve zeigt die Verteilung des örtlichen Auftriebsbeiwerts ca über die Spannweite, und da wird das Problem sichtbar: Je geringer die Flügeltiefe t, desto höher wird der örtliche Auftriebsbeiwert; für den örtlichen Auftrieb selbst zählt immer das Produkt ca*t. Und wegen der nach außen geringer werdenden Profiltiefe liegt dessen Maximum hier sehr weit außen am Flügel, bei etwa 75% der Halbspannweite.

Im Bild beträgt der Anstellwinkel 9,5°. Die grüne Kurve liegt noch knapp unterhalb der gestrichelten Kurve ganz oben, die den maximalen Auftriebsbeiwert darstellt, alles ist noch ok.

Macht man den Anstellwinkel größer oder kleiner, dann verschiebt sich die grüne Kurve als Ganzes nach oben oder unten.
Wenn der Anstellwinkel auf 10,5° (oder mehr) erhöht wird, dann schneidet die grüne Kurve den Maximalwert, und wir haben Bild 2.
In den rot markierten Bereichen beginnt jetzt die Strömung abzureißen. Der örtliche Auftrieb steigt dann nicht weiter an oder bricht mehr oder weniger zusammen. Da das Abreißen prakt. nie gleichzeitig/gleichgroß am rechten und linken Flügel passiert, kippt der Flieger nach rechts oder links ab. Da die Querruder weitgehend auch in dem Abreißgebiet liegen, geht auch noch die Querruderwirkung verloren, ganz übel….
Beim großen Vorbild sieht man als "Gegenmittel" u.a. (idR automatisch ausfahrende) Vorflügel vor, welche die Abreißgrenze in ihrem Spannweitenbereich nach oben verschieben. Beim Modell sind Vorflügel schwer zu realisieren und wären auch nur sehr bedingt wirksam. Was man machen könnte, folgt dann im nächsten post.

Noch kurz:
Der Mittelwert der grünen Kurve ist der Gesamt-Auftriebsbeiwert des Flügels, oft einfach "Flügel-Ca" (das "C" dann groß geschrieben) genannt; damit macht man dann die gesamten "Leistungsrechnungen" usw. Sein Maximalwert ist stets kleiner als das maximale ca des verwendeten Profils. Dieser Wert steht in den Bildern links unten direkt unter dem Anstellwinkel; er ist etwas mißverständlich (hat aber Gründe) als "Auslegungs-Ca" benannt.

Dann hänge ich noch ein Bild an. Es ist dasselbe, wie ich schon früher gepostet habe, nämlich die mit XFLR5/XFOIL berechneten Polaren vom NACA1315, nur diesmal für den höheren Re-Bereich von 200.000 bis 1.200.000.


@Jockel
Vermutlich bezieht sich deine Aussage „fliegt gut“ auf das Video. Ja, das Teil fliegt; aber da ist nichts, woraus man auf die Flugeigenschaften schließen könnte. Der Pilot fliegt nur „Käses Rundfahrten“ mit eingestreuten (miserablen) schnellen Rollen; kein Langsamflug, kein "Aushungern", kein Trudeln, Rückenflug, (Stall-)Turn oder sonst was. Am Schluß vermasselt er noch die Landung; er wird zu langsam und kriegt eine Seitenbö ( ? ) ab, dann überzieht er und der Flieger kippt über die rechte Fläche ab, wahrscheinlich Strömungsabriß. Meiner Meinung nach keine gute Werbung für das Modell….


Gruß,
Helmut

PS.
a)
In den Vortex-Bildern sind auch 2 dünne graue Linien zu sehen, mit einem Pfeil am oberen Ende der vertikalen Linie. Das ist der Cursor, den man (im Prog) in Spannweitenrichtung verschieben kann. In der Bildunterschrift wird dann das ca an dieser Stelle angezeigt.
b)
Kannst du am Rumpf den "Einbauwinkel" (Einstellwinkel zur Längsachse rausmessen ? Dies wird wichtig, wenn der Flügel geschränkt werden muß. Ein geschränkter Flügel muß einen höheren Einstellwinkel erhalten als in ungeschränkter, damit man wieder auf dasselbe Ca kommt; andernfalls wird im Flug der Runpf "hinten runter" hängen.
»haschenk« hat folgende Bilder angehängt:
  • MIG-3.png
  • MIG3-Tragflügel_Grundriss.gif
  • MIG3-Bild1.gif
  • MIG3-Bild2.gif
  • Polaren NACA 1315-XFLR5.gif

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (11. Mai 2018, 01:02)


haschenk

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17

Montag, 21. Mai 2018, 03:19

Hallo Ralf,
ich weiß jetzt nicht, ob das Nachfolgende noch von Interesse für dich ist. Aber ich möchte wenigstens meiner Aussage im vorherigen post nachkommen und Möglichkeiten zur Lösung des Strömungsabriss-Problems zeigen. Daneben hat es mich aber auch ein wenig interessiert, ob man einen Flügel mit so ungünstigen Grundriß (und ohne Vorflügel) noch "hinbiegen" kann. Vielleicht interessiert es auch sonst noch jemand…

Von "exotischen" Möglichkeiten (z.B. Absaugen der Grenzschicht) mal abgesehen, bleibt nur Verwinden des Flügels übrig, was "aerodynamisch" (Änderung des Profils) oder "geometrisch“ (Änderung des Einstellwinkels) -oder eine Kombinatiion von beidem- über die Halbspannweite übrig. Und evtl. noch eine geringe Vergrößerung der Flügeltiefe am Randbogen, ohne den Scale-Charakter allzu sehr zu verfälschen.

Hierzu die 4 Bilder im Anhang. Bei allen ist der Anstellwinkel ein wenig über den Wert erhöht, bei dem irgendwo am Flügel Strömungsabriss auftritt, damit man die Lage des Abreißgebiets erkennt.

Bild 1 (MIG3-Bild3)
Es ist derselbe Flügel wie im letzten post, jedoch von der Wurzel bis zur Flügelspitze linear um -10° verwunden. Die Abreißzone hat sich nun zur Wurzel hin verschoben; aber trotz der recht großen Verwindung reicht das noch nicht aus.

Bild 2 (MIG3-Bild4)
Wieder derselbe Umriß, aber mit aerodynamischer Schränkung, durch Profil NACA0015 an der Wurzel auf NACA1315 an der Spitze; gleichbleibender Einstellwinkel über die ganze Halbspannweite (keine geometrische Schränkung). Dies in der Hoffnung, daß das weniger gewölbte (symmetrische) Profil im Wurzelbereich zuerst abreißt. Nützt aber auch nichts….
(nur nebenbei: Vertauschen der Profile wäre noch SEHR viel schlechter)

Bild 3 (MIG3-5)
Jetzt ein Kombination von aerodynamischer und geometrischer Schränkung:
NACA0015 an der Wurzel, NACA1315 außen, und geometrische Verwindung um -7°. Jetzt gibt’s etwas Licht am Horizont- das Abrissgebiet liegt deutlich weiter innen. Damit könnte man evtl. schon leben.

Bild4 (MIG3-6)
Jetzt noch etws gemogelt- Flügeltiefe außen auf 240 mm erhöht (statt 205 mm). Dann kann man die Verwindung sogar noch auf -6° verringern, und das Ergebnis sieht sehr gut aus; die Abreißzone beginnt prakt. direkt am Rumpf.


Diese Lösung ist natürlich nur eine unter vielen. Mit anderen Profilen/-Kombinationen und anderen Verwindungen gibt es vielleicht sogar noch bessere. Aber man muß gleichzeitig immer auch darauf achten, daß der Einstellwinkel an Runpf/Wurzel nicht zu groß wird, und auch die Zunahme des induzierten Widerstands durch die Verwindung in "vernünftigen" Grenzen bleibt.

Falls jemand mit FLZ-Vortex selbst spielen will, in diesem Link
http://www.flz-vortex.de/flz_vortex.html
gibt’s weitere Links zum Programm, zu der 2-teiligen Bedienungsanleitung, u.a.m. Auch eine Google-Suche unter "FLZ-Vortex" bringt nocheinige hits.

Eine uralte, aber "brutale" Lösung wäre evtl. auch, eine sog. "Abreißkante" an der Nasenleiste anzubringen; in dem Bereich, in dem bei hohem Anstellwinkel die Strömung gezielt abreißen soll; hier also am Innenflügel ab Rumpfwand.
Dazu wird die Nasenleiste extrem scharfkantig/spitz ausgebildet. Bei hohem Anstellwinkel muß die Strömung immer die Nase von unten her umströmen; das kann sie an der Kante aber nicht und reißt ab.
Bei manntragenden Flugzeugen hat das (insbesondere als schnelle Notlösung in Kriegszeiten) immer funktioniert. Ob’s bei Modellen auch so ist, weiß ich nicht; aber K.H. Denzin hat mir mal erzählt, daß er es auch an Modellen erfolgreich verwendet hat. Man muß vermutlich damit experimentieren…

Im letzten Bild unten sind noch die Polaren vom NACA0015, wie sie XFLR5/XFOIL berechnet.


Gruß,
Helmut
»haschenk« hat folgende Bilder angehängt:
  • MIG3-Bild3.gif
  • MIG3-Bild4.gif
  • MIG3-Bild5.gif
  • MIG3-Bild6.gif
  • Polaren NACA 0015-XFLR5.gif

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (21. Mai 2018, 03:26)