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Freitag, 13. Juli 2018, 11:24

V-Leitwerk in Win_Laengs

Moin!
Da ich von Herrn Yuki ein Messemodell des Rhodium (PNP) bekommen habe, möchte ich es nochmal versuchen.
Nachdem wir festgestellt haben, dass Motor, Propeller und sogar der empfohlene Akku (!) nicht zusammen passen, muss ich sehen, dass ich den Schwerpunkt hinbekomme. Um 30-40gr. Blei in der Nase werde ich wohl nicht drumrum kommen, da ich einen 2s-Akku (statt 3s) einsetzen muss.
Jetzt zum eigentlichen Thema: Yuki gibt für den CG 70-75 mm an. Die Fläche hat eine Tiefe von exakt 200mm. Nach der Faustformel CG= 1/3 Flächentiefe läge er bei 66,7 mm. Der Hauptholm liegt bei genau 65 mm, daher vermute ich, dass der CG da sitzen muss. Mir kam jetzt der Gedanke, die Maße des Fliegers mal ein das Programm Win_Laengs einzugeben, um den CG zu bestimmen. Da wird wohl nur von Kreuzleitwerken ausgegangen. Der Rhodium hat aber ein V-Leitwerk. Muss man im Programm dann die "effektive" Leitwerksfläche, die quasi tragend ist, eingeben?
D.h. über die Leitwerksspitzen waagerecht ein Lineal legen, abmessen und den Messwert für eine Seite halbieren?
Gruß, Sven

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »Nordseegler« (13. Juli 2018, 14:35)


haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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Samstag, 14. Juli 2018, 02:59

Hallo Sven,

mit Win_Laengs kann man mEn ein V-Leitwerk nicht rechnerisch berücksichtigen. Ich sehe für dein Problem 2 Lösungen:

1.
Ein anderes Progarmm verwenden; dafür würde sich vor allem "FLZ-Vortex" von Frank Ranis eignen. Allerdings ist dieses Programm nicht ganz einfach zu verwenden; man muß sich dazu erstmal einarbeiten. Was sich aber (bei Interesse...) lohnt, weil man damit sehr viel mehr berechnen kann, u.a. auch "ungewöhnliche" Modell-Konfigurationen. Frank hat selbst eine 2-teilige "Gebrauchsanleitung" dazu geschrieben, ferner gibt es auch diverse Tutorials von Anderen.
Du findest das alles mit Google unter dem Suchbegriff "FLZ-Vortex" und/oder "Frank Ranis". Frank ist auch im Nachbarforum (RCN) unterwegs.


2.
Berechnung eines "äquivalenten einfachen, ebenen Höhenleitwerks", das man dann in Win_Laengs einsetzt.
Nun ist das aber nicht einfach die Projektion des V-Leitwerks auf die Horizontalebene, wie oft vermutet oder empfohlen wird (auch dein angedachtes Vorgehen wäre das), sondern der äquivalente H-Leitwerkinhalt ist noch kleiner. Diese Methode ist nicht ganz korrekt, reicht aber für deinen Anwendungsfall aus.

Wenn wir den Winkel zwischen Horizontale und einer V-ltw.hälfte als *V-Winkel* phi bezeichnen, dann wäre die Projektion einfach eine Multiplikation mit dem Cosinus des V-Winkels. Man kann aber herleiten/beweisen, daß man das "Quadrat" vom Cos(phi)-Wert nehmen muß, also cos²(phi). Diesen Beweis muß ich hier schuldig bleiben, da er nicht ganz trivial und im einem Forum nicht vermittelbar ist. Für Ungläubige hier der Link zu einem "Klassiker", NACA-Report 823 aus demJahr 1944, der eine Art Referenz für viele spätere Arbeiten zu diesem Thema geworden ist:
https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.…19930091901.pdf
Dazu aber eine Warnung- Für Modellflieger ist das ziemlich "harter Stoff", Englisch + Mathe + Wissenschaft...

Ein Beispiel zum äquivalenten ebenen H-Ltw. :
V-Winkel = 30°; dazu ist der Cosinus (Taschenrechner) cos(30°) = 0,87. Der Quadratwert ist dann 0,87² = 0,75; damit müsste man den (tatsächlichen) Flächeninhalt multiplizieren. Für diese 30° ist der Verlust noch erträglich; wenn wir aber 45° V-Winkel (schon zeimlich steil) annehmen, dann sieht es nicht mehr so gut aus: cos(45°) = 0,71, und cos²(45°) = 0,50. Die Wirksamkeit eines V-Ltw.s als "normales" Höhenleitwerk ist also nur noch halb so hoch wie beim Normal-Hltw mit gleichem Flächeninhalt. Dagegen kann schon was unternehmen, aber das ist hier nicht das Thema.

Wir können uns das Leben aber noch etwas leichter machen: Wenn man die linearen Abmessungen einer Fläche mit einem Faktor multipliziert, dann ändert sich bekanntlich der Flächeninhalt mit dem Quadrat dieses Faktors. Wir können also einfach alle linearen Abmessungen (Spannweite, Flügeltiefen) des V-Leitwerks einfach mit dem Cosinus des V-Winkels multiplizieren und haben dann schon die Abmessungen des äquivalenten "normalen, ebenen" H-Ltw.s, die man in Win_Laengs eintragen muß.


Zum Schluß noch ein Link zu einer sehr guten Arbeit speziell für Modellflieger betr. V-Leitwerk. Von einem deutschen Modellflieger geschrieben, aber (leider) auch in Englisch. Was man aber so machen muß, wenn man eine größere "Community" erreichen will- Modellflieger gibt's bekanntlich weltweit.
http://www.fmsg-alling.de/wp-content/upl…V-Leitwerke.pdf
Wer sich etwas mehr für's "warum" und die Theorie interessiert, wird da fündig. Abgesehen von der Sprachbarriere ist dieser Artikel imo sehr gut verständlich geschrieben.

Gruß,
Helmut

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Donnerstag, 19. Juli 2018, 11:01

Hallo Helmut!
Entschuldigung, dass ich erst jetzt antworte. Ich war gesundheitlich außer Gefecht gesetzt, jetzt geht`s wieder. Vielen Dank für deine ausführlichen Hinweise und Erläuterungen. Ich kann nur den Hut ziehen. Klasse! Die Informationen sind bestimmt auch für andere sehr interessant. Ich denke, den Winkel phi messe ich am einfachsten, indem ich ein Lineal mittig über beide Leitwerksenden (Randbögen) lege und den Winkel zwischen Lineal und der jeweiligen Leitwerksfläche messe. Ist ja der korrespondierende Winkel zu phi. Einzig das Profil des Leitwerks könnte zu Ungenauigkeiten führen. Aber: Auf 1-2 Grad kommt es wohl nicht an... Den phi unten am Rumpf zwischen Horizontale und Leitwerk zu messen (und/oder über Winkelfunktionen zu berechnen), dürfte wohl ungenauer sein. Den Rumpf bzw. das Leitwerk auf der Werkbank 100% in die Horizontale zu bekommen, ist ja eher schwierig. Nochmals Danke!!!

Gruß, Sven

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Donnerstag, 19. Juli 2018, 15:24

Hallo Helmut,

ich habe die Maße mal abgenommen und (am Leitwerk) unter Verwendung des cos phi (cos 33°) in Win_Laengs eingegeben. Allerdings habe ich die "Ohren" (s. Foto) nicht mit berücksichtigt, d.h. ich habe die Fläche nur jeweils bis zur Endrippe gemessen. Sonst hätte ich abschätzen müssen, wieviel Fläche der "Ohren" wohl effektiv trägt (1/3, 1/2?), womit ich mich etwas schwer getan habe. Das Ergebnis:

Schwerpunkt bei Stabilität 16%: 66,3 (mm)
Schwerpunkt bei Stabilität 8%: 81,4 (mm)

s. 2. Anhang

Was bedeuten die unterschiedlichen Ergebnisse, die ja sehr weit differieren? 66,3 mm liegt ja fast genau bei 1/3 der Tragflächentiefe, das würde also passen. Aber 81,4 mm?
Gruß, Sven
»Nordseegler« hat folgende Bilder angehängt:
  • IMG_6006.JPG
  • Screenshot (7).png

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Donnerstag, 19. Juli 2018, 15:45

Ich habe jetzt nochmal die Maße mit Berücksichtigung der "Ohren" eingegeben. Die "Ohren" sind aber abgerundet. Deshalb bin ich davon ausgegangen, dass man quasi die halbe Fläche eines gedachten rechteckigen "Ohrs" als tragend annehmen kann. Die max. tatsächliche Länge eines Ohrs beträgt 70 mm. Wobei ich also angenommen habe, dass ca. die Hälfte der Länge (in Richtung Spannweite) der "Ohren" trägt, d.h. pro Ohr ca. 35mm. Habe mal 152 mm Tiefe für das Tiefenmaß des Randbogens angegeben, da sich dieses ja leicht verringern müsste. Die Abweichungen sind im Vergleich zur ersten Rechnung minimal. Oder kann man die "Ohren" so wie von mir getan nicht berücksichtigen?
Gruß, Sven
»Nordseegler« hat folgendes Bild angehängt:
  • Screenshot (8).png