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Sonntag, 21. Februar 2016, 14:53

Hinterkante des Profils abschneiden um Platz für Propeller zu schaffen?

Hallo zusammen!

Ich bin gerade dabei einen Nurflügel zu planen/bauen und orientiere mich dabei grob am "Zagikiller" von http://www.aerodesign.de.
- Profil Sipkill
- Spannweite ca 120 cm
- Gewicht ca 700g
- Motorisierung T-Motor 2212 mit 9x6 Luftschraube

Nun stehe ich vor der Wahl ob ich einen kleinen Rumpf baue um die Luftschraube ausreichend weit hinter die Tragfläche zu setzen (und den Akku entsprechend weit nach vorne) oder von der Hinterkante im Bereich des Propellers ein paar Zentimeter abschneide um so den Motor direkt an das stumpfe und somit stabile Ende der Tragfläche zu setzen. Letztere Methode wird ja häufig angewendet wie man bei Scorpi etc sehen kann.

Ich habe keine Zweifel, dass das Teil mit genug Gas mit beiden Varianten fliegen wird aber ich würde dennoch gerne abschätzen wie groß der aerodynamische Kompromiss ist den ich eingehe. Eine kurze Googlesuche ergab, dass das Abschneiden vermutlich (wie nicht anders zu erwarten) der Auftrieb verringert und der Widerstand erhöht, allerdings sich im Fall von S-Schlag Profilen der Auftrieb auch erhöhen kann. Zudem würde ich erwarten dass sich das Drehmoment ändert. Insgesamt müsste sich also die komplette Planung der Tragfläche, insbesondere bezüglich Verwindung ändern.

Kann mir jemand weiterhelfen (gerne auch mit Verweis auf eine Quelle) was passiert wenn man ein Profil abschneidet? Oder sind die Überlegungen für ein Modellflugzeug völlig übertrieben und irrelevant? (Scorpi soll ja super fliegen...)

Ich bedanke mich auf jeden Fall schon einmal!

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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2

Sonntag, 21. Februar 2016, 20:07

Hallo (hier könnte dein Name stehen...)

wie du richtig vermutest, wird dein Nuri auch mit aus-/abgeschnittener Hinterkante im Propbereich noch fliegen. Aber halt deutlich schlechter in den Flugleistungen (z.B. der Gleitzahl); meine "Bauchgefühl-Schätzung" liegt bei etwa -20%....
Mit den Methoden der modernen Aerodynamik kann man sowas auch rechnen, aber der Aufwand und die dazu erforderlichen Kenntnisse stehen in keinem vernünftigen Verhältnis zum möglichen Erfolg bei einem Modell. Die beste Lösung wäre, wenn du dir die Horten-Flugzeuge (mit Motor) bzw. davon abgeleitete Flugzeuge als Vorbild nimmst; z.B. die Ho 33 (s. Anhang) oder PUL 10 (Google ist dein Freund).

Falls dein Interesse etwas weiter geht:
In der Frühzeit der Fliegerei wurden Flügel mit Ausschnitten öfters gebaut, idR zur Verbesserung der Sicht- oder "Schieß-" Verhälnisse für Pilot oder Beobachter. Daher haben sich auch die Aerodynamiker damals schon für solche Konfigurationen interessiert, damals natürlich experimentell im Windkanal. Dazu 2 Links:
1.)
http://webdoc.sub.gwdg.de/univerlag/2010/Prandtl_3.pdf
In diesem Buch ab Seite 82 (Buchseite, nicht Dateiseite): "Messungen an Profilen mit abgeschnittener Hinterkante"
2.)
http://webdoc.sub.gwdg.de/univerlag/2010/Prandtl_4.pdf
Hier ab Seite 85: "Neuere Messungen an Flügeln mit Ausschnitten"

Diese beiden Download-Bücher gehören zu den "absoluten Klassikern" der Aerodynamik und waren lange Zeit nicht mehr oder nur schwer verfügbar. Hießen ursprünglich "Göttinger Lieferungen" (I - IV) und stammen aus den 20er und 30er Jahren des letzten Jahrhunderts (heute würde man "Reports" dazu sagen). Der Göttinger Uni-Verlag hat sie dankenswerter Weise wieder zugänglich gemacht; sowohl als "dingliche" Reprints, als auch als (kostenose !) downloads. Das sind wahre Fundgruben für aerodynamisches Wissen...

Bei solchen Aus- und Abschnitten geht's um 2 Effekte:
1.) Durch das veränderte, hinten stumpfe Profil steigt der Widerstandsbeiwert und fällt dessen Auftriebsbeiwert.
2.) Durch den Auftriebsverlust im Mittelbereich verändert sich die Auftriebsverteilung (über der Spannweite) und der induzierte Widerstand wächst. Diesen Anteil kann man u.U. aber "wegkompensieren" oder wenigstens minimieren.

Beim Pfeilflügel kommt dazu noch der (oft kontrovers diskutierte- würde hier zu weit führen) "Mitteneffekt" dazu, der auch die Auftriebsverteilung ungünstiger macht. Zumindest "in der Tendenz" sollte man daher die Flügeltiefe im Mittenbereich größer machen; und nicht noch kleiner. Aus solchen Überlegungen und Rechnungen heraus kommt die Formgebung der Horten-Motorsegler zustande.

Gruß,
Helmut
»haschenk« hat folgendes Bild angehängt:
  • Horten 33.jpg

3

Dienstag, 23. Februar 2016, 08:26

Hey Helmut,

danke dir vielmals für deine ausführliche Antwort. Ich habe mich damit jetzt entschlossen einen kleinen Rumpf zu bauen. So muss ich die Hinterkante nicht abschneiden und habe Spielraum mit dem Akku den Schwerpunkt einzustellen.

Besonders freuen mich auch die Links zu den PDFs, das wird meine neue Abendlektüre!

Wenn der Bau weiter fortgeschritten ist werde ich nochmal ein paar Fotos einstellen, im Moment habe ich erst die Flügel mit Heißdraht geschnitten und es gibt wenig zu sehen.


Viele Grüße,

Philip

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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4

Dienstag, 23. Februar 2016, 21:03

Hallo Philip,

schön, daß du dich auch für die "Theorie dahinter" interessierst. Dazu noch ein kleiner Tip (falls du nicht schon selbst draufgekommen bist):
Wenn du in den Links ganz hinten statt "3" oder "4" eine "1" oder "2" setzt, kannst du so auch die andern beiden "Lieferungen" downloaden.

Leider sind fast alle der damaligen Profilmessungen im Modellflug nicht verwendbar, weil der damalige Windkanal dafür eine viel zu hohe Turbulenz hatte. Daß man für die "Aerodynamik der kleinen Re-Zahlen" (zu der auch der Modellflug gehört) einen extrem turbulenzarmen Windkanal braucht, haben die Aerodynamiker erst viel später (etwa ab 1940) gelernt. Aber es bleibt noch genug Interessantes, das heute noch gilt....

Ludwig Prandtl hat als "praktizierender Ingenieur" angefangen und ist dann im Lauf seines Lebens zum Wissenschaftler geworden. Er gilt fast weltweit als der Vater der modernen Aerodynamik. Bemerkenswert auch, unter welch einfachen/wirtschaftlichen Umständen diese Leute damals arbeiten mussten, insbesondere nach dem verlorenen WW1.

Grüße,
Helmut

PS. Ich hänge mal noch ein Bild von seinem ersten Wasserkanal (1904, an Uni Hannover) an, mit dem er grundlegende Erkenntnisse gewonnen hat. Der Kasten über dem Kanal war die damalige "Cam" für die Strömungsbilder.
»haschenk« hat folgendes Bild angehängt:
  • Wasserkanal Prandtl 1904.jpg

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (23. Februar 2016, 21:24)


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