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Nurflügel mit Ranis
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UweH
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MessagePosté le: 06/07/2008 23:58    Sujet du message: Répondre en citant

Hallo Walter,

um das Flugzeug mit der Kombination zum Fliegen zu bringen brauchts gar nicht soooo viel [non] , aber damits auch wirklich gut und leistungsfähig fliegt Confused ....dann baut man halt ein paar mehr Versuchsflieger, deshalb gibt es so viele Lippisch-Störche und Horten Versuchsflugzeuge Wink .
Wir habens heute etwas leichter, denn wir können auf die Erfahrungen von damals zurück schauen und den Rest machen Computer. Zum Glück gehört zum Fortschritt aber auch noch ein bisschen Bauch-Innovation und das macht auch wieder Spaß Very Happy

Die profilierten Winglets sollen im Kreisflug durch ihren Auftrieb das Flugzeug "stützen", also zu mehr Flugstabilität und Gesamtauftrieb im Kreisflug führen. Dadurch werden die notwendigen Ruderausschläge verkleinert und Widerstand gespart.
Leider steht der Auftrieb der Winglets mit dem Auftrieb des Flügels im Zusammenhang Confused : die beiden überlagern sich und führen gerade bei modernen Wingletpfeilen gerne mal zu Auftriebsüberlastungen im Außenflügel am Wingletfuß, was zu erhöhtem Widerstand und Strömungsabrissen führen kann [beuuh] .
Bei Lippisch war das mit dem umgedrehten Außenprofil sicher kein Problem und vermutlich deshalb der Storch so gutmütig. Die Hortens gehen dem Problem ganz elegant aus dem Weg und lassen das Winglet einfach weg, aber ich bin eher dazu geneigt zu sagen, daß die Hortens das Winglet um 90° nach unten umklappen und in Spannweitenrichtung an den Flügel ansetzen. Der Leistungsverlust der Hortens wurde lt. Reimar Horten damals einfach dadurch kompensiert, daß man das Flugzeug mit mehr Spannweite baute, also ist das mit den umgeklappten Winglets vielleicht gar nicht so weit her geholt?

Am meisten Zeit im Ranis benötigt die Eingabe der Geometrie und das variieren der Parameter zur Optimierung [humm] Einen bereits eingegebenen Flügel mit einem anderen Profil zu testen ist eine Sache von wenigen Minuten. Allerdings brauchts dazu das Profil als .dat - Datei, sonst gehts gar nicht. Hast Du die Profile von Jupp Wimmer als .dat -Datei oder wie hast Du die? Rolling Eyes

Ich geb die Geometrie des Storch diese Woche mal ein und dann schaun mer mal. Einen sehr großen Widerstandsanteil hat bei dem Flugzeug der Rumpf und das Wichtigste dabei ist das Ross und Reiter zusammen passen. Ross=Flügel mit richtigem Profil, Reiter = fetter Rumpf. Das ist schwer zu simulieren, aber da hilft Bauchgefühl und das ist Johannes sicher symphatisch.

Viele Grüße und Gute Nacht,

Uwe. Zzz Zzz Zzz

P.S.: Am Wochenende eine dreiviertel Flugstunde Horten IIIe, trotz keine Thermik, und trotz heiklem Start bei viel turbulentem Wind in Aachen alles heile...auch schöööön Very Happy ...und die neue vorbildähnliche Stahlfeder-Klappluftschraubenrückstellung funktioniert einwandfrei Very Happy Very Happy



Ein Flügel genügt
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UweH
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MessagePosté le: 13/07/2008 23:31    Sujet du message: Répondre en citant

So Leute,

genug der Party auf dem Retroplane-Treffen, jetzt werden die Ärmel hochgekrempelt und gearbeitet [fouet] Laughing ....ich hoffe es ist alles heil geblieben und ihr habt viel Spaß gehabt. Bin auf die Berichte schon sehr gespannt Wink

Nun zum Programm von Frank Ranis, dem ich an dieser Stelle zuerst einmal herzlich für diese tolle Software danken möchte, die er frei zur Verfügung stellt [clap] [clap] [clap]

Die Screenshots machen so einige Schwierigkeiten wegen der Lesbarkeit bei der möglichen Dateigröße und Stephan wegen jedem Bild zu bemühen würde einen großen Umstand bedeuten. Deshalb versuch ichs mit Ausschnitten und die Interessierten sollten sich das Programm eh herunterladen.

Hier der Link zu den Zanonia-Nurflüglern und auch ein großes Dankeschön an Herbert Stammler für die Pflege und Downloadmöglichkeit des Programms [clap] [clap] [clap] .

http://www.zanonia.de/ranis.php

Wie gehts nun nach der Installation los?
Also, man bekommt von Lothar eine CAD-Zeichnung mit dem komplett fertigen Flieger und überprüft ob er alles richtig gemacht hat Laughing

Nein, es geht natürlich zunächst mit der Geometrie los. Lothar hat mir einen CAD-Grundriß mit den Rippenabständen des Originals geschickt.
Diese Daten müssen zunächst eingegeben werden.
Die Grundeinstellung im Ranis bei "neuer Flügel" ist ein 1 m Rechteckflügel mit 0,2 m Flügeltiefe und 1 kg Gewicht, der zu einer Horten I bzw einem Storch umgeformt werden muß.
Am besten nimmt man die Geometriedaten des geplanten Modells, obwohl man auch das Original eingeben und herunterskalieren könnte. Bei Eingabe der Modelldaten kann man gleich ein bisschen Runden um nicht hundertstel Milimeter-Maßzahlen für den Bauplan zu bekommen. Das würde auch nicht zu einem Retroplane passen, obwohl früher auch sehr genau gearbeitet wurde wo es drauf an kam.

Die gesamte "Eingabe"-Oberfläche sieht so aus wie unten. Es ist zwar nix zu lesen, aber ihr sollt ja nicht alles wissen Laughing , zur Orientierung wirds reichen.





Die Eingabe der Geometrie ist links in der Mitte des Fensters der "Eingabe"-Oberfläche, ganz unten sind die Klappen, ganz oben ist es kompliziert, aber das kommt später Wink

Das Feld sieht so aus:





Hier fehlt jetzt noch die Spannweite, das Eingabefeld ist direkt rechts daneben, das findet sich schon. Eingabe in m, bestätigen der Eingabe mit Enter.

Als nächstes wird die Pfeilung und die Flügeltiefe eingegeben, symmetrische Eingabe ist voreingestellt, aus Lothars Zeichnung sind 23° Pfeilung ersichtlich. Flügeltiefe innen 0,7 m, am Randbogenansatz 0,175 m. Verwindung und Profil kommt später, erst müssen Zwischenrippen da rein. Am besten fängt man mit wenigen an, ca. 3-5 die an der gleichen Position wie beim Modell liegen sollten. Man gibt die Entfernung von der Flügelmitte bei "Balkenposition" ein und bestätigt mit Enter. Damit das eine Rippenposition wird, muß unten in der Mitte die Knickstelle mit "setzen" bestätigt werden. Hier:




Das macht man dann mit den restlichen Knickstellen, am Randbogen macht man ein paar mehr mit größer werdender Pfeilung, dann entsteht die Annäherung des Bogens in Form eines Vielecks.
Das sieht im Ausschnitt dann so aus:





..und im Gesamten so:





..na, sieht doch schon wie eine Horten I aus. Außen die Ersten Rippen enger zu setzen macht bei Hortens Vorteile, weil sich die Schränkung dort stärker ändert als in der Mitte der Halbspannweite. Hat man ein Hortenschwänzchen, werdens in der Mitte auch am Anfang schon viele Rippen, bei der HI reicht die Breite der Kabine für die Rippe 2, die hier noch nicht drin ist.

..und wenns dann so aussieht, wirds keine Horten [non] , oder was meinst Du Walter? MDR :

Um die Eiform der Querruder beim Storch zu bekommen sind auch wieder Vieleckrippen einzubauen. Das ist wie auf der Werkbank, nur ohne Holz Very Happy






So das wars erstmal für heute, im nächsten Post gehts um die Vorauswahl der Flügelprofile und was damit zusammen hängt.

Die Sendung mit der Maus...
ist aus, Crying or Very sad
doch heute ist nicht alle Tage,
ich komm wieder, keine Frage
MDR MDR MDR


Viele Grüße,

Uwe.



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UweH
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MessagePosté le: 15/07/2008 00:35    Sujet du message: Répondre en citant

Hallo,

hier wie angekündigt nun die Vorgehensweise bei der Auswahl der Flügelprofile. Das ist ein sehr kompliziertes Thema und bedarf vieler aerodynamischer und flugtechnischer Kenntnisse und viel Erfahrung und Fingerspitzengefühl, vor allem zwischenmenschlich.....also:

Man geht Samstags auf den Modellflugplatz Horten IIIe fliegen. Nach 3 Motorsteigflügen mit sofortigem noch schnellerem Absaufen wie das Raufkommen ruft man: "Im nächsten Leben bau ich mal nen leistungsfähigen Nurflügel" Dann überspielt man unauffällig den Thermikanschluß mit Steigen auf 250 m mit rufen wie "schau mal da unten, da geht ein Geier" und landet mit Anflug knapp über den Bäumen und gerade so den Anfang des Platzes treffend.
Dann geht man zu dem, im Gegensatz zu einem selbst, wirklich aerodynamikkundigen Modellfliegerkollegen und fragt, ob er nicht ein schönes Nurflügelprofil für einen Pfeilflieger mit Kleiderschrank als Rumpf hat? Man weiß ja schon lange, wer Profile strickt oder häkelt, und läßt sich den absichtlich krumm eingestellten neuen Leiterkler mit provozierten Tipps und absichtlich schlechtem Steuern grade richten.
Montags im Büro flucht man, daß das neue Profil immer noch nicht im Email-Postfach ist und schickt eine liebenswürdige Erinnerungsmail mit "wo bleibt die Kurve, Du Ecke"
1 Stunde später dann nur das Innenprofil,...... ja weiß denn der Plastikflieger nicht, daß man außen am Pfeil nicht 16 % Dicke einbaut? Grrr, ...nächste Erinnerungsmail..."Hast Du nicht auch was passendes in 10 oder 12 % Dicke, bester Freund?"
30 Minuten später steht der Strak und kann ins Ranis eingegeben werden und wie das geht erzähl ich Euch das nächste Mal, aber das wird ein paar Tage dauern.

Gute Nacht,

Uwe. Zzz Zzz

P.S.: Danke Alex, falls Du hier mitliest, für die tolle Kurve. Für den Storch ist die sehr gut und sichtbar besser als das S5010, vom HS 3,4-12 und dem CJ5GU ganz zu schweigen. Für die HI mit dem Strak auf symmetrisch ist das Selig wegen der größeren Wölbung und dem größeren Maximalauftrieb besser geeignet.



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Walter
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MessagePosté le: 16/07/2008 23:37    Sujet du message: Répondre en citant

Hallo Uwe,

... [humm] ...das letzte Bild gefällt mir eigenartigerweise am Besten... Wink - könntest Du da bitte hurtig weitermachen...? MDR

Hab natürlich gestern obwohl bereits angeschlagen... Zzz ...Deine posts gelesen - was bitte sind "Vieleckrippen"... [humm]

Ich werde mich gleich mal an den Storch ranmachen - ich will für nächstes Jahr jeden Streß vermeiden. Wenn jemand noch Bilder, Zeichnungen oder was auch immer dazu hat - ich kann alles gebrauchen.Besonders die Flügelaufhängung wird eine knifflige Sache - vielleicht gibt es Detailinfos wie das beim Orginal gemacht wurde...

Grüße
Walter
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UweH
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MessagePosté le: 20/07/2008 23:59    Sujet du message: Profile Répondre en citant

Hallo,
bevor ich mich über das unendliche Thema Profile in stark gekürzter Form hermache, erstmal Walters Frage:
Citation:
was bitte sind "Vieleckrippen"...


Das Ranis kann keine Bögen berechnen. Wenn man also einen Bogen am Flugzeug hat, kann man den nur annähern. Man macht ein paar mehr (Vieleck-)Rippen rein und mit der Verbindung zwischen Nasen und Endleistenpunkten wird ein Vieleck aus dem Bogen.

Hier am Beispiel des Walter Storch
Wink




Zu den Profilen:
Bei Leitwerklern nimmt man im Allgemeinen Flügelprofile, die einen negativen Nullmomentenbeiwert haben (cm0 oder neuerdings cm0,25, ist aber das Gleiche). Das bedeutet, die Luftkräfte versuchen den damit ausgestatteten Flügel stark auf die Nase zu drehen. Dagegen macht man in großem Abstand vom Flügel ein Höhenleitwerk dran, das diesen Kräften entgegenwirkend mit der Endleiste nach oben abgebracht wird. Damit entsteht ein Kräftegleichgewicht, der Flieger verhält sich im Flug um die Querachse stabil.
Bei einem Nurflügel hat man keinen langen Rumpf mit Leitwerk dran, das erforderliche Gleichgewicht muß irgendwie anders hergestellt werden.
Hier gibt es 2 Wege.
1. Pfeilnurflügel:
Bei diesen wird der Flügel zurück gepfeilt. Damit vergrößern sich geometrisch die Flächen vor und hinter dem Schwerpunkt. Durch verdrehen des Flügels (schränken, verwinden) kann man ebenfalls die Endleiste des Flügelteils hinter dem Schwerpunkt gegenüber der Nasenleiste des Flügelteils vor dem Schwerpunkt anheben. Durch die entstehende Winkeldifferenz entsteht eine Auftriebsdifferenz vor und hinter dem Schwerpunkt, die ins Gleichgewicht gebracht werden kann. Der Flügel fliegt alleine ohne Höhenleitwerk stabil. Der baubare Hebelarm ist allerdings sehr klein, dadurch können nur geringe Verdrehkräfte ausgeglichen werden.
Man verwendet deshalb an Pfeilnurflügeln Profile mit geringem negativem oder leicht positivem Nullmomentenbeiwert.
Dieser geringe Momentenbeiwert ist bei Profilen durch geringe Wölbung und/oder geringe Wölbungs- und Dickenrücklage zu erreichen.
Leider hat eine geringe Wölbung einen geringen Maximalauftrieb zur Folge und eine geringe Wölbungs- und Dickenrücklage verursacht mehr Widerstand als eine größere Rücklage. Deshalb sind gute Nurflügelprofile nicht so leistungsfähig wie gute Leitwerklerprofile.
Das macht den Widerstandsvorteil des Rumpf- und Leitwerksverzichts wieder zunichte.
Bei Hortens kommt noch dazu, daß der Flügel außer dem Verzicht auf das Höhenleitwerk auch noch den Verzicht auf das Seitenleitwerk ausgleichen muß. Die Verdrehung des Flügels nennt man geometrische Schränkung. Bei Hortens kommt für den Seitenleitwerksverzicht noch die aerodynamische Schränkung dazu. Man verändert dabei die Profilwölbung von innen nach außen auf Null, also symmetrisch. Wie und warum das gemacht wird, erklär ich beim Thema Schränkungsverlauf zur Hortenglocke.
Typische Vertreter dieser Pfeilnurflügelprofile sind das z. B. MH 45, MH 64, S5010, S5020, E182, E228, HM50, PW51, PW75, PW98 usw. (mehr auf www.aerodesign.de)
2. Brettnurflügel
Diese haben keine oder sehr geringe Pfeilung und sehen aus wie eine Schaltafel. Deshalb müßten sie eigentlich Schaltafelnurflügel heißen Rolling Eyes Diese Form verhindert, daß ein hinterhereilender Flügelteil entsteht, der zu dem vorauseilenden Flügelteil einen Hebelarm zum Verdrehausgleich des Flügelprofils erzeugen kann.
Das anheben der Endleiste zum Verdrehausgleich kann nur innerhalb des Profilschnitts erfolgen. Man hebt also die Endleiste des Profils an, der sogenannte S-Schlag entsteht. Diese Profile haben einen positiven Nullmomentenbeiwert, der Verdrehausgleich ist schon im Profil eingebaut. Weil dabei der Hebelarm noch kürzer wird als beim Pfeilnurflügel, können auch nur ganz geringe Verdrehkräfte ausgeglichen werden. Diese Profile haben einen sehr geringen Maximalauftrieb, das Flugzeug fliegt damit meist mit recht schneller Grundgeschwindigkeit, dabei auch recht Leistungsfähig (z. B. Fauvel). Will man durch ziehen am Höhenruder langsam fliegen, werden Sink- und Gleitleistung schnell schlechter weil damit die Wölbung aus dem Profil genommen wird.
Eine Erhöhung der Profilwölbung zur Vergrößerung des Maximalauftriebs muß durch eine größere Anhebung der Endleiste wieder ausgeglichen werden. Deshalb fliegen S-Schlag-Profile mit großer Wölbung nur deshalb langsam, weil sie durch das anheben der Endleiste so hohen Widerstand haben, daß es einfach nur bremst. Das sinnvolle Wölbungsmaximum von Brettprofilen liegt bei ca. 1,8 %.
Deshalb würde ich den Storch von Jupp Wimmer nicht mit der Brettauslegung mit dem CJ5 bauen, das GU für gerade Unterseite macht die Sache noch schlimmer. Ich zitiere hier den Modell-Aerodynamik-Fachmann Hartmut Siegmann zum CJ5 Wink
"Gleitzahl und Durchdringungsvermögen gleichen einer toten Kuh. Wenn man irgendwo dringend wegfliegen muß, hängt das Modell wie angenagelt am Himmelszelt fest. Wer Spaß daran hat, sein Modell in unzugänglichen Waldgebieten oder endlosen Maisfeldern zu suchen, wird für diese Unternehmungen kein besseres Profil finden. Das CJ-5 garantiert mit seiner hervorragenden cw-Bilanz viele Ausflüge dieser Art MDR
Fazit: Bitte nicht verwenden!"
Dem ist im Moment nichts mehr hinzu zu fügen.
Typische Vertreter der Brettprofilzunft sind CJ5, CJ3309, Phönix, EMX07, jwl065, PW51, PW75, PW98, PW106, HQS....
Die PW-Profile sind bei den Pfeilen und bei den Brettern genannt, weil sie für sehr schnelle Bretter entworfen wurden. Eigentlich sind sie nicht Eigenstabil genug für Bretter, aber für Pfeile schon. Da der Profilentwickler und Brettfachmann Peter Wick das Haupteinsatzgebiet der Bretter im sehr schnellen Hangflug sieht, haben die Profile dabei auch den geringsten Widerstand. Leicht gebaut gehen sie aber auch mit hochgestellten Rudern für mehr S-Schlag in der Thermik ganz gut.

Bei Brettprofilen ist noch zu beachten, daß die Endleiste sehr genau gebaut werden muß, um unangenehme Flugeigenschaften zu vermeiden. Die Endleiste ist das Leitwerk des Flugzeugs und das ist beim Brettnurflügel nur wenige mm breit. Wer hier Fehler macht, baut im übertragenen Sinne schnell ein viel zu kleines Leitwerk oder die falsche Einstellwinkeldifferenz ein.

Das ist für heute erstmal genug trockene Theorie, vielleicht gibt es von Euch Fragen und Anregungen, Ergänzungen? Das nächste mal gehts darum, wie und warum man welches Profil in die Ranis-Simulation einbaut.

Viele Grüße und Gute Nacht,

Uwe. Zzz Zzz Zzz

P.S. @Walter: Ich möchte diese Woche die Storch-Aerodynamik fertig machen. Wenn Du Bilder, besonders von Storch-Flügeln im Rohbau oder Zeichnungen mit Nasenkastenbreite, Rippenabständen usw. hast [humm] , dann mach doch jetzt bitte einen neuen Projekt-Thread damit auf, ich hab fast nichts dazu. Ich setz dann die Aerodynamik im neuen Thread drauf und mach dann mit dem CAD weiter Wink



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Walter
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MessagePosté le: 21/07/2008 00:32    Sujet du message: Répondre en citant

Hallo Uwe,

...dachte schon dran einen Storch Fred aufzumachen. Ich werde das morgen machen und meine Bilder und 3-Seitenansichten reinstellen.

Ich habe auch schon einige Überlegungen zur Statik angestellt und werde das dort mal zur Diskussion stellen.

Grüße
Walter
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UweH
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MessagePosté le: 21/07/2008 09:29    Sujet du message: Répondre en citant

Danke Walter,
ich hab mir auch schon Gedanken zur Statik gemacht, bin mal gespannt wo wir nachher rauskommen. Ein Problem wird die Beseitigung des negativen Wendemoments. Negative V-Form, also nach unten, wie man es heute bei modernen Pfeilflügeln macht würde am Storch-Nachbau sicher beknackt aussehen [humm]
Mehr dazu dann im Storch-Thread.

Viele Grüße,

Uwe.



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