Attacus - Nurflügel für F3J und Allround

Benutzeravatar
Moritz
Beiträge: 616
Registriert: Fr 10. Jun 2011, 07:12
Wohnort: Rottenburg
Kontaktdaten:

Re: Bilder aus der Werkstatt

Beitrag von Moritz » Fr 8. Jun 2012, 12:19

Paßt prima! :D
Ich habe noch einen 4m Segler (Woodstock) auf dem Baubrett und möchte damit bis zum September (Seglerschlepp-Termin bei mir im Verein) fertig werden. Aber so wie ich mich kenne, kommt da eh immer noch das eine oder andere dazwischen und dann reicht es auch für den übernächsten Winter.

Benutzeravatar
Bernd H
Beiträge: 2082
Registriert: Fr 15. Jul 2011, 10:27
Wohnort: Reibersdorf

Re: Bilder aus der Werkstatt

Beitrag von Bernd H » Fr 8. Jun 2012, 12:55

Servus Uwe
sehr schöne Sichel :thumbup:
mit welchem Programm erreichst du die Gleitzahl 30 beim rechnen?
Gruß Bernd ..... der as schreim nimma lernt
zefix scho wida so hoch

Benutzeravatar
UweH
Beiträge: 5297
Registriert: Sa 15. Jan 2011, 20:50
Wohnort: Bayerischer Zentral-Spessart

Re: Bilder aus der Werkstatt

Beitrag von UweH » Fr 8. Jun 2012, 13:29

Bernd H hat geschrieben:mit welchem Programm erreichst du die Gleitzahl 30 beim rechnen?
Hi Bernd,

mit keinem bisher :oops: :mrgreen: ....ich bin erst bei etwa 28 im FLZ_Vortex Beta-Version mit X-Foil-Momenten.

Vielleicht ein paar Worte zu dem was ich bisher gemacht habe, aber wenn die Diskussion weiter gehen sollte, dann wäre sicher ein eigener Thread angebracht.
1. Formfindung: der Flieger ist eine Mischung aus der Pitbull-Horten "Dogma" und Ares. Vorgabe war Streckung 16 und Hebelverhältnisse für wirksame Wölbklappen auch bei den für Horten üblichen hohen Stabilitätsmaßen. Bei StM 19% hat die Wölbklappe noch cA-erhöhende Wirkung bei Ausschlag nach unten. Leider ist das Vortex bei der Vorhersage der Wölbklappenwirkung ziemlich ungenau und bei weitem zu optimistisch. Damit bei sich ausgeschlagender Wölbklappe ohne Höhenruderausschlag ein Thermiktrimm einstellt muß die cA-Erhöhung bei 5° Klappe mindestens 0,25 sein, besser mehr. Ich kann das mit der Simulation im Vergleich zum fliegenden Flugzeug bei X-mess abgleichen.
Die Zuspitzung ist nach der Optik und dem Servoeinbauraum für die äußeren Klappen gewählt.
Damit ergeben sich die ungefähren Pfeilungswinkel und es folgt das modellieren der Form im Ranis.
2. Einbau der Entwurfsprofile nach Erfahrung und geschätzter cA-Belastung im Ranis.
3. Einbau der Ruder im Ranis, sie sollten möglichst wenig Ruderlängsspalte haben.
3. Schränken der Zirkulationsverteilung auf etwas sin³-ähnliches bei 19 % Stabilitätsmaß und ausgeschlagenen Rudern für hohes cA (~0,8).
4. anbringen der Flaplets im Ranis, wegen fehlender V-Formfunktion waagerecht liegend.
5. einlesen der Ranis-Datei ins Vortex, aufrichten der Flaplets über die V-Form und Simulationsdurchlauf mit den X-Foil-Profilmomenten
6. Feststellen dass der Auslegungs-cA viel zu hoch ist und zurück zu 3.-5. :oops:
7. Feststellen dass der Auslegungs-cA immer noch zu hoch ist und zurück zu 3.-5. :roll: :oops:
8. Feststellen dass der Auslegungs-cA immer noch zu hoch ist und zurück zu 3.-5. :evil: :oops: :oops:
9. auf den richtigen Auslegungs-cA pfeiffen und mit dem derzeitigen von 0,35 weiter machen :mrgreen:
10. Eingabe des Flügelgrundriß und der Schränkung ins CAD und Glättung der Kurven mit Kreisbogen- und Spline-Funktionen
11. Korrektur der Geometrie in der Ranis-Datei und einlesen ins FLZ-Vortex
12. Nach Simulationsdurchlauf feststellen dass die beste Gleitzahl bei 30 g/dm² und 15 % Stabilitätsmaß immer noch nur 28 ist.
13. Feierabend machen und Profilanpassung im X-Foil auf später verschieben :roll:

So weit bin ich jetzt. Ich werde der mittleren Klappe einen kleinen Ruderlängsspalt innen spendieren und sie damit tiefer machen, das bringt mehr Rollwendigkeit, bessere Butterflywirkung, läßt sich einfacher bauen und der Zusatzwiderstand sollte sich trotzdem in Grenzen halten.

Gruß,

Uwe.
Ein Flügel genügt

Das Ranis-Tutorial für Hortenmodelle: >> Hier klicken <<

......Hangflug ist das ohne Motor

Benutzeravatar
Bernd H
Beiträge: 2082
Registriert: Fr 15. Jul 2011, 10:27
Wohnort: Reibersdorf

Re: Bilder aus der Werkstatt

Beitrag von Bernd H » Fr 8. Jun 2012, 19:05

:lol: zurück zu 3 und 5 so gehts mir auch gerade.
Danke für den Input.


die Vortex version in der frank siene Finger gehbt hat würde mich intressieren.

in Xflr 5 hab ich irgendwelche probleme... igt wohl daran das ich alle profile wenn ich sie änder neu anlysieren muß um das komplette modell zu berechnen. Oder? wie denn nu ?
Muß ich eine batch anlyse für jedes"verbaute" profil laufen lassen in Xflr5 ? oder wie geht das.
Ich hab da irgendwas nicht verstnden und bedien den computerfoppel falsch... Hilfe Bitte.


Ich weiß ich hab anfängerfragen und zieh dann doch mein eigenes ding durch :twisted: Die derzeitge version meines Pfeils fünktioniert in Ranis gar nicht mehr in vortex schon mit winglets.... xflr5? nach dder nacht bin ich dann auch schlauer oder auch nicht. :lol:
Gruß Bernd ..... der as schreim nimma lernt
zefix scho wida so hoch

Benutzeravatar
UweH
Beiträge: 5297
Registriert: Sa 15. Jan 2011, 20:50
Wohnort: Bayerischer Zentral-Spessart

Re: Bilder aus der Werkstatt

Beitrag von UweH » Fr 8. Jun 2012, 23:37

Bernd H hat geschrieben:in Xflr 5 hab ich irgendwelche probleme... igt wohl daran das ich alle profile wenn ich sie änder neu anlysieren muß um das komplette modell zu berechnen. Oder? wie denn nu ?
Muß ich eine batch anlyse für jedes"verbaute" profil laufen lassen in Xflr5 ? oder wie geht das.
Ich hab da irgendwas nicht verstnden und bedien den computerfoppel falsch... Hilfe Bitte.
Hallo Bernd, ich kann Dir da nicht helfen weil ich im XFLR5 nur das X-Foil und die Funtionen der Profilmodifikation benutze. Ich habe keine Ahnung wie man in dem Programm ein komplettes Flugzeug simuliert und warum das bei Dir Schwierigkeiten macht.

Gruß,

Uwe.
Ein Flügel genügt

Das Ranis-Tutorial für Hortenmodelle: >> Hier klicken <<

......Hangflug ist das ohne Motor

Benutzeravatar
UweH
Beiträge: 5297
Registriert: Sa 15. Jan 2011, 20:50
Wohnort: Bayerischer Zentral-Spessart

Attacus - Nurflügel für F3J und Allround

Beitrag von UweH » So 10. Jun 2012, 21:31

Hallo Leute,

ich hab zwar bei der heutigen 1. Runde Profilanpassung für Attacus die angepeilte Gleitzahl von 30 nicht erreicht und werde die "magische 30" auch in Zukunft mit Attacus nicht erreichen, aber andere Eigenschaften dieses Entwurfs haben bei mir zu dem Entschluß geführt das Projekt trotzdem weiter zu verfolgen und möglichst auch einen Prototyp in Holz zu bauen.

Ich bitte einen der Moderatoren die Posts zu dem Modell aus dem Werkstattbilder-Thread hier her zu verschieben, damit ich unter dem neuen und separaten Thema weiter berichten kann.

Danke im Voraus und Gruß,

Uwe.
Ein Flügel genügt

Das Ranis-Tutorial für Hortenmodelle: >> Hier klicken <<

......Hangflug ist das ohne Motor

Benutzeravatar
Nurflügelfan
Moderator
Beiträge: 1367
Registriert: Mi 16. Feb 2011, 14:04
Wohnort: Kaufbeuren

Re: Attacus - Nurflügel für F3J und Allround

Beitrag von Nurflügelfan » So 10. Jun 2012, 22:34

Hi Uwe,
Ich bitte einen der Moderatoren die Posts zu dem Modell aus dem Werkstattbilder-Thread hier her zu verschieben,
ist erledigt! :thumbup:

Übrigens ein hübscher Nurflügel den du da wieder konstruiert hast! :wink:

MfG Maxi

Benutzeravatar
UweH
Beiträge: 5297
Registriert: Sa 15. Jan 2011, 20:50
Wohnort: Bayerischer Zentral-Spessart

Re: Attacus - Nurflügel für F3J und Allround

Beitrag von UweH » So 10. Jun 2012, 22:49

Nurflügelfan hat geschrieben:Hi Uwe,
Ich bitte einen der Moderatoren die Posts zu dem Modell aus dem Werkstattbilder-Thread hier her zu verschieben,
ist erledigt! :thumbup:

Übrigens ein hübscher Nurflügel den du da wieder konstruiert hast! :wink:

MfG Maxi
Danke Maxi :wink:

Leider ist Attacus noch nicht "konstruiert", das sind für diesen aufwändigen Holzflügel sicher um die 200 Stunden im CAD die noch vor mir liegen :roll: ...aber der "Entwurf" und die "aerodynamische Auslegung" sind jetzt nach überschlägig etwa 20-30 Stunden Arbeit vor dem Bildschirm zu 95 % fertig :)

Ich schreib gleich noch was dazu, das bereite ich gerade vor :wink:

Gruß,

Uwe.
Ein Flügel genügt

Das Ranis-Tutorial für Hortenmodelle: >> Hier klicken <<

......Hangflug ist das ohne Motor

Benutzeravatar
UweH
Beiträge: 5297
Registriert: Sa 15. Jan 2011, 20:50
Wohnort: Bayerischer Zentral-Spessart

Re: Bilder aus der Werkstatt

Beitrag von UweH » Mo 11. Jun 2012, 00:13

UweH hat geschrieben:Vielleicht ein paar Worte zu dem was ich bisher gemacht habe, aber wenn die Diskussion weiter gehen sollte, dann wäre sicher ein eigener Thread angebracht.
1. Formfindung: der Flieger ist eine Mischung aus der Pitbull-Horten "Dogma" und Ares. Vorgabe war Streckung 16 und Hebelverhältnisse für wirksame Wölbklappen auch bei den für Horten üblichen hohen Stabilitätsmaßen. Bei StM 19% hat die Wölbklappe noch cA-erhöhende Wirkung bei Ausschlag nach unten. Leider ist das Vortex bei der Vorhersage der Wölbklappenwirkung ziemlich ungenau und bei weitem zu optimistisch. Damit bei sich ausgeschlagender Wölbklappe ohne Höhenruderausschlag ein Thermiktrimm einstellt muß die cA-Erhöhung bei 5° Klappe mindestens 0,25 sein, besser mehr. Ich kann das mit der Simulation im Vergleich zum fliegenden Flugzeug bei X-mess abgleichen.
Die Zuspitzung ist nach der Optik und dem Servoeinbauraum für die äußeren Klappen gewählt.
Damit ergeben sich die ungefähren Pfeilungswinkel und es folgt das modellieren der Form im Ranis.
2. Einbau der Entwurfsprofile nach Erfahrung und geschätzter cA-Belastung im Ranis.
3. Einbau der Ruder im Ranis, sie sollten möglichst wenig Ruderlängsspalte haben.
3. Schränken der Zirkulationsverteilung auf etwas sin³-ähnliches bei 19 % Stabilitätsmaß und ausgeschlagenen Rudern für hohes cA (~0,8).
4. anbringen der Flaplets im Ranis, wegen fehlender V-Formfunktion waagerecht liegend.
5. einlesen der Ranis-Datei ins Vortex, aufrichten der Flaplets über die V-Form und Simulationsdurchlauf mit den X-Foil-Profilmomenten
6. Feststellen dass der Auslegungs-cA viel zu hoch ist und zurück zu 3.-5. :oops:
7. Feststellen dass der Auslegungs-cA immer noch zu hoch ist und zurück zu 3.-5. :roll: :oops:
8. Feststellen dass der Auslegungs-cA immer noch zu hoch ist und zurück zu 3.-5. :evil: :oops: :oops:
9. auf den richtigen Auslegungs-cA pfeiffen und mit dem derzeitigen von 0,35 weiter machen :mrgreen:
10. Eingabe des Flügelgrundriß und der Schränkung ins CAD und Glättung der Kurven mit Kreisbogen- und Spline-Funktionen
11. Korrektur der Geometrie in der Ranis-Datei und einlesen ins FLZ-Vortex
12. Nach Simulationsdurchlauf feststellen dass die beste Gleitzahl bei 30 g/dm² und 15 % Stabilitätsmaß immer noch nur 28 ist.
13. Feierabend machen und Profilanpassung im X-Foil auf später verschieben :roll:

So weit bin ich jetzt.
So weit war ich und heute habe ich weiter gemacht, die als nächstes notwendige Profilanpassung im X-Foil war die Aufgabe heute.

Es gibt verschiede Möglichkeiten wie man bei der Profilanpassung vorgehen kann, je nachdem was man damit erreichen will. Ich habe mich für Attacus lange gefragt wie ich vorgehen soll um einen F3J-Allrounder zu bekommen.

Die wichtigste Randbedingung für die Optimierung des Modell ist die Faustregel die sich alle hinter die Ohren schreiben sollten die selbst Flugzeuge entwerfen und bauen, egal ob Leitwerker oder Nurflügel:

Beim Schnellflug (niedriges cA- schneller Hang- und Speedflug) dominieren die Profilwiderstände den Gesamtwiderstand des Flügels, beim Langsamflug (hohes cA - Thermikflug) dominiert der induzierte Widerstand den Gesamtwiderstand des Flügels, das Profil spielt hierbei nur eine indirekte Rolle

weiter gibt es noch folgende wichtige Abhängigkeiten:

- die Fluggeschwindigkeit je nach Auftriebsbeiwert cA ist in erster Näherung vom Fluggewicht abhängig, das Profil und der Rumpfwiderstand spielt hierbei nur eine indirekte Rolle.
- Die minimale Fluggeschwindigkeit ist vom Maximalauftrieb des Flugzeugs abhängig, der Rumpfwiderstand oder Flügelwiderstand spielen hierbei überhaupt keine Rolle
- die Sinkgeschwindigkeit ist in erster Näherung vom Fluggewicht abhängig, das minimalste Sinken ist jedoch zusätzlich vom Maximalauftrieb des Flugzeugs abhängig


Es gibt noch weitere Grundzusammenhänge, die jedoch für die Auslegung von Attacus nicht relevant oder schon gelöst waren und deshalb vielleicht ein anderes mal zur Sprache kommen.

Ich wollte Attacus als "Halbhorten" auslegen, also mit einem hohen Stabilitätsmaß und Auftriebsentlastung des Außenflügels das negative Wendemoment veringern um mit sehr kleinen Winglets auszukommen. Trotzdem sollte ausreichend Maximalauftrieb zur Verfügung stehen um an der Winde mit Leitwerkern mitzuhalten, möglichst unter Zuhilfenahme von Wölbklappen um die Profilwiderstände für das beste Gleiten klein zu halten. Die Profile sollten im X-Foil auf die Einausituation ausgewählt und ggf. angepaßt werden um einen möglichst breiten Bereich mit guter Leistung zu bekommen. Damit sollte der Nachteil des hohen Stabilitätsmaßes zu einem großen Teil ausgeglichen werden, so dass der Vorteil der geringen umspülten Oberfläche der kleinen Winglets auch zum tragen kommt.

So weit die wichtigsten Entwurfsgedanken für die Optimierung. Damit folgten die nächsten Schritte:
14. Festlegen des Entwurfs-cA für die Profiloptimierung. Ich habe mich für den Auslegungs-cA des Vorentwurfs entschieden und die Simulation mit dem geplanten Fluggewicht ohne Ballast, den Profilen aus dem Entwurf und Klappen im Strak durch laufen lassen. Das FLZ_Vortex liefert hierbei die ca-Werte und Re-Zahlen für die X-Foil-Simulation der zu optimierenden Profile an der Spannweitenposition ihres Einbauorts.
- Die Profile aus dem Vorentwurf werden jetzt auf ihre Eignung für die Einbausituation überprüft:

_ ist der minimale Widerstand des gewählten Profils bei Einsatz-Re-Zahl an dem gleichen ca wie die ca-Belastung an der Einbauposition des Flügels?
_ paßt der ca-max des Profils zum Erfordernis an der Einbauposition des Flügels?
_ spielen die Blasen des Profils im ca-Bereich der Einbauposition im Flugbetrieb eine Rolle?
_ gibt es Wechselwirkungen zu Nachbarbauteilen zu beachten, die das Profilerfordernis für die Optimierung verändern, z.B. Rumpf, Winglet, Pfeilungsknick, V-Formknick, Klappen, etc.?

15. auswählen und anpassen der Profile auf die vorgenannten Parameter :D

Wie in der Fernsehküche hab ich da für Attacus schon mal was vorbereitet und nach den oben genannten Parametern zwei unterschiedliche Auslegungen erarbeitet, hier die Gleitzahl-Gesamtpolaren der beiden Varianten. Flächenbelastung war jeweils 30 g/dm², die Wölbklappen wurden in der Simulation nicht gefahren.
Die erste Auslegung ist ein SA-Strak, ganz ähnlich wie ihn Ares drauf hat. Die zweite Auslegung ist ein Strak aus den Profilen, die Peter Wick speziell für die Pitbull-Horten "Dogma" berechnet und optimiert hat.
Klein120610 Gleitpolaren Attacus.jpg
Die Auslegung mit dem PW-Strak hat viel weniger Profilwölbung als der SA-Strak und damit weniger Profilwiderstand. Das macht sich bei der Gleitzahl aber nur sehr geringfügig bemerkbar, jedoch ist die Fluggeschwindigkeit bei gleichem cA höher. Wie oben schon steht ist die Fluggeschwindigkeit in erster Linie vom Fluggewicht abhängig, aber bei welchen Auftriebsbeiwert das Flugzeug wie schnell fliegt ist vom Gesamtwiderstand abhängig. Das heißt hier dass das Flugzeug mit weniger Profilwölbung zwar nicht wesentlich schneller fliegt, aber dass für die gleiche Fluggeschwindigkeit weniger gedrückt werden muß wie bei der hochgewölbten Variante, die Polaren sind nur gegeneinander verschoben. Wenn man die hochgewölbte variante weiter drückt, kommt es früher zu Ablösungen auf der Profilunterseite, der Widerstand wächst sprunghaft und die Gleitzahl geht in den Keller. Wenn man kein "Gleiten mehr wegdrücken" kann, wird das Flugzeug auch nicht mehr wesentlich schneller, es fällt dann nur noch ballistisch :P
Die Speedpolaren bei den völlig unterschiedlichen Profilauslegungen sind praktisch deckungsgleich, lediglich Anfang und Ende der Kurve unterscheiden sich trotz gleicher Klappenausschlägen deutlich:
Klein120610 Speedpolaren Attacus.jpg
Dagegen macht sich die geringere Profilwölbung deutlich beim Maximalauftrieb bemerkbar, in der Gleitzahl-Grafik ganz oben an dem rechts mit Dreiecken markierten Strömungsabriß auf der Profiloberseite erkennbar. Der PW-Strak hat ein cA max von etwas über 0,8, der SA-Strak dagegen von deutlich über 0,9. Das geringste sinken des PW-Straks liegt damit bei etwa 0,27 m/s, dagegen liegt es beim SA-Strak bei unter 0,26 m/s.
O.K., diese Unterschiede sind nicht gerade berauschend, die Gleitzahl liegt bei beiden bei knapp 28 und da sieht man mal wie viel die Profilwahl ausmacht :mrgreen: , aber richtig interessant wird es wenn man die Wölbklappe dazu nimmt. Der SA-Strak läßt sich viel besser auf die Wölbklappe anpassen und erreicht ein cA max von etwa 1,0, während der PW-Strak selbst mit Klappe bei cA 0,92 die Segel streicht und das sind die entscheidenden Meter im Hochstart :thumbup:

Wegen diesem Vorteil beim Hochstart, der sich auch beim geringsten Kreisradius bemerkbar macht, werde ich Attacus weiter voran treiben, auch wenn ich die gewünchte Gleitzahl von 30 nicht erreichen kann. Die maximale Gleitzahl ist im wesentlichen von der Streckung abhängig, in zweiter Näherung von der maximalen Profilgleitzahl...oder eigentlich erst in dritter Näherung, die zweite Näherung ist wohl eher die Bauqualität :roll: :wink:

Gruß,

Uwe.
Ein Flügel genügt

Das Ranis-Tutorial für Hortenmodelle: >> Hier klicken <<

......Hangflug ist das ohne Motor

Benutzeravatar
UweH
Beiträge: 5297
Registriert: Sa 15. Jan 2011, 20:50
Wohnort: Bayerischer Zentral-Spessart

Re: Attacus - Nurflügel für F3J und Allround

Beitrag von UweH » Mo 11. Jun 2012, 00:18

Noch zwei kleine Nachträge:
eine 3D-Ansicht aus dem Vortex:
120610 AttacusF3J-SA-Strak-2_3D.JPG
120610 AttacusF3J-SA-Strak-2_3D.JPG (12.57 KiB) 4150 mal betrachtet
und ein Link zum klineren und weniger stark gestreckten Namensgeber der auch Flaplets hat, nur sind die vom lieben Gott mehr waagerecht eingebaut :wink: ...Horten halt :mrgreen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Atlasspinner

Gruß,

Uwe.
Ein Flügel genügt

Das Ranis-Tutorial für Hortenmodelle: >> Hier klicken <<

......Hangflug ist das ohne Motor

Antworten