Roberts Rätsel
Roberts Rätsel
Hallo Robert,
ich denk' und rechne mal über das nach was Dich so stört.
Ich besorge mir erstmal Daten aus der 3-Seitenansicht und rechne zurück was Du in Deinem Rätsel gerne auch hättest angeben können:
Aus der 3-Seitenansicht schätze ich tm= ca.0.23..0.24 m, bei v= 14 m/s kann man also näherungsweise Re= 230E3 annehmen. Das XFoil-Diagramm für Re=600E3 wäre also überflüssig wenn es nicht andere Rätsel aufgeben würde.
v= 14m/s, Streckung L=11.8 (und damit der Korrekturfaktor KL=L/(L+2)= 0.855, damit gilt für die N115 CA=Ca·0.855), F= 0.563m² (hoffentlich ohne HLW angegeben), q=1.225·14²/2=120 Pa (auf NN, vor der Tannenalm weniger), das gibt einen Auftrieb für die unballastierte N115 von 0.32·0.855·120·0.563=ca. 18.5N (oder ca. 1.9 kp), etwas wenig (Die einzelnen Faktoren stehen für: Ca=0.32, KL wie oben angegeben, q in Pa für NN, und die Fläche). In den Daten ist ein Mindestgewicht von 2.3 kp=ca. 22.56 N, also um 21% mehr angegeben, wir sollten also 10% (kommt von sqr(2.3/1.9)) mehr Fluggeschwindigkeit annehmen, die Re-Zahl brauchen wir deswegen nicht ändern, das lohnt sich nicht.
Dein zweites XFoil-Diagramm gibt für das N115-Profil ohne Klappenausschlag einen alpha_0=ca. -0.5° an, für ein 1.45% gewölbtes Profil will ich das nicht anzweifeln. Der Auftriebsanstieg ist dort 0.102/0.6° (der gelbe Strich)= 0.17/°, das ist sehr viel, die Theorie wäre 0.11/°.
Die beiden F3B-Modelle haben laut Deiner Rechnung einen ähnlich hohen Auftriebsanstieg, nur, und das ist SEHR merkwürdig, die Needle-Profile bei Re=600E3 haben einen völlig anderen Anstieg (0.35-0.217)/1°=0.133/°, das ist zwar "wahrer", aber das ganze Diagramm wird damit rätselhaft. Gerade bei so wenig gewölbten Profilen müsste die Rechnung in der Nähe des Nullauftriebes sehr exakt sein.
Zusammenfassend: Die Auftriebsanstiege sind meines Erachtens zu groß, die Ungleichheit zwischen Re=230E3 und 600E3 sind rätselhaft bis unglaubwürdig. Könntest Du mal bitte das XFoil-Diagramm über größere Alpha- und Ca-Bereiche veröffentlichen? Vielleicht haben wir es mit Ausreißern zu tun.
#244: "Man muss wissen, dass der Anstellwinkel der Needle Flügel/Rumpf 0° beträgt."
#255: "Nase/Endleiste zur Rumpfmitte..."
also der geometrische Einstellwinkel Sehne/Rumpf. Es handelt sich um einen Hochdecker und was das für Einflüsse auf die Interferrenz Rumpf/Fläche in diesem Kontext hat weiß ich nicht.
Du gibst als Rätsel auf, was das zu bedeuten hat.
Der Flügel ist mit einem aerodynamischen Anstellwinkel von 0.5° auf den Rumpf montiert; bei diesem Anstellwinkel wird der Rumpf also im vorderen Teil "ideal" angeströmt.
Wenn man die oben genannten Daten zugrundelegt (aus den XFoil-Diagrammen nehme ich nur das alpha_0, das kenne ich ja nicht, bei der geringen Wölbung ist das sicherlich verwendbar) kommt man auf ein Ca=0.055, bei einer "leeren" Needle auf eine Fluggeschwindigkeit von v= sqr(G/(Ca·KL·(rho/2)·F))= sqr(22.56/(0.055·0.855·0.6125·0.563))=ca. 37.3 m/s.
Man kann also sagen, die Rumpf/Fläche-Kombination ist (vor dem Flügel) für 40 m/s (=144 km/h) ohne Ballast ausgelegt worden. Bei maximaler Aufballastierung auf das doppelte Gewicht wären es dann 40m/s·sqr(2)=ca. 56 m/s bzw. 200 km/h, auch für ein F3F-Modell vielleicht etwas mutig, aber die Fehler werden bei geringeren Geschwindigkeiten nicht sofort riesig groß. Vor dem Flügel ist die N115 also ok, sag' ich mal.
Wie sieht es hinter dem Flügel aus? Das gefällt Dir ja garnicht.
Die Luftströmung ist hinter dem Flügel nach unten abgelenkt, die Größe der Ablenkung ist proportional zum Anstellwinkel, nimmt aber mit zunehmender Entfernung vom Flügel erst rasch, dann langsamer ab.
Aus DATCOM-Formeln (darauf geh' ich jetzt nicht ausführlich ein) hat bereits eine Flächentiefe hinter dem Flügel die Abwärts-Ablenkung auf ein Drittel agenommen, die Luftströmung folgt also bereits hier wieder bis auf 0.5°/3 (:-) der Rumpf-Mittellinie.
Bei dieser sehr hohen Geschwindigkeit ist das Modell (der Rumpf) also nachvollziebar ausgelegt, es handelt sich ja um ein F3F-Modell. Allerdings ist es keine große Kunst, einen Besenstiel für extreme Geschwindigkeiten als "richtig" zu betrachten.
Claus Eckert hat schon in etwa angemerkt und ich modifiziere seine Aussage: Konstruktion für wenige F3F-Renn-Piloten, die Masse bringen aber die vielen Normalos. Wir müssen also langsamer rechnen...
Nehmen wir jetzt die von Dir vorgeschlagenen 14 m/s (oder korrigiert 15 m/s, is' egal) und jetzt kommt was wo ich Dir leider nur eingeschränkt folgen kann, von wegen 10% oder so.
Die Rechnung kürzen wir jetzt ab: 40m/s ist 2.6667·15m/s, die Wurzel daraus ist 1.633 (ach sch..., nehmen wir 1.6 ;-). Der aerodynamisch wirksame Anstellwinkel muss also um das 1.6fache größer sein - nein, nicht mehr, erstmal glaubt man's nicht, aber 15m/s ist ja auch nicht gerade Schleichen! Nicht vergessen: Alle diese Zahlen gelten für eine nicht ballastierte Nadel.
Das sind dann 0.5°·1.6 (nimm 2, das ist doch egal) und heraus kommt: Der Rumpf wird jetzt also vorne mit ganz bestimmt weniger als 0.5° von unten angeströmt und der Abwind hinten vergrößert sich (dicht hinter dem Flügel) von nix auf so gut wie nix.
Und das kannst Du sehen? Ich nicht. Wennn ich meinen Vogel wieder mal übel hinhänge, dann sind das mindestens 5° (natürlich weiß ich es nicht genau denn in dem Augenblick erschrecke ich ein wenig und geb' etwas Tiefe und die schöne Höhe ist futsch, das kennen wir ja alle). Aber ein halbes Grad sehen? Sogar in den Videos?
Wenn wir jetzt die Klappen 1° nach unten ausschlagen ist das (winzige) Problem vor dem Flügel kleiner, hinten größer aber immer noch fast nix.
Wenn wir das Modell jetzt ganz langsam fliegen, wirklich langsam (was kann das Profil? Ca=1.0? Ich weiß es nicht, nehmen wir der Sicherheit halber Ca=0.8), dann fliegen wir mit v= sqr(G/(CA·KL·(rho/2)·F))= sqr(22.56/(0.8·0.855·0.6125·0.563))=ca. 9.8m/s (Plausibel? Ich denke schon).
Ca=0.8 bedeutet einen aerodynamisch wirksamen Anstellwinkel von 7.3°, da wird das Problem deutlicher.
Es wird verringert weil wir bei diesen Fluggeschwindigkeiten die Klappen stärker ausschlagen, aber weg kriegen wir es nicht. Ich kann nichts genaueres sagen weil ich die Geometrie dieses Flugmodelles nicht kenne (z.B. Klappentiefe), aber weg kriegen wir das Problem für den Langsamflug nicht, das wäre ja auch ein Wunder.
Der Rumpf wird also vorne um, geschätzt, 3° bis 6° von unten angeströmt und um diesen Winkel wird man dann auch den Leitwerksträger "hängen" sehen (vielleicht sogar ich). Ich kann daraus allerdings keine Gefahr von nennenswerten Widerstands-Erhöhungen erkennen, bei so kleinen Winkeln nicht - darüber kann man so lange streiten bis man Zahlen hat, ich habe derzeit keine.
Für alle:
Die Flugbahn (stellt Euch das in absolut ruhiger Luft vor) ist im Schleichgang etwa 7° nach unten geneigt, der Rumpf neigt sich aber nur um 1° bis 3° nach unten. Wer damit nicht zurecht kommt darf sich keine Needle kaufen oder er muss am Einstellwinkel fummeln so wie es Robert gemacht hat.
So, meine Rechnungen und Schätzungen habe ich alle doppelt überprüft, das reicht bei mir bei weitem nicht, aber die Zierde meines Daseins wird schon zappelig (will Tanzen gehen) und so lass' ich's mal damit bewenden.
@Thuro: Ich habe schon nach dem Preis der Needle100 gefragt, bitte auch den Preis für die Needle115 anfügen obwohl der mir wahrscheinlich zu hoch sein wird.
Recht schöne Grüße,
Euer Helmut