Wirksamkeit Höhenleitwerk - zu klein?

Hallo zusammen,

nun habe ich eine konkrete - theoretische - Fragestellung an Euch. Es ist mein erstes Mal, daß ich hier in dieser Form um Hilfe bitte.
Wenn ich also etwas falsch gemacht habe (beispielsweise weil dieses Thema schon 100 Mal behandelt wurde etc. oder ich im Falschen Thema gepostet habe, bitte ich um Entschuldigung und einen entsprechenden Hinweis)
Ich schreib dann einfach mal los.

Ich spinne seit über 40 Jahren auf die Kestrel von Glasflügel. (habe immer nur Segler / Motorsegler gebaut und geflogen)
Nachdem ich vor 5 Jahren nach über 30 Jahren Pause wieder angefangen hatte und im letzten Jahr mit einer Alpina die 5m Schwelle geschafft hatte, habe ich mir vor kurzem eine Wildflug KESTREL mit 5m Spannweite hier aus dem Forum gegönnt.
Sie ist super gebaut und nach 2 Wochen hatte ich dann alles für den Erstflug zusammen.



Es ist (fast) alles gut. Sie fliegt . . . aber . . .
. . . bei zu wenig Geschwindigkeit kippt sie nicht etwa über eine Fläche ab - sie bleibt kerzengrade, neigt die Nase - und geht in einen kompromisslosen Sturzflug über, der ca. 20 - 30m Höhenmeter verbraucht. Erst wenn wieder Geschwindigkeit auf dem Höhenleitwerk anliegt, ist irgendeine Wirkung zu spüren. Das macht sie dann auch beim Aufrichten nach einer Kurve - Das ist in 100m Höhe nicht schlimm - ich fürchte mich jedoch davor, diesen Effekt in der letzten Kurve vor dem Landeanflug zu bekommen.
Sicherlich kann ich auch noch an meinen fliegerischen Fähigkeiten feilen und sie sauberer fliegen. Diesen Effekt kannte ich jedoch in dieser Form noch nicht.

Und ich habe den Verdacht, daß das Höhenleitwerk zu klein dimensioniert ist - in Verbindung mit einem bei der Kestrel sowiso recht kurzen Rumpf und Hebelarm - der im Modell im Verhältnis noch kürzer ist.

MEINE FRAGE IN DIE RUNDE.
Kann dieser Effekt von einem unterdimensionierten Ruder kommen?

Hier nun ein paar der Fakten:

Die Geometrie der Original Glasflügel Kestrel (von der dortigen Webseite)



Die Daten der Wildflug Kestrel ( https://www.wildflug.ch/equipment-wilderer-scale/1-3-8-kestrel-19-5-000/ )




Das Wildflug Höhenleitwerk hat eine Länge von 690mm.




Das Verhältnis zwischen Flächenspannweite der Wildflug Kestrel ist damit 5.000 / 690 = 7,24.

Bei der original Glasflügel Kestrel ist dieses Verhältnis 17.000 / 2850 = 5,96 Das Höhenleitwerk des Wildflug Modells ist also im Verhältnis ca. 18% kleiner als beim Original.

Die Länge der original Glasflügel Kestrel beträgt 6.720mm. Die Länge des Wildflug Modells beträgt 1.670mm. Das Verhältnis der Spannweiten ist 17.000mm / 5.000mm = 3,4. Das Verhältnis der Segler-Längen ist 6720 / 1670 = 4. Die Wirksamkeit über den Hebelarm ist also noch einmal um ca. 15% weniger, als beim Original.
Wenn ich das nun addiere komme ich auf 18 + 15 = 33 - also ein Höhenleitwerk mit rund 1/3 weniger Wirksamkeit als beim Original.
Und ich habe gehört, daß viele Modellbauer bei einem Scale Modell das Höhenleitwerk im Vergleich zum Original - ca. 10 - 15% größer machen. Weil sonst genau solche Effekte zu beobachten wären.

Zum Vergleich . . .
bei der 5m Alpina hat das Höhenleitwerk eine Spannweite von 750mm - das Verhältnis ist damit 6,66 - dafür ist der Rumpf - und damit der Hebelarm wesentlich länger.

Jetzt wollt ich das kurzentschlossen wissen und hab mal einen Quick and Dirty Test vorbereitet. Mein Ansatz:

Wenn ich das Höhenleitwerk entsprechend vergrössere dann müsste doch dieser Effekt besser werden. . . hmmmmn


Also:

ich hatte noch ein Höhenleitwerk rum liegen - das wurde geopfert um dem Kestrel-Höhenleitwerk "Ohren" zu verpassen. Nur mit Tape für einen Testflug angebappt. Das soll nichts dauerhaftes werden - ich würd nur gern den Effekt spüren . . .



Die Ohren sind jeweils ca. 150mm groß



Insgesamt schaut das Höhenleitwerk nun doch sehr beeindruckend gross aus. hmmmmmm



Ein guter Freund, hier aus dem Forum hat mich nun verunsichert.
Er hat mir den Hinweis gegeben, daß es da auch den Effekt geben kann, daß sich durch das größere Höhenleitwerk der Flugzeug-Neutralpunkt (whatever THAT is) nach hinten verschiebt, wodurch der unerwünschte Effekt sogar noch verstärkt würde.

Zum Glück hatten wir heute dann einen derart blöden Wind mit starken aber unregelmässigen Böen, daß ich einen guten Grund hatte, diesen Testflug erst einmal zu verschieben.

Hallo Gemeinde, was meint Ihr?

Testflug mit dem gepimpten Höhenleitwerk wagen?

Finger davon lassen?

Gibt es noch was, das ich noch gar nicht weiss?

Vielen Dank schon jetzt für Eure guten Ratschläge . . .

. . . und ja - ich weiss - - - die Kestrel (oder richtiger DER Kestrel) ist ein uralter Vogel aber als ich vor über 40 Jahren meine erste Phase des Modellfliegens hatte, gab es die Bücher vom Jochen von Kalkreuth - der mit seiner Kestrel die Alpen erkundet hat.
Und davon träume ich heute noch . . . also würde ich diesen Wildflug Vogel einfach gerne ein wenig fliegbarer machen.

ich bin gespannt, auf Eure Vorschläge.

Viele Grüße

Tom

Hallo !
- wieviel Höhenruderausschlag hast Du ? In Grad oder eben mm.
Profildicke in % wär auch noch so ein Thema.
vg hans

Vielen Dank!

Ich versteh noch nicht, wofür diese Infos sind . . .

Bitte sehr . . . .


Mit Gleider Throw gemessen:



Nullpunkt



Max. Höhenruder



Max. Tiefenruder



Profiltiefe Höhenruder = 152mm
Profildicke an der dicksten Stelle = 16,5mm
Also 10,9%

Hi Tom !
- viele frisch eingeflogene Segler haben oft aus "Sicherheitsgründen" einen viel zu großen Höhenruderausschlag ( auch die Herstellervorgabe muß nicht passen)
An der unteren Grenze bist schon mal nicht.
Um das auszuschließen kannst mal einen flott geflogenen Looping mit voll gezogenem HR fliegen. Wenn er am oberen Punkt eine Rolle oder ähnliches fabriziert dann ist der Ausschlag zu groß. Solange reduzieren bis er schön rund durchzieht.
Einfache Methode ohne viel Aufwand und Gefahr (Sicherheitshöhe vorausgesetzt)

Die Dicke Deines HLW sehe ich nicht kritisch. Zu dünne LW neigen auch zum Abriß.

Viel Erfolg beim probieren.

vg hans

Hallo Hans,

vielen Dank für die Info.

Den Looping hab ich schon probiert. Wobei ich dann immer erst langsam das Ziehen anfange und erst kurz vor dem Scheitel dann voll ziehe.
Die Kestrel ist den Looping sauber geflogen.

Ich hatte geschrieben, daß ich noch nicht verstehe, wofür die Infos sind.
Denn das Abtauchen macht sie nicht bei Vollausschlägen der Höhenruder.

Wenn ich beispielsweise aus einem Kreis wieder aufrichte, dann nimmt jeder Flieger die Nase hoch - und geht dann wieder in einen Normalflug über. Genauso wenn ich nach der Startphase den Motor abschalte.
Wenn ich da aber bei der Kestrel nicht extrem aufpasse, daß sie ihre Mindestgeschwindigkeit behält, schwuppsdiewupps ist sie schon wieder auf Tauchgang. . . ohne, daß ich das Höhenruder angefasst hätte.
Im Kreisflug habe ich - gefühlt - 1/4 bis 1/3 Maximalausschlag zum Kurve Stützen. Also auch da eher nicht den Abriss am Höhenleitwerk durch zu viel Ruderausschlag.

Hmmmm. . . .

was sagst Du zu meiner Höhenruder Extension?
Mache ich da einen groben Fehler?

Gruß

Tom

SP zu weit vorne?

Es ist evtl. ein Modell der 19m Version, dann könnten die Maße ungefähr passen. Auf dem Bild schaut aber die Flächengeometrie komisch aus, als wär die Flächentiefe zumindest bei Halbspannweite zu groß.

In der Zeitschrift Modellflieger gab es eine Abhandlung über die Grösse des Höhenruderverhältnis vom Modell zum Original. Danach sollte dieses bis zu doppelt so groß sein. Hängt mit der Reynoldzahl zusammen. Ersatzweise kann auch der Hebelarm bzw die Rumpflänge vergrößert werden.
Bei einem meiner E-Segler war der Höheruderausschlag zu groß. Da wurde dann jeder enge Looping zu einer sehr interessanten, aber ungewollten Kunstflugfigur. Allerdings war das kein Sturzflug, sondern ein Rausdrehen mit kurzem Trudeln.

Hallo Tom !
- Super, daß Du das mit dem HR Ausschlag kennst. Würde trotzdem mal den Ausschlag deutlich reduzieren und testen. Mit Ausschlußverfahren kommst da sicher weiter.
Das Verhältnis von HR Flosse und Ruder ist oft auch kritisch ausgelegt.
vg hans

2m-Tom schrieb:

… Es ist (fast) alles gut. Sie fliegt . . . aber . . .
. . . bei zu wenig Geschwindigkeit kippt sie nicht etwa über eine Fläche ab - sie bleibt kerzengrade, neigt die Nase - und geht in einen kompromisslosen Sturzflug über, der ca. 20 - 30m Höhenmeter verbraucht. Erst wenn wieder Geschwindigkeit auf dem Höhenleitwerk anliegt, ist irgendeine Wirkung zu spüren. Das macht sie dann auch beim Aufrichten nach einer Kurve - Das ist in 100m Höhe nicht schlimm - ich fürchte mich jedoch davor, diesen Effekt in der letzten Kurve vor dem Landeanflug zu bekommen. ...

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Hallo Tom,

da es sich hier um ein erprobtes Serienmodell handelt, sollte man ein zu kleines Leitwerk eigentlich ausschließen können (außer das HLw stammt von einem anderen Modell, aber das könnte man mit einem Anruf bei Wildflug klären).

Ich würde die Abmessungen 'mal in ein einfaches Tool eingeben: https://ecalc.ch/cgcalc_d.php

Hallo Jürgen,

vielen Dank für diesen Tip - da wird es jetzt ziemlich wissenschaftlich. (sollte ich als Dipl. Ing. - Masch zwar auch irgendwie schaffen . . . )
Wenn ich mich da rein fuchse - was kann denn dann raus kommen?

Wenn ich das richtig interpretiere, dann dient dieser Kalkulator dazu den theoretischen Schwerpunkt zu berechnen.

DEN habe ich mir jedoch schon Wildflug mitteilen lassen. ("Mitte Holmverbinder") Der ist also bekannt. Ich liege aktuell mit meinem Schwerpunkt etwa 4mm zu weit vorne (Glider CG) Das sollte also passen.

Wenn ich da falsch liegen würde, und der Schwerpunkt zu weit hinten liegen würde, dann könnte schon öfter mal die Strömung abreissen weil der Flieger zu langsam würde - soweit bin ich jedoch gar nicht. Es geht mir nicht um den Schwerpunkt und wann die Strömung abreisst. . Sondern was bei zu langsamer Fahrt - wodurch auch immer herbeigeführt - als Reaktion kommt.

Also nicht, WANN die STRÖMUNG ABREISST, sondern WAS dann PASSIERT. . . über eine Fläche weg kippen - wie ich das halt kenne. Oder eben U-Boot spielen.

Hmmmmm. . . . .


noch eine Idee?

Diese 4mm weiter Vorn kann dein Problem schon sein.

Daher, gehe mal 5mm mit dem SP zurück (vermutlich geht noch mehr),
dazu verringerst du die EWD minimal, damit die Fuhre läuft und berichte dann.

Bedenke, die meißten Hersteller geben den SP gerne zu weit vorne an damit der Laie "besser" zurechtkommt.



Gruß
Andreas

- meine Idee wäre, daß er nicht in den Spiralsturz gehen muß, kann auch nach unten wegtauchen wenn zu langsam / Strömungsabriß - lg

Servus Tom,

wie ist denn das Größenverhältnis des Höhenleitwerks zum Flügel?
Bei meinen Eigenbauten versuche ich ca. 10% der Flügelfläche für das Höhenleitwerk zu erreichen, hat bis jetzt immer gepasst.

Grüße,
Alex

Ein Turbulator könnte auch Abhilfe schaffen.
Evtl. ein Zackenband auf der Oberseite vor dem Ruder. Am besten mal Turbulator HLW oben im rcn-google eingeben und einlesen.

Hallo,
für so ein Flugverhalten braucht es viel EWD, ein kleines HL, ein Profil mit ordentlichen Profilmoment und einen sehr weit vorn liegenden SP. Ich würde den SP in 5mm Schritten nach hinten verlegen. Wenn sie anfängt, über die Fläche abzukippen, würde ich wieder etwas nach vorne gehen. Alle in Sicherheitshöhe probieren.

Ich würde auch noch mal checken, ob mechanisch alles ok ist. Wir hatten ein ähnliches Flugverhalten, weil der Steg vom HL der länge nach gerissen war. Bei etwas Fahrt nahm sie immer mehr die Nase herunter.

VG

45 Grad abwärts fliegen, Höhenruder loslassen und kucken was passiert.

Fängt sie sofort ab ist der SP zu weit vorne, holt sie Fahrt und macht nen weichen abfangbogen dann passt der SP, fängt sie an zu unterschneiden oder nicht von alleine ab, dann ist der SP zu weit hinten.

( Vorausgesetzt sie fliegt im Normalflug ausgetrimmt, muss zunächst stimmen aber tut es ja wohl schon )

Wenn das durch ist, sollte dein Kurvenausleitproblem ziemlich weg sein. ( EWD kannste dann noch ändern damit der Ruderstrak wieder passt falls Erforderlich )


Gruß Horst

2m-Tom schrieb:

… Es geht mir nicht um den Schwerpunkt und wann die Strömung abreisst. . Sondern was bei zu langsamer Fahrt - wodurch auch immer herbeigeführt - als Reaktion kommt.

Also nicht, WANN die STRÖMUNG ABREISST, sondern WAS dann PASSIERT. . . über eine Fläche weg kippen - wie ich das halt kenne. Oder eben U-Boot spielen.
...

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Korrekter Schwerpunkt ist die eine Sache, das Stabilitätsmaß der andere Wert. Einfach zur Überprüfung das Programm mit Deinen Werten füttern.

Wenn deine Kestrel auf die Nase geht, dann bist Du mit dem Höhenruder auf Anschlag? Das würde zumindest bedeuten, dass die Wirksamkeit des Leitwerks sooo schlecht nicht sein kann. Sobald das Modell die Nase nach unten nimmt, sollte die Wirksamkeit eigentlich recht schnell wieder da sein, da das Modell ja direkt Fahrt aufnimmt. Bei einem Abkippen über die Fläche wäre ein Höhenverlust von 20 bis 30m eher zu erklären.

Alex66 schrieb:

Servus Tom,

wie ist denn das Größenverhältnis des Höhenleitwerks zum Flügel?
Bei meinen Eigenbauten versuche ich ca. 10% der Flügelfläche für das Höhenleitwerk zu erreichen, hat bis jetzt immer gepasst.

Grüße,
Alex

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Hallo Alex,

vielen Dank für diesen Hinweis.

Hab das mal gaaaaanz grob überschlagen und komme auf etwa 10%
Allerdings hat die Kestrel überhaupt und dann speziell diese von Wildflug einen vergleichsweise sehr kurzen Rumpf / Hebelarm. Da kommen vielleicht bei mir beide Komponenten zusammen.

. . . bin mal gespannt, ob hier einer mitliest, der auch so eine Wildflug Kestrel hat - bin ich der erste, dem dieses Flugverhalten begegnet?
Bin ich ein soooo sauguter Pilot, daß ich als einziger an die Grenzen komme? Oder bin ich eventuell sooooo schlecht, daß darum bei mir alle sonstigen Reserven schon aufgebraucht sind ???

mal sehn, was da noch kommt. . .

Jürgen Heilig schrieb:

Korrekter Schwerpunkt ist die eine Sache, das Stabilitätsmaß der andere Wert. Einfach zur Überprüfung das Programm mit Deinen Werten füttern.

Wenn deine Kestrel auf die Nase geht, dann bist Du mit dem Höhenruder auf Anschlag? Das würde zumindest bedeuten, dass die Wirksamkeit des Leitwerks sooo schlecht nicht sein kann. Sobald das Modell die Nase nach unten nimmt, sollte die Wirksamkeit eigentlich recht schnell wieder da sein, da das Modell ja direkt Fahrt aufnimmt. Bei einem Abkippen über die Fläche wäre ein Höhenverlust von 20 bis 30m eher zu erklären.

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Hallo Jürgen,

ich werd mal mit dem Programm spielen. Jedoch . . .
NEIN - ich bin mit dem Höhenruder NICHT auf ANSChLAG. NEIN NEIN. Beim Kreisen habe ich vielleicht 1/4 bis 1/3 vom Maximalausschlag als Stütze für den Kreis.
Wenn ich dann ausleite, geht die Nase hoch. Bei meiner Alpina muss ich da dann nicht viel machen. Die fängt sich selbst ab, nimmt Fahrt auf und gut isses. Dabei lange ich das HÖHENRUDER NICHT an.
Und bei der KESTREL lange ich das HÖHENRUDER auch NICHT an. Statt einfach " Fahrt auzunehmen" geht die Kestrel plötzlich ohne Ankündigung mit etwa 60 - 70° nach unten weg und braucht die etwa 20 - 30 Höhenmeter um sich wieder zu fangen.
Um das zu verhindern, muss ich die Kestrel nach jeder Kurve bewusst drücken, damit sie ja nicht. . .

HPR40 schrieb:

45 Grad abwärts fliegen, Höhenruder loslassen und kucken was passiert.

Fängt sie sofort ab ist der SP zu weit vorne, holt sie Fahrt und macht nen weichen abfangbogen dann passt der SP, fängt sie an zu unterschneiden oder nicht von alleine ab, dann ist der SP zu weit hinten.

( Vorausgesetzt sie fliegt im Normalflug ausgetrimmt, muss zunächst stimmen aber tut es ja wohl schon )

Wenn das durch ist, sollte dein Kurvenausleitproblem ziemlich weg sein. ( EWD kannste dann noch ändern damit der Ruderstrak wieder passt falls Erforderlich )


Gruß Horst

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Hallo Horst,

VIELEN DANK!

das was Du da beschreibst, ist das dynamische Erfliegen des richtigen Schwerpunktes.
Das ist bei mir beim Einfliegen immer das zweite was ich mache. (Zuerst austrimmen, daß sie gerade und im Gleichgewicht fliegt). Allerdings stupfe ich sie auf "Senkrecht runter" und schau was dann passiert.

Mein automatischer Abfangradius liegt bei geschätzten 50 - 60 m. Meine Alpinas liegen da eher bei 70m. Also ist mein Schwerpunkt tendentiell etwas zu weit vorne.
Das passt zu meinen gemessenen ca. 4 - 5 mm die ich bei einem neuen Flieger absichtlich immer lieber zu weit vorne, also eher unkritisch bin. Wenn ich dann einen Flieger kenne, fange ich an,
Stück für Stück weiter nach hinten zu gehen. . . .

Also DEN PUNKT sollte ich eigentlich richtig haben.