ASK14 1:5 und 1:3 als Experimentalmodelle

myosotis

User
Sodele,

Was die Profilwahl angeht, habe ich mal im ORIGINAL-Bericht von Michael Selig nachgelesen, was dort wirklich steht. Ich liebe Originalquellen, denn diese haben nicht -zig Jahre "Stille Post" hinter sich 🚮 und geben das wieder, was wirklich vom Autor gemacht und geschrieben war.

Danach rückt das E214 jetzt in die Hofeinfahrt für die ASK14 vor und ich öffne schon mal das Garagentor für die 1:5-Variante....MIT Turbulator auf der Oberseite.

Viele Profile wurden mit Oberseitenturbulatoren gemessen, aber die Ablöseblase auf der Unterseite bei niedrigem ca wurde nie veröffentlicht (obwohl es vereinzelte interne Untersuchungen gab). Bei aktuellen echten Segelflugzeugen findet man z.B. zusätzliche Turbulatoren auf der Flügelunterseite etwas vor den Querrudern. Auch viele Leitwerke der echten Segelflugzeuge haben solche Probleme mit den laminaren Ablöseblasen und erhalten daher Turbulatoren (Noppenbänder, Zackenbänder).

Aktuell hat Michael Selig ein Hochauftriebsprofil veröffentlicht, das eine Art dicke Hinterkante hat oder sogar als "Gurney-Flap" gelten kann. Diese erzeugt - wie ich übrigens schon schrieb - bei dicken Hinterkanten ein Totwassergebiet mit niedrigem Druck, der die Oberseitenablösung sehr weit hinauszögern kann und damit diese astronomischen Auftriebsbeiwerte von gerechnet 2,6 bis 2,8 ermöglicht.


Da der Profilwiderstand deutlich wächst ABER das Flugzeug erheblich langsamer fliegen kann, wird insgesamt u.U. sogar Energie gespart beim Langsamflug. Die Sache mit der abgesägten Hinterkante von Profilen ist übrigens uralt (aus den späten 30er - frühen 40er Jahren!) , wird aber alle paar Jahre neu erfunden und auch patentiert. Sie wird aktuell wieder bei Windenergiekonvertern im Nabenbereich der Flügel eingesetzt. Für Propeller funktioniert die abgesägte Hinterkante im Innenbereich bei hohem ca übrigens auch sehr gut....

Daher wird jede Hinterkante meiner persönlichen ASK14s nicht messerscharf sondern mindestens 1 mm dick werden. Da ich mir Obergrenzen der Geschwindigkeit gesetzt habe (keine F3B oder F3F-Auslegung), ist das minimale ca ja auf 0,5 (1:5) und etwa 0,1-0,2 (1:3) immer mit Auftrieb verbunden und ich muss auch im "Scale-Schnellflug" nicht alle Register der Widerstandsverminderung ziehen. Die begrenzte Geschwindigkeit spart schon so viel Widerstand......(ist Physik, die z.B. der ADAC und die FDP ablehnt....).

Die Durchsicht geeigneter Profile mit ca=1,5 hat nicht viele Ergebnisse gezeigt, möglicherweise muss ich mich mit ca=1,2 - 1,3 begnügen. Das bedeutet aber, nochmal eine Schippe wegzunehmen beim Thema Leichtbau und Flächenbelastung. ArneH hatte also schon den richtigen Ansatz, hier die Daumenschrauben anzulegen, beim Gewicht.

Hier habe ich einmal recherchiert und bei der Fa. Japico das altbewährte Japanpapier wiedergefunden, das es in drei Grammaturen gibt: 11, 17 und 23 gr/dm²

Damit können extrem leichte Balsa-Papier-Sandwichschalen wie bei den Jets (s.o.) realisiert werden, was bei einfacher Krümmung und dünnem Balsaholz z.B. 0,8 mm erheblich leichter als jedes Faserverbundsandwich wird. Das bestelle ich mir mal und probiere diese uralte Schalenbauweise für mich aus.

Bei Ansicht der Leitwerke und Hinterkanten an der Röhr-ASK14 fiel auf, dass die HLW-Hinterkante nur aus zwei ca. 20 mm breiten Balsabrettchen besteht (und sehr robust ist), jedoch beim Flügel fast 50 mm breite Streifen plus zwei Hilfsholme Kiefer verbaut wurden. Das kann alles wie bei der HLW-Hinterkante realisiert werden und die Gewichtseinsparung liegt da bei ca. 70% grob geschätzt.

Und bei den Profilen, ja da schaun mer mal.....

Beste Grüße
Pattex
 

myosotis

User
Ich kann mir gar nicht vorstellen dass solche Profile wie S9104 funktionieren, gibt es da fliegende Beispiele?
Doch, jeder Heckflügel eines Formel-1-Wagens funktioniert so, manche mit Spaltprofilen, aber auch viele Hubschrauber haben eine horizontale Heckflosse mit Abtriebsprofil und Gurney-Flap an der Hinterkante...
 

ArneH

User
Ich kann mir gar nicht vorstellen dass solche Profile wie S9104 funktionieren, gibt es da fliegende Beispiele?
Die wird es deswegen vermutlich eher nicht geben, weil sowas sehr sicher nur einen extrem engen Geschwindigkeitsbereich hätte, wo es funktioniert und zudem finsterste Momentenbeiwerte hat. Wenn man etwas schneller wird und das Ca unter 1 fällt, wird die Strömung auf der Unterseite direkt an der Nasenleiste abreißen und einen ordentlichen Widerstandzuwachs erzeugen. Zur Kompensation des Momentenbeiwertes muss das Heck Schwerarbeit leisten. Insgesamt ziemlich ineffizient. Sowas wäre ein absolutes Nischenprofil. Für jedwede Alltagsanwendung erscheint das nicht zielführend. Für Alltag wäre ein deutlich mäßiger gewölbtes aber klappentaugliches Profil sicher die bessere Wahl. Verwölben klappt i.d.R. deutlich besser als Entwölben.
 
Für die ASK, gleich welcher Größe kann man sich bei H.Sielmann relativ einfach und schnell einen Profilstrak aussuchen.
Die Doktorarbeit wurde bereits von anderen gemacht...;)

Gruss Hans
 

ArneH

User
Danach rückt das E214 jetzt in die Hofeinfahrt für die ASK14 vor und ich öffne schon mal das Garagentor für die 1:5-Variante....MIT Turbulator auf der Oberseite.
Hast Du Dir schon eine Position für den Turbulator überlegt? Wenn Du ihn bei 30% legst funktioniert er gut bei Re ~100k, dafür aber nicht gut bei höheren Reynoldszahlen. Da müsste er weiter vorne liegen. Bei niedrigeren Ca Werten läge der ideale Punkt dagegen deutlich weiter hinten (Das verschiebt sich schnell Richtung 70% Sehnenlänge). D.h. Du säbelst Dir die laminare Laufstrecke auf der Oberseite freiwillig ab. So ein richtig, richtig Turbulatorfreundliches Profil ist es nicht, allerdings auch kein komplett Turbulatorunfreundliches.
Frage wäre, ob Du mit einem SD-7037 mit Wölbklappen nicht einfacher und breitbandiger unterwegs wärest (Turbulatoren kannst Du bei dem wie bei den allermeisten Selig Profilen allerdings vergessen, da der Umschlagspunkt bei denen extrem wandert als Funktion von Ca und ein Stück weit Re).
 

myosotis

User
Hallo ArneH,

Danke für Deine super Inputs, ich bin da noch nicht soweit, alle Profile durchzusuchen. Wölbklappenprofile sind bei meiner Scale-ASK14 nicht geplant, es soll ja ein Einfachfliegerle werden. Aber das war ja genau der Fortschritt damals mit den Wölbklappenfliegern, den widerstandsarmen Bereich zu vergrößern. Nur war es schwierig, die Klappenstellung und die Geschwindigkeit im Flug zueinander zu trimmen, ohne Stethoskop für den Umschlag laminar-turbulent....

Gerade sehe ich mir die wohl von Röhr verwendeten NACA 6409-6412-6415-Profilsimulationen im MTB3-Buch an. Dort sind in der 4. Auflage auch die korrekten und kompletten Eppler-Programmausdrucke mit sämtlichen Ablösewarnungen und Transitionsverläufen für Ober- und Unterseite getrennt angegeben. Ich brauche da noch etwas Zeit und eine Flasche Trollinger.....aber man sieht auf den ersten Blick, dass diese Profile auch bei höheren Re-Zahlen immer noch sehr viele Unterseitenwarnungen produzieren. Da sind heutige nach Anforderungsprofil gerechnete Profile sicher besser.

Jedoch muss man immer bedenken, dass zwar die Potenzialströmungsberechnung geschenkt ist, aber die Ergebnisse der Grenzschichtrechnung sehr empfindlich bzgl. der gewählten Berechnungshypothesen/Modelle für die Transition sind. Da würde ich meine Hand nicht in den Windkanal halten.....

Ich bin mit meinen beiden ASK14-Kisten da grobmotorisch unterwegs und will klare turbulente Verhältnisse. Es sind eben genau auf meine Wünsche zugeschnittene Entwürfe, so wie ein Maßanzug eben. Der passt auch keinem anderen. Und es muß ein unkomplizierter Apparat werden, der mit QR, SR und HR sowie Leistungsdrossel fliegbar ist, ohne jeglichen Steuerungsschnickschnack wie Tiple-rate, Gravitationsumkehr und Elektronenrückgewinnung.....So sehe ich das. Wir können aber in der Diskussion hier lernen, WIE man Maßanzüge schneidert und auslegt, und von unseren unterschiedlichen Erfahrungen voneinander profitieren.

Die Unterseitenablösung wie von Dir bemerkt ist ja auch immer noch zu berücksichtigen, gerade wenn das ca niedriger wird. Es würde mich auch sehr freuen, wenn noch jemand REAL eine Kiste mit auslegt.

Übrigens: Hast Du Erfahrung mit Turbulenzdrahtmodellen? Im Profilbuch von Althaus zeigt sich der Turbulenzdraht als sehr guter Turbulator. Ich suche da auch mal bei den Freifliegern oder Magnetfliegern...

Bis die Tage
Pattex
 

myosotis

User
Die wird es deswegen vermutlich eher nicht geben, weil sowas sehr sicher nur einen extrem engen Geschwindigkeitsbereich hätte, wo es funktioniert und zudem finsterste Momentenbeiwerte hat. Wenn man etwas schneller wird und das Ca unter 1 fällt, wird die Strömung auf der Unterseite direkt an der Nasenleiste abreißen und einen ordentlichen Widerstandzuwachs erzeugen. Zur Kompensation des Momentenbeiwertes muss das Heck Schwerarbeit leisten. Insgesamt ziemlich ineffizient. Sowas wäre ein absolutes Nischenprofil. Für jedwede Alltagsanwendung erscheint das nicht zielführend. Für Alltag wäre ein deutlich mäßiger gewölbtes aber klappentaugliches Profil sicher die bessere Wahl. Verwölben klappt i.d.R. deutlich besser als Entwölben.
Ja, nochmal volle Bestätigung. Ich habe auf einem 2m-3kg-Telemaster ein Hochauftriebsprofil mit etwa ca=2,5, das ein entsprechendes HLW erfordert. Die Maschine fliegt sich aber genau wie eine echte Do27, mit den gleichen Landetricks.....
 

myosotis

User
Hast Du Dir schon eine Position für den Turbulator überlegt? Wenn Du ihn bei 30% legst funktioniert er gut bei Re ~100k, dafür aber nicht gut bei höheren Reynoldszahlen. Da müsste er weiter vorne liegen. Bei niedrigeren Ca Werten läge der ideale Punkt dagegen deutlich weiter hinten (Das verschiebt sich schnell Richtung 70% Sehnenlänge). D.h. Du säbelst Dir die laminare Laufstrecke auf der Oberseite freiwillig ab. So ein richtig, richtig Turbulatorfreundliches Profil ist es nicht, allerdings auch kein komplett Turbulatorunfreundliches.
Frage wäre, ob Du mit einem SD-7037 mit Wölbklappen nicht einfacher und breitbandiger unterwegs wärest (Turbulatoren kannst Du bei dem wie bei den allermeisten Selig Profilen allerdings vergessen, da der Umschlagspunkt bei denen extrem wandert als Funktion von Ca und ein Stück weit Re).
Hallo ArneH,

habe hier im Forum etwas sehr interessantes für die ASK14-Thermikschleichauslegung bzgl. Turbulatoren gefunden.


Das ist eine weitere Bestätigung dafür, wie wichtig elementare Lastannahmen und der klar definierte Geschwindigkeitsbereich für das Verständnis der Strömungszustände und die weitere gute Funktion des Modells sind.

Es lebe der Turbulator, weg mit der laminaren Ablöseblase!

Grüße
Pattex
 

myosotis

User
Hast Du Dir schon eine Position für den Turbulator überlegt? Wenn Du ihn bei 30% legst funktioniert er gut bei Re ~100k, dafür aber nicht gut bei höheren Reynoldszahlen. Da müsste er weiter vorne liegen. Bei niedrigeren Ca Werten läge der ideale Punkt dagegen deutlich weiter hinten (Das verschiebt sich schnell Richtung 70% Sehnenlänge). D.h. Du säbelst Dir die laminare Laufstrecke auf der Oberseite freiwillig ab. So ein richtig, richtig Turbulatorfreundliches Profil ist es nicht, allerdings auch kein komplett Turbulatorunfreundliches.
Frage wäre, ob Du mit einem SD-7037 mit Wölbklappen nicht einfacher und breitbandiger unterwegs wärest (Turbulatoren kannst Du bei dem wie bei den allermeisten Selig Profilen allerdings vergessen, da der Umschlagspunkt bei denen extrem wandert als Funktion von Ca und ein Stück weit Re).
Hallo ArneH,

hier bei den Freifliegern gefundene Arbeit über F.W. Schmitz (mit seinem Buch "Aerodynamik des Flugmodells" fing bei mir die Beschäftigung mit laminarer Ablösung bei Modellen vor über 40 Jahren an...) und den downloadbaren Artikel zu Turbulatoren.


Grüße
Pattex
 
Ich sollte mir mal im Rahmen eines Forschungsprojekts einen Anwendungsfall für eine Plasmaströmung zur Grenzschichtbeeinflussung überlegen. Als einzig praktikables Beispiel für die mikrige Leistung fiel mir nur ein ca-abhängiger Blasturbulator für einen HAPS im Re-Zahl Bereich 0.5-2x10^5 ein. Die optimale Position ist ja jeweils ca-abhängig so 2% vor dem Blasenanfang. Den sieht man bei Xfoil direkt in der Druckverteilung oder nimmt die Transition aus der Polare. Die erforderliche Höhe oder Blasintensität ergibt sich aus Re-Zahl und Position. Aus der Verdrängungsdicke solte er ja schon rausschauen, sonst merkt die Strömung nichts davon. Wobei die Höhe auch noch abhängig ist von der Art des Turbulators, ob Streifen, zigzag Tape, Noppen. Jeder Windkanal hat da seinen eigenen Favoriten...
 

myosotis

User
Moinmoin,

Nein, eine endgültige Profilwahl ist noch nicht in Sicht. Der Vergleich des induzierten Widerstands (ASK14 Streckung 16,2) mit dem Profilwiderstand einiger Profile mit und ohne Turbulator bei 6, 7 und 8 m/s und 30 oder 40 gr/dm² hat wie erwartet gezeigt, dass im langsamen Betrieb ja der induzierte Widerstandsbeiwert bei hohem ca in etwa so groß ist wie der Profil-cw und hier v.a. Massereduktion hilft. Dabei ist die Reduktion der Geschwindigkeit extrem effizient, um Energie zu sparen, trotz steigendem ca und cwi. Das führt zu erwartbaren Vorteilen beim engen Kurbeln und sehr guter Aufwindnutzung in niedrigen Flughöhen und kleinräumiger Thermik (wie bei den gefiederten Freunden).

Im Schnellflug gibt es mit dauerhaft wirkendem Turbulator zwar ca. 20% schlechteres cw des Profils und im Schnellflug nimmt dessen Anteil auch erheblich zu, aber das wirkt sich bei den durch Scale-Betrieb begrenzten Geschwindigkeiten nur bei richtigem Schnellflug deutlich aus. Das ist mir schon klar.

Meine Auslegung für das Gelände und den zur Verfügung stehenden Flugraum (Länge, Breite, Höhe) wird aber dahingehend erfolgen, möglichst eng kurbeln zu können und auf nur kleinen Strecken schnell fliegen zu müssen (können). Es wird eben ein maßgeschneidertes Modell für diese bestimmte Einsatzsituation und wird in anderer Umgebung deutlich schlechter dastehen als andere Konzepte. Und als Mose kann ich durchaus mit Motorhilfe tricksen, wenn ein Abwind die Kiste zu schlecht aussehen lässt......

Die wirkliche Herausforderung wird sein, das hohe ca tatsächlich zu realisieren und die Turbulatoren wirksam zu platzieren. Es erfordert sehr torsionssteife Flügel, um die lokalen Einstellwinkel auch einhalten zu können und sehr konsequenten Leichtbau mit sauber gemachten Lastannahmen.

Daher hat das SD 7062 wegen großer überstrichener Fläche für eine torsionssteife D-Nase und großer Holmhöhe sowie gemessener Daten mit und ohne Turbulator sicher gute Karten im Innenflügelbereich, während im Aussenflügel ein deutlich dünneres Profil mit ausreichend Wölbung noch offen ist. Die große Ungewissheit ist und bleibt das Probieren mit Turbulator, aber genau das ist ja die Herausforderung bei diesen beiden Kisten. Alles andere gibt es ja schon!

Beste Grüße
Pattex
 
 

myosotis

User
N'abend allerseits....

Danke für die vielen Anregungen zu Profilen und Websites, v.a. aerodesign von Hartmut Siegmann trifft m.E. den richtigen Nerv.....

Die originale Auslegung der Röhr-ASK14 mit 2,86m Spannweite und einer Abflugmasse zwischen 1,5-2 kg sowie den (vermuteten) Profilen NACA 6412 innen und NACA 6409 aussen war nach aller eigenen Erfahrung und nach Schilderungen anderer ein sehr guter Entwurf für das langsame Schleichen. Es fällt mir schwer, da richtig tiefgreifende Verbesserungen von der Profilseite her vorzunehmen.

Nach einem Wochenende Studium der Diagramme, Simulationen und Messdaten, Abwägungen und Abschätzungen der einzelnen relativen Einflüsse bin ich zwar wieder auf dem neuesten aerodramatischen Stand.... aber eine leichte Entscheidung ist es jetzt nicht, einen alternativen Entwurf zu fixieren. Eher kann ich da auf der strukturellen Seite einiges an Masse reduzieren, die Torsionssteifigkeit erhöhen und hier und da mit Turbulatoren feintunen sowie Details durch schädlichen Widerstand verbessern (QR, SR, HR, Klappen, FW).

Ein Vorschlag wäre, die 1:5-Variante mit SD7062 innen und E214 aussen jeweils mit experimentell zu bestimmendem Turbulatoreinsatz zu bauen, dabei HLW und SLW mit dem E168 und Turbulator zu verwenden. Nein, das Flugzeug soll nicht in "Stark Turbulent" umgetauft werden....

Die 1:3-Variante könnte ich mir mit FX63-137 innen, FX60-126 und E 214 außen vorstellen, jeweils bei Bedarf mit Turbulatorapplikation. HLW und SLW wie oben E 168. Wobei die NACA 0009 oder 0012 sich da nicht viel anders geben. Alternativ nur FX60-126 und aussen E214.

Bei der Holz-Bauweise und den vielen anderen Faktoren wird die Profilierung zwar eine Rolle spielen, aber alles in Maßen, das ist klar. Nach meinem Dafürhalten sind jedoch bei den beiden Vorschlägen der Profilierung ausreichend Daten der Profile vorhanden und Möglichkeiten für eine Anbringung von Turbulatoren im Flugversuch erscheinen nicht gänzlich hoffnungslos (z.B. Transitionsverläufe).

Es geht einfach darum, dass die beiden Kisten fliegen, so in der Klasse "ferngesteuerter Heissluftballon", wie es Hartmut Siegmann treffend für das FX60-126 schrieb.... "Penetration" ist in meinem Alter eh' nicht mehr so wichtig.

Ja, dann schlafe ich nochmal drüber; vielleicht gibt es ja Alpträume oder Erscheinungen......bei der nächtlichen Datenverarbeitung in der REM-Phase. Ach ja, es soll schon ein echter veganer Holzflieger werden, also möglichst viel Cellulose und wenig Carbon-Footprint....

Bis die Tage
Viele Grüße
Pattex
 

myosotis

User
Night-update: XFLR5 ist installiert und jetzt wird erst mal mit der obigen Auswahl simuliert, v.a. was erzwungene Umschlagsorte bewirken bzgl. Profilleistungen. Und als erstes wird der Ursprungsentwurf einmal durchgenudelt. Da habe ich schon mal eine ganze Weile zu tun....
Pfiat Eich
Pattex
 
Na, dann kannst ja jetzt mit Hilfe von Peter nun nach Herzenslust den Franz-Xaver und den Michael in einen Topf werfen. Am Schluss wirds dann sicher eine Turbo Eberhard Nudel werden...;)

Frohes Nudeln...

Gruß hans
 

myosotis

User
Ins Nudelwasser kommen auch noch Richard, Martin, Dieter und Werner mit ihren Gewürzen, zum Abschmecken und Feintunen.

B.t.w.: Beim Simulieren für die ASK14: Das FX60-126 und FX60-100 von der UIUC Airfoil Seite scheinen von XFLR5 Version 6.58 nicht richtig interpretiert zu werden, viele andere Profile lädt das Programm tadellos und rechnet. Habt ihr da auch Probleme? Konnte keinen Bugreport finden.

Bin wieder beim Kochen ....
 

Auftrieb

User
Gerade für den extremen Langsamflug sind ja auch die Abrisseigenschaften zu berücksichtigen. Da fällt mir auf, dass Hartmut Siegmann darüber beim FX 60-126 gar nichts schreibt. Bei den modelltypischen Re-Zahlen ist dieses Profil bei allen sonstigen Qualitäten nun gerade beim Thermikkreisen für Überraschungen gut und 'fällt des öfteren einfach so aus dem Himmel' ...
Außerdem mE nicht besonders für niedrige Re gut.
 

myosotis

User
Ins Nudelwasser kommen auch noch Richard, Martin, Dieter und Werner mit ihren Gewürzen, zum Abschmecken und Feintunen.

B.t.w.: Beim Simulieren für die ASK14: Das FX60-126 und FX60-100 von der UIUC Airfoil Seite scheinen von XFLR5 Version 6.58 nicht richtig interpretiert zu werden, viele andere Profile lädt das Programm tadellos und rechnet. Habt ihr da auch Probleme? Konnte keinen Bugreport finden.

Bin wieder beim Kochen ....
Nachtrag und Lösung für XFLR5:

Es gibt bei UIUC airfoils auf der Website sehr viele Profile, die nicht im Standardformat von Michael Selig vorliegen. Daher für die Verwendung in XFLR5 dort herunterladen:


Grund ist die andere Koordinaten-Darstellung obenrum untenrum; bei XFLR5 gibt es keine alternative Einlesemöglichkeit für andere Formate.

Jetzt kann die ASK14 Röhr auch mit FX60-126 usw. gerechnet werden.
 
Ansicht hell / dunkel umschalten
Oben Unten