Konstruktion Lippsch Storch V

[husi]

Moin moin,

da Uwe mir hier seine CAD-Daten zur aerodynamischen Auslegung überlassen hat, möcht ich hier gerne in loser Folge (und ohne Eile) die CAD Aufbereitung zu dem Projekt mit euch teilen.

Erste Fragen u.A. an Uwe habe ich auch schon.
In der Zeichnung finde ich keine Angabe über die Verwindung der letzten Rippe (Nr. 21).
Kannst du mir diese Info noch nachliefern?

Im ersten Wurf, habe ich mal die Profile um die Nasenleiste gedreht, das wird noch geändert (gerade verlaufende Ruderachse)...

Frage Nr. zwei, die aber eher rhetorischer Natur ist:
Hat schon einmal jemand von euch, die "Verkürzung" der Rippen im Grundriss (durch die Verwindung) kompensiert, in dem er die Rippen verlängert hat?


Noch eine Frage an Uwe:
Wie heißen die von dir verwendeten Profile? Sind das "bekannte", oder selbst gemachte Profile?



Viele Güße
Mirko

 

[Gast_53593]

Doppel Post

 

[Gast_53593]

Hallo Mirko
da ich schon mehrere Nurflügler gezeichnet habe und auch mit Verwindungen ,
bei einer 100 mm Rippe und 8,5 Grad Verwindung sind das 1, 1 mm längen unterschied.
Ich habe immer die Profile so gelassen also nicht verlängert

Das einzige ist wen du mit einem Volumenmodell Arbeitest wie ich es Mache in (Solid)
da muss ich dann die Leitlinien anpassen

Norbert

 

[UweH]

Erste Fragen u.A. an Uwe habe ich auch schon.
In der Zeichnung finde ich keine Angabe über die Verwindung der letzten Rippe (Nr. 21).
Kannst du mir diese Info noch nachliefern?

Hallo Mirko,
in der alten Ranis-Datei ist die Rippe um -9,5° gedreht, aber heute würde ich die um - 8,5° drehen, wie die Rippe 20.
In dem kleinen Abschnitt des letzten Rippenfelds und wegen der stark verringerten Profiltiefe dort macht das aerodynamisch nicht viel aus.

Ich hatte die 21 noch nicht gezeichnet weil ich noch nicht wusste wie das Winglet befestigt werden sollte, evtl, mit 2 Stiften in Buchsen von oben aufgesteckt und von unten mit einer Senkkopfschraube verschraubt, oder von außen mit Laschen an den Winglets an die Endrippe geschraubt? ......aufstecken finde ich eigentlich besser, hab ich beim x-mess. Wichtig ist dass die Rippe 21 auf die gerade Ruderachse "aufgefädelt" wird.

Frage Nr. zwei, die aber eher rhetorischer Natur ist:
Hat schon einmal jemand von euch, die "Verkürzung" der Rippen im Grundriss (durch die Verwindung) kompensiert, in dem er die Rippen verlängert hat?

Bei dem "Luftmöbel Storch" reicht die Antwort von Norbert eigentlich schon, aber auch bei der Optimierung von Hochleistern verlängert man die Flügelschnitte nach dem Schränken nicht, denn aerodynamisch betrachtet man die umströmte Rippenlänge und die ändert sich für die Luft durch das Schränken nicht.

Noch eine Frage an Uwe:
Wie heißen die von dir verwendeten Profile? Sind das "bekannte", oder selbst gemachte Profile?

Das Wurzelprofil ist ein von mir leicht modifiziertes S5010 (aufgedickt), die anderen Profile sind normale S5010 und SD8020. Ich häng die verwendeten Profile als *.dat hier noch mal zusammen mit der aktualisierten Ranis-Datei an.

Gruß,

Uwe.

 

[husi]

Hallo Uwe,

danke für die Antworten!
Darf ich dich hier weiter zu Flügel-Auslegungsthemen, Aerodynamik-Verständinsfragen etc. "löchern"?

Ich oute mich mal als ein (noch) nicht Nutzer der Software "nurflügel".
Kann man in der *.flg Datei auch nachschlagen, für welches Abfluggewicht, für welche min-, Reise- und max-Geschwindigkeiten etc. der Flügel entwickelt wurde?
Mit interessiert in diesem Zusammenhang das zu erwartende RE-Zahl Spektrum dieses Vogels.
Danach wird mich die Abwindverteilung bzw. die effektiven Anstellwinkel an den jeweiligen Stationen interessieren.


Das die Winglets erst auf dem Flugplatz montiert werden ist klar. Etwas anderes wäre mir auch nicht in die "Tüte" gekommen.
Entgegen deinem Vorschlag (12er Verbinder), würde ich die Flächenstreben als statisches Element aktivieren und in der Flächenmitte nur eine Querkraftverbindung vorsehen. Der Nachteil davon ist allerdings, das Rückenflug bzw. größere neg. Lasten von den Flächenstreben mit einem Wegknicken beantwortet werden wird... Mich würde das jedoch nicht weiter stören, weil ich mir nicht vorstellen kann, das das Original eine Kunstflugzulassung hatte.


Viele Grüße
Mirko

 

[husi]

nächste Frage zum Schränkungsverlauf

nächste Frage zum Schränkungsverlauf

bringt es nur dem ästhetischen Empfinden etwas, wenn man den Schränkungsverlauf "harmonischer" macht, oder gibt es (theoretisch) auch Verbesserungen in den Leistungen / Flugeigenschaften. => Ja ich weiß nicht bei diesem "Luftmöbel" im speziellen, sondern allgemein zum Verständnis gefragt.
Mir wurde mal erklärt, das "Sprünge", oder "Knickstellen" in der Aerodynamik immer nachteilig sind. Und hier haben wir ja jeweils einen Knick in der Schränkung, die bei einem leicht schiebenden Flugstil von der Luft gemerkt werden könnte.



Viele Grüße
Mirko

 

[UweH]

Ich oute mich mal als ein (noch) nicht Nutzer der Software "nurflügel".
Kann man in der *.flg Datei auch nachschlagen, für welches Abfluggewicht, für welche min-, Reise- und max-Geschwindigkeiten etc. der Flügel entwickelt wurde?
Mit interessiert in diesem Zusammenhang das zu erwartende RE-Zahl Spektrum dieses Vogels.
Danach wird mich die Abwindverteilung bzw. die effektiven Anstellwinkel an den jeweiligen Stationen interessieren.

Hallo Mirko,
das Abfluggewicht ist von der Bauweise abhängig. Aus Erfahrungswerten kann man das Abfluggewicht abschätzen, z.B. durch eigene und andere gebaute Flugzeuge gleicher Bauweise und ähnlicher Konfiguration. Das Nurflügel rechnet bei jeder Eingabe sofort die Flächenbelastung aus, so kann man sich an das Gewicht annähern. Ich bin bei dem Storch der anhängenden Datei wegen der Fachwerkrippen und sehr schmalen D-Box in der Seglerversion von 25 g/dm² ausgegangen, das ergibt 3 kg Abfluggewicht und ist sicher sehr optimistisch gewesen. Heute würde ich eher von 35 g/dm² ausgehen, das wären dann etwa 4,1 kg Fluggewicht.
Damit kann man die normale Rumfliegegeschwindigeit rechnen lassen, was Du Motorpilot wahrscheinlich als Reisefluggeschwindigkeit bezeichnen würdest, obwohl sie das beim Segelflug nicht ist. Ich würde dabei von cA ~ 0,45 ausgehen. Der Schwerpunkt bei dieser Halbhortenauslegung sollte mit 10 % Stabilitätsmaß fliegbar sein. Man stellt dann also in der Nurflügel-Simulation mit den Rudern bei 10 % fixiertem Stabilitätsmaß den cA von 0,45 ein (Höhenruderausschlag -0,3°) und liest eine Fluggeschwindigkeit von 11,2 m/s ab, das sind 40,3 km/h.
Da hierbei keine Rumpf- Interferenz- und Oberflächenwiderstände berücksichtigt sind weil das Programm das nicht kann, ist dieser Wert eine grobe Näherung, dürfte sich aber nach meiner Erfahrung ausreichend gut mit der Realität decken. Das liegt daran, dass die Fluggeschwindigkeit und der geflogene Auftriebsbeiwert zwei Seiten der selben Medaille sind.
Die Minimalgeschwindigkeit läßt sich mit dem "Nurflügel" nicht rechnen, dazu braucht man ein aufwändigeres Programm wie das FLZ_Vortex oder das XFLR5, die den Maximalauftrieb des Flügels rechnen können. Die Maximalgeschwindigkeit ist beim Storch uninteressant, denn sie ist entweder von der Festigkeit des Modells oder vom Stirnwiderstand im senkrechten Sturz abhängig, beides wird bei so einem Modell niemand erfliegen wollen wenn ihm der Flieger lieb ist.

Mit Abwindfeld meinst Du sicher die Zirkulationsverteilung, die kann das Programm rechnen und anzeigen, ebenso die örtlichen Re-Zahlen und Anstellwinkel. Anstellwinkel braucht aber wiederum kein Mensch, außer wenn es darum geht wie der Rumpf aus optischen Gründen in einem gewünschten Flugzustand zum Flügel und zur Flugbahn ausgerichtet ist.

Gruß,

Uwe.

 

[UweH]

Mir wurde mal erklärt, das "Sprünge", oder "Knickstellen" in der Aerodynamik immer nachteilig sind. Und hier haben wir ja jeweils einen Knick in der Schränkung, die bei einem leicht schiebenden Flugstil von der Luft gemerkt werden könnte.

Das ist Leitwerker-denke, vergiß das bei Nurflügeln.
Ich weiß nicht welche Knicke im Schränkungsverlauf des Storch Du meinst?
Der Knick im Schränkungsverlauf am Beginn des Ruders ist notwendig um die passende Zirkulationverteilung für die Längsstabilisierung und das passende Handling einzustellen.
Bei Rippenbauweise hat die Schränkung an jeder Rippe einen Knick, der durch die Beplankung und Endleistenkontur baulich geglättet wird.
Bei Hochleistern aus gefrästen Formen glätte ich den Schränkungsverlauf im CAD mit einer Spline-Linie, bei Rippenfliegern mach ich das nur bei stark nicht-linearem Schränkungsverlauf. Damit werden aber nur Ausreißer in der Stetigkeit der Kurve ausgeglichen, die notwendigen absichtlichen Knicke bleiben unbedingt drin.

Gruß,

Uwe.

 

[husi]

Hallo Uwe,

Die Maximalgeschwindigkeit ist beim Storch uninteressant, denn sie ist entweder von der Festigkeit des Modells oder vom Stirnwiderstand im senkrechten Sturz abhängig, beides wird bei so einem Modell niemand erfliegen wollen wenn ihm der Flieger lieb ist.

Genau, darum geht es mir. Ich wollte schon einmal ein Gefühl dafür bekommen, welche max. Kräfte in die Holme eingeleitet werden. Dazu würde ich gerne die Druckverteilung auf die einzelnen Stationen (Rippen) aufbringen und mir daraus die resultierenden für die Holme ermitteln. Denn ich denke es wäre gut, die Holme für einen engen Abfangbogen bei hoher Geschw. auszulegen. (Hier im Screenshot habe ich mal das NACA 0010 mit deinem SD8020 vergleichen.)

Bei Rippenbauweise hat die Schränkung an jeder Rippe einen Knick, ...
Bei Hochleistern aus gefrästen Formen glätte ich den Schränkungsverlauf im CAD mit einer Spline-Linie, ...

Danke, damit bestätigst du das, was ich vermutet hatte.


Viele Grüße
Mirko

 

[UweH]

Genau, darum geht es mir. Ich wollte schon einmal ein Gefühl dafür bekommen, welche max. Kräfte in die Holme eingeleitet werden. Dazu würde ich gerne die Druckverteilung auf die einzelnen Stationen (Rippen) aufbringen und mir daraus die resultierenden für die Holme ermitteln. Denn ich denke es wäre gut, die Holme für einen engen Abfangbogen bei hoher Geschw. auszulegen.

Hallo Mirko, Du willst also den Holm eines Lippisch Storch V dafür auslegen nach einem Sturz von der Sichgrenze voll durchziehen zu können?
......dazu kein Kommentar

Nun zu funktionierender Praxis: ein Pfeilflügel-Rippenflieger mit vorbildähnlichem Flugelaufbau des Storch fängt bei etwa 80 - 130 km/h an zu flattern,
das sind maximal zu erwartende ~ 35 m/s.....falls er mit dieser Schrankwand als Rumpf überhaupt so schnell wird. Der Flügel mit meiner Auslegung hat einen Maximalauftrieb cAmax von etwa 0,9 -1,0, je nach Fluggeschwindigkeit beim voll durch ziehen.
Das Fluggewicht Deiner Bauweise und Ausrüstung musst Du selbst abschätzen.
Lade Dir das Excel-Tool zur Holmauslegung von Christian Baron runter: http://www.cb-roter-baron.de/downloads.html
......und füttere es mit den Werten:
- cAmax 0,9
- vmax 35 m/s
- Geometrie- und Materialdaten Deines Fliegers
- das voraussichtliche Fluggewicht

Weitere aerodynamische Daten sind nicht notwendig.

Damit erhälst Du die notwendigen Holmquerschnitte an jeder Stelle des Flügels die Du haben möchtest.

Ich würde aber nur 30 m/s und cAmax 0,7 annehmen und den Storch mit diesen Holmen so bewegen dass er nicht bricht

Gruß,

Uwe.

 

[husi]

Hallo Uwe,

nee du kennst mich noch nicht. Wenn ich schreibe:

Denn ich denke es wäre gut, die Holme für einen engen Abfangbogen bei hoher Geschw. auszulegen.

dann ist das nicht gleich dies:

Du willst also den Holm eines Lippisch Storch V dafür auslegen nach einem Sturz von der Sichgrenze voll durchziehen zu können?

Hohe Geschw. ist evtl. doppelte Trimmgeschwindigkeit, oder was man optisch bei so einem Schiff eben als schnell ansieht. Mir fehlen z.Z. nur einfach die Rahmenbedingungen, denn ich bin die letzten Jahre fast nur mit meinen Helis unterwegs gewesen. Seid einem Jahr fliege ich auch wieder Fläche.


Danke für die den Link mit der Excel Datei. Sie ist recht umfangreich, ist aber für eine abgestrebte Fläche so nicht zu gebrauchen.
Normale Flugzeuge haben eine Belastungsart nach Beispiel 3 in meinem Screenshot.
Beim Storch V sieht es etwas anders aus:


z.Z. sind alle Werte nur geraten um ein Bild "gemalt" zu haben.
Ich würde die Belastungen wirklich gerne einmal durchrechnen. Dazu brauche ich aber noch den oben angesprochenen Input...


Viele Grüße
Mirko

 

[UweH]

Hohe Geschw. ist evtl. doppelte Trimmgeschwindigkeit, oder was man optisch bei so einem Schiff eben als schnell ansieht.

Hallo Mirko, das ist schade

Mir sagt man nach dass ich mit allem DS fliege was Flügel hat und keinen Respekt davor habe dass ein eventuelles Original für ganz andere Geschwindigkeiten ausgelegt war, aber vor einem Storch hätte ich da schon Respekt ....also vielleicht etwas mehr Respekt

Bei der Statik hast Du ein paar kleine Denkfehler drin.
- der Flügel trägt sich selbst, für ihn sind die Holme erstmal nur konstruktiv notwendig, dabei ist es in erster Näherung völlig egal wie sich die Belastung aus den Luftkräften über die Spannweite verteilt, die Luftkräfte an jedem Flügelschnitt werden von dem Flügelteil des selben Flügelschnitts getragen.
- der Rumpf sitzt in der Mitte des Flügels und seine Masse sollte eigentlich der einzige Bemessungsfaktor für die Biegemomente des Flügels sein, abgesehen von den relativ leichten Winglets ganz außen
- die Verteilung der Luftkräfte ändert sich mit dem geflogenen Auftriebsbeiwert und die Verteilung in Deinen Bildern rechts stimmt nicht, selbst bei Maximalauftrieb sieht der Außenflügel positive Auftriebswerte (ohne Winglets ca 0,15 an Rippe 20 bei angenommenem Flugzeug-Maximalauftrieb von cA 0,9, mit Winglets noch mehr)

aber:
- einen Pfeilflügel legt man nicht auf Biegespannung aus, sondern auf Flattern, denn der Flatterbruch passiert normalerweise vor dem Biegebruch

Flatterbemessung ist aber ein kompliziertes Thema weil es kein statischer, sondern ein dynamischer Lastfall ist und viele Faktoren rein spielen die das Flattern anregen oder dämpfen.

Wenn Du das berechnen willst ist die erste Aufgabe die Eigenschwingung Deines Flügels zu bestimmen, denn der Bruch passiert bei einer Resonanzkopplung der Eigenschwingung und entweder der Biegeschwingung des Flügels oder der Drehschwingung der Ruder oder beides

Da im Modellbaubereich kaum jemand in der Lage ist eine rechnerische Flatterbemessung zu machen hat es sich bewährt ein Pfeilnurflügelflugzeug auf Biegung mit seinem angenommenen Gesamtgewicht in Flügelmitte zu bemessen. Zusätzlich sind ein paar konstruktive Details zu beachten, die das Flattern dämpfen, z.B. lieber sehr steife als weniger steife Holme gleicher Festigkeit, leichte und steife Ruderklappen, steife und spielfreie Ruderanlenkungen, hohe Torsionssteifigkeit durch steife D-Box-Bauweise z.B. in Sperrholz statt Balsa usw.

Gruß,

Uwe.

P.S.: hier noch eine kleine Ergänzung zur Eigenfrequenz mit Bildchen im Link gegen die Trockenheit des Themas
https://de.wikipedia.org/wiki/Eigenfrequenz

 

[oldtimersegler]

Gehts hier noch weiter??

Gruß Olli

 

[husi]

Moin Olli,

Gehts hier noch weiter??

aus meinser Sicht ja und gerne, aber wie ich im ersten Posting geschrieben habe:

in loser Folge (und ohne Eile)

z.Z. will mein Kurzer aber lieber Karusell auf den Weihnachtsmärkten fahren und es stehen (bei mir) noch einige andere Arbeiten an...

Konstruieren und zeichnen wird immer wieder mal gehen. Wie aber Uwe schon geschrieben hat, habe ich das Verhältnis Flügel- / Rumpfgewicht und die daraus resultierenden kleineren (mittels Holm bzw. Verkastung zu transportierenden) Lasten nicht bedacht. Ganz wichtig fand ich den Hinweis, die Konstruktion bzw. Festigkeit eher an der max. gewollten Verformung und nicht der max. zulässigen Spannungen zu bemessen. Das zwingt mich aber, mich in die Software "Nurflügel" einzuarbeiten, weil ich die Zirkulationsverteilung(en) brauche. Wenn man nicht weiß welche min. und welche max. Belastungen auf jeder Rippe sind, ist es ansonsten nur ein Verformungs-"raten".
Zusätzlich sollte ich mir dann auch noch ein paar Gedanken machen, die Ruder jeweils mit einem Massenausgleich zu versehen, weil ein aerodynamischer Ruderausgleich aus Vorbildgründen ausfällt.

Der eigentliche Bau, wird aber noch etwas länger auf sich warten lassen, weil ich zuerst meine angefangenen Flieger fertig bekommen möchte.


Viele Grüße
Mirko

PS:
@ Uwe: Ich soll dir liebe Grüße vom Alex K. ausrichten. Wir haben uns letzten Fr. getroffen.

 

[UweH]

PS:
@ Uwe: Ich soll dir liebe Grüße vom Alex K. ausrichten. Wir haben uns letzten Fr. getroffen.

Danke für die Grüße

Gruß,

Uwe.