Hallo (Turbo-
) Helmut,
leider habe ich Schwierigkeiten Dir zu folgen, ich glaube fast, Dich zu Deiner eigenen Lösung überreden zu müssen? In Deinem größeren Beitrag vom 13. Januar hast Du ein Schiebe/Giermoment beschrieben, auf das ich schnell nochmal eingehen möchte.
Ich zweckentfremde 2 Bilder aus meinem V-Leitwerk-Aufsatz:
und
- wichtig sind die angegebenen Drehrichtungen der induzierten "freien" Wirbel, die in Strömungsrichtung abgehen.
Beide zeigen ein Flügelsystem mit V-Stellung (in den Bildern halt mit dem relativ großen V-Winkel eines Leitwerkes), das nach links schiebt: das erste Bild von hinten/oben, das andere Bild von vorne/links gesehen. Es wird dargestellt, daß/dass sich in der Mitte ein Wirbel bildet, der durch die unterschiedlichen Auftriebe (links größer) erzeugt wird.
Im dargestellten Fall erzeugt dieser Wirbel
oben eine Zusatzströmung nach links (allgemein: zur Seite der vorauseilenden Fläche). Bei kleinem Anstellwinkel, also im Schnellflug, fliegt das Seitenleitwerk in diesem Teil des Wirbels.
Damit erzeugt die V-Stellung bei schnellem Schiebeflug eine Ablenkung des Seitenleitwerkes auf die Schiebe-Seite, also
destabilisierend.
Soweit ich Deinen Beitrag vom 13. Januar verstanden habe ist dies nur eine andere Darstellung des Effektes, den Du beschrieben hast.
Wenn nicht mußt Du mir bitte nochmal auf die Sprünge helfen...
Die Stärke des Wirbes hängt nur vom Schiebewinkel und der V-Stellung ab,
nicht aber vom Anstellwinkel; bei hoher Fluggeschwindigkeit (kleinem Anstellwinkel) kann er nennenswerte Anteile des Auftriebes erreichen, ja vielleicht fliegt das Flugmodell in so einer Situation kurze Zeit nur auf dem vorauseilenden Flügel und der andere liefert garkeinen Auftrieb (und konsequenterweise weniger Widerstand, das nur nebenbei).
Die Abhängigkeit des gesamten Effektes vom Anstellwinkel ergibt sich erst aufgrund der Tatsache, dass, vereinfacht dargestellt, bei hoher Fluggeschwindigkeit das Seitenleitwerk im destabilisierenden Teil des Wirbels fliegt, bei geringerer Geschwindigkeit aber unten, im zusätzlich stabilisierenden Teil des Wirbels.
Nebenbemerkung 1: Das muß zum Rollen (und damit zum Taumeln) führen, jedoch kann man vielleicht annehmen, das Rollen erfolgt so langsam, daß es sich bei der relativ raschen Gierschwingung "nicht richtig aufbauen" kann; dann kann es auch übersehen werden (vor allem, wenn man das Flugmodell von unten beobachtet).
Nebenbemerkung 2: Den Absatz (Zitat) "Daraus ergibt sich der effektive Anströmwinkel des Seitenleitwerks, der im ersten Bild mit 'beta S' bezeichnet wird mit 'beta S' = 'beta' + 'beta nü'. Das 'beta nü' (erstes Bild) ist dabei der Seitenwindwinkel der von der Tragfläche induziert wird." glaube ich Dir einfach nicht. beta·ny ist der zusätzliche
Anstellwinkel der Tragfläche (auf der einen Seite positiv, auf der anderen Seite negativ), senkrecht angeordnet und am Seitenleitwerk nicht wirksam.
Nun sagst Du,
das hättest Du nicht gemeint... (ok, übertrieben, bitte nicht ärgern). Hmmm, bisher halte ich diese Erklärung für die
einzige, mit der wir eine Chance haben, denn...
Für diese Annahme spricht die - elektrisierende - Bemerkuung von Gregor, das Problem tritt nicht auf, wenn der Sagitta durch Ballast mehr als doppelt so schwer wie bisher gemacht wird: Das Modell müßte 40% schneller fliegen um den gleichen Anstellwinkel zu benötigen und so das Seitenleitwerk wieder genauso weit in die destabilisierende Zone des Wirbels zu bringen.
Gregor, ich schwäche Deine Aussage mal eigenmächtig ab in: "Das Problem tritt nicht mehr auf oder erst bei noch höheren Geschwindigkeiten (die Du zwecks Erhaltung der Integrität des Flugzeuges nicht erreichen wolltest)". Klar, jetzt könnte ich Dich zu noch mehr Probe- oder Meßflügen auffordern, würde aber aufgrund der Durchführbarkeit sicherlich noch mehr "
s" verliehen bekommen.
Durch die Ballastzuladung wurde das Modell in fast idealer Weise verändert: Deutlich schwerer, also schneller bei gegebenem Anstellwinkel, aber die Trägheitsmomente wurden fast nicht verändert.
Könnte passen. Ich habe aber überhaupt keinen Peil, ob die destabilisierende Wirkung des Wirbels das Seitenleitwerk so arg außer Gefecht setzen kann, dass die Kiste schwingt - noch dazu bei geringer V-Stellung. Außerdem: Eine Vergrößerung des Seitenleitwerkes nach oben hin würde da nichts bringen - höchstens wenn man das Seitenleitwerk nach unten verlängert... (könntest Du das mal ausprobieren?
) Happy Landing...
Was könnte die "Wirbelfläche" der Tragflächen noch alles am Seitenleitwerk anstellen?
Vom gerade beschriebenen Wirbel bei V-Stellung/Schieben abgesehen enthält die "Wirbelfläche" des Tragflügels in der Mitte aus Symmetriegründen nur
sehr geringe horizontale Strömungsanteile (die sind außen an den Enden der Tragfläche, wo sie sich letztendlich zu den beiden Wirbelschleppen "vereinigen"). Ansonsten besteht die "Wirbelfläche" wesentlich aus den Überresten der sich langsam auflösenden Grenzschichten (oben, unten und durch den Übergang Flügel/Rumpf hervorgerufen); diese sorgen bei den "getroffenen" Flächen ohne Rücksicht auf deren Anordnung (senkrecht oder waagerecht) für Verluste durch Turbulenz und wegen der verringerten Strömungsgeschwindigkeit - dadurch macht sie sich unbeliebt denn sie verringert weiterhin die Wirksamkeit des Seitenleitwerkes. Sie kann sie aber nur verringern, niemals aufheben, denn dazu müßte die Strömung an Seitenleitwerk ja aufhören, das gibt's natürlich nicht.
Außerdem: Bei einem Mitteldecker mit konventionell angeordnetem Seitenleitwerk trifft die Wirbelfläche bei
jedem vernünftigen Anstellwinkel irgendwo auf das Seitenleitwerk: im Langsamflug im oberen Teil, im Schnellflug im unteren Teil. Daher glaube ich nicht, dass dies verantwortlich ist für die Gierschwingung bei hoher Fluggeschwindigkeit. Falls es tatsächlich Unterschiede gibt, je nachdem das Seitenleitwerk mit seinem oberen oder unteren Teil in der Wirbelfläche fliegt, dann stufe ich sie als extrem gering ein.
Gibt es eine (Zitat) "Veränderung der Strömung am SLW", die ich übersehen habe? Wenn ja: Bitte stubbs mich mit der Nase drauf...
(Zitat) "Unabhängig von der V-Form induziert die Lage der Wirbelfäche immer eine Strömung, die die freie Anströmung des SLW beeinflusst." - Welche? Ich kapier's nicht.
Du sprichst die Gier-
Schwingung an:
Mit Versuchen, das Verhalten des Sagitta mit Erkenntnissen aus der Schwingungslehre zu erklären, bin ich nicht weit gekommen. Begutachtung der Eigenheiten einer gedämpften Schwingung würde bei erhöhter Fluggeschwindigkeit zu rascherem Abklingen der Schwingung führen, das Gegenteil von Gregors Beobachtung.
Gregor, Du schreibst, die Schwingung tritt ab einer bestimmten Fluggeschwindigkeit auf und verschwindet wieder beim Unterschreiten dieser Geschwindigkeit.
Eine reine Spekulation: Könnte es sich um eine Resonanzschwingung handeln? Gibt es irgendeinen Einfluß, der zu Schwingungen führt, die
nicht wie die oben beschriebene Gierschwingung von der Fluggeschwindigkeit abhängt sondern
anders (stärker, schwächer, natürlich vagabundiert da das Stichwort Re-Zahl-Abhängigkeit im Kopf rum), der ab einer gewissen Geschwindigkeit die richtige Frequenz liefert? Natürlich müßte das bei noch höheren Geschwindigkeiten dann wieder aufhören, aber das wollen wir ja nicht riskieren.
So, jetzt habe ich an Euren bisherigen Ideen rumgenörgelt, muß aber gestehen, eine wirklich plausible, überzeugende Lösung ist für mich leider noch nicht in Sicht
(Vielleicht wird auch
das - irgendwann - gut?)
Schöne Grüße
Helmut
