Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

[Bernhard Wienand]

AW: Aerodynamik, Lehrbeiträge/-filme

Positive Schränkung für gute Querspannung klingt sehr plausibel.

Labiler Sackflug kann ich mir auch gut vorstellen.

Wo sind die Grenzen bzw. wie kommt man in die Acrofigur 'Heli'?

Gruß, Bernhard

[FliegenWilli]

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Was aus meiner Sicht (kein Konstrukteur) dagegen spricht, ist die Beobachtung von Schirmen, die, über die komplette A-Ebene aufgezogen, zuerst mit den Ohren hochkommen - und dann noch die Beobachtung, dass Schirme typischerweise häufiger "mit den Ohren winken" oder seitlich einklappen als Frontklapper zu "kassieren".

Hat eher mit dem "Arc-Design" von Schirmen zu tun - die äusseren A-Leinen sind kürzer als in der Mitte. Bei einem am Boden ausgelegten Schirm ziehen die äusseren A-Leinen halt zuerst am Schirm. In der Luft sorgen sie dann für einen "tiefer hängenden" Stabilo.
Aber das variiert sehr von Schirm zu Schirm und dessen Konstruktion.

[nikolaus]

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Bei einem am Boden ausgelegten Schirm ziehen die äusseren A-Leinen halt zuerst am Schirm.

Das wäre so, wenn ich die Eintrittskante in gerader Linie auslegen würde. Der beschriebene Effekt tritt aber auch ein, wenn genug Wind ist, dass bereits alle Leinen unter Spannung stehen (übrigens auch nicht bei allen Schirmen: z.B. mein Mentor 2 kam über alle A-Leinen geführt relativ gleichmäßig hoch, der Antea 2 nur, wenn man ausschließlich die inneren As verkürzt - dieses Verhalten wurde aber auch schon bei verschiedenen anderen Schirmen erwähnt, zusammen mit der Empfehlung, die Ohren vor dem Aufziehen deutlich zu sich heranzuziehen).

Ein Schirm, der an den Flügelenden höher angestellt ist als in der Mitte müsste übrigens auch leistungsmäßig ziemlich erbärmlich sein. Für die von soundglider angeführte Querspannung sollte eigentlich der schräg nach außen gerichtete Auftrieb der Flügelenden ausreichen.

Vielleicht kann das mal einer der Konstrukteure kurz klarstellen, bevor wir uns hier unnötig lange in Spekulationen auslassen?

LG Jochen

[schängelche]

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Hat eher mit dem "Arc-Design" von Schirmen zu tun - die äusseren A-Leinen sind kürzer als in der Mitte. Bei einem am Boden ausgelegten Schirm ziehen die äusseren A-Leinen halt zuerst am Schirm. In der Luft sorgen sie dann für einen "tiefer hängenden" Stabilo.
Aber das variiert sehr von Schirm zu Schirm und dessen Konstruktion.

Wen wunderts?
Sonst hättest Du keine gekrümmte Kappe über dir sondern nen Brett.

Und bis jetzt war der Stabilo immer *AFAIK* noch mit ner eigenen Leine da hin gebracht wo der Konstrukteur ihn haben wollte...

[FliegenWilli]

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Wen wunderts?
Sonst hättest Du keine gekrümmte Kappe über dir sondern nen Brett.

Und bis jetzt war der Stabilo immer *AFAIK* noch mit ner eigenen Leine da hin gebracht wo der Konstrukteur ihn haben wollte...

Schon klar.
Aber es kam irgendwann in Mode, den Bogen stärker zu betonen. Schau dir mal Videos von älteren Schirmen an. Da ist der Bogenradius der gesamten Kappe deutlich größer, erst kurz vor den Stabilos "knickten" sie nach unten.

[Gast]

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Hab mal wieder was ausgegraben, darunter auch eine Beschreibung zu dem "Vorderkantenabriß" bzw. Hinterkantenabriß, welche letztlich nur beschreiben, wie abrupt der Strömungsabriß erfolgt. (Blatt 11)

http://www.aer.mw.tum.de/fileadmin/tumwaer/www/pdf/lehre/hochleistungsfzg/WS1011/Hochleistungsfzge_Kap6.pdf

Da sind auch ein paar Blätter dabei, die zeigen, dass dickere Profile einen größeren Maximalauftrieb generieren können, natürlich auch mit größerem Widerstand, aber je nach Anstellwinkel effektiver sein können als dünne Profile und insbesondere bei sehr hohen Anstellwinkeln noch gute Gleitzahlen haben. (vgl. Blatt 8)
Ich kam drauf, weil immer wieder (777 / Icaro) damit geworben wird, dass die Firmen ein dünnes Profil verwenden, aber wir mit den langsamsten Fluggeräten der Welt unterwegs sind, die m.E. am allerwenigsten dünne Profile brauchen.

[Bernhard Wienand]

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Hallo Sebastian,

sehr interessant, danke!

Schade, dass bei den Blättern die Quellen nicht genannt sind, denn viele Zeichnungen kommen mir aus der Fachliteratur (Lehrbücher etc.) bekannt vor.

Was nicht berücksichtigt wird, sind die Nick-Moment-Beiwerte, die bei positiver Krümmung ja negativ (kopflastig) werden, verstärkt durch die Dicke des Profils.

Darum bevorzugen Drachen (insbesondere leistungsstärkere Geräte) flache, wenig gewölbte Profile, da dann die Schränkung geringer sein kann, was in Summe eine bessere Leistung bringt.
Aber auch Schirmprofile haben sehr wenig Wölbung, allerdings eine größere Dicke.

Großen Einfluss auf das Abrissverhalten hat übrigens noch der Nasenradius.

Gruß, Bernhard

[Gast]

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Die Nick-Momente haben bei ihm ja keine Bedeutung, da es sich stets um fest installierte Flächen auf Fahrzeigen handelt.
Aber danke für den Hinweis, warum dünnere Profile durchaus Sinn ergeben könnten.
Aber auch da glaube ich, dass dickere kompaktere Profile von Vorteil sind, wenn die im hinteren Bereich noch ausreichend dick sind um einem (geringen) S-Schlag eine gewisse Stütze zu geben. Und schon sind wir wieder in einem Bereich, in dem unterschiedliche Anforderungen unterschiedliche Ergebnisse liefern: Leistung im Langsamflug vs. Leistung im Schnellflug vs. Abreißverhalten vs. "schädlicher" Auftrieb am Außenflügel. (Querspannung bei den Schirmen, Schränkung bei den Drachen)

[schängelche]

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"schädlicher" Auftrieb am Außenflügel. (Querspannung bei den Schirmen, Schränkung bei den Drachen)

Was ist "schädlicher" Auftrieb am Außenflügel, Querspannung und Schränkung? Vor allem welche Schränkung? Geometrische oder Aerodynamische Schränkung?

Und ja die Bilder habt ihr alle schon mal gesehen, es stehen sogar die NACA Profilbezeichnungen dabei...

Aber auf die Erklärung des "schädlichen" Auftrieb bin ich schon mal gespannt

[Bernhard Wienand]

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Der Einfluss des Profils auf die Flügelleistung kommt beim Nurflügel (Drachen) erst deutlich nach Spannweite (Streckung), Schränkung und Pfeilung. Beim Schirm kenn ich mich nicht so aus.

Bei meinem Twister habe ich z.B. die Latten mehr gebogen, um die Profilwölbung zu erhöhen, da das Gerät zu schwanzlastig war und ich schon ganz vorne am Anschlag hing. Die Dicke habe ich dabei von etwa 12 auf 13,5% erhöht, die Wölbung bei ebener Unterseite damit von etwa 6 auf 6,75%. Das hat schon enorm gewirkt, da muss man vorsichtig sein.
Das Verhalten im Langsamflug erschien mir danach etwas besser, die Gleitleistung etwas schlechter.
Da einen die Erwartungshaltung manipuliert, muss man mit solchen Einschätzungen natürlich vorsichtig sein.

Mit den Programmen von Frank Ranis habe ich Drachenflügel berechnet. Aus seiner Profil-Datenbank erwies sich das E598 als einem Drachenprofil am ähnlichsten. Es hat eine Dicke von 11%, eine Wölbung von 4,5% und ein c_m0 von - 0,04. Damit ergaben sich bei einer Schränkung von -17 Grad auch plausible Leistungsdaten und Stabilitätsmaße. Ich habe auch mit eigenen Varianten vom E598 gerechnet.
Die Berechnungen zeigten, dass dickere, und damit gewölbtere Profile mit negativeren c_m0 so viel mehr an Schränkung brauchten, dass die Leistung in den Keller ging.
Schränkung bedeutet ja immer einen Verzicht an Auftrieb am Außenflügel, der auch als Leitfläche fungiert. Im Schnellflug entsteht außen sogar Abtrieb. Bei mehr Auftrieb außen wäre die nötige Nick-Stabilität nicht mehr gegeben. Das ist vmtl. mit 'schädlicher' Auftrieb gemeint.

Drachenflügel müssen für einen Geschwindigkeitsbereich von 30 bis über 120 km/h ausgelegt sein. Das hat zu den eher flachen Profilen mit geringer Rücklage geführt.

Bei Schirmen reicht der Bereich m.W. von 30 bis nur etwa 50 km/h durch eine nur geringe Veränderung des Anstellwinkels (Beschleuniger). Außerdem dienen die Außenflügel der Streckung der Spannweite, denn für Nick-Stabilität sorgt der tief hängende Pilot. Diese anderen Anforderungen (und anderen Baumöglichkeiten) haben zu entsprechend anderen Profilen geführt.

Gruß, Bernhard

[Gast]

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Forscher haben die Funktion des Schwanzes von drei Raubvögeln untersucht, es ging um die Frage, welche Rolle der Schwanz im Gleitflug neben seiner Steuerfunktion ausübt, ob er negativen oder positiven Auftrieb erzeugt usw.
Das Ergebnis ist, dass der Schwanz bei leicht positivem Auftrieb die Auftriebs- bzw. Lastverteilung des gesamten Vogels dahingehend beeinflußt, dass der induzierte Widerstand der Randwirbel an den Flügeln kleiner ist. (?)
Wie auch immer, die Filmaufnahmen der Wirbel sind großartig geworden.
Artikel: https://jeb.biologists.org/content/223/3/jeb214809
Video: https://static-movie-usa.glencoesoft...9.MovieS1.webm

[Gast]

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Ein Wassertropfen ist gar nicht tropfenförmig. Kleine Tropfen sind kugelförmig, größere sind wie eine Frisbee geformt. Nur solange sie am Wasserhahn hängen haben sie die Tropfenform. Das zeigen schöne Aufnahmen aus einem senkrechten Windkanal. Das Video wird evtl. nicht lange verfügbar bleiben, daher habe ich einen Screenshot gemacht.
Video: https://www.wdrmaus.de/filme/sachges...entropfen.php5 (Tropfenwindkanal bei 3:10)

[Bernhard Wienand]

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Die Aufnahmen von den Eulen sind wirklich klasse.

Der Schwanz dient m.E. aber ganz der Steuerung.

Wenn dabei mal temporär Auftrieb entsteht, weil der Schwanz Luft nach unten drückt, wie zu sehen, wäre der Flügel in solchen Momenten weniger anzustellen, was seinen induzierten Widerstand dann entsprechend verringern würde.