Aerodynamischer Heckbürzel

[Mario Tejon]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

Wenn die Wirbel mal da sind, werden sie durch so einen Zapfen auch nicht mehr geglättet!

...das wird einigen hier aber gar nicht gefallen...

Mario

[hob]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

Paraglider und ich haben lediglich Deine Begründung, warum das "sehr viel" nützen wird, und desweiteren die Tatsache, DASS es "sehr viel" nützen wird, in Frage gestellt. Das ist alles. Weder er noch ich haben behauptet, es brächte überhaupt nichts!

Bezüglich dieser "Berechnung mit gleitschirmadäquaten Geschwindigkeiten": Da gibt es ein Buch mit dem Titel: Aerodynamik und Flugmechanik des Gleitschirms (oder so ähnlich). Autor weiss ich gerade nicht mehr. Dieses Buch ist zwar gespickt mit Rechtschreibfehlern, aber inhaltlich sehr gut (resp. laut dem Konstrukteur einer ebenfalls sehr bekannten Gleitschirmmarke das einzige Buch, welches einigermassen präzise erklärt, wie ein Gleitschirm wirklich funktioniert). Keine sehr einfache Kost (wenn auch kaum Formeln drin vorkommen). Unter anderem ist darin genau so eine Abschätzung zu finden, welche Komponenten wie stark einfliessen - und auch, sie stark der Luftwiderstand mit der Geschwindigkeit zunimmt. Dies vorweg: Die Zunahme ist bei üblicher Trimmgeschwindigkeit NICHT quadratisch!


Gruss
Simon

So, jetzt habe ich genug oft auf "ändern" gedrückt, das lasse ich jetzt so stehen! :-)

Versprochen - und doch nicht gehalten. :-)

Also, noch ein Nachtrag:
Hob, Du hast gesagt, dass ein Blick auf eine Verwirbelungs-Visualisierung belehrend sein könne. Genau das ist offenbar der springende Punkt: Richtig, ein stromlinienförmiger Körper erzeugt keine Wirbel, also kein Leistungsverlust etcetcetc.... NUR: Nützt es, mitten in einem Bereich, welcher von Wirbeln nur so wimmelt, noch einen kleinen stromlinienförmigen Zapfen zu legen? Wenn die Wirbel mal da sind, werden sie durch so einen Zapfen auch nicht mehr geglättet!

Es WURDEN Versuche gemacht, und die ergaben (so wurde mir gesagt), dass die Arme dermassen viel zerstören, dass hinter dem Piloten nichts mehr laminar ist. Der Zapfen kann da sicher ein bisschen Schadensbegrenzung machen. Aber von vielen Wirbeln auf weniger Wirbel zu kommen, ist nicht so erfolgsversprechend (nochmals: Ich sage nicht, dass es NICHTS bringt), als, von einigen Wirbeln auf gar keine Wirbel zu kommen.

Strömungsmechanik ist eben ein biiiiiischen komplexer als cw* Rho/2 * v^2 zu rechnen. Sonst würden Betreiber von Windkanälen und Programmierer von CFD-Programmen verhungern! ;-)

Die Widerstandszunahme muß quadrastisch sein, sonst kannst Du vom Saalflugmodell bis zur A380 sämtliche Berechnungen vergessen und alle Lehrbücher umschreiben.

Laminarität ist dafür nicht Bedingung. Diese ist eher bei Starr-Profilen interessant und im ersten Drittel von Segelflugzeug- oder eben auch anderen Rümpfen. Mehr ist nicht zu schaffen.

Auch turbulente Strömungen können sich wieder anlegen, z.B. partiell auch körpernah hinter den Armen. Die Widerdstandszunahme eben durch diese wurde hier auch schon "verhackstückt". Genau genommen müßten die Arme weit weggestreckt und außerdem noch symmetrisch profiliert werden! Bis 30% Dicke ist so ein Profil noch OK. D.h. ist der Arm mit Kleidung 10 cm dick, wird das Profil 33,33 cm tief. Damit kannste schon wirksamen Auf- oder Abtrieb erzeugen, und zwar ausrechenbar mit dieser ungeliebten Formel, wie ich sie weiter oben genannt habe und die nach wie vor hinreichend genau ist.

Interessant wäre es, eine praktikable Steuerung in das strömungsoptimierte Gurtzeug zu integrieren, z.B. über aerodynamisch optimierte Ausleger, die gleichzeitig auch das Eintwisten verhindern.

Gruß hob

[paraglider]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

@hob: Welchen Zuwachs an Geschwindigkeit und GZ erwartest Du eigentlich?

"Sehr viel" wären für mich 10 (5?) km/h und eine ganze (halbe?) GZ mehr: Darauf beruht dann möglicherweise das Mißververständnis: Selbst die Verbesserung auf die Werte in Klammern erscheinen mir durch den Bürzel nicht erreichbar zu sein.

Ich tippe da eher auf einen Zuwachs im Bereich der Meßungenauigkeit: 2 km/h und 0,1 - 0,2 an GZ mehr: Viel für den einen, wenig für den anderen!

Gruß
Thomas (der während seiner 10 Silvester an der Ademie auch ein paar mal Strömungsmechanik gehört hat)

[Huwyler]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

Die Widerstandszunahme muß quadrastisch sein, sonst kannst Du vom Saalflugmodell bis zur A380 sämtliche Berechnungen vergessen und alle Lehrbücher umschreiben.

Also sprach er messerscharf, dass nichts sein kann, was nicht sein darf. :-)

Gewisse Widerstandskomonenten können sehr wohl weniger als quadratisch, ja sogar weniger als linear zunehmen: Stichworte dazu: laminarer vs turbulenter Ablösepunkt, Turbulatoren, mit welchen absichtlich Turbulenz erzeugt wird, zwecks Widerstandsminimierung...

Ich erlaube mir, einen kurzen Abschnitt aus oben genanntem Buch zu zitieren und hoffe, damit nicht gegen Urheberrechte zu verstossen (aber das ist ja allenfalls Werbung für das Buch):

..Wirbelbildung und Widerstand einer Kugel entsprechen bei langsamer Anströmung der einer ebenen Platte gleicher Querschnittsfläche.Bei Erreichen einer bestimmten kritischen Re-Zahl (...) legt sich die Strömung überraschend besser an und der Widerstand entspricht nur noch einer Platte mit einem fünftel der Fläche. Der Widerstandsanstieg ist so nicht mehr quadratisch, sondern stagniert oder kann sogar über einen bestimmten Geschwindigkeitsbereich abnehmen.

Übrigens, ganz nebenbei, vielleicht etwas provokativ: Weniger Luftwiderstand am Piloten bedeutet bei gleicher Trimmung LANGSAMER fliegen, nicht schneller (allerdings mit weniger Sinken). Klingt komisch, ist aber so. Wenn man Hochleister fliegt, kann man andererseits wiederum mehr beschleunigen, bevor die Kappe runterkommt.
Wer das nicht glaubt, stelle sich mal vor, was mit dem Anstellwinkel des GS passiert, wenn der Pilot SEHR SEHR viel Luftwiderstand hat (so mit Hebelgesetz etc, dann wird's klar: Pilot wird nach hinten gedrückt, Kappe stellt sich weniger an --> Beschleunigtes Fliegen.
--> Gegen den Wind kann bei einem "normalen" Gleitschirm (der nicht an die Klappgrenze beschleunigt werden kann) also sogar durch geringenen Piloten-Widerstand ein Nachteil entstehen (wenn er auch etwas stabiler fliegt).

Natürlich kann sich Strömung wieder "laminarisieren". Aber sie macht's nicht so sonderlich gern.

... Aber vielleicht hat Paraglider recht, und es handelt sich einfach um ein Missverständnis, resp. eine Diskrepanz zwischen unserer Interpretation der Worte "sehr viel".

[hob]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

@hob: Welchen Zuwachs an Geschwindigkeit und GZ erwartest Du eigentlich?

"Sehr viel" wären für mich 10 (5?) km/h und eine ganze (halbe?) GZ mehr: Darauf beruht dann möglicherweise das Mißververständnis: Selbst die Verbesserung auf die Werte in Klammern erscheinen mir durch den Bürzel nicht erreichbar zu sein.

Ich tippe da eher auf einen Zuwachs im Bereich der Meßungenauigkeit: 2 km/h und 0,1 - 0,2 an GZ mehr: Viel für den einen, wenig für den anderen!

Gruß
Thomas (der während seiner 10 Silvester an der Ademie auch ein paar mal Strömungsmechanik gehört hat)

Frag' mal die Liegeradfahrer. Man muß ja nicht jeden Tag das Rad neu erfinden. Wenn das beim Gleitschirm-Gurtzeug so'n Staudruck-Aufblas-Dings ist, wird natürlich schon dafür wiederum viel Widerstand verbraten. Also ist ein aufgepumptes, dichtes und formtreues Teil das Mittel der Wahl. Eure Skepsis kann ich ja verstehen. Am Liegerad sind die Dinger jedenfalls wohlgeformt, geschlossen und flattern nicht. Übrigens: Ihr könnt machen, was Ihr wollt, die v² kriegt Ihr nicht weg.

Gruß hob

[Huwyler]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

Frag' mal die Liegeradfahrer. Man muß ja nicht jeden Tag das Rad neu erfinden. Wenn das beim Gleitschirm-Gurtzeug so'n Staudruck-Aufblas-Dings ist, wird natürlich schon dafür wiederum viel Widerstand verbraten. Also ist ein aufgepumptes, dichtes und formtreues Teil das Mittel der Wahl. Eure Skepsis kann ich ja verstehen. Am Liegerad sind die Dinger jedenfalls wohlgeformt, geschlossen und flattern nicht. Übrigens: Ihr könnt machen, was Ihr wollt, die v² kriegt Ihr nicht weg.

Gruß hob

Der Cw-Wert ist gerade bei so langsamen Geschwindigkeiten NICHT konstant. Die Formel heisst also eigentlich nicht

Cw*A*rho/2*v^2, sondern

Cw(v)*A*rho/2*v^2.

Schau z.B. mal auf Wikipedia, Profilwiderstand: Da siehst Du, dass der Cw-Wert mitnichten konstant ist!

Aber: Es ist eigentlich völlig egal. Du willst mit dem Hinweis auf die quadratische Abhängigkeit mit der GESCHWINDIGKEIT (resp. Schnelligkeit, um physikalisch korrekt zu bleiben) belegen, dass eine Verkleinerung des Cw-Wertes (welcher LINEAR eingeht) "nicht viel, sondern sehr viel" bringt. Und das ist ganz einfach falsche Argumentation. Diese Aussage hätte eine gewisse Relevanz, wenn der Gleitschirm dadurch schneller fliegen würde. Tut er aber nicht. Eher das Gegenteil ist der Fall. Einigen wir uns darauf: Die Schnelligkeit bleibt, das Sinken... ööh... sinkt. :-). LINEAR. Cw-Wert LINEAR, Sinken LINEAR. Nix mit Quadrat. Das hat nix mit Strömungsmechanik-Wissen von zig Jahren Ademie zu tun, wondern mit Arithmetik.
Weisst Du, der Gleitschirm ist ein sehr komplexes System, dessen Anstellwinkel sofort auf diese veränderten Bedingungen beim Piloten reagieren wird (mit Anstellwinkeländerung). Kleinerer Pilotenwiderstand --> grösserer Anstellwinkel --> Mehr Widerstand (ja, richtig, der Cw-Wert ändert auch mit dem Anstellwinkel)....

Gleitschirmkonstrukteure haben es aufgrund ihrer Erkenntnis der Unmöglichkeit das alles einigermassen vernünftig zu berechnen, einfach mal versucht. Windkanal, Simulationen etcetcet. Und die Ergebnisse waren sehr ernüchternd. Das ist, was ich mir habe von einem Gleitschirmentwickler sagen lassen.

Vielleicht ist das bei Fahrrädern anders, kann sein. Ein Düsenjet hat Winglets, ein Gleitschirm nicht. (resp. die, die sie haben, haben sie bloss der Optik wegen und möglichst klein, damit sie wenigstens nicht arg stören. ;-) )

[#herby#]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

Hallo hob und huwyler,

ich bin auf dem Gebiet Aerodynamik ziemlicher Leihe und konnte aus der Diskussion bis jetzt entnehmen, das das ganze Thema ziemlich komplex zu sein scheint.
Mich würde noch eine Schätzung darüber interessieren von welchen Größenordnungen wir bei dem Heckbürzel sprechen.

Sind es eher Gleitzahlverbesserungen von <0,2 oder eher =0,5 oder noch größer (bei Trimmspeed)?

Wie schätzt ihr das ein?

[Huwyler]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

Ich SCHÄTZE, dass es im Bereich 0.1-0.2 liegen wird.

Aber eben, ich weiss es nicht. Ich will das Bürzel nicht schlechtreden. Mir wurde mal von ernüchternden Versuchsergebnissen berichtet, das nahm ich zur Kenntnis. Bauchgefühlsmässig erwarte ich keine Wunder. Und gegen Aussagen, dass alleine die Wissenschaft der Strömungsmechanik Beleg dafür sei, dass es SEHR viel brächte, wehre ich mich vehement. :-)

Zusammengefasst: Ich verstehe VIEL zu wenig von der Materie (resp habe VIEL zu wenig (nämlich gar nicht) mit diesen Dingern experimentiert, um oben genannten Bericht anzuzweifeln, aber genügend viel, um zu erkennen, dass WUNDER nicht zu erwarten sind. Und dass es eben komplexer ist als "quadratische Abhängigket --> VIEEEEEEL!"

[JHG]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

Ein gutes Liegegurtzeug bringt knapp 1 GZ. (Gab da mal ein pdf von Advance, find ich aber leider nicht mehr)


Wenn man davon ausgeht dass rd. 70% auf Konto des Heckbürzels gehen wären das 0,7. Bei einer Zuzipplösung wird's da wohl noch weitere Verluste geben aber 0,3 bis 0,5 könnte ich mir vorstellen.

[JörgE]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

Ein gutes Liegegurtzeug bringt knapp 1 GZ. (Gab da mal ein pdf von Advance, find ich aber leider nicht mehr)

Wenn man davon ausgeht dass rd. 70% auf Konto des Heckbürzels gehen wären das 0,7. Bei einer Zuzipplösung wird's da wohl noch weitere Verluste geben aber 0,3 bis 0,5 könnte ich mir vorstellen.

... ich hatte mal gelesen, dass das nur für Geschwindigkeiten jenseits der 50 Km/h gilt. Ich meine aber, dass die breite Masse der Piloten das eher selten erfliegt.

Wie sieht es also bei den "Normalfliegern" aus, die max. mit einem scharfen 1-2er unterwegs sind, der die 50 km/h nur dann bringt, wenn das Gaspedal voll durchgetreten ist.

Gruß
Jörg

[hob]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

@ Huwyler

Was Du da an divergentem Widerstand anführst, ist jenseits des relevanten Geschwindigkeitsbereiches von Liegerädern oder Gleitschirmen und hat mit der Reynoldszahl zu tun, die, wenn sie nicht paßt (zu klein ist), den Widerstand an zu dicken Profilen oder Sonderformen von Widerstandskörpern signifikant erhöht.

Der Bürzel hinten dran hat aber mit Profil- oder Formwiderständen (fast) nichts zu tun, sondern er hindert die Nachlaufströmung daran, im wandlosen "Nirwana" unmittelbar hinter dem Piloten sehr große chaotische Wirbel zu bilden, die bekanntlich Energie verzehren, damit also Leisung kosten.

Qualifizierte Aussagen über nennenswerte Geschwindigkeitssteigerungen - oder Einsparung von zu tretenden Wattzahlen bei vergleichbarer Geschwindigkeit - bei Liegerädern liegen vor. Bei Gleitschirmen solltest Du mal Profis fragen, wie so eine Talquerung mit und ohne Bürzel ausgeht und warum sie die Dinger z.B. bei der WM benutzen.

Jeder, der das rechnen will - was für Deutsche natürlich ein absolutes Muß ist, wird viel zu tun haben und noch viel mehr, wenn das Ding kein starrer Körper ist. Das gibt dann soviel Variablen, daß man es besser läßt.

Was die automatische "Aufblaseritis" dieser Bürzel durch in der Strömung liegende Öffnungen betrifft und die ich vermeiden würde, mal ein Beispiel: Bei Motorflugzeugen mit schlecht gemachter Motorkühlung - Öffnungen in der Stirnfläche der zu Kühlzwecken zwangsdurchströmten Cowling, wobei die erwärmte Luft immer nach oben will - gehen bis zu 1/3 des Gesamtwiderstandes drauf.

Und versprochen: v² bleibt trotz Deines Bauchgefühls!

Gruß hob

[JHG]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

... ich hatte mal gelesen, dass das nur für Geschwindigkeiten jenseits der 50 Km/h gilt. Ich meine aber, dass die breite Masse der Piloten das eher selten erfliegt.

Sodale hier wiedergefunden (Seite 11)

Den GZ Unterschied von knapp 1 hast bei 38 km/h also mehr oder weniger Trimmspeed.

Wie sieht es also bei den "Normalfliegern" aus, die max. mit einem scharfen 1-2er unterwegs sind, der die 50 km/h nur dann bringt, wenn das Gaspedal voll durchgetreten ist.

Gruß
Jörg

Je schneller desto mehr bringt es naürlich. Auf der Grafik bei 52 km/h Gz 6,5 zu 7,8 also doch 20% bessere GZ (während es bei Trimm "nur" 9,3 zu 8,4 also ca. 11 % sind.

Inwiefern diese Grafiken vertrauenswürdig sind weiß ich natürlich auch nicht. Die Kurven vergleichen außerdem das Impress mit und ohne Beinsack. Damit ist es für die Bürzeldiskussion eigentlich nicht relevant

[Huwyler]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

Und versprochen: v² bleibt trotz Deines Bauchgefühls!

Du willst es einfach nicht verstehen, gell?

Was gibt 5^2? 25.

Und was gibt 5^2? Hm... ja, eben, 25, sagte ich doch gerade!

Die Geschwindigkeit ändert sich NICHT (allenfalls wird's sogar langsamer). Also ist es doch schnurzegal, ob die mit der ersten, zweiten oder fünften Potenz eingeht!

Die Aussage: "Fahrt alle auf der Autobahn 10km/h langsamer, das spart NE MENGE Sprit" ist richtig. Mehr, als man glauben würde. Wegen v^2.

Die Aussage: "Bei schnell fliegenden Gleitschirmen bringt eine Cw-Verbesserung deutlich mehr als bei langsamen Gleitschirmen" ist ebenfalls richtig. Mehr, als man glauben würde. Wegen v^2.

ABER: "Eine Cw-Verbesserung bringt nicht nur viel, sondern sehr viel, wegen v^2" ist eine nicht korrekte Argumentation!
2*5^2 = 50
4*5^2 = 100, und nicht 200! Cw geht linear ein.

Übrigens: Genau diese Firma hat den Vortrag gehalten, von dem ich spreche. Sie sprechen ja in dieser Broschüre vom Beinsack. Hinten sehen ja beide Gurtzeuge gleich aus. Wie gesagt: Ich weiss nicht, ob die Aussage korrekt war, ich habe das Laborbuch nicht eingesehen! :-) Aber die klare Antwort von Advance auf eine einschlägige Frage war: Es wurden Versuche gemacht, und der Einfluss von der ABströmseitigen Formgebung ist sehr minim. VIEL wichtiger ist die ANströmung.
Ja, Hob, ich habe auch mal gelernt, dass es anders sein SOLLTE. Aber ich habe auch gelernt, dass es manchmal einfach ein bisschen komplizierter ist, als man annehmen würde.

[Micha0365]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

"Eine Cw-Verbesserung bringt nicht nur viel, sondern sehr viel, wegen v^2" ist eine nicht korrekte Argumentation!

Full Ack.

Ich habe übrigens mal den "Testbericht" gelesen, mit dem Airwave sein RamRace anpreist. Die kommen da zu dem erwarteten Ergebnis, dass der Bürzel mehr bringt, als der Beinsack.

Im Gleitschirm-Magazin war auch mal ein "Vergleichsstest" mit und ohne Luftsack.
Die bestätigen, das der Schirm wegen der Anstellwinkeländerung langsamer wird und sich die Gleitzahl im Trim um ungefähr 0,3 verbessert.


Richtig gemacht, glaube ich an so eine Größenordnung. Aber eben nur dann.

[Huwyler]

AW: Aerodynamischer Heckbürzel

Wieviel langsamer denn? Das wäre eine sehr interessante Info. Denn eine GZ-Erhöhung um 0.3 ist bei ein bisschen Gegenwind mit verringerter Geschwindigkeit schnell wieder "aufgefressen".