HG - Technik: Pitch up.

[Wolkengeflüster]

Hallo zusammen,

Tomas Pelicci hat hier schon mehrfach angemerkt, das er die Festlegung des Pitch in Form von Drehmomenten für nicht praxisbezogen hält.

Ich habe bei der Homepage von Bernd Schmidtler hier eine doch recht einleuchtende Erklärung gelesen:

(http://www.schmidtler.de/html/ht_technik/fm1.htm)

Warum hier immer vom Drehmoment und nicht vom cM die Rede ist

Normalerweise werden alle Kräfte und Moment auf die sogenannten Beiwerte umgerechnet. Kein Aerodynamiker spricht bei einem "normalen" Flugzeug von Auftrieb, Widerstand oder Moment, angegeben werden die Werte cA, cW oder cM. Der Vorteil der Beiwerte ist die problemlose Umrechnung von Meßwerten auf andere Tragflächengrößen und auf andere Geschwindigkeiten.

Leider klappt das beim Drachen nicht. Drachen sind weitgehend flexibel. Wird ein Hängegleiter mit einer anderen Geschwindigkeit vermessen oder wird er maßstäblich verkleinert, so ergeben sich andere Deformationen als bei der ursprünglichen Messung. Durch diese anderen Deformationen ergeben sich Änderungen bei den Kräften und Momenten, die nicht rechnerisch erfaßt werden können. Die Beiwerte cA, cW, cM usw. sind damit für Hängegleiter sinnlos.

Hier die Meineung von Tomas dazu (http://www.ikaruspellicci.de/pitch.html):
Warum Grenzwerte in Form von Momenten ungünstig sind
Die statische Längsstabilität wird in der Flugmechanik üblicherweise dimensionslos betrachtet. Statische Längsstabilität beruht auf geometrischen Parametern wie Pfeilung, Schränkung, Flügelprofilierung etc., d.h. auf größen-unabhängigen Parametern.
Die klassischen Bedingungen für statische Längsstabilität werden an dem Nullmomentenbeiwert und dem Anstieg des Momentenbeiwertes mit dem Anstellwinkel festgemacht.
Diese Zusammenhänge sind jedem Flugmechanik-Lehrbuch zu entnehmen.
Nachdem unstrittigerweise die Physik der Längsbewegung durch dimensionslose Beiwerte beschrieben wird, wäre zu erwarten, dass auch die Prüfkriterien für die statische Längsstabilität an dimensionslosen Beiwerten festgemacht wird.
Dies ist auch bei ausländischen Prüfvorschriften (z.B. HGMA oder BHPA) der Fall, lediglich in Deutschland besteht man auf Grenzwerten, die auf Momenten und nicht auf Beiwerten beruhen.
Das hat zur Folge dass für größere Geräte effektiv weniger Stabilität und für kleinere Geräte eine höhere Stabilität gefordert wird.


Nun muss man der DHV Messung eines zugute halten: Es wird bei den Messungen berücksichtigt, das ein flexibler Flügel vorhanden ist.
Es wird also über die jeweilige Geschwindigkeit auch der jeweilige "Zustand" des Drachen gemessen. Das ist gut so!

Momentenunabhägiges Festlegen des Pitches setzt auch vorraus, das der Flügel sich nicht verformt ?
Dass grössere Geräte effektiv weniger Stabilität haben ist missverständlich. Auch "grössere" Geräte haben genügend Stabilität.
Wenn ich das richtig verstanden habe, tun sich kleinere Flächen eben prinzipbedingt schwerer die Pitchwerte zu erreichen.
Die Hinterkante bzw. der S-Schlag hat eben weniger Fläche zur Verfügung und damit wird weniger Anströmluft umgelenkt, ergo weniger Pitch bei gleicher Geschwindigkeit (?).


Viele Grüsse Josef

[hangglider]

AW: HG - Technik: Pitch up.

Die Aussage von Bernd Schmidtler, der das feste Drehmoment als Gütesiegelbedingung eingeführt hat, und deine Schlussfolgerungen liegen falsch !

Da ein HG immer als gesamtes Gerät auf dem Testwagen geprüft wird, und die Bezugsgröße des Momentenbeiwertes normalerweise die Flügelfläche ist, ist die Aussage, Beiwerte bei einem flexiblen Flügel seien sinnlos schlicht falsch.

Selbst bei einem flexiblen Flügel ändert sich die projezierte Flügelfläche nur unwesentlich und sind bei den Messungen am realen Gerät immer in den Messungen enthalten.

Die weitgehend antiquierte (m.A. nach falsche)Haltung von B. Schmidler hat zwar zu sicheren HGs geführt, ohne Frage. Diese Sicherheit ist aber mit Beiwerten genauso gegeben, da in beiden Fällen am realen Gerät gemessen wird. Die Größe des Gerätes spielt dann eben keine Rolle mehr.

Wir brauchen Angesichts des immer kleiner werdenden Marktes ein WeltGüsi, das auf den modernen Luftfahrterkenntnissen beruht.
Wir brauchen endlich eine Abkehr von der fundamentalistischen Kleinstaaterei einzelner Betonköpfe.

HG

[BeKu]

AW: HG - Technik: Pitch up.

Wir brauchen Angesichts des immer kleiner werdenden Marktes ein WeltGüsi, das auf den modernen Luftfahrterkenntnissen beruht.
Wir brauchen endlich eine Abkehr von der fundamentalistischen Kleinstaaterei einzelner Betonköpfe.

Das sehe ich genauso wie Hangglider. Und für diese unsägliche Kleinstaaterei sehe ich maßgeblich unseren DHV verantwortlich. War er es doch, der vor Jahren einer m.M.n. dringend notwendigen Deregulierung – aus welchen Interessen auch immer - im Wege stand.


Zurück zum Thema:

Einen sehr guten Überblick über die Problematik zur Längsstabilität von Hängegleiter geben folgende WebSites (Warnung: kostet Zeit, wenn man wirklich alles verstehen will):

- Bernd Schmidtler: Statische Längsstabilität
- Mike Meier: Reflex Bridle Adjustment and Maintaining Pitch Stability
- Mike Meier: Pitch Stability and Center of Mass Location
- LBA Lufttüchtigkeitsanforderung Hängegleiter (NfL II 91 / 09)
- HGMA Airworthiness Standards 2009 (siehe Seite 28)
- HGMA FAQ (siehe Punkt 8)
- Davis Straub: Airworthiness – The Story Behind the Sticker

Ob zur Beschreibung der Längsstabilität aerodynamische Beiwerte herangezogen werden oder nicht, ist zunächst unerheblich, solange beispielsweie die aus Messungen gewonnenen Beiwerte auch die Deformation des Segels bei hoher Belastung berücksichtigen (auch bei starren Tragflügeln sind Beiwerte nicht immer nur vom Anstellwinkel, sondern auch von den Reynolds-Zahlen abhängig).

Gretchenfrage ist jedoch, wie hoch diese stabilisierenden Nickmomente bei Drachenkonstruktionen sein müssen, um "ausreichende Sicherheit" bei guter Steuerbarkeit zu garantieren.
Dabei geht es seit Jahrzehnten aber weniger um die statische „Lehrbuch“-Längsstabilität und die ehemals gefürchtete Pitch-Divergenz (Flattersturz), sondern um ausreichende Resistenz gegenüber dem Überschlag (engl.: tuck or tumble) in turbulenter Luft. Die Situation beim dynamischen Überschlag hat aber streng genommen nichts mehr mit der statischen Längsstabilität zu tun.

Bei den Vorgaben unterscheiden sich die aktuellen LBA-Vorgaben gegenüber dem HGMA (und BHPA)-Standard.
Aus meiner Sicht sind die folgenden Unterschiede bemerkenswert:

Das LBA schreibt die Einhaltung "fester" Mindest-Nickmomente (also keine Beiwerte) in Abhängigkeit von Anstellwinkel und Fluggeschwindigkeit vor, während der HGMA Standard Mindestwerte für den Beiwert (CM) vorgibt. Dies bedeutet, dass die LBA-Vorgaben die Größe des Drachens in keiner Weise berücksichtigen. Auf den ersten Blick mag diese Vorgabe ziemlich unsinnig erscheinen. Etwa so, als müsste ein UL und ein Airbus mit dem Höhenleitwerk einer Cessna fliegen. Bezüglich der statischen Längsstabilität ist das tatsächlich auch genau so. Hintergrund der Vorgabe des LBA ist hier aber wohl die Überlegung von Bernd Schmidtler, dass kleine Drachen wegen ihrer geringeren Dämpfung in einem höheren Maße überschlagsgefährdet sind, und es deshalb für kleine Drachen einen "Strafzuschlag" geben soll (siehe Erklärungen Bernd Schmidtler zum Tuck).

Während HGMA (und BHPA) auch bei negativen Anstellwinkeln (Abtrieb) einen Mindestwert für ein rückführendes, stabilisierendes Moment fordern, genügt der LBA-Vorgabe schon die Vermeidung eines "anfachenden" Moments (Vorgabe: Moment>0). Gerade aber negative Anstellwinkel bei niedriger Geschwindigkeit sind jeoch für den Überschlag typisch. In dieser Hinsicht ist also der HGMA-Standard strenger.

Ganz interessant ist m.M.n. insbesondere die Untersuchung von Mike Meier zum 400 Std geflogenen WillsWing HPAT 158, die aufzeigt, was in diesem Zusammanhang sonst noch alles Berücksichtigung finden muss (In diesem Bericht lässt sich auch viel "zwischen den Zeilen" heraus lesen. Z.B. der Einfluß von Streuung, der Unterschied zwischen Realität und Wunschdenken, und wie aufwändig man mit zahlreichen Flugversuchen die Pitchleinen im Rahmen der Wartung eigentlich nachjustieren müsste).

Meine persönliche Meinung ist die, dass sich sowohl der HGMA-Standard als auch die LBA-Vorgaben in der Praxis gleichermaßen bewährt haben und renomierte internationale Unternehmen wie beispielsweise Aeros, Bautek, Icaro, Moyes und WillsWing sehr wohl bewiesen haben, dass sie mittlerweile wissen, wie man sichere Drachen baut.

Natürlich gibt es zusätzliche Möglichkeiten, das Restrisiko eines Überschlags z.B. mit einer Höhenflosse, noch höherer Pitch-Up-Einstellung auf Kosten des Handlings, oder gar dem Verbot hoher Streckungen und stumpfer Nasenwinkel zu minimieren. Das ist dann aber auch eine Frage des persönlichen, oft recht subjektiven Risikoempfindens zu dem, was "ausreichende" Sicherheit eigentlich ist (Drachenfliegen ist grundsätzlich gefährlich; keiner zwingt uns dazu. Und Unfälle haben heutzutage selten etwas mit mangelnder Längsstabilität der Geräte, sondern fast immer mit überforderten und/oder unvernünftigen Piloten zu tun).

Ich bezweifle, dass Kleinstaaterei und das Bestehen auf individuellen, nationalen Bauvorschriften das Drachenfliegen in Deutschland sicherer macht. Ich glaube auch nicht, dass unsere Drachenfreunde in Frankreich, der Schweiz, in Amerika oder Australien in Ermangelung eines regelungswütigen Verbandes unsicherer unterwegs sind.

Wie gesagt, meine persönliche Meinung.

Viele Grüße
Bertram