Nickdämpfung: Was kann sie, was kann sie nicht?

[BeKu]

AW: Nickdämpfung: Was kann sie, was kann sie nicht?

Hallo Bernhard,

ich mein's wirklich nicht böse, aber das hier

Der Neutralpunkt einer Fläche wird nicht durch einen stark nicht-linearen Auftriebsverlaufs eines flexiblen Flügels verändert, denn der Momentverlauf leitet sich vom Auftriebsverlauf ab, ist also gleichsinnig nicht-linear, dM/dalfa = - (x_N - x_S) * dA/dalfa bzw. (dM/dalfa)/(dA/dalfa) = - (x_N - x_S) (Stabilitätsmaß mal Bezugsflügeltiefe).

ist leider auch völlig falsch.

Die Formel gilt nur unter der Annahme, dass es einen ortsfesten Neutral- und Schwerpunkt gibt. Damit beisst sich die Katze aber in den Schwanz.

Wenn beim Durchtauchen das Segel nach unten durchschlägt, verändert sich der Vektor der Luftkraft unstetig und nichtlinear, und auch der Abstand der Wirklinie der Luftkraft zum Momentenbezugspunkt wird sich ändern (ganz abgesehen davon, dass sich kopfüber auch der Schwerpunkt (=Pilot) schwerelos "verabschiedet").

Ansonsten hätte nach deiner Argumentation sogar jeder Windsack einen Neutralpunkt und ein Stabilitätsmaß.

Sorry und viele Grüße
Bertram

[hob]

AW: Nickdämpfung: Was kann sie, was kann sie nicht?

Hat der Windsack ja auch! Da sind nämlich Metall-Ringe drin oder dicke Ringnähte. Nur hat man bisher versäumt, dafür Bauvorschriften zu erlassen.

Ansonsten könnte man sich ja mal Gedanken darüber machen, warum in Flugzeugflügeln stabile Rippen verbaut sind - an die auch noch die (konkave) Bespannung angenäht und festgeklebt ist -, bevor man die Statik von Flügelholmen weiterhin für das trommelartige Extrem-Spannen des Tuches mißbraucht, um eine Flügelendleiste zu simulieren.

Das ist dann wie im Karneval - wenn man "Tramps" durch "Sprogs" ersetzt, kann man "es" - das DHV-Problem - sogar singen:

Zitat, abgewandelt:

"Wir sind die Sprogs, Sprogs, Sprogs von der Pfalz,
uns steht die Spannung immer bis zum Hals,

Wir machen nix, nix, nix wird getoan,
krieg'n ma auch nix abgezoag'n."

http://www.youtube.com/watch?v=X1jsgrrjUec

Gruß hob

[Bernhard Wienand]

AW: Nickdämpfung: Was kann sie, was kann sie nicht?

Hallo Bertram,

der 'Formel-Beweis' hinkt natürlich, daher noch einmal eine andere Erklärung, warum auch bei den Nichtlinearitäten aufgrund der Verformungen des Drachenflügels durchaus ein ortsfester Neutralpunkt existiert. Vielleicht kannst Du ja auch einmal versuchen, Deine Behauptung, bei nichtlinearen Verläufen des Auftriebs (und des Moments) gäbe es keinen ortsfesten Neutralpunkt, zu beweisen.

Für eine starre Fläche gilt bekanntlich für das Moment M, abhängig vom Auftrieb A:
M = Ma=o - A * (Xn - Xs), Xn = Neutralpunt, Xs = Schwerpunkt als Haltepunkt.
Da bei einer starren Fläche das Null-Auftrieb-Moment Ma=o wegen der festen Schränkung konstant ist, gilt:
dM/dalfa = - dA/dalfa * (Xn - Xs).

Nicht-Linearitäten im Auftriebsverlauf (kein konstanter Auftriebsgradient) würden aber erst einmal nicht stören, da sie sich 1:1 auf den Gradienten des Momentverlaufs übertragen würden, so dass das sich ein konstantes Verhältnis (dM/dalfa)/(dA/dalfa) ergeben würde.

Beim Drachen, vor allem beim Flexiblen, haben wir nun folgende Verhältnisse:
Der Auftriebsverlauf hat (bei einer sprog-gestützten Fläche) etwa einen s-förmigen Verlauf. Der Auftrieb nimmt bei 0-Auftrieb fast so steil zu wie bei einer starren Fläche, der Anstieg schwächt sich dann ab, weil stattdessen die Schränkung zunimmt (Wölbung, Torsion), und wird dann wieder steiler beim Kräftegleichgewicht außen und innerhalb der Struktur im Trimmflug mit 0-Moment.
Da die Schränkung zunimmt, ist Ma=o bei Drachen (Flexiblen) nicht mehr konstant, so dass:
dM/dalfa = dMa=o/dalfa - dA/dalfa * (Xn - Xs).

Das ist der Unterschied zum starren Flügel, nicht etwa ein wandernder Neutralpunkt. Der Neutralpunkt ist, im Gegensatz zu Ma=o, von einer Schränkung unabhängig, es sei denn, sie ist so groß, dass es zu nennenswerten Strömungsablösungen kommt, entweder bei sehr großen Anstellwinkeln (ca. > 25 Grad) am Innenflügel oder sehr negativen Anstellwinkeln (ca. - 20 Grad) am Außenflügel. Bei alten Geräten haben wir schon mal mehr als 25 Grad, bei heutigen Geräten auch bei loser VG kaum noch.

Das Ganze gilt natürlich nur für Flugkörper, die man als mehr oder weniger steife Flügel oder Flächen bezeichnen kann. Bei Windsäcken und Rogallo-Flügeln ohne Schränkungsanschläge wird es in der Tat komplizierter, aber damit wollte ich mich eigentlich nicht beschäftigen.

Dazu noch die beiden Zeichnungen.

Schlägt eine Segel durch, wie z.B. beim Zanonia-Samen, so haben wir 2 stabile Flugzustände, einmal bei einem positiven Anstellwinkel, einmal bei einem negativen, also bei Rückenflug. Das Null-Auftrieb-Moment ist einmal positiv, einmal negativ. Der Neutralpunkt bleibt dagegen stets derselbe.

Warum Du dann noch den variablen Schwerpunkt ins Feld führst, verstehe ich nicht. Der Schwerpunkt ist beim Drachen selbstverständlich variabel, soll er ja sein. Das macht aber nichts, wenn ich ihn kenne oder als bekannt annehme. Das mit dem schwerelos bei kopfüber habe ich gar nicht nicht verstanden.

Hallo hob,

Du meinst vmtl., dass eine konvexe Wölbung auf der Unterseite einen Strömungsabriss mildert, was auf eine profilierte Schränkung hinausliefe. Die ist beim Flexiblen schwierig zu gestalten. Bei kleinem Nasenradius kann dann aber (auch) das Abreißverhalten auf der Oberseite unangenehm werden.
Kleiner Nasenradius bringt zwar Leistung, macht aber anstellwinkel-empfindlicher.
Mich würde mal das Profil vom Swift interessieren.

Dem immer stärkeren Spannen des Segels stehe ich auch kritisch gegenüber, finde ich in der Entwicklung des Flexiblen auch etwas einfallslos.

Die Tramps von der Pfalz singen aber prima.

Gruß, Bernhard

[bwing]

Paar Anmerkungen

Hi,

sorry, nur ein paar Anmerkungen, danach bin ich auch wieder 'weg', habe nur aus Langeweile etwas mitgelesen. So komplizierte Dinge hier zu diskutieren kostet zu viel Zeit und erzeugt, wie man an allen Ecken und Enden sieht, nur jede Menge Missverständnisse.

Du sagst

...kannst Du ja auch einmal versuchen, Deine Behauptung, bei nichtlinearen Verläufen des Auftriebs (und des Moments) gäbe es keinen ortsfesten Neutralpunkt, zu beweisen.

Hat er so gar nicht behauptet, er schreibt "Wenn beim Durchtauchen das Segel nach unten durchschlägt".
Das ist auch vermutlich der Grund des Missverstehens... Du beziehst Dich auf den normalen Flug und die dort geltenden Verhältnisse. In dem Moment wo ein Tuck in Gang kommt ist das ja was ganz anderes. Wenn ich noch ein paar Jahre jünger wäre würde ich versuchen den kompletten Vorgang zu simulieren... Wär 'ne nette Diplomarbeit. Stichwort Navier-Stokes...

Für eine starre Fläche gilt bekanntlich für das Moment M, abhängig vom Auftrieb A:
M = Ma=o - A * (Xn - Xs), Xn = Neutralpunt, Xs = Schwerpunkt als Haltepunkt.
Da bei einer starren Fläche das Null-Auftrieb-Moment Ma=o wegen der festen Schränkung konstant ist, gilt.....

Näherung unter extrem vereinfachten Verhältnissen, starre oder quasi-starre Fläche usw. Spätestens beim Stall ist Schluss damit, beim Tuck sowieso, wissen wir ja alle.

da sie sich 1:1 auf den Gradienten des Momentverlaufs übertragen würden

Sicher? Immer?

bei einer sprog-gestützten Fläche

Die Fläche ist im normalen Flug nicht gestützt. Wenn ernsthaft Kräfte auf die Sprogs wirken hat das Segel von oben was abbekommen, oder der Drachen tuckt oder ist im Rückenflug, oder so.

Mich würde mal das Profil vom Swift interessieren.

Gurgeln, und NETT bei den entsprechenden Leuten nachfragen. Oder vermessen.

Dem immer stärkeren Spannen des Segels stehe ich auch kritisch gegenüber, finde ich in der Entwicklung des Flexiblen auch etwas einfallslos.

ICH NICHT! Ich finde die Entwicklung auch der letzten 15 Jahre absolut genial und die neueren Hochleister mit den hochwirksamen VGs finde ich genau deswegen fantastisch.
Einfallslos? Na hör mal! Was willst Du denn stattdessen? Den Flügel im Flug anderweitig spannen oder verfestigen und auf Klappensteuerung umstellen? Verwindungssteuerung die dann wegen der Kräfteverhältnisse doch nicht funktioniert? Oder gleich das Doppelte investieren und einen Starrflügel nehmen?

VG und tschüss
Bernd

PS. Weiter vorne steht

Zu einer schnellen Drehung einer Fläche kommt es z.B., wenn ein Drachen ein Männchen macht (gewollt oder ungewollt), er dann nach vorne abkippt und der Drehimpuls aufgrund der Massenträgheit nachwirkt.

Dass der Drachen aufgrund seines eigenen initialen Drehimpulses in den Tuck gerät, ist nicht richtig. Kann man in entsprechenden Videos gut sehen, da gibt es u.a. genau die Situation die Du beschreibst -der Tuck setzt mit der Verlagerung des Schwerpunktes nach hinten ein, wie schon x-fach erforscht und dargestellt.

[Bernhard Wienand]

AW: Nickdämpfung: Was kann sie, was kann sie nicht?

Hallo Bernd,

den Tuck habe ich nochmals genau studiert, siehe meine für mich abschließende Ergänzung in der Eröffnung des Themas.

Zur Drachenentwicklung:

Ich begrüße ja auch, dass sich die Drachen in den letzten Jahren immer noch weiter entwickelt haben. Ich bedaure nur, dass für die Reduzierung der Schränkung im Trimmflug immer nur die Segelspannung erhöht worden ist. Das finde ich eindimensional und der höheren Segelspannung entspricht ja auch eine höhere Knickbelastung der Querrohre, also teures Carbon oder mehr Alu(gewicht). Ich frage mich auch, warum man dazu 20 Jahre gebraucht hat. Aber vmtl. ist das auch erst durch neues festes Tuch möglich geworden? Und dann stellt sich bei einer hart gespannten Fläche noch die Frage nach einer wirkungsvollen Kurvensteuerung.

Warum wurde/wird nicht probiert, was mir vorschwebt wie hier von mir beschrieben?:

http://www.gleitschirmdrachenforum.de/showthread.php/29300-Semiflexibler-Möglich-Noch-sinnvoll

Gruß, Bernhard