Austria 'Elefant' II

Binnenkort dus weer een streepje erbij!



Gefeliciteerd, en succes met de opleiding!

 

Gefeliciteerd Raymond.

Ik zag deze vanavond, waarschijnlijk al eens gezien, maar ik vind de beelden erg gracieus

http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=eQZJGSCvXGU

Terence

 

Leuk! Gefeliciteerd! Mag je straks nog grotere modellen vliegen!
Jij ook een 15 m Elefant! ;-)

 

Gefeliciteerd!

 

Dank voor alle felicitaties!

Ik heb net eens een beetje met Profili lopen stoeien. Dat heeft interessante inzichten opgeleverd.

Eerst maar eens kijken naar het N60 profiel zoals het aanwezig is in Profili. Dat blijkt wat kreukels in de drukverdeling te hebben rond de neus, wat aangeeft dat het profiel daar niet netjes rond gemaakt is. Profili heeft een module waarbij je de drukverdeling rond een profiel kan aanpassen, Profili rekent dat terug naar een profielcontour. Als je kleine stapjes maakt en niet het hele profiel in één keer aan wil passen kan dat heel aardig werken.
In het plaatje hieronder een uitsnede uit de niet-visceuze drukverdeling bij de neus bij 2 graden invalshoek, deze bevat wat vreemde schommelingen. De rode kruizen geven de gewenste drukverdeling.


Zo heb ik nog wat stapjes gemaakt. De verschillende versies worden bij elkaar gezet om te vergelijken.
Bij een Reynolds getal van 100.000 is er weinig verschil.


Bij Re=70.000 zie je wel verschillen. Bij de 4e en laatste versie heb ik een kleine knik op ca 30% van de koorde aan de bovenzijde aangepakt, maar die modificatie blijkt geen goed resultaat te geven. Die lichte knik in de drukverdeling zit er blijkbaar niet voor niets. Schaal van weerstand begint niet bij 0!


Ik besluit door te gaan met de versie N60~2.

Laatst in de auto op weg van werk naar huis bedacht ik me ineens iets. Bij de vorige Elefant is door iemand opgemerkt dat een turbulator niet nodig zou zijn bij het gebruik van Oratex omdat de grenslaag toch al heel vroeg om zou slaan naar turbulent vanwege de ruwe structuur van de Oratex. XFoil (de aerodynamische rekenmodule van Profili) gaat bij de berekeningen uit van een nette turbulentievrije stroming en een glad oppervlak. Dat klopt dus niet!

Een optie is om in Profili omslag te forceren op een vast koorde-percentage van het profiel, om zo een turbulator te simuleren. Maar een nettere methode zou wellicht zijn om de waarde van N_kritisch aan te passen. N_kritisch geeft aan hoeveel turbulentie de stroming bevat, dit om metingen in windtunnels goed te kunnen matchen met de berekeningen van hetzelfde profiel (de ene windtunnel geeft een nettere laminaire stroming dan een andere). Een lagere N_kritisch laat de stroming sneller omslaan van laminair naar turbulent.

Zou het nu niet goed zijn om mijn berekeningen uit te voeren met een lage waarde voor N_kritisch, om zodoende eerdere omslag door een ruw oppervlak te simuleren? De verwachting is dat de prestaties bij lage Reynolds getallen beter worden bij vroegere natuurlijke omslag doordat je minder snel last hebt van laminaire loslaatblazen. Dirk blijkt (via mail) mee te gaan in mijn gedachtengang. Dat vraagt om vergelijking.

Eerst heb ik het N60 profiel door laten rekenen met een N_kritisch van 11 (tot nu mijn standaard waarde, geldt volgens Profili voor een mooie schone windtunnel of een motorzwever).
`

Hierbij presteert het profiel aardig tot Re=100.000, daaronder nemen de prestaties snel af.

Dan nog eens dezelfde berekening met een N_kritisch van 6 (dirty windtunnel).


Het verschil is gigantisch! Bij de lage N_kritisch ('vuile' stroming die snel omslaat) presteert het profiel tot Re=50.000 nog redelijk. Bij hoge Re getallen verschilt de CD (weerstandscoefficient) niet veel voor de verschillende N_krit waardes, bij lage Re getallen is de CD echter tientallen procenten (!) beter voor de lage N_krit.

Nu is het natuurlijk de vraag welke waarde voor N_kritisch een realistisch beeld geeft van de werkelijkheid. Daar kom je niet achter zonder windtunnelmetingen. Maar deze berekeningen laten wel zien dat het goed is om de Elefant vleugel een ruw oppervlak mee te geven, de prestaties zullen dan vrijwel zeker beter zijn dan bij een glad oppervlak.

Nog even voor het idee: vorige keer is berekend dat het Re getal aan de tippen kan zakken tot iets boven de 50.000 bij een zeer laag vlieggewicht, de vorige Elefant werd uiteindelijk een kilo zwaarder. Laat ik dus rekening houden met een minimaal Re getal van 60.000 voor de Elefant.

 

Raymond,

De koordelijn van het standaard N60 profiel in Profilli staat zo'n 3 positief gedraaid t.o.v. de horizon.

Dit geeft een vertekend beeld van de prestaties.

Ik krijg het met de functie "adjust coordinates for selected airfoils (who's chord line is not horizontal)" niet goed, want dan slaat het programma vast.

In XFLR5 lukt deze aanpassing wel.

Vraag:
- Is de profielkeuze al gemaakt, of mogen we nog een alternatieven aandragen? (12% dikte met 6% welving...Dat moet beter kunnen!)
- Staat of gaat de vleugel in XFLR5?
- Als je dat wilt kan ik een perfect gesmoothd N60 profiel voor je verzorgen.

 

Huh? Die verdraaide koordelijn had ik nog niet gezien. Hoe heb je dat uitgevonden? Geeft XFLR5 dat op? Ik had ook nog niet gezien dat er 6% welving stond, geeft Profili inderdaad ook. En dat terwijl dit profiel op het oog helemaal geen 6% welving heeft. Moet door de koordelijn komen. Misschien hebben ze de coördinaten gemaakt ten opzichte van het 'tafelblad' (als het profiel er plat op ligt) ipv ten opzichte van de koorde (zoals het hoort).

Ik sta zeker nog open voor profielsuggesties. Liever geen dunnere profielen, ik wil minimaal deze dikte houden (aan de binnenkant, richting tippen kan het evt dunner) ivm de grote slankheid van de vleugel. Een dunner profiel geeft nog weer een grotere belasting op de liggers (die vorige keer geklapt zijn, dus die worden breder/dikker) en maakt het moeilijker om een dikke vleugelverbinder kwijt te kunnen bij enige V-stelling. Vorige keer heb ik een 16 mm Petraush buis gebruikt als verbinder, en dat beviel me prima.
De vorige keer heb ik wat profielen bekeken en de N60 kwam er niet verkeerd uit, en een overweging was toen ook de aansluiting op de romp die al bestond. Dat laatste is nu geen overweging meer, dus een ander profiel is zeker mogelijk.

De vleugel staat nog niet in XFLR5, daar moet ik weer eens goed in duiken. Ik beheers XFLR5 nog steeds niet goed.

 

Dat is misschien niet eens erg. XFRL5 beheerst je voordat je het zelf beheerst....

 

Proef ik hier enige verslaving? ;-)

 

Ik zag de scheefstand puur op het oog. Voor de gangbare Cl vs Cd grafiek maakt het geen verschil, omdat alpha daar niet in voorkomt.

Na aanpassing van de koordelijn is de welving een alleszins redelijke 4%.

Ik heb er een paar andere profielen tegenover gezet, maar de N60 is inderdaad eigenlijk heel zo gek nog niet! Lekker zo laten dus!

 

Stoeien met XFLR5, ik heb nog veel te leren

Ik ben aan het stoeien met XFLR5. Het profiel is nu gekanteld zodat de koorde vlak ligt.

Voor de vorige Elefant had ik al eens een model in XFLR5 gemaakt, maar de maten daarvan weken toch wat af van wat ik nu op de tekening meet. Die maten zijn aangepast. Het model is nu nog eenvoudig, zonder washout en profielverloop. Als hoogteroerprofiel heb ik een NACA0012 genomen.

Model vleugel en stabilo


Ik krijg het programma aan het rekenen om een fiks aantal polaires van de profielen te berekenen.


Vervolgens kan ik ook het vliegtuigmodel door laten rekenen. Ik ga uit van een gewicht van 5 kg, iets lichter dan Elefant I.


Wat ik zo snel nog niet voor elkaar krijg:
- liftverdeling over de spanwijdte
- grafiek snelheid - daalsnelheid
- vast nog veel meer, maar daar ben ik nog niet aan toe gekomen

Vragen tot zo ver:
- Klopt het dat het snijpunt van de CM kromme met de horizontale as het punt van uitgetrimde snelheid weergeeft voor deze configuratie?
- Wat voor helling wil je uiteindelijk zien in de CM-CL grafiek? De kist moet uiteindelijk 'redelijk stabiel' vliegen. Ik heb geen referentie aan andere modellen, dus ik weet nog niet welke gradiënt voor grote of kleine stabiliteit staat.

Iemand tips?

 

1. Algemeen gebruik binnen XFLR5:
   • Als je de muis boven een grafiek houdt en je toetst 'R' (of 'r'), dan wordt de grafiek gereset. Terug naar de ingestelde standaardwaarden. Je krijgt de hele grafiek weer te zien.
   • Draaien aan het muiswieltje = zoomen
   • muis boven de grafiek en 'G' of 'g' en je kunt de variabelen voor de X- en Y-as kiezen. En nog een bergje meer, maar dat ontdek je wel.
   • muis boven de grafiek en klik met de 'verkeerde muisknop' levert dezelfde mogelijkheden op
2. Allerlei variabelen over de spanwijdte:
   Jouw derde plaatje (schermprint) met de 4 grafieken. Daar ben je op gekomen door in de knoppenbalk boven de grafieken op de knop links van de knop met het vliegtuigje te klikken. 1 knop meer naar links, en je krijgt een grafiek '.... over de spanwijdte'.
   Ook hier geldt het 'R', 'G', .... verhaal.

In het tweede schermprintje kan ik niet lezen welke Re-getallen je allemaal hebt doorgerekend. Mijn reeks is ± 2k, 10k, 20k, 40k, 60k, 80k, 100k, 150k, 200k, 250k, 300k, 400k, 500k, 750k, 1m, 2m, 5m, 10m, 20m.
'k' staat voor 1000, 'm' voor 1.000.000
Alleen met zo'n extreme reeks kun je ook van heel snel tot aan de overtrek doorrekenen.

Of de CM-kromme omhoog, omlaag of ergens daar tussenin loopt, maakt niets uit voor glijhoek, min-sink, etc.
Ik gebruik die wel om een indruk te krijgen van het ZW-punt. Daarvoor ga ik als volgt te werk:

1. ik zorg dat vleugel, stabilo en kielvlak getekend zijn, geprofileerd, etc.
2. instelhoekverschil nul graden, maar dat maakt niet echt uit.
3. kies een ZW-punt
4. reken je kist door
5. kijk naar de grafieken Cl/Cd (glijhoek) en Vz over alfa.
6. kies waar je met stabilo neutraal wilt vliegen: Vz-minimaal, Cl/Cd-max, ergens er tussen in, en lees de bijbehorende instelhoek van de vleugel af.
7. 'edit plane'(Shift-F3) en geef daar je vleugel (main wing) de bedoelde instelhoek (Tilt Angle = ...)
8. Doe hetzelfde bij de 'Elevator'. Ook zelfde hoek!!!
9. Klik 'OK', en sla op. accepteer dat alle berekende waarden vervallen.
10. Nu ga je net zolang met het ZW-punt spelen tot de Cm-over-alfa-grafiek horizontaal loopt. Het wordt nooit een rechte lijn, maar je kunt begin en wel even hoog krijgen. Doe dat nauwkeurig!
11. Alleen die laatste waarde is van belang, want het ZW-punt waarmee je die hebt doorgerekend is het neutraalpunt.
12. Nu kun je je bepalen waar je je ZW-punt wilt hebben. Ik doe dat adhv de zgn. Static Margin (SM): x% van de gemiddelde aerodynamische koorde vóór het neutraalpunt. Ik kies voor staart-kisten 6% tot 10%.
13. Klik op de knop met het vliegtuigje. Links onder staat de M.A.C. (mean aerodynamic chord) deel die door 100, vermenigvuldig met de door jou gekozen SM, en trek die waarde af van het ZW-punt bij 'horizontale' Cm-grafiek.
    Dit wordt je ZW-punt.
    Geef dit op in het desbetreffende window (F6)
14. Nu ga je via de 'plane editor' (shift-F3) net zolang spelen met de 'Tilt Angle' van de Elevator tot de Cm-over-alfa exact door de oorsprong loopt. Let op: deze grafiek moét van links naar rechts dalend zijn, anders is je kist instabiel.

Je kunt het ook andersom doen:

• begin na stap-7 van de reeks hiervoor
• kies een gewenst instelhoekverschil (1 graad voor snellere kist, 2 -2,5 graden voor de Elefant zou ik denken, door de 'Tilt Angle' van de elevator te veranderen.
• Ga net zo vaak rekenen en ZW-punt aanpassen tot de Cm-over-alfa exact door de oorsprong loopt.
• Je weet nu welk ZW-punt bij dat instelhoekverschil hoort.

Er is iets voor te zeggen om beide benaderingen te kiezen. de methode is niet erg nauwkeurig. Dat lijkt alleen maar omdat je getallen met 3 decimalen krijgt. de werkelijkheid zal best anders zijn, maar vliegbaar is hij waarschijnlijk wel.

 

Dirk, enorm bedankt voor alle info. Net al even snel wat bekeken en ik krijg al meer info naar boven. Ook heb ik nog wat extra polaires berekend voor lagere en hogere Re getallen. Toch krijg ik bij het doorrekenen van het vliegtuigmodel boven de 10 graden invalshoek vele malen de boodschap 'could not interpolate' De profielen zijn tot minimaal 15 graden doorgerekend.

Nog een vraagje voor het rekenwerk: naar wat voor liftverdeling-spanwijdte moet ik streven voor minimale weerstand? Horizontale lijn? Elliptisch?

 

Ik snap dat ook niet precies. Het heeft volgens mij te maken met het feit dat hij bij het doorrekenen niet alleen naar de invalshoek kijkt en dan opzoekt welke Cl daarbij hoort, maar dat hij ook ergens een Cl verwacht (bv. Cl=0,9) die bij hele kleine Re's gewoon never nooit bereikt wordt.

Ik beperk de rekenrange vervolgens tot de hoeken die nog wel uitkomsten geven. Die range stel -6,8 t/m +8,1 deel ik door 99 (max aantal berekeningen is 100) en die uitkomst rond ik naar boven af.
Uit het voorbeeld:
Breedte = 6,8+8,1=14,9
14,9 / 100 = 0,149 ==> 0,15
Mijn analyse stapgrootte is dus 0,15
Zo rekent hij de maximale range door zonder foutmeldingen.

Houdt er ook rekening mee dat je bij het doorrekenen van een 'wing' (F6) de keuze krijgt tussen de analyse-methodes LLT, VLM en 3D-panels. Bij het doorrekenen van een 'plane' is er maar één optie: 'mix 3D/VLM'. Om de uitkomsten vergelijkbaar (en realistisch) te houden gebruik ik bij 'wing' ook VLM. Bovendien geeft LLT heel rare (en in mijn ogen onrealistische) afwijkingen aan de tippen (geïnduceerde hoek/weerstand).

Elliptisch!
Er zijn zeer deskundige mannen (profs) die beweren dat het soms met een iets andere verdeling nog optimaler kan. Dan heb je het over 0,5% à 2% beter. Met zo'n schaalkist waarbij je niet met de koordes kan varieren mag je in je handjes klappen als je 5% onder het optimum komt.

In de 'plane' view (vliegtuig-knopje) zie je na doorrekenen rechts onder ook een rijtje getallen verschijnen. Een daarvan is 'Efficiency'. Als die = 1.0000 dan ben je elliptisch. Bij 1.0500 of 0.95000 zit je er 5% onder.

In de grafiek xyz-over-span kun je uit de variabelen kiezen voor "Local lift C.Cl/M.A.C.". Vervolgens met de muis boven de grafiek, verkeerde muisknop, selecteer: 'show elliptic curve' en 'show current OpPoint only'.
Als je dan met je muis boven de grafiek in het boxje met de invalshoek gaat staan, en met je muiswieltje draait scrol je heerlijk door alle invalshoeken met bijbehorende liftverdelingen heen.

 

XFRL5 genereert een logfile. Daarin kun je zien bij welk Reynolds getal, op welke locatie in de vleugel, geen lift gevonden wordt voor het betreffende profiel.

Dit geldt ook voor het stabilo.

 

Zelf ben ik geneigd te zeggen: Vlakke Cl, aflopend bij de tippen-> resultaat iets overelliptisch. Dit komt de handeling ten goede.

Volgens mij is de afwijking tussen elliptisch of rechthoekig niet meer dan 5%. (er van uitgaande dat je een correctie op de vleugelbelasting maakt, zodanig dat beide vergelijkvleugels even hard dalen. Glijgetal is dan het verschil.

In jouw single trapeze geval zou het kunnen betekenen dat je wat rotatie in de vleugel kan bouwen. (ik weet effe niet meer hoe je dat noemt....:hammerhead: )

 

Klopt, maar dan snap ik het nog niet.

Een stukje log:

Als ik dit lees ...
- Re=55.000 t/m 101.000 ligt ruim binnen de pre-calculated range van Re-getallen
- Cl's groter dan 1,27 zijn niet reëel bij die Re's

Ik krijg dan ook de indruk dat er bij het rekenen van een Cl wordt uitgegaan ipv. een invalshoek (en dat zegt hij eigenlijk ook). En dat vind ik niet logisch ..

 

Tipverdraaiing? Washout?

 

Tipverdraaiing? Wash-out (wash-in)? ...

enne ... ( : hammer : )

 

http://www.xflr5.com/docs/Point_Out_Of_Flight_Envelope.pdf