Drukpunt en Zwaartepunt

Bart, je hebt helemaal gelijk dat de hoek tussen vleugel en romp niet erg belangrijk is voor de vliegeigenschappen. De instelhoek van een draagvlak wordt gegeven tov een gegeven nullijn. Die nullijn wordt meestal gedefinieerd als de langsas van de romp, maar het mag ook elke andere lijn zijn. Zoals ik eerder zei heeft elk vlak zijn eigen instelhoek, en het verschil tussen instelhoek van vleugel en stabilo is van belang voor de vliegeigenschappen. Er zijn ook nog configuraties denkbaar met 3 vlakken, zoals bijv bij een Piaggo Avanti, maar daar denken we maar even niet aan....

Excuses voor mijn gezeur over termen, maar ik probeer op deze manier 'het volk' wat wijzer te maken. Voor goed begrip van de theorie is het juiste gebruik van termen m.i. noodzakelijk. Dan praten we tenminste allemaal over hetzelfde.

 

@Fotor:
Dank voor je steun. Ik raakte langzamerhand een beetje uit de voorbeelden hoe dit uit te leggen.
Vwb. jouw terminologie-purisme: ook helemaal mee eens. Het komt wat overdreven over, maar het voorkomt vooral veel verwarring.

@Bart & Fotor:
Ja en nee wat betreft het hoekverschil vleugel romp.
Een vliegtuig ontwerp je in principe voor één basissnelheid en een zgn. enveloppe (minimale/maximale vliegsnelheid)
Voor de basissnelheid zijn ligging van het zwaartepunt en het instelhoekverschil het belangrijkst, tevens bepaalt deze combinatie de stabiliteitsfactor (hoe zelfcorrigerend gedraagt het vliegtuig zich na een verstoring).
Als je dat bepaald hebt, moet je vleugel en stabilo nog met elkaar verbinden middels een romp. Het is slim om die romp zo te positioneren dat de weerstand minimaal is. Dus ligt de romp precies in lijn met de invalshoek. Hierbij krijgt je een extra probleem: die invalshoek is anders voor de verschillende snelheden, maar de vleugel zit onder een vaste hoek aan de romp (alleen een kist met vleugelverdraaiing als besturing kan zijn romp altijd optimaal in de luhtstroom houden).
Aangezien de weerstand kwadratisch oploopt met de snelheid (2x zo hard = 4x zoveel weerstand, 3x zo hard = 9x zoveel weerrstand) wordt de rompstand geoptimaliseerd voor de maximale glijhoek op de vleugel gepositioneerd.
Tijdens de fase "minimaal dalen" heeft de romp dan niet de optimale invalshoek, maar omdat de snelheid daar flink lager is, zijn de gevolgen veel minder erg dan andersom.

Dirk.

 

Dirk, ik ben het zowiezo met jou en Fotor eens dat als je iets bediscussiëerd op een forum, de terminologiën moeten kloppen anders krijg je alleen maar misverstanden.
In principe is dat een kwestie van termen standaardiseren - en dat is al voor ons gedaan, al een dikke eeuw geleden...
Ik probeer me eraan te houden, óók aan "instelhoekverschil", ook al gaat het behoorlijk tegen mijn gevoel in...

 

Dirk, je hebt gelijk dat de langsas van de romp bij een goed ontwerp is uitgelijnd met de aanstromende lucht bij een gegeven snelheid (eigenlijk bij een gegeven invalshoek). Ik heb het voor het gemak buiten beschouwing gelaten omdat de vliegeigenschappen niet dramatisch verslechteren of veranderen als je de instelhoeken van vleugel en stabilo niet helemaal goed kiest (tov de romp), hooguit verlies je licht aan prestaties door een toegenomen weerstand.

 

willen de heren hun licht eens laten schijnen over een vleugel ontwerpje waar ik mee bezig ben.
Spanwijdte 140 cm
profiel MH30 achtig (iets opgedikt)
wortelkoorde 20 cm
tipkoorde 10 cm
pijlstelling -20 cm
2 graden tipverdraaiïng (achterlijst omhoog)
Verwachte vliegsnelheid 300 Kmh......

 

Waarom een gepijlde vleugel bij deze snelheden? Kan je de ligger niet beter gewoon helemaal recht maken, en over de hele vleugel op dezelfde koordepositie? Het lijkt me dat dat het stevigst uit te voeren is. Met 300 kmh kan je behoorlijk wat g's trekken.
Heb je echt 2 graden washout nodig? Bij deze hele hoge snelheden (dus hele lage invalshoeken) loop je het risico dat het buitenste deel van de vleugel negatieve lift gaat leveren, en dat gaat je prestatie kosten.

 

Let wel, pijlstelling naar voren. Tot nu toe heb ik daar heel goede ervaringen mee, terwijl er velen zijn die zeggen dat het niet goed is.



burt-rutans-pond-racer-voortgangscontrole-;-5

Alle toestellen die ik tot nu toe zo gemaakt heb vliegen perfect en zeer stabiel en zijn ook nog eens lekker snel.

 

hoeveel pijlstelling naar voren heb je dan?
tot een graad of 4 zijn de verschillen nauwelijks merkbaar

alphamax

 

Bij de pondracer was dat een cm of 7 tot 10, weet niet meer precies hoeveel. Het model ligt hier nog wel in de garage, zal morgen eens nameten.


Bij de Rapster XL is dat ook iets in die trend en nu wil ik iets extremer gaan en staat de tip duidelijk voor de wortel. Tussen de neuslijst aan de tip en de wortelrib zit 20 cm. Dus de tip neuslijst staat 20 cm voor de wortel neuslijst. Het zwaartepunt komt dan ongeveer 5 cm voor de wortelrib.

Ik weet niet veel van de theorie en wil dit nu eens duidelijk uitgelegd krijgen. Ik ontwerp alles op het gevoel en de natte vinger. De vleugel is een masieve plank die ik in profiel geschaafd heb en het profiel is in eerste instantie ook uit de natte vinger ontsproten.
Hier is te zien hoe ik dat doe. mvcswentibold :: Bekijk onderwerp - De Rapster F5B
Het enigste wat ik kan bedenken is dat door de tip verdraaiïng de vleugel in vlucht netjes in vorm blijft en de krachten op de vleugel binnen de perken blijft.
Ook de luchtstroom die normaal naar de tippen toe naar buiten wegloopt is opgeheven en draait om waardoor die naar binnen toe wegloopt, tipwervelingen zullen minder ernstig optreden. Waardoor het toestel veel stabieler en voorspelbaarder vliegt. Echter dat zijn mijn praktijk bevindingen en die kan ik theoretisch niet onderbouwen.

Het enigste probleem dat ik ken is de orientatie, ik heb mij al enkele keren verkeken op de vliegpositie waardoor ik van het gas af moest. De Rapster XL is laatst gemeten in horizontale vlucht op gemiddeld 185 Kmh met een top van 198 Kmh. Bij aanduiken zal dat nog een heel stuk hoger worden.

 

Als het klopt dat bij een (positief) gepijlde vleugel de tippen met een grotere aanvalshoek vliegen (aanvalshoek-van-een-gepijlde-vleugel ) dan zou je mogen verwachten dat ze bij een negatief gepijlde vleugel een kleinere aanvalshoek hebben. Dat zou kunnen betekenen dat je, ook zonder wash out, niet gauw een overtrokken tip zal hebben. Dat is wel een leuk vooruitzicht, want een zover vooruit stekende, overtrokken tip betekent een vals wegvallend toestel.

Ik hou wel van die ambachtelijke benadering van ontwerp & bouw. Hoewel je, als je toch gaat glassen, zo'n vleugel natuurlijk ook van schuim zou kunnen schuren (behalve dat dat nóg meer troep geeft natuurlijk). Maar hout heeft wel iets super-ambachtelijks...

 

Nee, juist niet! Als vooruit stekende tippen als eerst overtrekken, verlies je lift voor het drukpunt van de hele vleugel. Dat geeft een moment voorover, dus stabiliserend. Tip-stall bij positief gepijlde vleugels (tippen naar achteren) is veel vervelender, dan verlies je lift aan de achterzijde, waardoor het vliegtuig achterover wil kantelen, wat de stall verergert.

TC01, mijn opmerking eerder over gepijlde vleugels ging niet zozeer over de aerodynamische kant, maar over de constructieve kant. Ik ging uit van een vleugel met ligger (die je blijkbaar niet bouwt, dus dan heeft de opmerking minder zin). Als je in deze gepijlde vleugel een rechte (zonder pijlstelling) ligger zou bouwen kan je vervelende torsiekrachten krijgen bij hoge belastingen, een gepijlde ligger is weer moeilijker in te bouwen omdat hij niet doorloopt in de romp.

 

Het was ook ls aanvulling bedoeld, niet als commentaar.

Dirk.

 

Voorwaartse pijlstelling van een vleugel heeft dezelfde effecten als wash-out, achterwaartse pijlstelling werkt vergelijkbaar met wash-in.
Wash-out = kleinere invalshoek - profielneus naar beneden verdraaien.
Wash-in = grotere invalshoek - profielneus naar boven.
Kijk hier eens naar.
Ik ken dit ook al uit een van de boeken van Franz Perzeke, maar dat is wat lastiger linken hier.
Het is dus net andersom als Bart suggereert.

Waarom? Daar ben ik ook nog niet helemaal uit. Ik vermoed dat het te maken heeft met de zgn. geïnduceerde invalshoek, maar zoals ik al eerder heb geroepen, geïnduceerde stromingseffecten begrijp ik nog niet zo goed.

Pijling in het algemeen vergroot wel de torsiebelastingen bij een vleugel.

Definitie: bij een (aerodynamische) rechte vleugel is de 25%-koordelijn recht en staat haaks op de vliegrichting. De denkbeeldige lijn die alle punten op 25% van de lokale vleugel verbindt is dus recht en staat haaks op de vleugel.

Er zijn 2 oorzaken voor torsie op een vleugel:
1. Bij een normaal profiel (niet S-slag dus) genereert het profiel een nose-down (draai)moment. Zowel de wortel als de tip. Omdat de wortel door de romp (en stabilo) gefixeerd wordt zal de vleugel onder invloed van deze torsiekracht wat voorover veren/buigen/verdraaien.
2. bij een pijlstelling werkt de lift aan de tip iets voor (of achter, afhankelijk van welke pijlstelling). Bij voorwaartse pijlstelling wordt de vleugeltip door de wat naar voren geplaatste tip wat omhooggetild, en daardoor verdraaid. Er ontstaat dus wash-in, vergrootte invalshoek.

Door een licht achterwaartse pijlstelling zou je dus de torsie uit punt 1 kunnen opheffen (in theorie, hoe je dat berekent is punt-2).

De beschreven vleugel is denk ik bedoeld voor pylon-racen. Hoge snelheden, scherpe bochten met grote liftgetallen (Cl's) en G-krachten. Typisch de situatie waar je problemen zou kunnen verwachten. Die grote Cl's zouden wel eens in een (high-speed) stall kunnen uitmonden.

Wat ik van de voorgestelde vleugel vind? Zonder enige (wetenschappelijke onderbouwing) lijkt me de pijlstelling erg groot (de wortelkoorde naar voren. Ik zou het veel gematigder houden. Voorlijst recht, of hooguit een paar cm voor de wortelvoorlijst. Dat is ook mijn beeld van de pylon-kisten die ik heb gezien.
Daarnaast zou ik over de hele vleugel hetzelfde profiel kiezen (van wortel tot tip dus) en hooguit 1 graad tip verdraaiing.

Vraagje: ik heb je bouwdraadje bekeken. Je bouwt een vol-balsa vleugel. erg mooi! Maar wat ik me afvraag is hoe je de profielnauwkeurigheid waarborgt. Ik lees niets over sjablonen, het is uit de hand geschaafd en geschuurd ...
Wat me het grootste probleem lijkt is: hoe garandeer je de profiel-symmetrie links en rechts en en symmetisch profielverloop. Als je dat nl. niet nauwkeurig lukt, is discussieren over een optimaal vleugelontwerp tamelijk zinloos.

Gr. dirk.
Als die vleugel onvoldoende torsiestijf is gebouwd zal er bij ho

 

Natuurlijk, sorry ik zat verkeerdom te denken... :Fade-color

 

Tja, ik ben nog van de oude stempel. Altijd met mijn handen gewerkt en een heel goede leermeester gehad. Mijn vader zaliger was Timmerman/meubelmaker volgens de oude school. Van hem heb ik het vak houtbewerken geleerd. Daarnaast was ik ooit lid van de KSI, een kleine vrije vlucht en lijnbesturings club in Sittard. Daar werden regelmatig chucks gemaakt volgens deze methode. Deze chucks ben ik altijd blijven maken en als ik iets wilde testen maakte ik zo ook de kleine testmodellen. Het is nu bijna 40 jaar geleden dat ik zo met modelvliegen begon.

De acuratie van het profiel in deze vleugels is bijna 99% ook al gebeurd dat op het oog en gevoel. Maar niet getreurd, het geeft ook speciale tooltjes waarmee je contouren kan kopieëren/nameten. En natuurlijk als je zoiets maakt dan moet je dat met beleid doen en niet als een gek tekeer gaan. Steeds dunne plakjes wegschaven en lange halen maken zodat je over de gehele lengte een gelijke krul krijgt. Aan de krullen kun je zien of je het goed doet of niet. Het daarna gladschuren is een kleinigheidje mits je een lange en brede schuurplank neemt.

Maar hiermee gaan we oftopic. Laten we ons hier beperken tot het berekenen van waarom iets wel of niet werkt. En natuurlijk het netjes uitleggen zodat de gewone man het ook begrijpt. En daarmee zijn jullie op de goede weg bezig, ik begrijp er ook steeds meer door...........

 

Als de die "gewone man" inderdaad die nauwkeurigheid haalt die hij beweert te halen (99%) is hij minder gewoon dan hij denkt. Ik zou dat meer als uitzonderlijk goed betitelen! Daar kan ik nog een hoop van leren.

Je moet eens bij iemand met een computer met het programma Profili erop printjes laten maken op 'jouw' koorde, van de door jouw gebruikte profielen. Dan kun je echt zien hoe goed je zit, en nog meer uit je modellen halen.

OK. terug naar het onderwerp: druk en zwaartepunt.

Dirk.

 

Vraagstuk uit de praktijk, mijn SG-38.



Die heb ik dit weekend voor het eerst gevlogen en er vielen twee dingen op:
1. Ik moest erg veel down trimmen om een beetje snelheid te houden en
2. tijdens de sleep moest ik vol (als in stick helemaal naar voren) down geven om laag te blijven.

Ik heb net even wat gemeten en wat blijkt, mijn SG-38 heeft een instelhoekverschil van 4,8 graden. De echte heeft 6 graden, waarmee het natuurlijk een zeer stabiel platform wordt. Qua constructie klopt het daarmee wel. Maar helemaal goed is het dus nog niet.

Ik weet niet zo goed wat ik zal doen, zwaartepunt nog verder naar voren of instelhoekverschil wat kleiner maken.

Kan iemand mij vertellen wat bij een vliegtuig met zo veel weerstand slim is? En waarom?

 

Ik zou gaan voor een kleinere instelhoek. Ik weet niet of de constructie zich ervoor leent, maar misschien kan je met hele kleine stapjes de instelhoek verkleinen...
Dat je moet prikken om niet te hoog te komen op sleep is niet verwonderlijk - in het echt is dit toestel waarschijnlijk nooit gesleept, altijd gelierd of ge-elastiekt. De (sleep)haak zit heel laag t.o.v. het CG en t.o.v. de totale luchtweerstand.
Misschien kan je een constructie bedenken voor een tweepuntstoom, dus een V-lijn die, behalve vóór op de schaats, ook ergens bij het midden van de vleugelneus vast zit - maar die twee punten moeten natuurlijk wel in één keer gelost kunnen worden...

Edit - misschien is dit iets...:
Maak aan de vleugelneus een lijntje vast. Dit lijntje moet lang genoeg zijn om de V van de V-lijn te vormen. Aan het andere eind van deze lijn een lus.
Aan de sleeplijn moet een ruime ring zitten. De V-lijn gaat hier doorheen, en wordt vastgezet in de sleephaak.
Als je ontkoppelt, wordt de V-lijn door de ring getrokken, en de V-lijn blijft langs de romp hangen, waarschijnlijk onzichtbaar...
Het lijkt me dat je koord zou moeten nemen, liefst niet al te soepel, om te voorkomen dat de V-lijn zich opdraait en vast komt te zitten. (Een soortgelijke methode is vroeger wel gebruikt bij zeilvliegers... daar moest ik opeens aan denken.)

 

Voor wat het slepen betreft, toen het tijdens de tweede sleep wat langzaner ging was het niet zo'n probleem. Daar kan ik wel mee leven. Maar bedankt voor het mee denken

Mijn vraag richt zich meer op het aerodynamische vraagstuk; is er een reden bij dit type vliegtuig om het instelhoekverschil zo groot te maken, en wat als je het kleiner maakt?

 

Zou het niet zo zijn dat in de tijd waar dit toestel uit stamt, er met veel grotere instelhoeken werd gewerkt? De aerodynamica was een stuk minder verfijnd...