CoG van zweefvliegtuigen

Nalv. van een geheel andere discussie kwam ik dit tegen.

https://www.dg-flugzeugbau.de/en/library/optimum-cg-sailplanes

Kern-zin:

The aft position of the center of gravity is not desirable in order to achieve a really good result. The best results were achieved about 30 – 35 % in front of the aft limit of the specifications for the center of gravity. That is caused by the elevator since it is not in a neutral (streamlined) position with a centered C/G. Instead it has to produce lift (an up elevator deflection) which it’s not actually designed for resulting in increased drag.​

Klopt?


jan.

 

Een 'up-elevator' is een negatieve lift leverende situatie,

ik denk waar ze op doelen is dat als je CG te ver naar achter legt, je stabilo lift zal moeten leveren, dus eigenlijk down elevator.

 

DG zegt "an up elevator deflection"
Dus dan genereer je negatieve lift.
Maar de test is uitgevoerd bij een echte zwever, een ASH25.
We kennen het vleugelprofiel niet (HQ 17; tip DU 84-132/V3 maar hoe is het verloop?), het stabiloprofiel niet en ook niet het EWD.
Dus dit is allemaal gegis en totaal niet van toepassing op modelzwevers.

GJ

 

De 'kernzin' is niet voldoende correct. Het gaat uit van het optimaliseren van ee klein gevolg en niet van het uitgangspunt van een goed zwaartepunt.
De bekende Helmut Quabeck komt in een van zijn boeken (FMT Golleg's) op het zelfde spoor dat gedeeltelijk een dwaalspoor is.
Ivm mijn verjaardag nu kan ik er pas morgen wat uitgebreider op in gaan.

 

Gefeliciteerd Rick!

GJ

 

Morgen is al om 00:01 uur maar van mij mag je uitslapen.
Maar van harte gefeliciteerd Rick, ook ik kijk uit naar jouw uitgebreidere uitleg.

 

Ik begrijp het zo: als het C/G te ver naar achteren ligt, moet het stabilo (relatief veel) lift generen.

Lift om de boel in evenwicht te houden, dus naar beneden gericht!

En dus is een upward deflection (uitslag) nodig.

Die veel weerstand genereert.

Soort van suboptimalisatie, dus.


jan.

 

Nou Rick.. kom op, het is bijna half twaalf, lang genoeg jarig geweest.... ;-)

GJ

 

Rick zit eerst nog in Simons te studeren . . .


jan.

 

Of het stabilo nou positieve of negatieve lift genereert zal mij eerlijk gezegd een zorg zijn ....
Wat mij interesseert is of een vliegtuig zelf-stabiliserend is of juist destabilliserend. Dat laatste wil je niet (de meesten, over GJVO twijfel ik ).

Elk vliegtuig heeft een neutraalpunt. Let op, ik zeg "vliegtuig", niet vleugel. Het neutraalpunt van alleen een vleugel is anders dan dat van een compleet vliegtuig! Een aangezien we niet vliegen met alleen een vleugel (planken en andere exoten even daar gelaten) heb ik het over het neutraalpunt van het hele vliegtuig.
N.B. wij praten hier m.n. over neutraalpunt over de dwars-as (invloed op hoog-laag neiging). Een neutraalpunt over de andere 2 assen kan ook (en ligt idealiter op dezelfde plek), maar zijn (nog) niet onderwerp van deze discussie.

Je kunt het neutraalpunt berekenen (rekenkundig schatten) maar het correcte neutraalpunt is die plek waar, als je daar het ZW-punt plaatst, het vliegtuig (over de dwarsas) indifferent reageert op een verstoring.
Stel dat door een windvlaag de neus 5 gr up gaat, dan zal dat niet vanzelf veranderen. Niet verbeteren, niet verergeren!
In deze situatie zijn zeer kleine ho-roer-uitslagen afdoende (± de helft van normaal) en reageert de kist heel gevoelig op thermiek (goed zichtbaar!).
Als je het ZW-punt achter het N-punt positioneert, zal de afwijking na een verstoring (zonder ingrijpen van de piloot) groter worden. Ligt het ZW-punt ervoor dan zal het vliegtuig zichzelf corrigeren na een verstoring. Hoe groter de afstand tussen N-punt en ZW-punt, hoe heftiger de (de)stabilliserende reactie zal zijn.

In dit kader is het begrip Stabiliteitsmarge (SM) van belang: de SM is de afstand N-punt <--> ZW-punt uitgedrukt in % van de gemiddelde aerodynamische koorde. Bij onze zwevers ligt de SM gewoonlijk tussen de 4% en 15%. O.h.a. hoe beter de piloot, hoe kleiner de SM. GJVO vlieg mogelijk met een negatieve SM?! , een beginnerskist zit eerder op of bij 15%.

In een bijdrage van mij in het ASK-13-draadje heb ik al geschreven en verklaard dat bij kleinere SM's (<15%) het stabilo meestal nog dragend is bij normale liftgetallen (Cl > 0,1 schat ik). Dit is heel goed zichtbaar in XFLR5.
Hoe dat bij bemande kisten zit weet ik niet. Ik heb wel gehoord/gelezen dat die met veel grotere SM's vliegen, 20% of mogelijk nog meer. Dat heeft ongetwijfeld met risico te maken (er zit een mens in, die in leven behoort te blijven ). Dat zo'n grote SM ongestraft kan in grote kisten, heeft ongetwijfeld ook met de VEEEEL grotere Reynolds-getallen te maken. We zien dat vaak ook al gebeuren bij grote schaalbakken. Ik weet dat de JS1 van @Berrie, en de Nimbus 4 van @Fotor al vlogen met een SM van zo'n 20% of meer. Ik weet ook dat Berrie de SM van de JS1 al verkleind heeft, maar hij gaat die never nooit leggen op de 4% à 6% van b.v. zijn Supra.

 

In wat de gevolgen zijn van het verschuiven van het CG zit geen enkel verschil bij een model of een 1:1 vliegtuig.
Wat in het stukje van DG ook al beschreven werd is: de winst die je kunt krijgen met een relatief achterlijk zwaartepunt raak je kwijt doordat je voortdurend moet sturen om de vliegstand en snelheid constant te houden. De snelheid loopt veel sneller op (is niet fijn bij het thermieken, dan vlieg je veel te grote cirkels) en neemt ook veel sneller af (wat gevaar oplevert omdat je dus ongemerkt te langzaam kunt gaan vliegen en kunt overtrekken, met name niet fijn in de nadering voor de landing).
Door het zwaartepunt wat verder naar voren te leggen dan theoretisch het meest optimale zou zijn presteert het vliegtuig uiteindelijk net zo goed doordat je minder hoeft te sturen. En tegelijkertijd is het veiliger en minder vermoeiend omdat het niet bij iedere verstoring een correctie van de piloot vraagt. Zeker als je 5 of 6 uur aan het vliegen bent (met helemaal het eind de landing, waarbij de piloot dus sowieso al moe en minder scherp is) is dat veel belangrijker dan die laatste procent theoretische winst.
Te ver naar voren is ook niet efficiënt omdat je hoogteroer dan voortdurend "up" staat wat veel extra weerstand oplevert (wat ook in het stukje van DG staat).

Volgens mij staat er in dat stuk dan ook niets wat onzin is of afwijkt van wat je met een modelvliegtuig ervaart.
Het is persoonlijk waar je het zwaartepunt uiteindelijk het prettigst vindt maar ook bij een modelvliegtuig is een rustige, stabiele vlucht voor mij prettiger en efficiënter dan een nerveus toestel wat steeds correctie behoeft. Iedere stuurbeweging kost energie en is uiteindelijk verspilde moeite die je gedaan hebt om omhoog te draaien.

 

Helemaal met PH_AJH eens.

Of het stabilo nou positieve of negatieve lift genereert zal mij eerlijk gezegd een zorg zijn ....​

Maar toch grappig dat onze stabili (?) iha. dus negatieve lift (naar beneden gerichte lift) genereren, om de downwash te corrigeren.

Bij een dragend stabilo (Dandy, Amigo II) krijg je daarom zo'n 'achterlijk' achterlijk zwaartepunt . . .

Mooie presentatie: http://www.rjplancaster.net/documents/PrinciplesOfGliderFlight-ControlStability.pdf


jan.

 

Een vleugel vliegt in kruisvlucht normaal gesproken met een invalshoek van rond de 7 graden. Minder als je hard vliegt, meer (tot ongeveer 15 graden) rond de overtreksnelheid. Een stabilo is dus eigenlijk altijd "dragend". Het wordt van onder aangestroomd, net als een vleugel.......

 

Ik ook als je mij goed leest.

Niet dus, als ik XFLR5 mag geloven! En XFLR5 is de tot nu toe beste/meest nauwkeurige tool die dit soort zaken berekent, en zichtbaar maakt (visueel en in cijfers). En FLZ-Vortex (de oude, nog gebaseed op de Eppler-code) geeft hetzelfde aan ...

 

Dit is exact wat ik beweerde.

 

Ook mee eens. Het enige verschil wat ik tussen model- en full-scale-kisten aanhaalde, is dat grote(re) kisten vaak met een grotere SM vliegen.

 

Ik hoefde helemaal niet te sturen bij een achterlijk zwaartepunt.
Het is "hands-off" en laten lopen.
Dat was bij de hotliners zo maar ook bij kisten als de schaalkisten van Topmodelcz en de Simprop Solution.
Bij aanduiken gingen die gewoon als een streep rechtdoor richting grond.
De ene keer dat ik per ongeluk een vreselijk achterlijk zwaartepunt had was elke stuurbeweging funest, hij overtrok continu, dus dan klopt het verhaal weer wel dat jullie schrijven, maar dan lag het CG zeker op 50% van het vleugelprofiel.
Bedenk net dat het 2 keer gebeurd is, ook bij een schaal pylonracer.
Dat had een raar profiel.
Ik wist geen CG dus heb hem standaard op 1/3 van de koorde gelegd.
Dat ging ook alle kanten op en vloog heel apart.
De staart hing naar beneden en ik moest de motor flink erop zetten om hem uiteindelijk aan de grond te krijgen.
Nagevraagd bij de fabrikant, zwaartepunt lag bij dat profiel op 25% van de koorde.

GJ

 

jan.

 

Ik vertel ook maar wat Simons uitlegt . . .


jan.

 

Ik snap dat jij ook maar herhaal wat jou door een gerenommeerde naam is verteld.
Het staat er ook duidelijk, net als de afbeelding van GJVO.
Ik zelf was ook jaren overtuigd van dat verhaal ... totdat een Matthieu Scherrer (een Fransoos, ik ben een beetje veel francofiel ) mij vertelde dat dat niet klopt. Én hij was afgestudeerd aeronautisch ingenieur, werkzaam bij Airbus, en maker van de eerste versies van XFLR5! Dat legt wel wat gewicht in de schaal .....
Hij raadde mij aan om ook maar eens in XFLR5 analyses te doen over stabiele vlucht van modellen in XFLR5.
Tja, en daaruit kwam wat hij me had verteld, en wat ik nu hier probeer duidelijk te maken.
Mijn ogen vielen toen ook uit hun kassen ...

Hieronder 3x een model van mij in XFLR5.
De situatie is van SM = 6%, vliegt bij Cl/Cd-max (beste glijhoek). Dat is iets sneller dan normaal maar veilig voor een maiden.
De lange lijn is het lokale lift-getal (Cl) over de spanwijdte van de vleugel, de kleine is hetzelfde over de spanwijdte van het stabilo.
Alledrie een positieve Cl op het stabilo (dragend dus).

Duidelijker kan ik het niet maken.