Daalsnelheden vergelijken.

In het " El-Niño draadje" wordt gesproken over (minimum) daalsnelheden en over het vergelijken daarvan om te bepalen welk model de laagste daalsnelheid heeft.
Dat nu is uitsluitend mogelijk door twee modellen op exact hetzelfde tijdstip in exact dezelfde lucht naast elkaar te vliegen.
Doe je dat niet dan is een, juiste, vergelijking niet mogelijk.

In mijn jongere jaren ben ik vaak al om 04.00u al op het veld geweest om twee verschillende vrije vlucht modellen te vergelijken; dit in het kader om te bepalen of een nieuwere versie van een F1A of F1B een betere of een slechtere daalsnelheid heeft dan de vorige.

Daar kwamen verrassende resultaten uit. Bijvoorbeeld als de naast elkaar ontkoppelde modellen in licht verschillende richtingen vlogen. Of tussen de eerste en de tweede testvlucht.

In mijn F3K tijd correspondeerde ik met Toby Herrera ("TobyGorilla") omdat hij op RCG had gepost dat hij het zwaartepunt van zijn F3K-modellen aanpaste aan de hoogte (elevation) waarop een wedstrijd plaatsvond. Die hoogte kan in de USA variëren van zeeniveau (0 meter) tot 1100 meter.

Hij gebruikte daarbij de Density Altitude en de Airdensity.
De (verschillen in) luchtsamenstelling en luchtdruk beïnvloeden dus de prestaties van een (zweef)vliegtuig.

Bij de schaatswedstrijden die momenteel in Thialf plaatsvinden heeft men het ook over de luchtdruk, die is nu lekker laag, waardoor snellere, eigenlijk kortere, tijden mogelijk zijn. Schaatsrecords worden niet voor niets heel vaak in Salt Lake City en in Calgary gevestigd.

Toby bracht mij ertoe die Density Altitude en Air Density te bepalen voor (het merendeel van) mijn vliegsessies.

Dat kan heel eenvoudig met de App "Autodense".
Deze app maakt contact met het dichtstbijzijnde weerstation, in mijn geval vliegbasis Leeuwarden. Die is 40,1 km verwijderd vanaf "mijn" vliegveld.

Bijgaand twee schermprints van Autodense.
De eerste is van 29 oktober 2019: de Density Altitude is - (minus) 322m en de Air density is 1,263 kg.m3.
De tweede is 2 november 2019: de Density Altitude is + 257 m en de Air Density is 1,195 kg/m3.
Me dunkt flinke verschillen: 29 oktober dikke soeplucht dus langere vliegtijden, 2 november veel dunnere lucht en dus kortere vliegtijden.

Bijgaand een link naar een filmpje waarin e.e.a wordt uitgelegd.
De video begint met 6 min 30 sec van een landing gezien vanuit de cockpit, daarna volgt de uitleg.



Mij leek het nuttig/interessant/leerzaam om dit onder de aandacht te brengen.

Groeten,

Jan Somers

 

Concreet betekend dit? 'Dikke lucht, zwaartepunt naar achteren? Zou er in Nederland onder de f5j, f3j wedstijdvliegers iemand zijn die gedurende de dag zijn zwaartepunt hier vanaf laat hangen? Denk het eigelijk niet. Maar wel interessant om te lezen.

 

De Amerikanen doen dat voorafgaand aan een wedstrijd omdat ze het hele land door moeten.
Wij hebben hier dergelijke hoogteverschillen niet, dus het speelt hier niet/nauwelijks.
Het was mij overigens alleen te doen om vergelijkingen van daalsnelheden te nuanceren.

 

Het vergelijken van daalsnelheden is natuurlijk interessant maar bijna ondoenlijk. Voor dezelfde kist kun je al enorme verschillen vinden tussen 2 vluchten vlak na elkaar.
Zoals Jan schrijft is alleen heel vroeg enig vergelijk mogelijk als de lucht nog weinig beweegt.
Maar naast de luchtdichtheid speelt er nog veel meer; de lucht is eigenlijk altijd in beweging. Hele luchtlagen stijgen of dalen soms met 20 cm/s of meer. Soms blijf je boven een bepaalde hoogte gewoon op hoogte door bijv. een scheringslaag. Daaronder zak je snel weg.
Het aanpassen van je cg en andere afstellingen afhankelijk van het weer kan helpen, maar uiteindelijk moet je vooral op de juiste plek vliegen. Zelfs het beste vliegtuig komt in slechte lucht naar beneden

 

https://blipmaps.nl/
Veel informatie of de onderste luchtlagen. Vraagt wel wat leeswerk om alle termen te begrijpen.

 

Dank voor de aanvulling Jeroen: klopt helemaal.
De link die je geeft ga ik bekijken.

 

Jan, aangezien diverse piloten ook buitenlandse wedstrijden vliegen, zou het toch wel interessant zijn als je kunt aangeven in welke richting het zwaartepunt verplaatst bij toenemende hoogte/density altitude?

 

[Offtopic] Bij toenemende hoogte/lagere luchtdruk merk ik overigens dat een aandrijving minder vermogen geeft. Nu is dat verschil op 500mtr hoogte tov zeeniveau beperkt, maar meetbaar. Typisch probeer ik op hoogte een prop met 0.5" meer spoed te monteren (bij een spoed van 21"-22").

 

Gerben,
Bij toenemende density altitude moet het zwaartepunt naar voren.
Groeten,
jan

 

Wat zou de argumentatie zijn voor dit inzicht, ik ben benieuwd.

Het komt in ieder geval niet overeen met mijn ervaring en die van andere F3F piloten.
We vliegen wedstrijden op zee niveau maar ook regelmatig op 2400 meter (~80% dichtheid van 0 meter).
Nooit is er voor mij een reden om het zwaartepunt aan te passen vanwege de hoogte of dichtheid.
Wel kan turbulentie of de wens relaxter te vliegen de zwaartepunts keuze beïnvloeden.

Het zwaartepunt naar voren zal de stabiliteitsmarge vergroten, maar geen invloed hebben op de optimale vliegsnelheid en bijbehorende daalsnelheid of daalhoek.
In het algemeen zal bij afnemende dichtheid de vlieg en daalsnelheid toenemen en de glijhoek gelijk blijven.
Je kan door een andere trim de vliegsnelheid constant houden, maar dat zal weer een negatieve invloed op je prestaties hebben.

Zoals Gerben stelt zal voor een aangedreven toestel wel een en ander met de afstemming gedaan moeten worden.

 

Zoals reeds hiervoor geschreven: het ging er mij uitsluitend om om het vergelijken van daalsnelheden gemeten op verschillende plaatsen en verschillende tijdstippen te nuanceren.
Dat heeft echt geen enkele waarde.
Daarom schreef ik in Post #1: "Dat nu is uitsluitend mogelijk door twee modellen op exact hetzelfde tijdstip in exact dezelfde lucht naast elkaar te vliegen".

Ik verwees daarbij naar mijn correspondentie met Toby en dat hij het zwaartepunt aanpaste aan de hoogte cq. Air Density.
Dit schreef Toby, met betrekking tot zijn F3K modellen, op RCG:
"The boundary layer of the leading edge changes with air density. This changes the prospective wing chord and thus changes the C.G. substantially. Here in NM density altitude in the summer gets as high as 8000ft ASL!! When I travel to California.... or Utah the altitude makes a huge difference in how my plane flys here at home. I always need to reevaluate my CG setting. I pay close attention to the days density altitude and calibrate that against where I fly. I have literally lost contests because of this in the past. Didn't even make the flyoffs because my plane was "flying weird" but didn't know why until I got home and 2+2 added up. Knowing your plane and how it reacts to a variable number or CG setting helps to tell you why its flying different given the geography of where/when your flying"

Wellicht eens testen met een F3F model (?).
Groeten,
Jan

 

In post #4 schrijft Jeroen Kole: >>>Hele luchtlagen stijgen of dalen soms met 20 cm/s of meer.<<<.
Ik ben erg benieuwd naar literatuur over deze hoge waardes. Vooral ben ik benieuwd naar waardes in de onderste 100 m. Als dit op deze lage hoogte ook nog waar is, dan heeft dit een desastreus effect op de vliegtijden voor o.a. F3K en F5J modellen, die een minimum daalsnelheid hebben die in de buurt ligt van de 30 tot 50 cm/s. Tot nu toe heb ik over het dalen van hele luchtlagen geen goede literatuur gevonden. Wie helpt mij hieraan?

 

Ik kan je die informatie niet geven helaas. Maar in de meteorologie is daar vast veel over te vinden.
Je conclusie dat deze stijg en daalbewegingen grote invloed hebben op de prestaties van zweefmodellen met zeer lage daalsnelheden is correct.

 

@Jan Somers
"The boundary layer of the leading edge changes with air density."
Dit is een zeer globale en uitdrukking, zoals wanneer je tegenwind hebt wordt je haar naar achteren gedrukt.

Gegeven een vliegtuig met vaste geometrie van de vleugel:
De grenslaag wordt beïnvloed door de invalshoek en het Reynoldsgetal, niet specifiek de grenslaag bij de voorlijst, maar de grenslaag over het hele profiel.
In eerste instantie zal je de invalshoek bij hoogteverschillen gelijk willen houden omdat deze de plek op de polaire bepaald, of het nu voor minimale daalsnelheid of maximale glijhoek is.
Wat gebeurt er op een grotere hoogte de dichtheid en de kinematische viscositeit nemen beide af.
De eerste zorgt ervoor dat je harder zal vliegen, waarbij in eerste instantie géén trim wijziging nodig is om dat te bereiken, dat gebeurt automatisch zonder te hoeven trimmen.
De snelheidsverhoging is evenredig met de wortel uit de relatieve dichtheden.

Als tweede orde effect is er de invloed op het Reynoldsgetal en daarmee op de ontwikkeling van de grenslaag over het profiel.

Maar ook de dynamische (mu) en de kinematische (nu) viscositeit n verandert met de hoogte en dit heeft invloed op het Reynoldsgetal.



Wanner we het rechter lid van de formule beschouwen: Reynoldsgetal = vliegsnelheid x lengte(koorde) x dichtheid gedeeld door de dynamische viscositeit.
De dynamische viscositeit is slechts weinig beïnvloed door de hoogte, met -1.8%/1000m
De vliegsnelheid is evenredig met de wortel uit: 1/dichtheid.
Daarmee zal Vliegsnelheid x dichtheid evenredig zijn met de wortel uit de dichtheid.
Om weer even de eerste 1000 meter te bekijken zal in de standaardatmosfeer de dichtheid op zeeniveau 1.225 en die op 1000m 1.112 zijn.
De dynamische viscositeit op zeeniveau is 1.789 en die op 1000 meter 1.758.



De invloed op het Reynoldsgetal door de hoogte is dus vrij klein.
Ik kan me niet voorstellen dat zelfs voor een F3K (die het meest kritisch zal zijn op Re invloeden) dit echt merkbaar zal zijn.

Op 2000m is het 94% en 3000m nog altijd maar 91%.

Zeker een reden waarom we het bij F3F niet merken.

De invloed van de hoogte op propellers zal wel groter zijn. Niet vanwege Reynolds maar omdat het vermogen bij een gegeven werkpunt regelrecht evenredig is met de dichtheid.

 

@ Rick
In jouw post van gisterenavond leg je uit waarom je het niet eens bent met de mening en handelwijze van Toby betreffende het veranderen van de ligging van het zwaartepunt bij wijzigende air density.
Geen probleem natuurlijk.
Maar ik vermeldde dat alleen maar omdat je naar zijn argumentatie vroeg, en wil buiten die discussie blijven.

Zoals al eerder aangegeven in dit draadje: Het was mij overigens alleen te doen om vergelijkingen van daalsnelheden te nuanceren.

Groeten,
Jan

 

@Jan Somers
Geen probleem natuurlijk, ik probeer te begrijpen wat iemand heeft ervaren.
Uit dat wat ik weet heb ik geprobeerd ik de stelling van Toby te verklaren, dat is me niet gelukt.

Het blijft voor mij altijd interessant te weten wat er allemaal gebeurd met onze toestellen, en dat is zeker meer dan we kunnen verklaren.
Maar er zijn ook regelmatig stellingen van heel goede vliegers of bouwers die bepaalde inzichten poneren waarbij in ieder geval de verklaring niet klopt.
Maar door ervaringen en veronderstellingen uit te wisselen komen we verder.

 

Inderdaad. Wordt gewaardeerd. En was ook de drijfveer om dit draadje te starten.