Afstellen balans en zwaartepunt modelzwevers

Inleiding

Ik vlieg al sinds 1980 met modelzwevers en het afstellen van het zwaartepunt heb ik altijd gedaan overeenkomstig de handleiding van het betreffende toestel. Dit zwaartepunt en het hoogteroer ingesteld op neutraal waren voor mij de vaste waarden om te vliegen. Wat er met de trim en aan instellingen gedaan kon worden om het vlieggedrag te optimaliseren was mij niet bekend. Voor het internettijdperk was je altijd afhankelijk van wat je van andere modelvliegers hoorde en de adviezen over het afstellen van je zwever waren soms tegenstrijdig.

In het huidige internettijdperk is er veel meer informatie te vinden over de afstelling van (model)zwevers. Misschien wel te veel. Een handleiding, die voor mij begrijpelijk en overzichtelijk is, ben ik niet tegen gekomen. Ik heb echter wel de behoefte om zelf meer te weten te komen en de kennis zelf te kunnen toepassen bij mijn eigen zwevers. Zo is het plan ontstaan om zelf een handleiding te schrijven. Ik heb van meerdere clubleden hulp gehad bij het wegwijs worden in geheimen van het afstellen van vliegtuigen en bij het testen van de afstelling op ons veld. In deze handleiding, die is gepubliceerd in het clubblad van modelvliegclub ACK, omschrijf ik de uitgangspunten en de volgorde van afstelling.

 

Instelhoek

Om te vliegen met zo weinig mogelijk weerstand kan de romp het beste in lijn liggen met de luchtstroom. De vleugel staat onder een kleine hoek naar achteren gekanteld ten opzichte van de romp en heeft normaal gesproken een vaste instelhoek. Het stabilo staat iets voorover gekanteld ten opzicht van de romp en heeft de mogelijkheid zijn instelhoek te veranderen middels de hoogteroer trimming. De instelhoek wordt gemeten over het gehele stabilo inclusief getrimd hoogteroer.

De achterover gekantelde vleugel heeft een positieve invalshoek en levert lift. De staart heeft een negatieve invalshoek en levert een kleine kracht omlaag om het zweefvliegtuig in balans te houden. Het hoekverschil tussen de vleugel en het stabilo wordt het instelhoekverschil genoemd.




Positie vleugel en hoogteroer tov de romp

Als je een andere snelheid wil vliegen kun je het hoogteroer trimmen en creëer je een ander instelhoekverschil met een snelheidsverandering als gevolg.

Als je het zwaartepunt verandert dan moet het instelhoekverschil ook aangepast worden. Later hierover meer.




Veranderen instelhoekverschil dmv trimmen


Stabiliteit hangt af van instelling zwaartepunt

Een vliegtuig kent stabiliteit in meerdere richtingen. Bij het afstellen van het zwaartepunt gaat het over stabiliteit van de dwarsas ofwel de langs-stabiliteit. Een vliegtuig is stabiel als het de neiging heeft om terug te keren naar de evenwichtstoestand na een verstoring van het evenwicht. Een voorbeeld van verstoring is up of down sturen met het hoogteroer.

De langs-stabiliteit wordt bepaald door de ligging van het zwaartepunt ten opzichte van het neutrale punt* van het vliegtuig. Het zwaartepunt ligt iets voor het neutrale punt maar het is geen vaste waarde. Binnen een bepaalde marge kan het ingesteld worden. Zo kun je het vliegtuig iets meer of iets minder stabiel laten zijn en dus aanpassen aan je eigen vliegvoorkeur.

Hoe meer voorlijk (binnen de marge) het zwaartepunt is ingesteld hoe stabieler het vliegtuig reageert op verstoringen. Als het zwaartepunt te voorlijk is zal het vliegtuig gedurende de getrimde glijvlucht de neus wat omhoog laten komen. Het gevolg is dat de snelheid terugloopt en het vliegtuig de neus laat vallen om weer snelheid op te pakken. Pompend gedrag is het gevolg te veel stabiliteit.

Een te achterlijk zwaartepunt geeft onstabiel vlieggedrag. Bij een verstoring door bijvoorbeeld een windstootje zal de neus steeds verder omlaag gaan en het vliegtuig steeds verder versnellen.

Bij bouwdozen van zwevers en bij kant en klare zwevers wordt het zwaartepunt over het algemeen iets voorlijk aanbevolen. Dit heeft meer stabiel vlieggedrag tot gevolg, zodat ook beginners gemakkelijk kunnen vliegen. Niet iedereen vindt dit prettig vliegen.

* het neutrale punt is de positie op de vleugel waar het moment van de lift van vleugel en stabilo vrijwel constant blijft bij verandering van de horizontale vlieghoek.




Testen zwaartepunt alleen bij getrimde glijvlucht

Het testen of het zwaartepunt op de goede plaats ligt kan alleen goed verlopen als er sprake is van een gelijkmatige glijvlucht. Een zweefvliegtuig zal pas een gelijkmatige glijvlucht maken als het instelhoekverschil in balans is met het op dat moment ingestelde zwaartepunt. Deze balans wordt bereikt door het trimmen van het hoogteroer. Daarna kun je pas testen of het zwaartepunt (op de voor jou) gewenste plaats zit.

Belangrijk: dus voor het testen van het zwaartepunt altijd eerst trimmen totdat er een gelijkmatige glijvlucht ontstaat.

Om te beoordelen of er sprake is van een gelijkmatige glijvlucht kun je gebruik maken van de handstartmethode.

Testen glijvlucht met de handstartmethode

De handstartmethode is het beste uit te voeren bij weinig wind. Het vliegtuig wordt met deze methode getrimd voor een gelijkmatige glijvlucht behorende bij het ingestelde zwaartepunt. De glijvlucht moet beoordeeld worden zonder dat de hoogteroerknuppel gebruikt wordt.

De glijvlucht bestaat uit drie fasen:

1. Direct na de worp
2. Glijvlucht
3. Gedag vlak voor de landing (geeft inzicht worden voor zwaartepunt afstelling)

Fase 1 Direct na de worp

Je moet proberen met de worp de snelheid van de glijvlucht van de zwever bij de dan heersende wind zo goed mogelijk te benaderen. Dit is lastig en in het begin is een afwijking van de goede snelheid te verwachten.

Bij een te hoge snelheid gaat de neus omhoog en moet je dit corrigeren door kort down te sturen met het hoogteroer. Zo breng je het vliegtuig in een goede glijsnelheid voor fase 2.

Fase 2 Glijvlucht

In deze fase moet het vliegtuig een gelijkmatige glijvlucht maken waarbij de hoogteroer knuppel niet gebruikt hoeft wordt om te corrigeren. De zo ingestelde trim doet een balans ontstaan met het zwaartepunt op dat moment.

· Een vliegtuig dat “nose down” getrimd is zal tijdens de glijvlucht duiken/versnellen; in deze situatie een beetje up trimmen.

· Een vliegtuig dat te veel “nose up” is getrimd zal de neus omhoog zetten dan wel vertragen; in deze situatie een beetje down trimmen.

Voordat de zwever getrimd gaat worden kan het gebalanceerd worden op het door de fabrikant opgegeven zwaartepunt. Als dit niet bekend of gewenst is dan op ongeveer een derde van de wortelkoorde. Hierbij zal vrijwel elk vliegtuig stabiel vliegen. Je zit aan de veilige kant van de stabiliteit.




In fase 3 van de handstartmethode, het laatste stuk voor de landing, kun je aan het gedrag van de zwever zien of het zwaartepunt goed is.

Fase 3 Vlak voor de landing

De snelheid van de zwever loopt vlak voor de landing terug en de zwever komt uit de evenwichtstoestand. De reactie van de zwever geeft aan of het zwaartepunt in deze situaties goed is of te voorlijk of te achterlijk.

Correct zwaartepunt: Als het vliegtuig een rustige, gelijkmatige glijvlucht maakt tot en met een glijlanding is het zwaartepunt neutraal.

Voorlijk zwaartepunt: Als het zwaartepunt te voorlijk is zal het vliegtuig bij de laatste meters de neus wat omhoog laten komen. Gevolg is dat de snelheid terugloopt en het vliegtuig voor de landing de neus laat vallen om weer snelheid op te pakken.

Achterlijk zwaartepunt: Een te achter zwaartepunt zal resulteren in een steilere baan en zal de neus gedurende de laatste fase van de glijvlucht langzaam steeds meer zakken.

Het beoordelen van de ligging van het zwaartepunt kan niet alleen door middel van de handstart maar ook met de duiktest.

De duiktest

De duiktest geeft ook een indicatie of het zwaartepunt goed is ingesteld en moet net als bij de handstartmethode worden uitgevoerd met een zwever die in balans is getrimd voor een mooie gelijkmatige glijvlucht.

Bij de duikproef breng je het vliegtuig bewust uit de evenwichtstoestand. Je brengt de zwever met het hoogteroer in een korte duikvlucht en zet vervolgens de knuppel van het hoogteroer neutraal. Een goede hoek voor het maken van een duikvlucht is 30 tot 40 graden.

Bij een te voorlijk zwaartepunt komt de neus omhoog vanuit de duik. Hoe vlot en hoe veel hangt af van hoe ver je de duik doorzet, bij welke snelheid en duikstand je de knuppel los laat, enzovoorts. De zwever is positief stabiel bij een te voorlijk zwaartepunt en wil de stabiele snelheid herstellen.

Bij een te achterlijk zwaartepunt zal de zwever zijn duik voort zetten en de baan steiler willen maken. Dit is negatieve stabiliteit.



Duiktest versus handstart

De duiktest geeft een meer duidelijke indicatie van zwaartepunt waar mee aangevangen wordt. De methode met glijvluchten vanuit een handstart is nauwkeuriger maar minder duidelijk. De uitgangssituatie, de worp, is meer constant. Aan het eind van de glijvlucht laat het vliegtuig zelf zien of er nog verbetering te behalen is. Je kunt meer handstartjes maken dan vluchten met de duiktest als je na elke test het zwaartepunt wat wil verleggen en dus moet landen.

Het beoordelen van de ligging van het zwaartepunt kan ook gedaan worden door het observeren van het vlieggedrag tijdens een normale vlucht.

Gedrag tijdens de vlucht

Het gedrag van de zwever tijdens de vlucht geeft ook een indicatie of het zwaartepunt goed is ingesteld. Ook dit kan alleen goed beoordeeld worden met een zwever die in balans is getrimd voor een mooie gelijkmatige glijvlucht. Deze methode wordt wel toegepast door ervaren vliegers.


Het zwaartepunt aanpassen >dan ook> instelhoekverschil aanpassen

Als er bij het testen is vastgesteld dat het zwaartepunt veranderd moet worden dan moet ook altijd het instelhoekverschil worden aangepast. Bij een ander zwaartepunt hoort een andere balans en dus een anders ingesteld instelhoekverschil. Dit doe je door het aanpassen van de trim van het hoogteroer totdat er weer een stabiele glijvlucht is met het nieuwe zwaartepunt.

Zwaartepunt aanpassen bij een voorlijk zwaartepunt >

1. Het zwaartepunt in kleine stapjes naar achteren brengen door lood uit de neus te verwijderen of de vliegaccu naar achteren te verplaatsen.

2. Down trimmen (of minder up) voor het opnieuw instellen van de balans voor een gelijkmatige glijvlucht.

3. Handstarttest herhalen.

Zwaartepunt aanpassen bij een achterlijk zwaartepunt >

1. Het zwaartepunt in kleine stapjes naar voren brengen door lood in de neus te plaatsen of de vliegaccu naar voren te verplaatsen.

2. Up trimmen (of minder down) voor het opnieuw instellen van de balans voor een gelijkmatige glijvlucht.

3. Handstarttest herhalen.

Als het hoogteroer een weinig getrimd is en dus niet in lijn staat met het stabilo dan geeft dit slechts weinig meer weerstand. Als de hoek met het stabilo te groot is dan kun je de hoek van het stabilo veranderen. Soms is dit mogelijk als het stabilo niet is vastgelijmd maar met schroeven aan de romp is bevestigd. Bij een balanshoogteroer, zoals bij de Cirrus op de foto, hoef je alleen te trimmen.



Voorkeur van de vlieger

Over het algemeen is het prettig vliegen als het zwaartepunt van de zwever een klein beetje voorlijk is. Bij een verstoring van het evenwicht door een windvlaag of door te sturen zal de zwever langzaam weer terug keren naar de stabiele glijvlucht. Voor beginnende vliegers is het handig om iets meer stabiliteit te hebben en ervaren vliegers hebben wat minder stabiliteit nodig. Zij moeten dan wel meer sturen om de zwever op koers te houden.


Met dank aan Andries en andere leden van ACK voor theoretische en praktische ondersteuning.

 

Mijn advies: als je van een voorlijk zwaartepunt naar een neutraler gelegen zwaartepunt werkt, dan niet alleen de instelhoek verkleinen, maar ook de uitslagen op het hoogteroer verminderen.

Middels Dual Rate kun je mooi naar passende uitslagen toe werken.

 

Bedankt voor je reactie Berrie.

 

Het vlieggedrag bij het bochtenwerk vind ik ook altijd interessant bij een goede zwaartepuntbepaling.

 

Dat bedoelde ik nu met de omschrijving dat ervaren vliegers aan het vlieggedrag kunnen zien of het zwaartepunt goed is. Ik ben blij dat ik het met de duiktest kan zien.

 

Ik begin ook altijd met handstart testen (als het gewicht van de kist het toelaat).
Sowieso (als je dat kunt) eerst in XFLR5 doorrekenen en ZW-punt en instelhoekverschil bepalen.
Als je volgens die waarden instelt, dan krijg je altijd een vliegbare kist die hooguit wat getrimt moet worden.
Dan doe ik de duiktest. Evt. meerdere keren, tot die naar mijn smaak goed is.
Daarna volgt zeker nog een heel seizoen om fijn te regelen. Hoe gedraagt hij zich bij thermieken (wat doet hij bij het belletje draaien), rustige thermiek/wilde thermiek, veel/weinig wind, ... Uiteindelijk vindt je daar een afstelling voor. En dan kun je ervoor kiezen om onder sommige omstandigheden de motor accu iets te verplaatsen zodat het ZW-punt 1-2 mm naar voren resp. achteren verplaatst. Maar deze laatste fase is niet meer goed of fout, het is vooral een kwestie van persoonlijke smaak.

 

Bedankt voor je bericht Dirk.
Sinds ik begonnen ben met het uitwerken van de theorie voor het afstellen modelzwevers realiseer ik mij dat ik voor die tijd te weinig kennis had om dit goed te doen. Veel heb ik opgestoken van ervaren clubgenoten en de reacties op mijn artikel zijn leerzaam. Nu het zelf onder de knie krijgen door het vaak te oefenen en door het gedrag van de zwever te observeren. Zo krijg je steeds meer plezier in het modelvliegen.

 

Om heel eerlijk te zijn.. ik geloof niet in die 1mm verschuivingen op bvb f5j zwevers van bijna 4m span..

Vergeet 1 ding niet, het gaat heeeeel veel om de persoon die de knuppels bediend ook..

Ik ga mezelf zeker niet de beste noemen maar ik ken wel mensen die bvb met een oude cirrus met het juiste weer iemand met de laatste nieuwe f5j kunnen verslaan..

Gewoon omdat ze beter kunnen vliegen, beter de thermiek "zien" enzovoort..

Laat staan dat je alle 2 die personen de laatste nieuwe f5j geeft met een verschil van 2mm in het zwaartepunt..

de cirrus piloot gaat nog steeds de (in dit geval ) veel betere zijn..

Kijk je er niet TE blind op, goede afstelling is zeker belangrijk maar vooral heel veel vlieguren maken ook..

 

Bedankt voor je reactie "easy".

 

Mooi initiatief Pieter! In dit kader wil ik ook graag wijzen op een artikel dat ik in RC Soaring Digest december 2011 op pagina 39 heb gevonden: Gordy's Travels - "My sailplane stalls!".

RC Soaring Digest is trouwens weer opnieuw gestart. Volg deze link.

 

Bedankt voor de reactie; levert weer wat leeswerk op.