Austria Elefant

[Fotor]

Een paar dagen voor oud&nieuw wordt er door bouwclub Icarus traditiegetrouw een oliebollenbouwavond georganiseerd. We hebben dit jaar werpvliegtuigjes gemaakt van depron waar aan het eind van de avond een wedstrijdje mee gedaan werd. Een toren bekertjes op een tafel, en wie over een aantal ronden de meeste bekertjes omkrijgt wint.

Ik won.

De prijs: een deels gebouwde Austria Elefant. Heel toevallig kende ik het model al omdat ik de tekening heb liggen en deze heb gekopieerd voor Berrie. De romp en staartsectie zijn vrijwel klaar. Alles is prachtig gebouwd. Alleen de vleugels missen nog. Hier is dus een schone taak voor mij weggelegd.

Over het origineel: er is één Elefant gebouwd in 1930. Destijds was het met 30 meter spanwijdte het grootste zweefvliegtuig ter wereld. Hij heeft een aantal vluchten gemaakt op de Wasserkuppe. In 1932 is het vliegtuig in een actieve cumulus terecht gekomen die de spanwijdte wat ingekort heeft. De vlieger heeft zich met een parachute kunnen redden, het vliegtuig ging verloren.

Het model is schaal 1:6, de spanwijdte komt dus uit op 5 meter. Opgegeven gewicht is 4200 gram, wat een vleugelbelasting geeft van 38,8 gram/dm2. Lijkt me niet veel voor een vliegtuig van 5 meter. De slankheid van de vleugels is enorm.

Paar fotootjes:

De echte:

Mocht iemand de tekening in willen kijken heb ik hem hier neergezet.

Ik heb dit draadje gemaakt om af en toe wat vragen te kunnen stellen die ik ongetwijfeld ga tegenkomen. Mijn bouwhistorie is nog niet zo lang, mijn inzicht in vliegtuigconstructies is wel goed (ik ben ingenieur vliegtuigbouwkunde en verkeersvlieger).

 

[robert14]

leuk project raymond!! abbo erbij...

 

[Fotor]

Meteen dan maar de eerste vragen.

Mogelijk zijn er ergens nog piepschuim kernen van deze kist aanwezig. Ik heb kernen meegekregen, maar die zijn van een andere kist. Volgens de bouwer van de romp (ik heb contact) moeten er van deze kist ook kernen zijn. Daar gaat nog naar gezocht worden.
De tekening gaat uit van een vol beplankte ribbenvleugel. Is er een reden om vol beplankt piepschuim te gebruiken ipv een ribbenconstructie of juist niet? In de bouwhandleiding wordt een piep kern wel als optie aangestipt. Graag motivaties waarom wel of niet. Groot voordeel van piep lijkt me dat het (denk ik) veel sneller wegbouwt.

Een andere vraag betreft het profiel. Men heeft een N60 profiel gebruikt. In de bouwhandleiding wordt verteld dat eerst alleen de buitenvleugels (beide kanten 1 meter) ailerons hadden. Dit leverde een te beperkte aileron respons op. Toen bij een volgende versie ailerons over de hele spanwijdte zijn toegepast vloog het wel goed. Berrie had zijn vraagtekens bij de profielkeuze. Wat denk ik meespeelt is het hele lage Reynolds getal bij de tippen door de kleine koorde en vleugelbelasting.
Ik heb in profili eens wat zitten rekenen. Ik heb een vergelijking gemaakt tussen dit profiel en enkele profielen op andere van mijn vliegtuigen: E205 (Sagitta900, heel oud F3B ontwerp), MH32 (Topmodel Fantasy) en ClarkY. Ik heb de polaires bij Re 100000 en 200000 bekeken. Daaruit haal ik de volgende bevindingen:
- Ten opzichte van E205 is N60 boven een Cl van 0,5 beter, daaronder slechter. Lage Cl waarden (snel vliegen) is niet het domein van de elefant, dus dat vind ik minder interessant.
- De prestaties van N60 en ClarkY ontlopen elkaar niet zoveel. Bij gemiddelde Cl waarden is ClarkY marginaal beter, bij lage of hoge Cl is N60 wat beter.
- MH32 presteert duidelijk beter dan N60, vooral bij het lage Reynolds getal. Bij het hoge Re getal is het verschil een stuk kleiner.
- N60 is de rest veruit de baas wat betreft Clmax. N60 haalt 1,5, ClarkY 1,3 en E205/MH32 'slechts' 1,1 (zonder flapuitslag). Dit betekent dat N60 erg langzaam zal kunnen vliegen.
- De Cl-alpha curve van N60 vlakt mooi geleidelijk af bij de top, dit duidt op gemoedelijke overtrekeigenschappen.

Al met al lijkt het gekozen N60 profiel me niet zo slecht. Zijn hier andere meningen over? Suggesties voor andere goede bruikbare profielen (die qua vorm beetje overeen komen)?

 

[JHvdK]

Raymond,

Heb eens wat rondgeneusd in een paar profielenboeken.
Je ziet daar allerlei profielen voorbijkomen voor zwevers met grote spw.'s.

Een paar die ik vond: Eiffel 400, Wortmann FX-60 ----serie, Ritz 3 - 30 - 12
Eppler 205-201-193 (verlopend profiel)

Nogmaals, ik ben geen aerodynamicus. Kijk maar of je er wat mee kunt.

Trouwens, die vleugel is te groot voor mijn bouwplank

Succes, JH

 

[Fotor]

Met toestemming van Berrie kopieer ik hier een stuk tekst uit een mail van hem.

Ik ben de afgelopen dag/avond bezig geweest met het profiel vraagstuk.
Twee vragen heb ik mij gesteld:

1) In welk gebied werken de profielen (onder kritisch of boven kritisch)
2) wat is de winst als je een ander profiel dan N-60 kiest.

De oplossing van vraag 1:

uit de boekenserie van Frans Perseke (wel al een oude serie) komt de volgende vuistregel voor het kritische Reynolds getal:

Voor een profiel met een dikte van circa 12%, een neusradius van 1.4% en een welving van 5% is het kritische Reynoldsgetal 200000.
Pratisch gezien mag je daar zo'n 30% onder zitten omdet je ivm ruwheid eerder aan je bovenkritische stroming zit. (Kritisch Reynoldsgetal wordt daarmee zo'n 140000.)

De vliegsnelheid zal op zo'n 8.5m/s komen met het vastgestelde vlieggewicht van 4200 gram.(bepaalt met XFLR5) Dat levert een Reynoldgetal op aan de tip (koorde 90mm) van: 52000, aan de wortel (koorde 330mm) van: 190000.

Daarmee heb ik dus onderbouwd dat vanaf een koorde van 24 cm en kleiner de profielen een onder kritische stroming hebben. Wat je niet wilt.

Een vraag die ik nog even laat zweven: Hoe "kritisch" is het kritische Reynoldsgetal?

en deel van het anwoord is, onnodig grote weerstand. Onder het kritische Reynoldsgetal is de weerstand zo maar twee keer zo hoog als net boven het kritische Reynoldsgetal. Dit beinvloede prestaties (daalsnelheid en glijgetal negatief) Wat voor invloed het heeft op het handling van de zwever weet ik niet, daarom laat de de vraag zweven.

De oplossing van vraag 2:

Doel 1: Bovenkritische stroming.
Doel 2: Betere glijgetallen en daalsnelheid.
Doel 3: Goedmoedig overtrekgedrag.

Ik werk nog aan deze vraag. Daarvoor ben ik met XFLR5 aan de slag geweest, maar deze geeft zoveel iteratiefouten en "out of flight envelope" foutmeldingen dat ik er geen raad mee weet.

Op dit momen ben ik FLZ-vortex aan het uitpluizen.

C:\Program Files\FLZ vortex\FLZ_VORTEX_DOC\deutsch\Hilfe\index.html


Nu, ik laat het hier ff bij...

Groet, Berrie

Berrie, ik vind het wel degelijk interessante overpeinzingen. Doe maar gewoon in dit draadje! We kunnen beide ongetwijfeld weer veel leren van eventuele slimme antwoorden hierop.

De Reynolds getallen bij dit vliegtuig zijn inderdaad extreem laag, dat had ik in post 3 al voorspeld. Jij komt nu met wat concrete waarden, mooi. Dat komt door 2 zaken: zeer kleine koorde, vooral bij de tippen en een lage vliegsnelheid door het relatief lage gewicht van het vliegtuig (tenminste, ik vind 4,2 kg voor 5 meter span niet veel).

Die lage Reynolds getallen is natuurlijk voor alle profielen een probleem. Veruit de meeste profielen krijgen bij zulke Reynolds getallen te maken met laminaire loslaatblazen. Hierbij laat de (ter plekke nog laminaire) grenslaag tijdelijk los van het profiel om even later weer aan te gaan liggen. Een methode om dit op te lossen is het forceren van omslag in de grenslaag, voordat de loslaatblaas optreedt moet de grenslaag turbulent gemaakt worden door bijv zigzagtape of reepje schuurpapier. Maar ja, dat is weer zonde van het uiterlijk.
Ik wil in ieder geval bij de wortel een profiel gebruiken dat in de buurt komt van het originele profiel, het zou jammer zijn als de vleugelwortel qua vorm helemaal niet aansluit op de romp. Ik kan er natuurlijk wel voor kiezen om het profiel richting bijv de vleugeldeling op 1,5m van de romp te laten veranderen naar een ander profiel. Dan moet je echter wel een profiel nemen dat net zo'n hoge Clmax heeft, anders krijg je gegarandeerd te maken met tip-stalls. Het zal niet meevallen een profiel te vinden dat ook een Clmax haalt van 1,5 en minder gevoelig is voor laminaire loslaatblazen.

Ik sta open voor suggesties!

 

[Harry van Melick]

Hallo Fotor

Als je de gok aan zou durven, kijk hier eens naar: HQ/Winglet - Profi

Als je een beetje in Google zoekt dan zie je dat het ook toegepast wordt als vleugelprofiel. De eeuwige discussie is, wat blijft er bij een conventionele bouwmethode, van een profiel over maar dat geldt voor alle profielen.

Ik heb ooit eens een Sagitta013 gebouwd zie: Modellers deze heb ik toen vanaf de wortel naar de vleugeltip E203-E201-E205 gegeven, dit voldoet nog steeds prima al zou ik heden ten dage niet meer voor E205 aan de tip kiezen.
Dit profiel blijkt in de praktijk, bij een gladde vleugel zonder turbulator, toch maar matig te functioneren. (dit volgens vele discussies op internet)

Buiten de keuze van het profiel komt er echter bij dit toestel en zijn wat (onwaarschijnlijk) eindgewicht mijns inziens een ander, misschien nog wel groter probleem, 'de hoek om kijken' namelijk hoe krijg ik de vleugel voldoende torsie stijf.

Is er helemaal niet uit te komen dan is het zo alom verfoeide Ritz-3 naar Ritz-2 misschien nog niet eens zo'n slechte keuze.
Jaren geleden werd deze combinatie veel toegepast op de SB 10 met spanwijdtes van 5 tot 7 meter en deze toestellen vlogen hiermee prima.

Heel veel succes met de keuze(s)

Harry

 

[de materiaalverzamelaar]

N60 of iets moderners

Raymond,

Weer een leuk draadje....het N60 profiel is een heel oud profiel het past dus eigenlijk heel goed bij de Elefant.....

In de jaren veertig heeft F.W. Schmitz een boek gepubliceerd genaamd "Aerodynamik des Flugmodells, Tragflugelmessingen I & II" in mijn optiek nog steeds het standaard werk voor windtunnel metingen bij zeer lage Reynolds getallen (zo af en toe worden er nog wel exemplaren aangeboden, ik heb laatst een van de 1e uitgaven gekocht voor 40 Euro),
dus een aanrader....

Maar goed nu komt het... Schmitz heeft de N60 doorgemeten op pagina 23 laat hij zien dat het kritische Reynolds getal voor dat profiel 63,000 is,
en idd het is precies zoals je schrijft boven deze waarde neemt de cl toe en cd af (ik citeer even Schmitz) : Die Autriebszahl ca nimmt dabei sprunghaft zu, die Widerstandszahl cw ab, das Gleitverhaltnis ca/cw wird etwa 3 mal gunstiger (von 4 auf 12).

Op pagina 95 geeft Schmitz aan dat ca = 1.3 bij een invalshoek van 16.5 graden wordt bereikt.....ook laat hij zien dat dmv een turbulentie draad op 8.3% en met een diameter van 0.72% het kritische Reynolds getal van de N60 naar ca 45,000 gaat...

dus...

1. N60 past bij de historie van de Elefant
2. Heeft een kritisch Re van 63,000
3. Heeft een kritisch Re van rond de 45,000 bij toepassen turbulentie draad
4. de hoge cl wordt bij een zeer grote invalshoek bereikt

maar toch...zoals ik al zei de N60 is een oud profiel en tegenwoordig zijn er betere profielen zoals SD 3021, SD 7037, NACA 4409 (het Amigo profiel ook een oudje, maar niet zo oud als de N60) en de S 4083 (deze profielen worden genoemd in het boekje RC Leichtwindsegler van Heinz Eder).

Kortom om een lang verhaal kort te maken, moeilijke keuze, de N60 kan prima maar er is beter, ik zou zelf voor een modern profiel kiezen (waarschijnlijk de S 4083) en deze naar de tip toe enigzins holler en dunner maken (1 max 2%).

Cheers

Bart

 

[Fotor]

Heren, allereerst dank voor jullie inputs.

De eeuwige discussie is, wat blijft er bij een conventionele bouwmethode, van een profiel over maar dat geldt voor alle profielen.

Zoals je al zegt geldt dat voor alle profielen. Het ene profiel is misschien wat kritischer op verstoringen dan het andere, maar perfect krijg je het nooit. Al zou het met volledig beplanken al beter moeten gaan dan met een open constructie.
Moet ik hier ook een voorkeur voor een schuim kern met beplanking in zien??

Over de E205: dat is het profiel wat ook op mijn Sagitta 900 gebruikt is. Open constructie met folie, zonder turbulator, en ik vind zelf dat het ding uitstekend vliegt voor een oude 2-kanaals kist. Zeker bij hogere snelheden. Het is misschien ook maar net wat je ervan verwacht.

Buiten de keuze van het profiel komt er echter bij dit toestel en zijn wat (onwaarschijnlijk) eindgewicht mijns inziens een ander, misschien nog wel groter probleem, 'de hoek om kijken' namelijk hoe krijg ik de vleugel voldoende torsie stijf.

Daar heb ik dus ook al over nagedacht. Gewicht: tja, ik zie wel waar ik op uitkom. Ik probeer licht te bouwen, meer dan dat kan ik niet doen. Maar over de torsiestijfheid zit ik ook wel een beetje in. Wat scheelt is dat de hele vleugel beplankt is, dus lekkere grote torsiedoos. Zeker als ik N60 gebruik (redelijk dik profiel).

Ik heb nog wat mooie plaatjes gemaakt met diverse profielen.

Zoals Harry al zei is 4,2 kg wellicht wat optimistisch, dus ik heb iets hogere Reynoldsgetallen genomen dan Berrie (200000 en 80000). Dit ook om boven het kritische Reynolds getal te blijven.
In de eerste 2 grafieken staat de Cl-Cd kromme. Bij de lage Re waarde blijft N60 achter bij de rest, bij de hoge Re ligt alles een stuk dichter bij elkaar. Maar als je bij de L/D-alpha grafiek gaat kijken lijkt N60 het toch niet zo heel slecht te doen. En de verhouding L/D bepaalt uiteindelijk je glijhoek. De Cl-Cd krommes geven hier een wat vertekend beeld. Door de grotere welving van N60 tov de rest levert het profiel overal wel meer weerstand, maar ook meer lift. De verhouding tussen die 2 is wel gewoon redelijk goed.

Als ik dit zo bekijk denk ik toch dat ik het bij de N60 hou om de volgende redenen:
- sluit het beste aan bij de romp (die is volens mij gemaakt met N60)
- profiel is dikker dan de moderne profielen, wat me gaat helpen bij de torsie- en buigstijfheid
- volgens het artikel/bouwhandleiding vloog het model oke met dit profiel
- dit vliegtuig hoeft geen turbo-prestaties te hebben. Aan de helling blijven de meeste kisten toch wel hangen, en aan de sleep komt hij ook wel omhoog. Als ik dan ook nog eens een goede bel een stuk mee kan pakken ben ik al helemaal blij.
Misschien wel eens wat proberen met turbulentiedraad op het buitenste deel van de vleugel, kijken of het merkbaar scheelt.

Bart, je zegt dat het profiel richting de tip holler (= meer welving??) en dunner moet. Waarom is dat?

 

[Fotor]

Toch wel een interessante discussie hierboven .

Nog wat plaatjes van de onderdelen zoals ik ze heb gekregen:

Zelf zou ik nooit aan zo'n romp begonnen zijn. Lijkt me vreselijk werk om dat zo mooi te krijgen. Paar vleugeltjes moet wel lukken....

Gewichten: romp 1140 gram, staartstuk 270 gram.

 

[Eric R]

Dat zijn een hoop verbindingen naar de kielvlakken, heb je hier niet een hoop speling?
Is het niet makkelijker om 2 kleine servotjes achterin te leggen en hiermee je roeren direct aan te sturen?

Het is wel een hele mooie kist hoor!!
Al enig idee welke finish je gaat toepassen, rompje spuiten en de vleugels folie?

Eric

 

[Harry van Melick]

De keuze voor een dunner en meer gewelfd profiel aan de tip lijkt mij (maar dat is puur persoonlijk) dodelijk of je zou het vleugel-einde zeer torsiestijf moeten maken (gewicht)

Het torsie probleem ligt ook wat minder bij de lage Ca waarden want daar kom je met dit toestel normaliter toch niet in terecht of, je zou op een winderige dag, na een bel te hebben 'uitgevlogen' het terrein nog willen/moeten halen.

De ellende ontstaat bij het geven van rolroer-uitslagen, hierin meegenomen dat de rolroer-diepte t.o.v. de tip-koorde procentueel waarschijnlijk vrij hoog zal zijn.
In de praktijk wordt om bovengenoemde reden de profiel-dikte dikwijls juist wat hoger genomen ook al is dit aerodynamisch gezien misschien niet geheel volgens het boekje.

De gevolgen van een combinatie van de boven beschreven winderige dag en wat fors 'knuppelen' stel ik mij bij zo'n prachtig toestel liever niet voor.:cry::cry::cry:

BTW, mooi 'draadje'

Harry

 

[Fotor]

Dat zijn een hoop verbindingen naar de kielvlakken, heb je hier niet een hoop speling?
Is het niet makkelijker om 2 kleine servotjes achterin te leggen en hiermee je roeren direct aan te sturen?

Zo goed heb ik alles nog niet bekeken. De aansturing lijkt aardig spelingsvrij te zijn, het is echt goed gebouwd. Maar 2 of 3 servo's in de staart zie ik zeker als optie, zeker gezien het feit dat de staartboom niet zo heel lang is.

Al enig idee welke finish je gaat toepassen, rompje spuiten en de vleugels folie?

Ook nog niet over nagedacht (komt aan het einde wel), maar wat jij noemt lijkt me een logische optie.

De ellende ontstaat bij het geven van rolroer-uitslagen

Zou je bij zo'n slanke vleugel ook 'aileron reversal' kunnen krijgen? Stel: je wilt de vleugel omhoog hebben. Rolroer slaat uit naar beneden, vleugel tordeert ter plaatse voorover en vleugel gaat omlaag ipv omhoog. Lijkt me niet ondenkbeeldig bij zulke lange slanke vleugels. Treedt dit wel eens op bij modellen?

 

[ron van sommeren]

@Berrie
Dergelijke teksten mogen wat mij betreft wel direct in het forum i.p.v. via PB. Ik heb er helemaal geen feeling voor is maar ik denk dat er genoeg mensen zijn die het zeer nuttig vinden.

 

[PH_AJH]

Zo goed heb ik alles nog niet bekeken. De aansturing lijkt aardig spelingsvrij te zijn, het is echt goed gebouwd. Maar 2 of 3 servo's in de staart zie ik zeker als optie, zeker gezien het feit dat de staartboom niet zo heel lang is.

Als je alle kabels, kwiklinks, bouten, moeren en bellcranks eruit haalt denk ik dat je met servo's achterin nog wel eens lichter uit kunt komen....

 

[de materiaalverzamelaar]

Iets dunner en gewelfder naar de tip

Raymond,

De N60 is een goede keuze. Ik denk dat je naar de tip toe dunner en gewelfder moet gaan in verband met de kleine Reynolds getallen en het overtrekken van de tip, al dan niet gecombineerd met 1 a 2 graden washout. Je zou eens in XFRL5 kunnen kijken wat dat voor een verdeling geeft over de vleugel. Martin Simons heeft dit prima uitgelegd in zijn boek Model Aerodynamics (ook een aanrader )

Torsie stijfheid zou een probleem kunnen zijn, niet zozeer omdat het profiel 1 a 2% dunner zou worden naar de tip, maar omdat het gewoon een hele slanke vleugel is. Ik zou zelf voor ribben bouw gaan, misschien wel meer werk maar wel mooi bij een model als dit. Ik dacht dat de vleugel een D-doos heeft tot aan de tippen. Je zou Disser 'gewebe' aan de buiten- of binnen kant van de D-doos kunnen zetten, of gewoon glas dit zal de torsie stijfheid van de vleugel enorm verhogen.

Cheers

Bart

 

[Harry van Melick]

@(Zou je bij zo'n slanke vleugel ook 'aileron reversal' kunnen krijgen? Stel: je wilt de vleugel omhoog hebben. Rolroer slaat uit naar beneden, vleugel tordeert ter plaatse voorover en vleugel gaat omlaag ipv omhoog. Lijkt me niet ondenkbeeldig bij zulke lange slanke vleugels. Treedt dit wel eens op bij modellen?)

Lijkt mij HET probleem bij de door mij beschreven situatie in post11, laatste zin. (hoge V lage Ca)

Bij normale snelheden zal het toestel wat 'sloppy' aanvoelen op 'rol' en de prestaties zullen tegenvallen.

Harry

 

[Fotor]

Voor de duidelijkheid: de vleugel wordt vol beplankt. Dit is een stuk stijver dan een vleugel met alleen een D-box voor de ligger.

Ik ga gewoon bouwen, als de vleugel ruwbouw klaar is kijk ik hoe de stijfheid is. Als het niet stijf genoeg naar mijn zin is kan ik een laag glas aanbrengen. Misschien valt het allemaal erg mee en is het stijf zat.

Ik ga toch ook eens knoeien met xfrl5. Lijkt me een reuze-interessant programma.

 

[Theo]

Raymond,

Mocht het staartstuk vandaag even aanschouwen in Garderen en kon me geen voorstelling maken van de rest van de kist. Heb er nu een plaatje bij en moet zeggen "Wat een geweldig bloedmooi ding!!!!!"
Ik hou wel van die oude kisten.

 

[Fotor]

Theo, romp niet gezien? Die was ook mee! Waarschijnlijk stond Berrie er op te kwijlen .

 

[robert14]

echt prachtig kistje en in het echt nog mooier als op de foto's/ wel een mooi inginieus systeem voor de aansturing vanaf de neus naar de roeren, echt prachtig. ben je er al uit wat je gaat doen qua profielen