Bouw van een F5J-400

Nadat ik in 2010 m'n eerste DLG gebouwd had was ik verrast over de bijzonder goede vliegeigenschappen van zo'n klein en vooral licht kistje.
Maar ook hoe goed het beheersbaar bleef in winderige condities.
Al snel borrelde het idee op om een electrozwever te maken met dezelfde koordes en vleugelbelasting maar dan met een spanwijdte van 2,5 meter.
Het plan is blijven liggen omdat ik aan een Supra ben begonnen die ik eerst af wilde maken.
Om verschillende redenen heeft dat veel langer geduurd dan gepland, maar inmiddels nadert het z'n voltooiing en liggen de plannen voor de superlichte 2,5 meterzwevert weer op de werkbank.

Het draadje van Crins kwam precies op dat moment:
kleine-f5j-kist-opbasis-van-motor
Hierin vond ik een aantal links naar kisten die heel erg lijken op wat ik zelf van plan was.
Om eerlijk te zijn wist ik niet van het bestaan van een F5J-400 klasse af...

Het idee:
Een 3-delige vleugel met een middenstuk van 1 meter en een koorde van 20 naar 19 cm
De tips zijn DLG vleugels van 75 cm.
Alles wordt zo licht mogelijk gebouwd van 36 grams kevlar.
De bouw van de drie vleugeldelen is volledig vergelijkbaar met die van een DLG, op de vleugelverbinders na dan.

De romp wordt een pod van 2 lagen SA12 kevlarkous van EMC VEGA. (heb ik nog)
De boom is een 15 grams boom van EMC-VEGA die ik ook nog heb liggen. Dezelfde die al 4 jaar dienst doet in mijn DLG.
De romp wil ik deelbaar maken door de boom van de pod af te schuiven.
Hierdoor kan straks de hele kist in een koffertje van 1meter.

Ik gebruik dezelde snijmallen van voor mijn DLG met de Supergee profielen van Drela:
AG455ct, AG46ct, AG47ct.
Alleen de mal voor het midden met een koorde van 20cm moet ik bijmaken. Deze krijgt ook het profiel AG455ct.

Totaal gewicht 500, max 550 gram. Met een oppervlakte van 42,5dm dus een vleugelbelasting van zo'n 13 gram per dm2.

De motor wordt waarschijnlijk deze:
Turnigy Park300 Brushless Outrunner 1080kv
omdat het zo'n prachtig licht motortje is. Ik hoef niet loodrecht omhoog.

Ik zal deze kist vooral in rustige (avond) condities gebruiken. Ik kom regelmatig in noordfrankrijk waar opvallend vaak heel mooie en rustige condities zijn aan het eind van de middag, begin van de avond. En iedere keer fantaseer ik dan weer over deze kist...
Of ik een 2S of 3S ga gebruiken weet ik nog niet. Ik zal die vraag hier ook later wel stellen want ik weet niet zo veel over de moderne aandrijvingen.

Op dit moment twijfel ik over twee dingen die ik moet weten voordat ik de vleugels ga snijden:
1)
De supergee profielen hebben geen tipverdraaiing. Is volgens mij ook niet nodig bij zo'n lage vleugelbelasting en kleine koorde. Ik heb nooit een gemene overtrek meegemaakt.
Zou dat ook gelden voor 2,5 meter? Bij deze lage vleugelbelasting?
2)
Welke V-stelling geef ik de tips?
Ik heb e.e.a. in Sailplane Calc ingevoerd.
7,5 graden lijkt een mooie waarde.
Maar deze kisten lijken minder te hebben:
Modellbau Pollack - Nymbus F5J-400 Voll-CFK NEUHEIT 2015
Modellbau Pollack - Respect M F5J-400 NEUHEIT 2015
ypsi-daidalos
Als ik de vleugelverbinders van 4mm verenstaal maak zou ik dit nog kunnen variëren.
Maar liever gebruik ik 6mm carbon. Dit is ruim 2x zo licht, en een rechte verbinder werkt fijner dan met een knik.

Ik hoor graag de meningen hierover. Alvast bedankt!
Groeten! Patrick

 

Het is ook geen FAI-klasse, er zijn in Europa diverse landen die een nationale F5J-400 klasse hebben maar de regels verschillen per land. Oiit was er een competitie waarbij de -400 stond voor het maximale bedrag wat het toestel mocht kosten, er zijn er waarbij het -400 op de maximale motordiameter slaat (ik meen 28mm buitenloper, zelfde diameter als een Speed400)en er zijn landen waar alleen de spanwijdte begrensd is.

Zelf denk ik dat het een leuk concept is en met prestaties die waarschijnlijk onder de juiste omstandigheden niet onderdoen voor een grote.

 

Ik lees graag mee...
Er liggen nog gesneden panelen voor een Tantalus... eh.. 7 op de plank.
Daar kan een mooi middenpaneel bij.

 

Hoi Patrick,

Uit reglement F5J:
-Draagvlakbelasting: tussen 12 en 75 g/dm2

Maak vliegtuig dus niet te licht, anders moet er nog ballast in en dat zou zonde zijn....

groet Marc

 

Ha Marc!

Haha, daar zou ik dus echt geen rekening mee gehouden hebben!
Maar ik bouw dan liever een een ballastkamertje in.
Was ik toch wel van plan om ook in iets minder rustige condities te kunnen vliegen.

Thanx!

 

De vleugelpaneeltjes zijn gesneden!
Tot nu toe heb ik altijd styrodur 3035 gebruikt, maar nu heb ik styrosol uit de Praxis genomen.
Reden hiervoor was dat ik de kist grotendels geel wil spuiten. Het schuim is geel, en de kevlar die ik ga gebruiken natuurlijk ook.
Mooi spul. De paneeltjes zijn echt perfect gelukt.

Ik heb Alex Hoekstra een PB gestuurd met de vraag over wel of geen tipverdraaiing.
Volgens Alex zou dat in dit geval nauwelijks zin hebben.
Als hij dat zegt neem ik dat blind aan! Geen tipverdraaiing dus.
Alex bedankt!

Vervolgens JenR gevraagd wat de V-stellingen van de Ypsi zijn:
Het middenpaneel 2 graden en de tips 7,5 graden. Ook daarvoor mijn dank!
Deze waarden komen vrijwel overeen met die van de Pulsar:
Pulsar Pro 2.5e - Electric RC Gliders - Larger & F5J Electrics
die wel heel dicht bij de maten van mijn kist komt.

Vervolgens alles even in SailplaneCalc gezet.
Mijn middenpaneel wordt vlak. Een geknikt middenpaneel is een stuk moeilijker te maken en na mijn supra-project ben ik even klaar met moeilijk...;-)
Maar als de tips 8 graden geplaatst worden krijg ik vrijwel exact dezelfde waarden voor 'spiralstability' en 'Equivalent Dehydral Angle' als bij de combinatie 2 en 7,5 graden.
Het wordt dus 8 graden.

2,5 meter schuimvleugel, totaal 10 paneeltjes


En de tip :shock:

 

Indrukwekkende kwaliteit van het snijwerk. Tsjonge.

 

Het is vooral zorgvuldig instellen van de gravitycutter.
Daar ben ik altijd, voor ieder paneeltje, wel even mee bezig.
Maar dan is het ook alleen nog maar een druk op de schakelaar..:-D

 

Ik zou een zulk modelletje nooit bouwen zonder tipverdraaiing !!
3 mm negatief en je hebt een veel beter en handelbaarder bochtengedrag.

 

De aanloop naar deze kist heeft me weer doen nadenken over nut en noodzaak van tipverdraaiing.
Ik ben theoretisch onvoldoende onderlegd om, anders dan met m’n boerenverstand, hier over na te denken.

Het enige wat tipverdraaiing volgens mij doet is het voorkomen een tipstall van de binnentip in de bocht en het gehele overtrek gedrag gemoedelijker maken.
Daar staat tegenover dat een deel van de vleugel niet optimaal meer gebruikt wordt en/of alleen nog maar weerstand veroorzaakt.

Mijn tips zijn 75 cm.
Stel dat de verdraaiing begint op 25 cm en op 50cm de door jouw genoemde 3mm bereikt, dan staat ie daar -2,5 graden negatief, oplopend naar -3 graden richting de tip.
Uitgaande van een instelhoekverschil van 1 graad beteken dat dat ongeveer de helft van de tipvleugel niets meer bijdraagt aan de lift, en sterker nog, de laatste 25cm levert waarschijnlijk negatieve lift.

In de AG 455-46-47 reeks zit al enige ‘verdraaiing’ ingebouwd omdat de dikte en de welving van het profiel afneemt.
Ook denk ik dat de vleugelbelasting een belangrijke rol speelt.
Het maakt nogal verschil of een kist met 60 gram/dm2 door z’n vleugel zakt of met 15 gram.

De redenatie van Alex Hoestra is dat tipverdraaiing vooral zin heeft bij een brede tip om zo een meer elliptische liftverdeling te krijgen. Omdat mijn tips al zo smal zijn zou het weinig meer toevoegen.

Nogmaals, ik heb hier verder geen diepere kennis over dus ieder commentaar hierop is wat mij betreft welkom!

 

tipverdraaing

Ik heb er verder ook weinig verstand van, maar bij 'mijn' BD spreekt Drela over een optionele 1 graads tipverdraaing. Indien deze wordt ingebouwd zijn 30% scherpere bochten mogelijk bij dezelfde tipstall-marges....

Misschien hier ook van toepassing?

 

Het instelhoekverschil heeft hier helemaal niets mee van doen, dat is alleen van belang ivm de stabiliteitsfactor.
Het gaat hier om de invalshoek van de vleugeldelen en die is bij zweven een graad of 8 of zelfs meer. De tip met 3° negatief zal dan nog steeds 5° effectieve invalshoek hebben en dus nog steeds flink dragen.

Bij heel hard vliegen klopt het wel dat je negatieve lift kan krijgen, maar dan vlieg je al veel harder dan gewoon doorsteken naar een nieuwe bel of terugkomen van downwind. Denk dan aan snelheden in de gooi van een DLG.

Alex zal zijn bevindingen vooral stoelen op DLG's en daar heeft hij gelijk, door tipverdraaiing zal de weerstand in de startfase wel groter worden, zie ook hierboven. Dan hebben elliptische vleugels met weinig of geen verdraaiing zin. Bij een F5J/F3J lijkt het me, evenals anderen hier, beter wel wat tipverdraaiing toe te passen. Zowel ivm verminderen tipstall gevoeligheid als wel verminderen van geïnduceerde weerstand.

Rick

 

Bedankt mannen voor de input.
Rick, je uitleg is heel duidelijk!! Wat een mooi medium is zo'n forum dan weer.
Ik ging er vanuit de de aanstroomrichting van de lucht in het verlengde van de staartboom ligt. In werkelijkheid is dat natuurlijk niet zo.

Hoeveel graden, over welk deel van de vleugel, zou mooi zijn?
Inderdaad zo'n 3 graden in het verloop van de tipvleugel?
De bubble dancer heeft optioneel 1 graad en de Supra maar 0,5 graden.

Ik moet nog even nadenken hoe ik die tipverdraaiing alsnog tijdens het baggen er in kan brengen...
In het ergste geval moet ik de tips opnieuw snijden. Ook geen ramp want een mini-DLG staat ook nog ergens op het verlanglijstje...

 

Een vleugel geeft de lucht een kleine versnelling naar beneden. De richting van de luchtstroom achter de vleugel zal daar dus iets anders zijn als voor de vleugel. Omdat een romp de minste weerstand heeft als zijn lengte-as precies gelijk valt met de stroomrichting van de lucht, is het dus optimaal om de romp een knik te geven zodat het voorste en achterste deel optimaal in de lokale luchtstroom zijn gepositioneerd.
Dit is de reden waarom alle zweverrompen zo'n knik hebben.

Hoe ontwerp je zo'n rompvorm nu correct?
1. De neus, het rompdeel voor de vleugel, moet precies in de glijhoek van de kist liggen
2. de staartboom moet precies in de (naar beneden afgebogen) luchtstroom achter de vleugel liggen.

Probleem-1: de afbuigingshoek is niet voor alle snelheden gelijk, dus optimaal voor alle snelheden is niet mogelijk. Je moet er één kiezen.
Probleem-2: luchtweerstand neemt kwadratisch toe met de snelheid. Een niet optimale ligging bij hoge snelheid is dus nadeliger dan bij lage(re) snelheid
Probleem-3: er zijn (voor zover mij bekend) geen eenvoudige tools (voor ons modelbouwers) om de richtingsverandering van de lucht voor en achter de vleugel te berekenen/in te schatten. Het kan visueel een beetje met de afstroomlijnen in XFLR5.

Mijn keuze hieruit:
Optimaliseer voor de snelheid bij de beste glijhoek, dat is immers de vliegfase waarin je zo optimaal mogelijk iets sneller wilt vliegen. XFLR5 heeft mij geleerd (schermprint en uitmeten) dat de luchtstroom-afbuiging dan zo'n 2 graden is.

Dit resulteert in:
- lengte-as rompneus = 0 graden.
- instelhoek vleugel tov. rompneus = invalshoek vleugel bij optimale glijhoek vleugel.
- Staartboom heeft -2 gr

 

Die "3" die ik noemde had als eenheid "mm" .
Ik weet niet precies wat je tipkoorde is maar 3 graden lijkt mij veel (dat is bij een tipkoorde van 100 mm, ietsje meer als 5 graden)
Bij de genoemde tiplengte van 750 mm zou ik de buitenste 500 mm, 3 mm negatief verdraaien.

 

Dank hiervoor Dirk!
Bij het ontwerp van de romp ga ik hier zeker rekening mee houden.

Onder welke hoek wordt een vleugel dan, in de optimale situatie aangestroomd?
Het instelhoekverschil bij dit soort kisten is meestal zo'n 1-1,5 graden, maar de aanvalshoek is dus een stuk groter.
Dat geeft dan ook weer een richtlijn voor de mate van tipverdraaiing die ingebouwd moet worden.

Ik kom er net ook achter dat ik gisteren een rekenfoutje maakte en dat de 3mm van Arno geen 3 graden, maar 1,1-1,4 graden oplevert bij koordes van 15 en 12 cm.

Ik ben van plan de bouwplank waarop ik de tips ga baggen iets te torderen.
Zo komt het toch weer goed. ;-)

edit: ik zie net je antwoord Arno. Dat kwam binnen terwijl ik dit schreef. Dank!

 

Als de vleugel goed ontworpen is heb je zo'n tipverdraaiing eigenlijk niet nodig. Goed ontworpen is:
- een goede combinatie van posities van de knikpunten over de spanwijdte,
- correcte koordes op die knikpunten
- goede keuze van de verschillende profielen op de knikpunten.
Dit is met onze modelbouw ontwerp-hulpmiddelen eigenlijk alleen mogelijk door XFLR5 te gebruiken.

Een extra tipverdraaiing kan nuttig zijn om nog wat extra reserve voor een tipstall in te bouwen, maar of het echt nodig is ...

Als je tipverdraaiing inbouwt, dan hooguit 1 graad. Die 0,5 à 1,0 graden van Mark Drela zijn inderdaad een zinvolle waarde.

Alsnog tipverdraaiing inbouwen als je het niet in het schuim hebt gesneden lijkt me goed mogelijk door een wig onder de achterlijst te leggen, en dan de ingepakte vleugel met gewichten te belasten. Niet teveel! Je wilt alleen wat verdraaien, niet het profiel over de koorde verbuigen. Als de boel eenmaal goed op z'n plek ligt, met de gewichten erop, dan nog 1x het vacuüm eraf halen zodat alles zich netjes spanningsvrij aan de verdraaide situatie kan aanpassen.

Denk er aan dat die wig vrijwel zeker niet lineair is. De benodigde verhoging onder de achterlijst kan voor -1 graad bij de tip wel eens kleiner zijn dan voor -0,5 graad bij de knik voor de tip! :schrik:

 

:schrik: Ben je een full scale Boeing aan het bouwen?
Of bedoellu 75 mm?
;-)

 

Haha,
Nee ik bedoel echt 75cm, want het gaat hier over de span en niet over de koorde.
De tipkoorde is 60mm, qua lengte en dikte de afmetingen van een lucifer...;-)

 

Ik vindt dit nog altijd een mooie heldere uitleg over hoe een vleugelontwerp tot stand kan komen:

wing design: Simons-Drela methods - Page 5 - RC Groups

Dit in verband met de discussie over wel of geen tip verdraaiing.