Maximale stabiliteit vragen....

Hoop dat ik dit in het juiste gedeelte van het forum plaats, maar ik verwacht hier wel de meeste experts tegen te komen om mijn vragen te beantwoorden....

Ik vraag mijzelf al een tijdje af wat er nodig is om een zo stabiel mogelijk vliegtuig te bouwen? Ik zoek dus een ontwerp wat rotsvast in de lucht ligt maar wat nog wel goed/makkelijk te besturen is.

- Heb ergens gelezen dat een lange staartboom zou bijdragen aan de stabiliteit van een vliegtuig. Waarom is dit zo en is er ergens een grens aan de lengte van de staartboom mbt het nut ervan?
Ik begrijp dat een langere staartboom ook inhoud dat je het zwaartepunt goed moet zien te krijgen. (langere neus?)

- Betekend een groter vleugel oppervlak ook grotere stabiliteit?

- Welk soort vleugel geeft de meeste stabiliteit? Met of zonder v-stelling, hotliner of juist niet enz...

- Heeft het stabilo/kielvlak invloed op de stabiliteit?

- Heeft een brede romp ook invloed op de stabiliteit van het vliegtuig? Of geeft een smallere romp juist meer stabiliteit?

- Heeft het totale gewicht van het vliegtuig ook invloed op de stabiliteit ervan? (zwaarder = stabieler?)

- Zijn er nog andere zaken die van invloed zijn op de stabiliteit?

- Heeft een TE stabiel vliegtuig ook nadelen?

Ik hoop dat iemand mij hier meer over kan vertellen zonder al te technisch te worden? (voor zover dat mogelijk is)


Groet,
Theo

 

Niemand die antwoord heeft op deze vragen?

Groet,
Theo

 

De belangrijkste vraag is waarom je een stabiel vliegtuig wilt hebben.
Ga je zelf iets ontwerpen?
Als platform voor een camera?
Als goede trainer?

Voor ieder vliegtuig geld natuurlijk dat voor een goede stabiliteit het toestel goed gebouwd moet zijn:
Zwaartepunt goed (liever iets meer voorlijk als achterlijk)
Vleugels links en rechts even zwaar (het zwaartepunt in die richting wordt vaak vergeten).
Vleugels recht en niet getordeerd (lichte tipwarping is natuurlijk prima tegen een tipstal).
Instelhoeken vleugel en stabilo goed. (dus stabilo een paar graden minder als vleugel).
Romp recht.
Klinkt voor de hand liggend, maar veel kisten die niet stabiel zijn zijn gewoon slecht gebouwd!

In alle gevallen geld wel (uit eigen ervaring) dat hoe groter de kist, hoe minder gevoelig voor windvlagen en dus hoe stabiler.
Met windkracht 4 vlieg ik liever met mijn grote dubbeldekker Lazy Ace (2 meter span en 7 kilo) als met mijn MPX Gemini -ook een dubbeldekker (1 meter span en 1,5 kilo) hoewel ze vrijwel dezelfde vleugelbelasting hebben en dezelfde topsnelheid, is de grote kist veel minder gevoelig voor windvlagen en beter te zien op afstand.
Nadeel is wel dat hij trager reageert op de roeren (vanwege het hogere gewicht, technischs is dat massatraagheid).

Een vorm van stabiliteit kun je ook bereiken met een gyro of autopilot (heb ik mee geexperimenteerd met mijn Bubbles), voordeel hiervan is dat je je dit op de zender kunt regelen!

Vliegtuigen met zeer goede eigen stabiliteit in het ontwerp zijn natuurlijk vrije vlucht toestellen.
Logisch, want die moeten natuurlijk zichzelf vliegen.
Je ziet bij dat soort toestellen vooral:
Flinke V stelling vleugel.
Behoorlijk oppervlak kielvlak.
Niet te hoge vleugelbelasting.
Vriendelijk vleugel profiel (Clark-Y werkt nog steeds prima).
Vleugel boven het zwaartepunt (dus hoogdekker)

Als je een RC bestuurd toestel wil hebben zoek je een compromis tussen snelle reaktie op de roeren en een goede stabiliteit.
Naar mijn mening is een ideale trainer een toestel dat als je de knuppels loslaat zichzelf in een normale horizontale vlucht overgaat.
Zo'n toestel zal dus moeilijk in een tolvlucht gaan en er zelf zonder hulp van de piloot uit kunnen komen (als er voldoende hoogte is natuurlijk).
Maar de stabiliteit moet ook weer niet zo hoog zijn dat het toestel traag reageert op de roeren.

Verder moet je rekening houden met het starten en landen.
Zo is een Piper Cub orgineel een leskist en dus een stabiel ontwerp.
Hij heeft dan ook een lage vleugelbelasting, is een hoogdekker en heeft een hele grote staart.
Maar diezelfde grote staart maakt wel dat de kist op de grond altijd zijn neus in de wind wil richten en dus lastig te starten en landen is met crosswind (zijwind).

Zo een lang verhaal, maar dat krijg je als je zo'n vraag stelt.

Groeten Willem

 

Bedankt voor je reactie

Het is inderdaad de bedoeling om zelf een ontwerp te gaan maken wat moet dienen als platform voor luchtopnames. (geen fpv)
Hier ben ik nog niet aan toe, heb er de kennis nog niet voor, maar ben informatie aan het verzamelen zodat ik uiteindelijk een ontwerp kan gaan maken.

Dat is juist mijn bedoeling, kennis vergaren! Ben daarom juist blij met uitgebreide antwoorden!

Groet,
Theo

 

Laat ik eens een poging doen. Stabiliteit is de tegenstander van bestuurbaarheid, dus een rotsvast toestel is niet meer te besturen. Er zal een compromis gevonden moeten worden.

Vleugeloppervlak en gewicht geven met elkaar de vleugelbelasting. Dat is niet direct van invloed op de stabiliteit, maar bij een toenemende vleugelbelasting moet de snelheid toenemen om het toestel in de lucht te houden, en bij een hogere vliegsnelheid wordt de invloed van verstoringen minder (in ieder geval minder merkbaar)

V-stelling bevordert de rolstabiliteit. Als het toestel wegrolt, wordt het geprojecteerde oppervlak van de neergaande vleugel groter en van de opgaande kleiner, waardoor het toestel een rolmoment in tegenwaardse richting ondervindt. Ook bevordert de v-stelling het rollen in een bocht (als je geen rolroeren hebt). Dat gaat als volgt: het richtingroer slaat uit, het toestel begint te gieren, d.w.z. de neus gaat in de gestuurde richting, maar het toestel gaat nog steeds rechtdoor. Doordat de naar voren gaande vleugel nu een (geometrisch bepaalde) grotere invalshoek krijgt, en daardoor meer lift, rolt het toestel in de bocht en begint aan zijn gekromde baan. Het richtinsroer zal gedurende de bocht iets uit moeten staan om het giermoment te handhaven, en daarmee de bovengenoemde stabiliteitswerking (door het verschil van oppervlak) te overwinnen.

Voor het stabilo-oppervlak en de staartlengte geld weer dat het moment, dus het product van die twee belangrijk is, dus een korte staart met een groot stabilo werkt even goed als een lange staart met een klein stabilo. De kunst is om de combinatie met de minste weerstand te vinden.

Rompdoorsnede heeft bij mijn weten geen directe invloed op stabiliteit, alleen op weerstand. Wel werken de zij-oppervlakken weer mee respectievelijk tegen de werking van het staartvlak. Je ziet bijvoorbeeld vaak dat drijvervliegtuigen extra oppervlak van het staartvlak hebben t.o.v. hetzelfde model zonder drijvers.

En nu is het woord aan de echte aerodynamici

Max.

-

 

Oh ja, en het vleugelprofiel is van invloed. Sommige toestellen steken de neus omhoog als de luchtsnelheid toeneemt door een windvlaag, en anderen veranderen niet van stand. Ik geloof dat dat afhangt van de profielkromming, d.w.z. hoe meer symmetrisch, hoe minder de neus in de lucht. Een Clark-Y zal dus niet je beste keuze zijn.

Max.

 

Hallo Max,

Bedankt voor je reactie

M.b.t de lengte van de staartboom.

Heeft de lengte van de staartboom invloed op de bestuurbaarheid van het toestel?
Langere staartboom = minder fel reageren ?

Het is dus mijn bedoeling om een langzaam vliegend kistje te maken wat rustig zijn rondjes kan draaien. Stabiliteit is een pre omdat er luchtopnames (video) gemaakt moeten kunnen worden.

Ik maak nu beelden vanuit een Easystar en ik merk dat de beelden wel van redelijke kwaliteit zijn maar je wordt soms zeeziek van het gedraai en gehobbel. (zal ongetwijfeld ook met mijn stuurkunsten te maken hebben)

Groet,
Theo

EDIT: natuurlijk zou ik kunnen kiezen voor een bestaand ontwerp, maar ik wil eigenlijk liever zelf iets ontwerpen/bouwen. Vooral ook met het bijkomende voordeel dat ik er ervaring/kennis mee kan opdoen.

 

Nee, dat hangt niet af va de 'profielkromming' (dat noemen we in modern Nederlands: welving ) maar van de combinatie instelhoekverschil-zwaartepunt. Lees er dit draadje maar eens op na.

Gr. Dirk.

 

Oeii, dit is een missverstand!

De liftkracht is altijd haaks op de vleugel.
Wordt het toestel door een windstoot uit zijn horizontale stand gebracht, kantelt de liftkracht mee. Daardoor ontstaat een zijdelingse kracht die het model laat afglijden. Dit resulteert in eerste instantie tot een zijdelingse aanstroming van de vleugel. Door de v-stelling is nu de hoek van inval en daardoor de lift aan de lage vleugelhelft groter geworden en aan de andere verminderd.

Johannes

 

Geen misverstand Johannes, OMDAT de liftkracht haaks op de vleugel staat, zal de verticale component van de neergaande vleugel (bij v-stelling) eerst toenemen totdat de vleugel horizontaal staat, en van de opgaande vleugel begint hij gelijk af te nemen. Maar ik sluit niet uit dat het resultaat van het door jou genoemde effect een orde groter is (uiteindelijk is dat hetzelfde mechanisme dat het toestel de bocht in laat rollen, zoals ik al omschreef).

Max.

 

Dirk, ik kan in jouw draadje alleen maar lezen over de invloed van de instelhoek op de mate waarin het vliegtuig zichzelf stabiliseert NA een verstoring, maar waar ik op doelde is de gevoeligheid van het vliegtuig om van stand te veranderen DOOR een verstoring, iets wat mij hinderlijk lijkt bij fpv of filmen. Ik weet ook niet zeker dat profielwelving daarbij van invloed is, maar dacht dat ooit ergens gelezen te hebben.

Max.

 

Wat ik graag wil zeggen is, dat de langsstabiliteit niet door het geprojecteerde oppervlak van de horizontaal liggende (bij v-stelling) vleugel komt.

Johannes

 

Johannes, ik buig voor je wijsheid
Theo, doe je voordeel met deze discussie.

 

Dat doen ik ;-)

Zit belangstellend mee te lezen en ben erg blij met alle reacties

Hier valt veel van te leren!

Groet,
Theo

 

Max,

In jouw eerste berichtje stel je dat de profielvorm van invloed is. Vervolgens geef je als voorbeeld dat sommige toestellen hun neus omhoogsteken agv. een windvlaag.

Wat ik wilde aangeven is dat dat 'neus omhoog agv. een windvlaag' niet komt door het profiel, maar enkel en alleen door de combinatie!!! van de ligging van zwaartepunt en de grootte van het instelhoek verschil.
En daarover ging ook het draadje waarop ik je wees.

Overigens, jouw opmerking "stabiliteit is de tegenstander van bestuurbaarheid", daar sta ik 100% achter. Klopt als een bus. Verder vind ik het subliem kernachtig geformuleerd.

Overigens denk ik dat je nauwelijks een configuratie zult kunnen verzinnen die een stabiel film-platform oplevert. Daarvoor is eigenlijk maar een optie: hoe zwaarder en groter, hoe stabieler. Dat heeft te maken met massatraagheid (de truuk waarbij je het tafelkleed onder het servies uitrukt zonder dat er iets op de grond valt, maar ook daar verschift het eea...).
Alle andere configuraties zullen door een werveling verstoord worden. Sommige configuraties zullen sneller herstellen dan anderen. Maar dan praat je niet in termen van <2sec (25-50 filmbeeldjes) maar eerder in termen van 5sec en langer. Als je zo'n stabiliteit wilt, moet je doen wat men in de professionele film- en video-wereld doet: neem een flinke zware heli. Die is massatraag en erg stabiel, zeker als je er een paar flinke giro's inzet. Dan kun je hem bijna zo stabiel als een tafel krijgen.

Gr. Dirk.

 

Moet zijn: dwarsstabiliteit (is stabiliteit om de langsas, qua terminologie inderdaad verwarrend)
Maar verder : deze misvatting (van de ongelijke projectie) is wijdverbreid: gelukkig hier gecorrigeerd.

 

Foutje, nu zie ik het ook.
Ik bedoelde stabiliteit om de langsas (x-as) rolmoment.
Dagelijks ben ik met het assenstelsel bezig .... :rolling:

Johannes

 

Als beste platform voor luchtopnames zie ik 2 opties:

1) de nieuwste ontwikkeling is de Quadcopter, dus een heli met 4 rotors en 4 motoren.
De elktronica houd hem stabiel en de duurdere versies hebben een GPS zodat ze automatisch op hun plek blijven hooveren.
Er zijn diverse ARF vesies, er is er zelfs een die je kunt besturen met je I-pod.

2) Of gewoon ouderwets een flinke grote zware kist.
Denk aan een Biglift of zoals mijn toestel, de Lazy Ace.
Die hebben voor dit soort werk diverse voordelen:
- Kunnen zonder problemen ook een zware camera meenemen.
- Zijn goed zichtbaar in de lucht.
- Kan een grote tank (of Lipo) in zodat je lang in de lucht kan blijven.
- Zijn van nature stabiel zodat je niet teveel aandacht aan het vliegen zelf kwijt bent.
- Door hun gewicht niet zo gevoelig voor windvlagen en turbulentie.
- Kunnen door lage vleugelbelasting langzaam vliegen.
- er zullen er best nog meer zijn denk ik.

Succes Willem

 

Hallo Willem,

De Quadcopter valt voor mij af. De belangrijkste redenen hiervoor zijn:

1 - Helivliegen kan ik niet (toegegeven, het is te leren)
2 - De prijs
3 - ik wil het toestel ook gaan gebruiken om gewoon lekker te vliegen

Zowel de biglift als de lacy ace hebben de prop voorop zitten. Mijn bedoeling is een vliegtuig te bouwen waar de camera voorop de neus komt te zitten.

Neemt niet weg dat de eigenschappen van beide vliegtuigen interessant zijn om daar eens naar te kijken en eventueel de goede eigenschappen van dit soort kisten te verwerken in mijn ontwerp.





Tot nu toe heb ik op mijn lijstje staan:

- Toestel moet eenvoudig te vliegen zijn en moet langzaam kunnen vliegen. (flaps?)
- Houtbouw
- Zwaar toestel (formaat ala biglift of groter)
- Hoogdekker
- Flinke V stelling vleugel (profiel ???)
- Lengte staartboom afhankelijk van de grote van het kielvlak
- Elektro aandrijving. Motor achter de vleugel (pusher) of 2 motorig, motoren op de vleugel.
- Veel ruimte voor elektronica. Positie van deze ruimte is afhankelijk van het zwaartepunt. Dit hangt denk ik dan weer af van de plaatsing van de motor(ren)
- Instelhoek (daar ben ik me nog in aan t verdiepen. Is erg interessant maar ook ingewikkeld :-()

Zijn er nog andere punten waar ik rekening mee moet houden?

Groet,
Theo

 

Volgens mij heeft de traagheid t.g.v. de massa van het model hier ook nog een vinger in de pap. Bij extra tegenwind zal de grondsnelheid afnemen. Maar niet tijdloos.
Het duurt even voordat dit is aangepast. Gedurende die tijd is de luchtsnelheid hoger dan bij aanvang.
Zolang is de lift hoger dan bij de stationaire vlucht daarvoor. Dat wordt dus klimmen....