Maximale vluchtduur

dirk57

dirk57

Zojuist heb ik eens geprobeerd mijn tigermothje zo lang mogelijk in de lucht te houden op één accu. Ik kwam op 51 minuten. Het is een toestelletje van 60 cm span, met de 2406-12 motor met 7060 prop en een 820 mAh 2s LiPo. Totaalgewicht 189 gram. Het motorje is met 35 gram tamelijk zwaar in verhouding, maar kennelijk behoorlijk efficient.

51 minuten is lang zat natuurlijk, maar ik vroeg me ondertussen af hoe het ideale vliegtuig eruit zou moeten zien voor een zo lang mogelijke vluchtduur, even er van uitgaand dat er geen thermiek en geen wind is. Zwevers hebben bijvoorbeeld lange ranke vleugels, waarom is dat eigenlijk?

Dirk
 
Slanke vleugels zorgen voor een lage geinduceerde weerstand. Dit is weerstand die wordt veroorzaakt door het genereren van lift. Geinduceerde weerstand is het grootst bij hoge liftcoefficienten, oftewel bij lage vliegsnelheden. Zwevers vliegen een groot deel van de tijd langzaam (in de thermiek), dus daar loont het veel moeite om de geinduceerde weerstand omlaag te brengen. Bij snelle vliegtuigen speelt dit een veel minder grote rol en worden dus kortere vleugels toegepast. Ook handiger met de constructie ivm hogere belastingen bij hoge snelheden. Lange vleugels zouden dan te hoge buigbelastingen geven. En hoge snelheden geven weer meer drukweerstand, en dan zijn korte vleugels voordeliger.
Ik denk dat slanke vleugels wel een voorwaarde zijn voor zo lang mogelijk vliegen. Kijk maar eens naar de vliegtuigen die gebouwd zijn om rond te vliegen op zonnecellen, of de kist die als eerste non-stop de wereld rond is gegaan. Deze vliegtuigen zijn ontworpen om met zo min mogelijk energietoevoer te blijven vliegen. Allemaal hebben ze enorme spanwijdtes en hele slanke vleugels. Dit geeft een zo hoog mogelijke efficientie.
Verder zul je moeten uitvinden bij welke snelheid de vermogensopname van het vliegtuig minimaal is. Bij zwevers is dit de snelheid die de laagst mogelijke daalsnelheid geeft. Ik meen dat dit bij de grootst mogelijke L^2/D is, maar dat weet ik niet zeker. Optimaal is als deze snelheid overeen komt met de grootst mogelijke efficientie van de motor en propeller. Dat wordt een flink uitzoekwerk.
 
Zó ziet het vliegtuig met de langste vluchtduur er ongeveer uit....
GA15G1.jpg

De Rutan Voyager

Ranke vleugels werken aerodynamisch het meest efficiënt (weinig weerstand) maar in een vrij beperkt snelheidsbereik meen ik. Als je het fijne er van wilt zul je een studie aerodynamica moeten gaan doen :D Ik kan het je in ieder geval niet vertellen, is één van die dingen die ik gewoon maar aanneem 8)
 
In de begintijd van het electrovliegen werden er sunrise-sunset wedstrijden gehouden. De bedoeling was om met zo weinig mogelijk vluvhten, toch steeds 1 model in de lucht te hebben van zonsopkomst tot zonsondergang.
Inmiddels is de lol hier wel een beetje af, toen men dit ging redden met 1 vlucht (dus vluvhten van 8 uur en meer).

Groeten,
Gerben
 
Bedankt voor de uitleg beiden, ik krijg er wat begrip voor. Ik ga eens op zoek naar info over die Rutan Voyager. Ik vind hem er mooi uitzien en het lijkt me niet al te moeilijk om in Depron na te bouwen. En dan een paar uur vliegen op één accu 8)
 
Gerben zei:
In de begintijd van het electrovliegen werden er sunrise-sunset wedstrijden gehouden. De bedoeling was om met zo weinig mogelijk vluvhten, toch steeds 1 model in de lucht te hebben van zonsopkomst tot zonsondergang.
Inmiddels is de lol hier wel een beetje af, toen men dit ging redden met 1 vlucht (dus vluvhten van 8 uur en meer).

Groeten,
Gerben
Klik om te vergroten...

Hé Gerben,

Je post kruiste de mijne. Bedankt. Ik ga daar ook eens info over opzoeken. op de een of andere manier boeit het me wel, die maximale vluchtduur.

Dirk
 
dirk57 zei:
maar ik vroeg me ondertussen af hoe het ideale vliegtuig eruit zou moeten zien voor een zo lang mogelijke vluchtduur, Dirk
Klik om te vergroten...

tja, is grotendeels afhankelijk van de omstandigheden , op rcgroups heeft iemand met z'n parkzone cub, 2,5 uur gevlogen 8O
maar als je dat niet hebt dan zal denk ik, een vliegtuig met dunne lange vleugels altijd het beste zijn (denk ik)
 
Lijkt me leuk project Dirk! Zou je zulke lange vleugels in depron torsiestijf genoeg kunnen krijgen?
 
Jesse: bedankt voor de link. Daar valt veel informatie uit te halen. Helaas zijn er geen kant- en klare tekeningen zo te lezen.

Fotor zei:
Lijkt me leuk project Dirk! Zou je zulke lange vleugels in depron torsiestijf genoeg kunnen krijgen?
Klik om te vergroten...

Ja, die vleugel is wel een uitdaging. Ik dacht aan een mini-uitvoering met iets van 150cm wingspan uit 3 mm depron, vol profiel met koolstof liggertjes. Het moet een echte slowflyer worden wat mij betreft, dus geen bijzondere krachten op de vleugel. Alleen ik lees uit de link van Jesse dat dat model niet makkelijk te besturen was. Dat moet ik nu juist niet hebben :roll: . Dus ik denk dat ik eerst maar eens begin met zo'n vleugel en dan uittesten op een normaal model met stokjes-romp en een simpel stabilo. Kan ik daarna weer verder zien. Dit staat nu wel bovenaan mijn lijstje als ik mijn huidige projectje af heb.

Dirk
 
Als je echt zulke slanke vleugels wilt bouwen krijg je twee problemen. Ten eerste moet de buigstijfheid groot genoeg zijn. Hoe langer de vleugels, hoe groter het moment van de liftkrachten aan het einde van de vleugel, hoe groter het buigmoment nabij de romp. Het tweede is de torsiestijfheid. Ik zou me voor kunnen stellen dat bij zulke vleugels aileron reversal op zou kunnen treden. Normaal wil je dat bij een aileron uitslag naar boven de vleugel naar beneden gaat. Als de vleugel te slap is gaat de vleugel torderen waardoor bij aileronuitslag naar boven de vleugel gaat torderen; en wel met de voorlijst omhoog/achterlijst omlaag. Dit geeft een invalshoekvergroting waardoor het kan zijn dat de vleugel juist naar boven gaat bewegen. Bij het naar beneden uitslaande roer geldt het verhaal natuurlijk omgekeerd.
150 cm spanwijdte is natuurlijk best te bouwen met depron, maar bij een slankheid van zeg 30 (en over zulke slankheden hebben we het hier) hou je maar een gemiddelde koorde van 5 cm over! Dat worden hele dunne vleugels, en dunne vleugels zijn nu net weer niet zo goed in het opvangen van grote buigkrachten. Dit wordt een flinke uitdaging (ik zeg niet dat het onmogelijk is :zon: ).

Ik ben benieuwd waar je mee gaat komen.
 
Nou, hij begint al te zakken op mijn lijstje na jouw verhaal :wink:

Maar ik ben je dankbaar voor je uitleg en je waarschuwingen. Ik ga gewoon eens zo'n vleugel proberen te maken en dan misschien iets minder extreem qua verhoudingen. Ik ben zelf ook benieuwd waar ik mee kom :wink:

Voordeel is: depron kost drie keer niks....

Dirk
 
De juiste vleugels hebben als doel een zo laag mogelijke daalsnelheid, en daardoor dan weinig energie nodig om het geheel boven te houden.

Een andere benadering kan zijn om zo weinig mogelijk vliegtuig gewicht aan zoveel mogelijk accu te hangen.

Nee die tigermoth. Accutje zal iets van 60g zijn, dus een derde van het gewicht is accu.
Stel dat je het vliegtuig 60g lichter zou maken en je stopt er een 2e accu in. vlieg je dubbel zo lang.

Nu is de vraag wat makkelijker te doen is: Licht bouwen of aerodynamisch zo netjes mogelijk. Ideaal is natuurlijk om het beide te doen: Licht en aerodynamsich optimaal en dan zoveel mogelijk aacu meenemen.
 
of gewoon 3s accu gebruiken (als je dat al niet gebruikt) en 800 mah,dan zit je maar op 20 gram meer ofzo en je hebt veel meer power dus kan je langer vliegen,of is dit een foute redenering ?
 
Harold zei:
Licht en aerodynamsich optimaal en dan zoveel mogelijk aacu meenemen.
Klik om te vergroten...

En dan is de vraag waar het optimale accugewicht ligt. Is dat een zo zwaar mogelijke accu waarmee die nog net van de grond komt? Mijn gevoel zegt van niet, want toestel moet veel sneller vliegen, dus veel meer energie verstoken per tijdseenheid. Of blijft ie per saldo dan toch het langst in de lucht? Zo niet, waar ligt dat het optimum?

Die Rutan Voyager had een leeggewicht van ruim 1000 kg en nam ruim 3000 kg brandstof mee, dat is zo'n beetje driekwart van het totaalgewicht 8O Voordeel van brandstof is natuurlijk weer dat je het gewicht kwijtraakt onderweg.

Senne: 2s of 3s maakt niet uit wat dit betreft, dat is meer wat het beste past bij je aandrijving. Aan gewicht neem je evenveel energie mee naar boven

Dirk
 
Als je er echt heel serieus voor wilt gaan en er ook geld voor over hebt, zou ik aan kijken naar een manier om losse lipo-cellen dragende delen in je vleugel te laten zijn..
 
dirk57 zei:
En dan is de vraag waar het optimale accugewicht ligt. Is dat een zo zwaar mogelijke accu waarmee die nog net van de grond komt? Mijn gevoel zegt van niet, want toestel moet veel sneller vliegen, dus veel meer energie verstoken per tijdseenheid. Of blijft ie per saldo dan toch het langst in de lucht? Zo niet, waar ligt dat het optimum?


Dirk
Klik om te vergroten...

Daar zit nou juist de kneep. Iedere vleugel heeft een optimale vliegsnelheid en vleugelbelasting. Dus als je de afmetingen en het profiel gekozen hebt kun je door onderzoek bepalen wat de meest efficiënte vliegsnelheid en vleugelbelasting is. En dat is dus gruwelijk complex.
Het begint al met het profiel. Een efficiënt profiel is alleen efficiënt als de vleugel de juiste Aspect Ratio heeft, de juiste belasting en de juiste vliegsnelheid. Wat die zijn?.....zie er maar eens uit te komen. Daarna moet je je vliegtuig eromheen gaan bouwen en precies op het juiste gewicht zien uit te komen. En je romp, elevator en stabilo moeten ook weer allemaal zo efficënt mogelijk zijn. Heel moeilijk zonder windtunnel en tientallen proefopstellingen.

Zie je de uitdaging? :D Als je miljonair bent zoals Rutan is dit allemaal veel makkelijker te doen. Dus al bouwend kun je daar lekker over fantaseren. :D
In ieder geval zul je nergens een pasklaar antwoord vinden. Je kunt uitgaan van bekende, goed werkende concepten (goede thermiekzwevers kunnen je denk ik veel aanknopingspunten geven. Zeker qua profiel, afmetingen en gewicht). En dan motoriseren en proberen het optimale gewicht te bereiken met zoveel mogelijk accu en zo min mogelijk vliegtuig. Te licht is inefficiënt, te zwaar ook.

Succes!! Mij fascineert het geweldig in ieder geval, al bouw ik zelf niet aan zoiets.
 
En dit: hoe langzamer je vliegt, hoe minder weerstand dus hoe minder verspilde energie. Langzaam vliegen vraagt een lage vleugelbelasting. Dan kun je dus het langst boven blijven bij een bepaalde hoeveelheid energie die je meeneemt. Als je afstanden wilt afleggen is dat echter niet handig. Je komt bijna niet vooruit dus dat wil niet. Voor afstanden heb je een hogere vliegsnelheid nodig. Dan kom je met dezelfde motorlooptijd veel verder. Hogere snelheid vraagt hogere vleugelbelasting dus andere gewichten, profielen en vleugelafmetingen. Voor jouw doel heb je dus thermiekzwever-achtige constructies nodig. Die zijn ook gemaakt voor langzame duurvlucht.

Nog één ding; eigenlijk heb je het gemakkelijk omdat je gewicht bij elektro constant is. Hoef je niet peperdure analyses te doen om te ontdekken wat het gemiddeld meest efficënte gewicht is, zoals bij de Voyager die gedurende de vlucht van 4200 naar 1200 kg gaat :D
 
ik heb wel eens uitgerekend als je de efficientie van een zonnecel neemt enzo, dat als je een ruim uur hoog kan blijven met een lipo, dat die die lipo qua gewicht vervangt door zonnepanelen dat je dan de hele dag boven kan blijven..
 
PH_AJH zei:
Mij fascineert het geweldig in ieder geval, al bouw ik zelf niet aan zoiets.
Klik om te vergroten...

Mij fascineert het dus ook, bedankt ook voor je toelichting Arjan. Het maakt de zaken wel inzichtelijker maar helaas niet eenvoudiger. Er zijn zoveel variabelen die elkaar allemaal beinvloeden dat je het, zeker voor mij als leek, niet echt meer kunt beredeneren. Het lijkt wel zo'n eerste generatie kleurentelevisie met 50 instelpotjes achter het klepje, dat kreeg je ook nooit optimaal :wink:

Maar het lijkt me wel leuk om gewoon met wat verschillende vleugels op een eenvoudig stokjesframe eens wat te gaan testen en al doende proberen het resultaat te verbeteren.

Alexander zei:
ik heb wel eens uitgerekend als je de efficientie van een zonnecel neemt enzo, dat als je een ruim uur hoog kan blijven met een lipo, dat die die lipo qua gewicht vervangt door zonnepanelen dat je dan de hele dag boven kan blijven..
Klik om te vergroten...

Nou, dat zou mij dan al bijna lukken, maar over hoeveel dm2 praat je dan bij een 800mAh 2s Lipo?

Dirk
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top