McRES - V

Vraag was ook niet duidelijk gesteld. Ik dacht iets in de trend van

- een "normaal" vliegtuig weegt 800 g en heeft X aan ligger sterkte nodig
- een vliegende vleugel weegt zeg 600g (zelfde maat) en heeft minder sterkte nodig vanwege ontbreken romp
en gewichtsverdeling, maar wel een sterkere (stijvere) ligger vanwege BFF

welke ligger moet er nou meer solide (zwaar) gebouwd worden? of komt dat ongeveer gelijk uit?
 
De pijlvleugel heeft een veel solidere ligger nodig dan een normale zwever. De stijfheid/massa verhouding van de vleugel moet zo hoog mogelijk zijn.
Bij zwevers met grote spanwijdte zie je de slanke vleugels vaak zo mooi doorbuigen. Bij een pijlvleugel is dat garantie op BFF, al bij een lage snelheid.
De doorbuiging zit overigens niet alleen in de ligger. Met name de vleugelverbinders en het midden waar de twee liggers samen komen, zijn notoire plekken waar flexibiliteit ontstaat. Qua sterkte geven die punten geen probleem, totdat de BFF resonantie optreed.
Een plank heeft geen last van BFF en kan daardoor met een veel lichtere ligger toe.
 
Laatst bewerkt:
Ik weet niet of het ligt aan de pijlstelling van de vleugel of door het ontbreken van de staart waardoor de frequentie van de 'langzame slingering' veel hoger ligt dan bij een vliegtuig mét staart.
Van de B-52 weet ik dat juist de buigstijfheid van de vleugel zo laag mogelijk is gemaakt en de torsiestijfheid zo hoog mogelijk. En dat is ook een flinke pijlvleugel.
Normaal is de buigfrequentie lager dan de torsiefrequentie. wanneer die twee voldoende uit elkaar liggen is er geen solid body flutter. Echter zal door de aerodynamische krachten-momenten de buig frequentie toenemen bij toenemende snelheid en de torsie frequentie afnemen. Daarom worden de twee zo ver mogelijk uit elkaar gehouden.

Trouwens zal ook de statische belasting op de ligger door de pijlstelling een flinke torsie component hebben, hetgeen flinke eisen stelt aan de torsiestijfheid van de ligger.
 
Het ontbreken van het stabilo aan een lange staart zorgt met name voor een hogere pitch frequentie bij vliegende vleugels.
De pijlvleugel vorm is specifiek verantwoordelijk voor de tweede component: bij buiging veranderd bij een pijlvleugel de instelhoek van de vleugeltippen en dat leidt een up- respectievelijk down moment.
Torsie van de vleugel zelf speelt bij Body Freedom Flutter een ondergeschikte rol. (Op de torsie in het middenstuk na, omdat dat ook leidt tot 'flappen' van de vleugels).
Geen idee hoe dit bij de B-52 zit. Hij heeft wel een staart, die de beweging om de dwarsas tegengaat. Misschien vliegt ie boven de BFF frequentie? Daar zijn wel experimenten meegedaan. https://www.lockheedmartin.com/en-us/products/X-56A.html

Mijn 'wijsheid' heb ik voornamelijk uit de bijgevoegde AIAA paper. Aerodynamica is echter niet mijn vakgebied, dus ik kan er naast zitten en speelt torsie van de vleugel ook een grote rol bij BFF
.
Edit: AIAA paper toegevoegd
 

Bijlagen

Laatst bewerkt:
Interessant thema, zal eens vragen bij collega's. Ik heb altijd geleerd dat gepijlde vleugels inherent stabiel zijn (dus niet flutteren) omdat ze zelf corrigerend
zijn, in tegenstelling tot een negatieve pijlstelling waar een uitwijking zichzelf versterkt. Blijkbaar is dat voor flutter niet het enige wat telt.
 
Dank je @MaartenCornelissen voor de info en de linkjes, heb vanochtend wat zitten lezen.
In mijn post#23 noem ik de langzame slingering (phugoide) ook die is inderdaad bij een staartloze sneller dan bij een vliegtuig mét staart, maar bij de BFF blijkt de koppeling van de buiging en de snelle slingering (short period) de drijvende factor. Ook die snelle slingering is bij een vliegende vleugel veel sneller.
In het AIAA paper wordt slechts één toestel genoemd met staart die wel BFF verschijnselen kent maar die heeft een heel grote veugel plus heel weinig staart en daarmee ook een hoog frequente snelle slingering.
De B52 heeft heel veel verschillende vormen van flutter. Veel daarvan zijn passief onder controle gehouden met sterkte/stijfheid/massa, en andere door actieve flutter onderdrukking.

Wat betreft buiging en torsie zal bij een gepijlde vleugel door een positieve last aan de tip zowel door de buiging als door de torsie de invalshoek afnemen, wat zoals @Hein.z schrijft de tip zal ontlasten in een statische situatie, maar dat houdt niet in dat het systeem in een dynamische situatie van de BFF stabiel is. Hein, wanneer je collega's een bijdrage kunnen leveren is dat zeker interessant.
 
Hallo Maarten,

ik heb niet direct wat toe te voegen over de theorie, maar collega's weten er inderdaad het nodige van.
Als je specifieke vragen hebt laat het weten dan geef ik ze door.

Het belangrijkste verschil wat ik te horen kreeg (had ik nog niet goed opgepikt uit jouw verhaal maar je schreef het wel)
is dat het hier een koppeling is van een elastische mode (vleugelbuiging en/of torsie) met een rigid body mode
(romp gaat op en neer). Dan is het logisch dat bij de lichte vliegende vleugel die laatste veel sneller gaat, en daarmee
in de buurt kan komen van de elastische mode en resonantie geeft.

Ik kreeg nog deze link toegestuurd die misschien interessant is:
X-56A | Lockheed Martin

(beetje een cheesy filmpje maar vooruit)
 
Laatst bewerkt:
Ik zit ondertussen nog steeds te dubben over de vleugelneus en de constructie. Op de tekeningen, die hier klaar liggen om te laseren, is het nog op de RES wijze uitgevoerd: een 3 mm koolstof buis als neuslijst, oracover over alles heen, fiks wat halve ribben in het voorste deel om de oracover te dwingen het profiel een beetje te volgen.
upload_2021-2-4_20-52-53.png

Nadeel bij een pijlvleugel van deze methode is dat je na het laseren nog moet gaan schuren om de schuinlopende liggers door de gaten te te krijgen. Bij 30 graden pijlstelling en een rib dikte van 3 mm, moet er 1,5 mm vanaf voordat het past. Da's toch jammer van het loepzuivere laserwerk.
Een tweede nadeel is dat de lucht die over een pijlvleugel stroomt niet netjes recht doorgaat, maar van links naar rechts zwalkt, afhankelijk van de instelhoek en positie op de vleugel. Daarbij hobbelt de stroming dan (in dwarsrichting) over de ribben en de ingevallen bespanning daar tussen. Lastig in te schatten hoe erg dat is en dat maakt het pas vervelend.


Constructief zou ik hem het liefst zo zien:
upload_2021-2-4_21-12-21.png

De ribben haaks op de liggers, alles past naadloos in elkaar. Omdat de ribben nu nog dwarser op de luchtstroom staan, is een indekking op het voorste deel noodzakelijk. Ik dacht die van slechts 1 mm balsa te maken: licht, buigt makkelijk en het hoeft toch geen D-box krachten op te nemen want daar is de koolstof buis voor. De 80 tussen-ribben kunnen dan ook vervallen.
Helaas zitten hier weer andere nadelen aan. Zowel de airodynamische ontwerpprogramma's als DEV wing gaan uit van ribben in de vliegrichting. Je kan ze in devwing anders zetten, maar met een hoop kunst en vliegwerk (pootjes komen er niet meer automatisch onder, op de panels zijn ze gedeeld, welke waarde voer ik voor de verdraaiing in, etc). Ook moet ik nu een balsa neus in modelschuren met malletjes, niet makkelijk voor mij omdat echt goed te doen. Al met al gaat de lol er dan wel een beetje af.

Daarom kwam ik noodgedwongen op een derde variant, met voor- en nadelen van beide: Een koolstof neus buis combineren met balsa indekking.
Voordelen: De half-ribben vervallen, een mooie gladde aanstroming in de eerste helft van het profiel, ik kan die mooie 3 mm neusbuizen toch gebruiken (ja ik had ze al gekochte hé), ontwerpen binnen de DEVwing mogelijkeheden.
Nog wel de uitsparingen voor de liggers pas schuren.

upload_2021-2-4_21-22-2.png


Ik dacht de balsa afdekkingen met iets overmaat er op te lijmen. Dan de uitsparing voor de koolstof neuslijst weer vrij te maken en die er in lijmen. En dan over alles oracover.
Heeft iemand deze bouwwijze wel eens gezien, of nog mooier, toegepast?
 
Ik zou de constructie van de ligger met een open C neus nooit toepassen. Met slechts een beetje materiaal extra kan je de hele buis laten vervallen.
Door er een echte D doos van te maken met twee vrij lichte koolstof pultrusie staafjes als ligger wordt de zaak lichter, stijver en sterker.
Je oplossing tav de neus lijkt me goed te kunnen werken, zeker te proberen!
 
Eens dat een D-Box met geïntegreerde ligger een veel betere constructie is. Heeft normaal ook mijn voorkeur. Alleen,... dan moet ik hem op een mal (contra ribben) gaan bouwen om die 7 graden verdraaiing er juist in te krijgen. En dat is verboden in het reglement "2.2 Niet toegestaan is de inzet van: a. Positief en negatief vormen/mallen voor de romp en vleugelbouw,"
Die koolstof buis als ligger heeft als voordeel dat je de ribben er aan vastlijmt als ze op hun pootjes staan. Daarmee zit de juiste verdraaiing er voor altijd in.
Ik heb een zo groot mogelijke diameter dunwandige buis genomen: 12 mm. Dikker paste niet in de ribben. Statisch ruim voldoende sterk, ook voor de hoogstart. Hoe flutter vrij de McRES er mee vliegt zullen we zien.
 
Toch maar gedaan, het hele binnenwerk omgegooid zodat de ribben nu haaks op de liggers staan. Constructief mooier en qua bouwen een stuk makkelijker. Om het aerodynamisch ook nog te laten kloppen was wel een uitdaging. Een rib is nu geen profiel meer, maar een doorsnede onder 30 graden door de vleugel, waar verdraaiing en profielverloop in zitten. Devwing houdt er ook niet van als de rib niet in de vliegrichting staat en denkt dat de vleugel er zo uit ziet.
upload_2021-2-10_14-7-10.png


Maar als je niet alle onderdelen gebruikt en de ribbenvoeten op de juiste plek in de bouwplaat steekt, krijgt je dit:
upload_2021-2-10_14-24-44.png

De downlets staan niet op bovenstaande tekening.

Om de luchtdeeltjes niet over de ribben te laten stuiteren, is de gebogen voorste helft van het profiel ingedekt met 1 mm balsa. Daarna bestaat het profiel uit rechte lijnen en kan er oracover gespannen worden.
upload_2021-2-10_14-13-50.png
 
Ik snap alleen niet waarom je de koolstof buis houdt. Is bij deze constructie een normale dichte dbox met ligger niet veel handiger/sterker?
 
Zeker, een D-box met geïntegreerde ligger is veel buig- en torsie sterker/stijver bij hetzelfde gewicht. Alleen.... die constructie is pas torsie stijf als de D-box gesloten is. Je kan dus geen ribben met voeten toepassen om de juiste verdraaiing in de vleugel te krijgen. Daarvoor is een mal of contra-ribben nodig. Voor mij de standaard werkwijze (A&E) en geen probleem, maar het is wel wat complexer dan voetjes met een koolstofbuis. En op dat aspect wil ik niet de randen van het RES-reglement op zoeken, maar aansluiten bij de RES gedachte: makkelijk te bouwen houten vliegtuigen. En daar heeft de McRES een streep voor op de concurrentie, geen romp!

Steek de genummerde ribben in de bouwplank. Schuif de koolstof buis erdoor. Ribben uitlijnen met de kam en vastlijmen met secondelijm. De vleugel verdraaiing ligt daarmee vast. Vervolgens de achter en voorlijst er opklikken en vastlijmen. Daarna de boven beplanking er op. Pas dan gaat de vleugel van de bouwplank: voetjes er af zagen, kabels en servo's erin en de onder beplanking aanbrengen. Oracover en klaar. (oke, de downlets nog).
ribben op bouwplank.JPG
ribben op bouwplank met achter en voorlijst.JPG
 
Laatst bewerkt:
Het puzzelpakket van RCeurope is binnen ! Gelijk aan de slag, kijken of het past zoals gedacht.
ribben kam.jpg

Bouwplank op een torsie vrije aluminium koker geplakt. De ribben op de carbonbuis schuiven en in de bouwplank steken. Uitlijnen met de kam.

ribben tip.jpg

Schuine ribben aan de wortel en tip zijde

ribben wortel.jpg
ribben wortel geschuurd.jpg

Versterkings delen en vleugelpenbuis er in lijmen. Deze netjes in vorm schuren aan de hand van de profiel ribben.

huid wortel.jpg

En de bovenhuid bij de wortel kan erop. Veel klemmen, want het is zaak dat hij goed aan het triplex eronder vast zit. Hier komt een belangrijk deel van de stijfheid van de vleugel vandaan.
Dus nu rustig wachten tot de houtlijm droog is. Geen probleem want het is mooi vliegweer.
 
Ik heb ernstige bedenkingen over de constructie die ik op de foto's kan zien.
Loopt de carbon ligger echt niet door tot en met de wortelrib? Of is er een héél stevige constructie onder het triplex van de laatste foto verborgen?
De kracht-overdracht van de verbinder naar de ligger gaat nu slechts over rib 3 en 4.
De verbinding tussen rib 1, 2 en 3 is maar matig in staat de krachten op de ligger over te brengen, vooral omdat rib 2 in het luchtledige eindigt en alleen door de indekking wordt gesteund.
In de CAD tekening is eea beter.
 
Eens dat de constructie er op het eerst gezicht vreemd uitziet En normaal gesproken zou ik ook de ligger laten doorlopen tot in de wortel rib. Om twee reden heb ik dat niet gedaan:
- Ruimte creëren voor de servo's, ontvanger en accu. - Het kunnen toepassen van standaard 1m lange koolstofbuis.
Maar de vraag is natuurlijk is het ook sterk en stijf genoeg? Ik denk voor dit RES vliegtuig van wel. Hieronder een plaatje van de samengestelde vleugel. De buisliggers en vleugelpen vormen een 'A frame' (veel toegepast bij vliegende pijlvleugels), maar in dit geval is de bovenkant van de A open.
De vleugelpen 'draagt' bij de groene markeringscirkel de liggers. Op dat punt zijn de huls en ligger stevig aan elkaar gelijmd. De ligger loopt door en wil rib 2 omhoog (of omlaag) drukken. Deze rib 2 zit echter in een stevig torsie stuk: de blauwe driehoek tussen rib 1, 3 en de voorlijst. Deze driehoek is met 0,8 mm triplex huid ingedekt en van dwars verstevigingen bij vleugelpen en ligger voorzien om daar de huid goed bij elkaar te houden. Uiteindelijk resulteert de buigkracht van de ligger in een moment rond de vleugelpen. Twee rotatie stiften voor en achter zorgen er voor dat de vleugels niet verdraaien t.ov. elkaar. De torsie krachten uit de vleugel worden via rib 2 en 3 direct overgedragen aan het torsie stuk
Zou de ligger wel doorlopen tot wortelrib 1, dan is de arm om de buigkrachten op te nemen 50% langer (15 cm van rib 4 tot rib 1, ipv 10 cm van rib 4 tot rib 2) en daarmee de krachten lager. Het torsie stuk is echter sterk en stijf genoeg om deze hogere krachten op te vangen. Ook bij de hoogstart blijven de krachten ruim onder de sterkte van het hout.

Edit. Als de ligger doorloopt wordt de kracht van de ligger niet via de torsie box, maar rechtstreeks op rib 1 overgedragen, wat natuurlijk beter is. In dit geval is de torsie box sterk genoeg om de krachten door te geven.
constructie Aframe-Model.jpg
 
Laatst bewerkt:
Kun je nog een carbon roving op de onder en bovenhuid van de driehoek plakken? Dat zou moeten mogen in de spirit van de RES bouw volgens mij.
Waarschijnlijk heb je gelijk en gaat dit ook al wel houden. Gevoelsmatig gaat de lierstart wel de ligger door de bodem van je driehoek proberen te
drukken, dus misschien is de onderkant versterken met carbon tot aan de "root rib" wel verstandig. Of een houten dubbeling natuurlijk.
 
Qua sterkte is het zeker niet het optimum, maar het alternatief: een gat in de huid om bij de elektronica te kunnen, is nog veel erger.
Denk dat de constructie sterk en stijf genoeg is, dus ik wacht nog even met carbon verstevigingen. Als de vleugel klaar is zal ik hem met gewichten belasten en berichten wat de doorbuiging is.
Gelukkig blijkt de ontvanger er in te passen en .... hij kan er zelfs uit als het moet.
ontvanger in.jpg
ontvanger half.jpg
ontvanger uit.jpg


Vanaf de servo loopt een stuurstang naar de downlets aan de tippen, 1 meter verderop. Hieronder heb ik een wit glasvezelstaafje door de gaten in de ribben gestoken.
vleugel servo stang.jpg

Ik dacht de aansturing te doen met een kevlar of dynema draad en een veer in de downlet die het roer naar buiten drukt (DLG style). Maar wellicht is een koolstof staafje van 1 mm of een dunne verenstaal draad beter (minder vering, ook druk mogelijk?)
Ben er nog niet uit. Daarom maar met een downlet begonnen.
downlet.jpg

17 gram. Met oracover wordt dat iets van 20 gram. De ruwbouw van de vleugel weegt nu 160 gram, dus het streefgewicht van 500 gram voor de hele vleugel, lijkt nog niet onmogelijk
 
Een sfeer plaatje van de voortgang van vleughelft 2.
ribben in lijn.jpg


De eerste downlet is inmiddels bespannen (Dank Eric). Daarmee kon het aansturingsmechanisme getest worden. De DLGers zijn voor de pull-spring aansturingen van dynema afgestapt, gitarensnaren zijn nu de mode. Ik doe mee. Als torsieveer een 0,42 mm dikke staaldraad, 80 mm lang en dubbelgevouwen, zodat de veerkrachten bij de bevestiging van de staaldraad aangrijpen.
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top