Ontwikkeling van plankzwevers

[DirkSchipper]

Ik kon niet op Rick wachten (sorry Rick).

Ik heb in XFLR5 een vergelijking gemaakt van 3 'planken'.
- Alledrie hebben dezelfde koorden.
- Bij plank-1 en -2 verschilt alleen de pijlstelling.
- Plank-3 is identiek aan Plank-2, enkel de spanwijdte is 1,5x zo groot.
- De vleugelbelasting is voor alledrie gelijk : 27,5 gr/dm2
- De stabiliteitsmarge is voor alledrie 4% (bij 3% à 3,5% zouden ze zonder roeruitslag precies neutraal vliegen bij de beste glijhoek.
- Er zit geen verdraaiing in de vleugel.
- Wortelprofiel is een KN209027 (dikte = 9%, welving = 2%).
- Tipprofiel is afgeleid van het wortelprofiel (dikte = 8%, welving = 1,9%, dikte = 8% naar voren verlegd)

Opvallend:
- De achterwaartse pijlstelling van Plank-2 heeft een heel klein beetje minder belaste tippen (minder tipstall-neiging). Maar het verschil is erg! klein. Dit is tegengesteld aan wat ik verwacht had!!!
- De spanwijdte vergroting levert:
. - aanzienlijk betere glijhoek (van 23,5 naar 27), en
. - een forse verbetering van de minimale daalsnelheid (van 36 cm/s naar 30/cm/s), en
. - aanzienlijk meer ontlasting van de tippen (ook dit had ik niet verwacht!).
Hier wordt nogmaals bewezen: big = beautiful en beter.

Voor degenen die zelf nog eens met XFLR5 willen spelen. Hier staat het bestand. XFLR5-versie 6.11 (sorry Rick, alweer ).

 

[Peter Den]

Dirk, zou je ''for the sake of argument'' deze case nog eens over willen doen met een vleugelbelasting van 12gr/dm2 ?
Ik ben dan alleen benieuwd naar de uitkomsten van glijhoek en daalsnelheid, dus de grafics hoeven voor mij niet persee geplaatst te worden.

 

[eric_laermans]

Met 12gr/dm² verwacht ik een 'dwarrelend' vliegtuig aan de helling. Maar dat is wel 's aardig om te kijken wat de software waarop antwoordt.

 

[DirkSchipper]

De puntjes-lijn is voor de 12 gr/dm2 versies.

- de vliegsnelheid gaat in het 'normale' gebied3 à 4 m\s omlaag
- voor de 2 meter versie gaat de minimale daalsnelheid van pakweg 36 cm/s naar zo'n 27 cm/s.
het valt hierbij op dat de curves al bij kleinere invalshoeken ophouden. Dit komt omdat XFLR5 de gevraagde lift bij die snelheid niet meer kan berekenen. In de praktijk betekent dit dat je met Re-getallen onder de 10.000 probeert te vliegen. Ergo de boel is overtrokken of overtrekt heel fel. Ik vermoed dat je last zult hebben van een enorme tipstall. Een kreng dus.
- de beste glijhoek gaat voor de grote (3 meter) versie van 27 naar 22,5, voor de 2m versie gaat die van 23 naar 20.

Ik denk dat Eric heel erg gelijk heeft met "een dwarrelbak". Ik denk zelfs dat het een dwarrelend kreng zal zijn.

Profiel-data :
- wortel en knik-1
- knik-2 en tip
- kielvlak

 

[DirkSchipper]

Dirk, zou je ''for the sake of argument'' deze case nog eens over willen doen met een vleugelbelasting van 12gr/dm2 ?
Ik ben dan alleen benieuwd naar de uitkomsten van glijhoek en daalsnelheid, dus de grafics hoeven voor mij niet persee geplaatst te worden.

De grafieken is minder werk dan de tekst ...

 

[Peter Den]

Ik vroeg niet voor niets naar 12gr/dm2: ik snap best dat dat in de vliegpraktijk (en daar ben ik dus wel op uit) hier niet zo'n een prettige bestuurde zwever uit komt, alhoewel: als er zo lichtvaardig over hoge vleugelbelastingen gedaan wordt (zie Hermes) dan is dit wel de keerzijde.
(Ik denk overigens wel dat zoiets als vrije vlucht zwever gewoon zou functioneren, maar dat ter zijde)
Mijn insteek is echter: bij 12gr/dm kan je de rendementsprestaties vergelijken met bv een F1a vrije vlucht kist en dan komt dus uit de software een daalsnelheid die gelijk is aan de huidige F1a modellen.
Dit is voor een consept waarover de algemene concensus is dat ze per definitie slechter presteren dan een regulier model. (en ik denk ook dat de eerste daalsnelheden in realistisch vergelijk met overeenkomstige reguliere modellen ook verdacht zijn).

Voorlopig roept dit voor mij eigenlijk vooral vragen op over de validiteit van de software.
Ofwel: overtuig me, want voorlopig geloof ik hier niets van, om het maar even op scherp te stellen.

Ik blijf maar het gevoel hebben dat bij dit soort beschouwingen essentiele zaken over het hoofd gezien worden en andere zaken zoals het effect van tipverdraaing , profielverloop en profieleigenschappen een veel te grote invloed wordt toegedicht.
Een voorbeeld: de Snowboot moet , naar ik verwacht , in dit soort afwegingen een baggerprofiel slaan.
Als ik nu eens naar de praktijk kijk: bij 12mtr/sec wind aan de helling vliegt ie zeker met wandelsnelheid tegen de wind in als je dat wilt. Dat levert dus een vliegsnelheid op van zo'n 14m/sec, een Re bij benadering van 200000 en een Cl van 0.2 (allemaal grove indicaties) maar vliegt aan de helling nauwelijks lager dan gerenomeerde standaard modellen die objectief een veel lagere daalsnelheid zouden moeten hebben; wat is daar aan de hand?
In ieder geval dat naar mijn mening beschouwingen over hogere Cl waarden nauwelijks zin hebben.
Daarom zou het interessant zijn om nog eens wat te horen over een ontwerp als de Hermes: of dat uiteindelijk toch nog tot een bevredigend model heeft geleid.

 

[DirkSchipper]

XFLR5 wordt momenteel zeer veel gebruikt om modellen te ontwerpen. Berry heeft er zijn SkyFall mee ontworpen. Mensen die er in thuis zijn en redelijk weten wat ze doen ontwerpen er kisten mee die meer dan redelijk aan de verwachtingen voldoen. Glijhoeken en daalsnelheden beoordelen is altijd twijfelachtig. Iedereen vindt dat 'de kist beter dan verwacht vliegt'. Maar meetgegevens zijn er zelden ....
Ik heb de ervaring dat je met deze software redelijk kunt voorspellen (en aanpassen) of de kist een kreng of een lieffie wordt.
Voorspelling van ZW-punt is beter dan de oude methode "leg maar op 30% en doe handstartjes"
Dat de div. snelheden en hoeken in de praktijk anders zullen zijn, ligt 100% in de lijn der verwachtingen, maar ik weet wel zeker dat je flink meer zekerheid hebt over "vliegbaar of niet" en in redelijke mate over de prestaties. Het is niet voor niets dat de modellen de laatste 15 jaar zoveel beter geworden zijn. Zelfs een simpel houtbouw modelletje van Hoellein of zo, CNC gesneden/gefreesd ... Ze doen het stuk voor stuk beter dan het gros van eind vorige eeuw...

 

[eric_laermans]

Hier toch nog eventjes het 'bewijs' dat zelfs met 11gr/dm² nog erg leuk kan worden gevlogen met plank. Dit lijken mij toch, op het oog, prima vliegprestaties. Wat natuurlijk meespeelt zijn de erg goede lift-condities aan de helling in het filmpje. Maar dan nog, gaat het lekker vooruit.

 

[Peter Den]

Erg leuk filmpje en die Sebald maakt echt leuke dingen; wel prijzig en depron en Bausatsen is niet mijn ding maar dit heeft zeker zo zijn merites.
Mijn vraag over 12gr /dm2 is overigens om een vergelijk uit te lokken met prestaties van de vrije vlucht klassen en wel omdat je daar het meest mag verwachten dat daalsnelheid op de spits gedreven is en er ook sprake is van enige (statistisch) objectieve meting.
Tevens ligt in de vrije vlucht de grondslag van mijn ''expertise'' als je daarvan spreken mag.
Overigens , wat betreft het dwarrelbakken: dit heeft mi meer met besturing en gewenste grondsnelheid tegen wind in te maken dan met het vliegen zelf, vandaar ook mijn opmerking dat een vrije vlucht kist met 12gr nog steeds niet als een dwarrelbak gezien wordt: die regelt in de lucht namelijk alles zelf wel .
Een clou is denk ik de combinatie van lage vleugelbelasting met erg lage Cl waarde gevlogen.
In dit verband wil ik Dirk nog eens in herinnering brengen: het vliegen van Hans S. met zijn Bleed bij harde wind waar je je ook niet kon voorstellen dat die ook een hele lage vleugelbelasting heeft.
MAW: er zit iets scheef in de aannames en de ''beleving''
Kom er op terug.

 

[Peter Den]

@Dirk; ik aarzel een beetje om kommentaar op je laatste posting te leveren aangezien ik duidelijk een andere visie heb op design en ontwikkeling en me dat dikwijls meer misverstand over mijn intenties oplevert dan me lief is.
(Ik heb al eens een clash gehad met een ander gerespecteerd forumlid op dit thema)
Maar een poging (I come in peace)

Het is niet voor niets dat de modellen de laatste 15 jaar zoveel beter geworden zijn. Zelfs een simpel houtbouw modelletje van Hoellein of zo, CNC gesneden/gefreesd ... Ze doen het stuk voor stuk beter dan het gros van eind vorige eeuw...

Als ik dit nu eens kombineer met:

Maar meetgegevens zijn er zelden ....

dan denk ik toch: is dat nu wel zo en waar zit dat zoveel beter in en waardoor wordt dit verklaard?
Als ik de ontwikkeling beschouw zie ik wel een grote verschuiving van accent van ''best sink'' naar ''best glide'' en dat levert op het oog wel spectaculaire beelden op, maar als je prestatie ziet als een optimalisering van het rendement dan gebeurt er eigenlijk nog niet zo veel.
Nog maar een keer: meetgegevens... ?
Het lijkt er bijna op dat vooral de fabrikanten dit een beetje wegmoffelen.
Voorbeeld aanhakend uit een andere discussie;
De fabrikant van top F1a modellen beweert dat de prestaties van zijn modellen uitzonderlijk zijn en dat komt dan door de bijzondere profielen.
Als je de summiere plaatjes bekijkt is er met die profielen niks bijzonders aan de hand en behoren ze tot een groep profielen die al langer in omloop is en inderdaad wel ok is maar meer ook niet.
coördinaten echter: nergens te vinden dus ook geen polaires te draaien. Niets te controleren en geen meetgegevens.
Een bewering mijnerzijds: spectaculaire verbeteringen door profielen zitten er gewoon al heel lang niet in; dat heeft gewoon te maken met het soort spelletje dat we spelen tussen Cl en Cd.
Spectaculaire verbetering op basis van geometrie? Al mijn ervaringen wijzen de andere kant op.
Maar ik struikel vooral op:

Ze doen het stuk voor stuk beter dan het gros van eind vorige eeuw...

Dit ligt voor mij in de zelfde lijn als: heeft hele goede ''eigenschappen'' wat betekend hier ''beter''?
Hier op het forum barst het van de uitspraken dat een (en nu net het zojuist aangeschafte model ''hele goede eigenschappen'' heeft, maar wat dat betekend blijft meestal vaag.

Iedereen vindt dat 'de kist beter dan verwacht vliegt'.

maar weer: wat is beter?
Wat XFLR5 betreft: zwaartepuntcalculatie: mee eens, maar of de rest van de subtiliteiten zich echt vertalen naar de praktijk, daarover heb ik mijn twijfels.
Blijft dat ik de gevonden resultaten voor planken ronduit ongeloofwaardig vindt.

 

[Rick NL]

XFLR5 wordt momenteel zeer veel gebruikt om modellen te ontwerpen. Berry heeft er zijn SkyFall mee ontworpen. Mensen die er in thuis zijn en redelijk weten wat ze doen ontwerpen er kisten mee die meer dan redelijk aan de verwachtingen voldoen. Glijhoeken en daalsnelheden beoordelen is altijd twijfelachtig. Iedereen vindt dat 'de kist beter dan verwacht vliegt'. Maar meetgegevens zijn er zelden ....

Ik ben net terug van de IMAV2015 (International MicroAirVehicle Conference) en heb daar met een paar specialisten gesproken over het gebruik van simulatie programma's. De conclusie is dat het huidige XFLR5 op geen enkele wijze onderdoet voor het andere programma dat specifiek geoptimaliseerd is voor "ons" Reynolds gebied, te weten AVL.
Eén van de goede ontwerpers Murat Bronz, (studie genoot en vriend van Philip Kolb) gebruikt hoofdzakelijk AVL omdat hij daar omheen allerlei hulp programma'tjes heeft gemaakt om optimalisatie processen te automatiseren. Maar ook hij stelt dat XFLR5 minstens even goed is en veel gebruiksvriendelijker dan een Fortran programma dat met command-line moet worden bestuurd vanuit Unix of Linux.
De absolute waarden vanuit X-Foil (in XFLR5) zijn vrij redelijk, maar altijd wat optimistisch, maar gelden wel voor de geometrie die je hebt ingevoerd. Dus een perfect oppervlak (vaak) geen romp, en als je een romp hebt gemodelleerd is die niet erg goed gesimuleerd, bovendien zijn de interferentie weerstanden niet mee berekend (de weerstand van een vleugel met romp is hoger dan van een losse vleugel en losse romp bij elkaar opgeteld).
Dus bij hout en tissue/film modellen met romp en kielvlak zijn de daalsnelheden hoger.

Verder moet je er op de helling vanuit gaan dat de glijhoek zeker zo belangrijk is voor de vliegbaarheid als de daalsnelheid. Maar eigenlijk zoe hier moeten staan maximale glijhoek is belangrijker dan de minimale daalsnelheid, dit omdat je zelden bij minimale snelheid zal vliegen op een helling.

En nog even, Dirk, ik ben blij dat je gewoon doorgaat met je werk en je niet door mijn tijdsvertraging laat beïnvloeden.

Over vleugelbelasting, de Alula heeft 11 gr/dm² en vliegt ook nog lekker bij wat wind. Leuke modellen trouwens bij Sebald.

Maandag meer.

Rick

 

[DirkSchipper]

@Dirk; ik aarzel een beetje om kommentaar op je laatste posting te leveren aangezien ik duidelijk een andere visie heb op design en ontwikkeling en me dat dikwijls meer misverstand over mijn intenties oplevert dan me lief is.
(Ik heb al eens een clash gehad met een ander gerespecteerd forumlid op dit thema)
Maar een poging (I come in peace)

Rustig maar, ik kan tegen meningsverschillen.
Zonder 'venijnig'te worden.

Als ik dit nu eens kombineer met:

Maar meetgegevens zijn er zelden ....

Dan doel ik vooral op niet-professionele bouwers. De 'echte' jongens die wedstrijdkisten voor de F3x bouwen waarmee op NK- en WK-niveau wordt gevlogen hebben en gebruiken zeer zeker meetgegevens.
Enne ... het is niet voor niets dat de vliegduur van de F3J (en/of F3B) verlengd is naar 10 minuten.

Overigens is een deel van de (door mij veronderstelde) prestatieverbetering het gevolg van andere bouwmaterialen (carbon) waardoor lichter, stijver en sterker kan worden gebouwd, ook met dunnere profielen. En vergeet de produktiemethodes niet. Bij commercieel spul is CNC langzamerhand standaard. Waardoor veel meer vormnauwkeurigheid verzekerd is.

Voor de rest heeft Rick eea. ook al afdoende beargumenteerd.

 

[houtjesplakker]

Dirk,

Mooi filmpje van jouw Horten. Vliegt overtuigend. Maar toch geen kist voor mij. Veel te ingewikkeld te bouwen met die ingewikkelde vleugelverdraaiingen. Ik zoek het meer in ribbenbouw en simpele kisten van ca 2m spanwijdte met constante koorden.

En dus heb ik een vraag. Hoeveel is een kist met constante koorde slechter dan de optimale modellen die jij in je voorbeeld hebt berekend?

Nog even een opmerking over lage vleugelbelasting mijn Bleed 14gr/dm2 en mijn SnowBoot 12gr/dm2 vliegen op de helling overtuigend en komen goed tegen de wind in, zelfs bij windkracht 5.

In het rekenprogramma van Frank Ranis wordt voor beide kisten een vliegsnelheid van ca 4m/s en een daalsnelheid van ca 45cm/s berekend. Met een glijhoek van slechts krap 6. Wat ik op de helling niet kan herkennen.

Groet,

Houtjesplakker

 

[DirkSchipper]

Euuuuh Hans,

Ik heet Dirk Schipper, niet Mark Drela ....

Hieronder de grafiek van een plank met dezelfde spanwijdte als alle voorgaande (25 gr/dm2).
De koorde is 280 mm.

Conclusie:
- daalsnelheid en beste glijhoek zijn iets minder (valt me eigenlijk nog erg mee).
- tipstall lijkt me nagenoeg onmogelijk.

 

[houtjesplakker]

Hoi Dirk,

Hoezo Drela???? Bedankt voor je snelle reactie en het doorrekenen van een simpele plankzwever.

Voor mij wordt hiermee bevestigd dat mijn filosofie van simpele kisten met constante koorde helemaal niet verkeerd is. Tenminste als ik de grafieken juist lees en interpreteer.

Een beetje mindere glijhoek en slechts 2cm/s hogere daalsnelheid. En bovendien geen tipovertrek en dit lijkt mij, voor mijn vliegstijl bij het vliegen in de thermiek, toch ook wel heel erg fijn.

Groet,

Hans

 

[Rick NL]

Gisteren heb ik een PW1211 met een heleboel relevante klepstanden doorgerekend en zal die zo snel als mogelijk in een set polaires omtoveren bij verschillende stabiliteitsmarges en dan bij echt evenwicht. Bij iedere combinatie van stab.marge en vliegsnelheid de daarbij behorende klepstand.
Dit moet inzicht geven in de invloed van het zwp. waarbij je moet denken dat bij voorlijker zwp (meer marge) je bij hoge liftcoëfficiënt moet vliegen met veel klepuitslag, hetgeen contraproductief is.

Rick

 

[DirkSchipper]

En dus heb ik een vraag. Hoeveel is een kist met constante koorde slechter dan de optimale modellen die jij in je voorbeeld hebt berekend? ...

Houtjesplakker

Hoi Dirk,

Hoezo Drela???? Bedankt voor je snelle reactie en het doorrekenen van een simpele plankzwever. ...

Hans

Jouw initiële vraag houdt een tikkie meer in dan alleen met XFLR5 een model doorrekenen. Bij een optimaal model gaat het niet alleen om (daal)snelheid en glijhoek, maar ook om gedrag.
Bovendien zijn mijn rekenmodellen helemaal geen "optimale modellen" maar 3 vleugel-bovenaanzichten die ik effe uit de mouw heb geschud om de effecten van voor- en achterwaartse pijlstelling en spanwijdte te onderzoeken/aan te tonen.

Gr. Dirk.

 

[Peter Den]

bedankt Dirk voor het vertrouwen
En @Rick: daar zit ik nu precies op te wachten! ben benieuwd.
Overigens bij mij dringt de vraag zich op hoe de bestaande profielen zich verhouden tot een symetrisch profiel (vlakke plaat op zijn ergst) met een uitstaande klep als s-slag: dit omdat dit alles zich toch, in het nog praktische bereik, lijkt af te spelen bij lagere tot lage Cl waarden.

 

[DirkSchipper]

bedankt Dirk voor het vertrouwen

??????? Vertrouwen?
Ik ben effe los ...

 

[DirkSchipper]

Leuk draadje: http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/126563-Auslegung-Brett-mit-PW51