pendulum zwever

[micheldeman]

Geinspireerd door dit
[media=youtube]lMAFXwbMbzs[/media] youtube filmpje, mijn eigen exemplaar gemaakt.
Hoofdvleugel 48cm (1,5mm), meer bepaald door wat ik nog had liggen, geen invalshoek tov romp.
Koorde hoofdvleugel: 6cm
Lengte romp: 32cm (1cmx0,5cm)
Vleugelsteunhoogte: 9cm, breedte: 3,5cm (0,4cm in symetrisch vleugelprofiel geschuurd)
Positie voorzijde vleugelsteun: 11,5cm vanaf de neus gemeten.
Positie voorzijde vleugelsteun: 1cm vanaf voorzijde hoofdvleugel gemeten.
Hoofdvleugel door stoom een kromming gegeven.
Staart: 1mmx4,5cmx7cm

Heb hem nog alleen in de woonkamer uitgeprobeerd, buiten is het weer er niet naar.

In het filmpje heeft de bouwer het gewicht meer onder de hoofdvleugel geplaats, waardoor het vliegtuigje idd meer gaat pendelen (pompen).
In mijn geval, maar ik moet dat nog allemaal uittesten, ligt het gewicht meer naar voren, in dit geval een 20penny (5gram) muntstukje op zo'n 6,5cm vanaf de neus. Totaalgewicht: 16gram.

Lijkt goed te vliegen, maar de test buiten moeten dit nog bewijzen. Zal er nog een filmpje van maken en posten.

http://www.mijnalbum.nl/Album=R7AW4BET voor foto's op hogere resolutie.

 

[crins]

Mooi!
Lijkt op een soort hang-glider.

 

[micheldeman]

Mooi!
Lijkt op een soort hang-glider.

Inderdaad, het zwaartepunt ligt erg laag, waardoor er stabiliteit ontstaat.
Een hanglider wordt gestuurd door het zwaartepunt te verplaatsen.
Ik vraag me alleen af, als je een grotere radiografische versie zou willen bouwen, hoe zou je dan hoog/laag voormekaar krijgen. Ailerons gemixed met hoog/laag? Alleen, als je dan hoog of laag stuurt, dan gaat het het CG het vliegtuig weer corrigeren?

 

[crins]

Kan denk ik wel.
Of je ballast aan een servo....

 

[bdoets]

Je toestel heeft geen stabilo (en ook geen S-profiel). Als het CG érg ver onder de vleugel zit kom je daarmee weg (vgl. een parapente) maar ik denk niet dat dit erg goed zal vliegen. (Bij een parapente zit het CG bijna een spanwijdte onder de vleugel).
Een ander probleem dat ik aan zie komen: je hebt geen V-stelling, en het kielvlak is nauwelijks groter dan het vlak waar de vleugel op zit. Ik vermoed dat de koersstabiliteit een probleem kan gaan geven.
Inderdaad zou je, áls het vliegt, hoog-laag kunnen sturen door het CG te verplaatsen, net zoals bij een hangglider (zeilvlieger).

 

[micheldeman]

Je toestel heeft geen stabilo (en ook geen S-profiel). Als het CG érg ver onder de vleugel zit kom je daarmee weg (vgl. een parapente) maar ik denk niet dat dit erg goed zal vliegen. (Bij een parapente zit het CG bijna een spanwijdte onder de vleugel).
Een ander probleem dat ik aan zie komen: je hebt geen V-stelling, en het kielvlak is nauwelijks groter dan het vlak waar de vleugel op zit. Ik vermoed dat de koersstabiliteit een probleem kan gaan geven.
Inderdaad zou je, áls het vliegt, hoog-laag kunnen sturen door het CG te verplaatsen, net zoals bij een hangglider (zeilvlieger).

Interessante kanttekeningen:
Het kielvlak is idd nauwelijks groter dan de vleugelsteun, echter is het moment groter omdat het verder naar achteren op afstand van de vleugel geplaatst is. Wel denk ik dat het oppervlak van de vleugelsteun van invloed is als er een zijwind onstaat.
Geen V stelling, maar het CG zorgt weer voor correctie.
Holle vleugel, kan hem weer recht stomen mocht hij te instabiel zijn.

 

[bdoets]

Het kielvlak is idd nauwelijks groter dan de vleugelsteun, echter is het moment groter omdat het verder naar achteren op afstand van de vleugel geplaatst is.

Dat is waar.

Wel denk ik dat het oppervlak van de vleugelsteun van invloed is als er een zijwind onstaat.

Zijwind bestaat niet voor een vliegtuig; we spreken dan van slippen. (Wind is lucht die beweegt t.o.v. de grond, het vliegtuig beweegt t.o.v. de lucht en heeft totaal geen weet van de grond). Maar inderdaad zal in een slip het kielvlak door de grotere hefboom wel werken.

Geen V stelling, maar het CG zorgt weer voor correctie.

Ik denk het niet. Mocht je het geheel willen besturen, dan zal dat niet lukken met een richtingsroer (maar dat lijkt de bedoeling niet te zijn). En het zal naar mijn mening vrij weinig neiging hebben zich te rechten als er een dwarshelling ontstaat. V-stelling is niet voor niks uitgevonden, en nogal standaard op vrije vlucht modellen.

Holle vleugel, kan hem weer recht stomen mocht hij te instabiel zijn.

Dat maakt niks uit... een stabilo, dát zou uitmaken.

Ik wil geen zijkerd zijn; ik vind het best leuk dat je eigenzinnig iets ongebruikelijks probeert te maken. Toch denk ik dat je er uiteindelijk meer plezier van zal hebben als je er ook nog wat elementaire aerodynamica in toe laat...
Overigens: het is aerodynamisch weinig belangrijk waar je je ballast aan de romp bevestigt. Belangrijker is, waar -als gevolg daarvan- het zwaartepunt terecht komt; en, bij gebrek aan een stabilo is dat wel een interessante vraag. En dan niet in centimeters, maar in percentages van de koorde...
Ik zie nog steeds niet helemaal voor me hoe die vleugel in een invalshoek van een paar graden moet worden gehouden alleen door het laaggelegen CG (want dat is niet zo erg laag). Maar ik ben wel nieuwsgierig.

NB- heb nu pas het door jou gelinkte filmpje bekeken. Het toestel pompt, en heeft neiging steeds sterker te pompen; tja dat heb je met een pendulum. Als de vaart er uit loopt, pendelt het CG naar voren; daardoor kiept het toestel de neus omlaag en duikt; de hoge vleugel remt het geheel af waardoor het CG weer naar voren gaat, en het toestel weer afremt. De pendeling zal bij jou minder zijn (maar ook de zelfherstellende neiging) omdat je vleugelsteun me lager lijkt dan die op het filmpje.
En als het in een bocht terecht komt heeft deze de neiging scherper te worden; zonder V-stelling is daar weinig tegen te doen vermoed ik.

 

[micheldeman]

Hallo Bart,
Goed dat je kritisch meedenkt.
Het is een apart model door het ontbreken van een stabilo, met een slechts rechte voorvleugel. Bij vliegende vleugels staat deze in de regel naar achteren gericht, zodat je toch een soort van stabilo creeert. Heb je het filmpje gezien dat in het eerste bericht als link aangegeven was? Daarin zie je dat het betreffende model zichzelf corrigeert, maar daardoor vaak ook pompende beweging maakt en zelden in een rechte lijn vliegt, tenzij hij echt in balans is.

Met het onstaan van zijwind bedoelde ik, bij windvlagen, waarbij het model uit balans gebracht kan worden doordat de wind van richting of door turbulentie van richting kan veranderen. Uiteraard weet ik dat een vliegtuig geen weet heeft van zijn vliegbewegingen ten opzichte van de grond. Wel is interessant dat wind/massatraagheid wel degelijk zijn invloed heeft op het gedrag van een vliegtuig in bochtenwerk. Met de wind mee, valt het model totdat het voldoende snelheid heeft opgebouwd, tegen de wind in, stijgt het model totdat het snelheid verloren heeft.

Het ontbreken van een stabilo maakt het model instabieler, maar door het laag gelegen CG punt en ook vandaar de naam pendulum, zal het model gaan pendelen. Het CG zal van positie veranderen waneer het vliegtuig zich in een duik dan wel in een opwaartse positie bevindt tot het weer zijn balans gevonden heeft.

Dus, in het geval van dit model is het wel degelijk van belang waar de ballast zich bevindt. Indien deze ballast zich verder naar voren bevindt, zal het cg zich minder verplaatsen bij duik of opwaartse beweging en het vliegtuig corrigeren, dan wanneer de ballast zich dichter bij de vleugel bevindt. Je zou dus kunnen concluderen dat de ballast zich onder de vleugel dient te bevinden en wel onder daar waar het CG zich dient te bevinden. Bij mijn model is dat (nog) niet zo, maar moet nog naar buiten om het model uit te proberen.

Waarom zou overigens een richtingsroer niet werken?

Kortom, dat het een optimaal ontwerp is betwijfel ik ook, maar wel leuk om mee te experimenteren en te zien of er conclusies/theorie uit getrokken kunnen worden. En inderdaad, interessant hoe de hoek van inval gecreerd/gehanthaafd blijft.

 

[bdoets]

Bij vliegende vleugels staat deze in de regel naar achteren gericht, zodat je toch een soort van stabilo creeert.

Er zijn ook vliegende vleugels zonder pijlstelling, zg. plankvleugels. Ik heb er zelf twee...

Dus, in het geval van dit model is het wel degelijk van belang waar de balast zich bevindt.

Jawel, maar om iets van de aerodynamische werking te begrijpen is de positie van het CG t.o.v. de vleugelkoorde belangrijk.

Waarom zou overigens een richtingsroer niet werken?

Omdat je geen V-stelling hebt. Alle toestellen die over 2 assen gestuurd worden hebben V-stelling; dat is nodig om, uit een slippende beweging (veroorzaakt door een richtingsroer-uitslag) een rolhoek te genereren. Zonder rolhoek blijft het toestel slippend min of meer rechtuit gaan.

Ik heb natuurlijk geen idee hoeveel aerodynamische kennis en ervaring jij hebt. Maar heus, voor het model maakt het ook niks uit of het met de wind mee of tegen de wind in vliegt... ook windvlagen niet, maar natuurlijk wél turbulentie.

 

[micheldeman]

Ik heb getracht een tekening te maken om zaken inzichtelijker te maken.
Normaliter wordt het CG aangeduidt enkel in de lengterichting van het model. Bij dit model is het ook van belang hoever het CG zich onder de vleugel bevindt om het corrigerende effect te kunnen verklaren.
In ieder geval dient het CG zich ergens onder de koorde van de vleugel te bevinden en tevens zo laag mogelijk om de stand van het model optimaal te kunnen corrigeren.

De positie van het CG wordt bepaald door waar en hoeveel ballast aangebracht wordt op het model. Echter, als ballast zoveel mogelijk naar voren op het model aangebracht wordt, zal het CG zich minder laag onder de vleugel bevinden, maar is er ook minder ballast nodig om het CG onder de juiste plaats tov de koorde van de vleugel te krijgen. Als ballast zo dicht mogelijk bij de vleugel wordt aangebracht, zal het CG zich uiteindelijk lager onder de vleugel bevinden, maar is er echter meer ballast nodig om het CG onder de juiste plaats tov de koorde van de vleugel te krijgen.
In het eerste geval zal het corrigerende effect minimaal zijn, terwijl in het tweede geval, het corrigerende effect alleen maar groter wordt, maar het totale gewicht van het model ook groter.

Je zou een soort van een grafiek kunnen bedenken langs de romp waarbij het gewicht van de ballast toeneemt dichter naar de vleugel toe om het CG op de juiste plaats onder de koorde van de vleugel te verkrijgen. De stabiliteit neemt dan toe doordat het CG lager onder de vleugel komt, maar ook het totale gewicht van het model en daarmee de prestaties af.

Ergens zal er een balans dienen te zijn tussen stand van het model, de glijhoek en de daarmee veroorzaakte lift. Echt goed een vinger erachter krijgen doe ik nog niet.

 

[bdoets]

Ik ben wel nieuwsgierig of het mogelijk zal zijn die pompbeweging uit het filmpje kwijt te raken; een stabilo lijkt me voorlopig efficiënter maar ik vind het wel een leuk experiment, ik ben benieuwd naar je vlieg-ervaringen.

 

[micheldeman]

Ik ben wel nieuwsgierig of het mogelijk zal zijn die pompbeweging uit het filmpje kwijt te raken; een stabilo lijkt me voorlopig efficiënter maar ik vind het wel een leuk experiment, ik ben benieuwd naar je vlieg-ervaringen.

Als je goed kijkt op het filmpje, zie je dat de ballast zich vrij dicht bij de vleugelsteun bevindt, maar ook de pompende bewegingen verklaart omdat het CG zich naar voren of naar achteren verplaatst wanneer het model voorover of respectievelijk achterover hangt.

 

[bdoets]

Uiteraard; de plek van de ballast wordt ingegeven door de gewenste invalshoek van de vleugel, op dezelfde manier als bij een stabilo het instelhoekverschil de invalshoek van de vleugel regelt. Ik vermoed dat een langer pendel, net als een lange rompstaart met stabilo, een beter dempende invloed heeft.

 

[micheldeman]

De bouwer van het origineel heeft nog een filmpje geplaatst van een versie met V-stelling in de vleugel. i5v7ozSW2Gc[/media] glider 2 - YouTube

Ik heb nog steeds zelf de gelegenheid niet gehad om mijn exemplaar buiten uit te proberen. Het weer is nog steeds bar en de grond buiten is doordrenkt.

 

[bdoets]

Lijkt een stuk beter te vliegen met wat V-stelling. Maar er zou wel een klein beetje ballast aan de linkertip mogen...

 

[micheldeman]

Een stuk stabieler, maar of de prestaties beter zijn geworden. De eerste versie had langere glijvluchten.

 

[Peter Den]

Leuk dat er iemand weer eens experimenteer met deze materie.
Wat betreft het onderwerp : pendulestabiliteit toch wat opmerkingen.

Je wilt twee verschillende stabiliteitsproblemen aanpakken nl. langs en dwars-(rol) stabiliteit.
Ik heb wat betreft rolstabiliteit al eens een lang draadje hier gehad en ik had de hoop dat ik in ieder geval Bart overtuigd had van het niet functioneren van het pendule-effect in verband met rolstabiliteit.
Het blijft naar mijn mening beter om beide onderdelen in eerste aanleg gescheiden te beschouwen.

Dan de langsstabiliteit: als het stabiel moet zijn kan dat alleen maar als er bij verstoring/verandering, krachten/koppels ontstaan , tegengesteld aan die verandering.
Die zouden dan uit het schetsje moeten blijken en vooralsnog zie ik die niet.
De statische toestand zoals in het schetsje lijkt dan weliswaar stabiel, maar is dat vooralsnog niet.
Dat de proefmodelletjes ogenschijnlijk enigszins stabiel vliegen zegt vooral dat ze stabiliteitswijze (windstil , netjes weggegooid) nog niet erg uitgedaagd zijn.
Overigens kent een losse vleugel wel een stabiele vliegtoestand, namelijk rollend (zoals die rolvleugelvliegertjes op het strand), maar dat is hier niet het geval.
Het pompen wat je steeds ziet is echter wel die neiging tot rollen, die gedempt wordt binnen zekere grenzen door het pendulegewicht, maar bij een echte provocatie ga je dat niet redden.
Mijn stelling: een stabiel vliegtuig kan je ondersteboven achterstevoren uit een ballon gooien en komt dan binnen redelijke termijn ''vanzelf'' in een ''normale'' vliegtoestand.
Probeer dat maar eens met dit model: ik voorspel dat dat niet gebeurt.
Ik ben dus nieuwsgierig of je schematisch kunt duiden hoe bij verandering/verstoring tegenwerkende koppels ontstaan die de oorspronkelijke vliegstand weer terugbrengen.

@Bart, je stelt:

Als het CG érg ver onder de vleugel zit kom je daarmee weg (vgl. een parapente) maar ik denk niet dat dit erg goed zal vliegen. (Bij een parapente zit het CG bijna een spanwijdte onder de vleugel).

Ik had gehoopt dat dit argument een beetje over was.
Nu weet ik wel dat er door de meesten (tot opleiding toe) zo over gedacht wordt, maar de stabiliteit van een Parapente zit toch iets anders in elkaar)
Gedachte-excercitie: zou een Parapente met starre stangen i.p.v. lijnen ook stabiel vliegen?
Ik mag hier hopelijk Dirk Schipper citeren die nu net vandaag het inzicht met ons deelt:

Laat ik het zo stellen: ik heb al een tijdje geleden geleerd dat gevoel geen goede leidraad is bij het verklaren van aerodynamica ...

Nu dan: dit heeft mijn volle instemming.

(Ik denk overigens dat het aardiger zou zijn als dit draadje naar het theoriedeel zou verhuizen, want leuk is het onderwerp wel)

 

[bdoets]

...en ik had de hoop dat ik in ieder geval Bart overtuigd had van het niet functioneren van het pendule-effect in verband met rolstabiliteit.

In grote lijnen wel, maar ik denk wel dat pendelstabiliteit (pendulestabiliteit heeft volgens mij iets met klokken te maken) toch ook meespeelt, ook al wordt het doorgaans overruled door aerodynamische stabiliteit.

Gedachte-excercitie: zou een Parapente met starre stangen i.p.v. lijnen ook stabiel vliegen?

Minder stabiel, maar hij zou vliegen. Zou een ouderwetse parachute (ronde bol type) met starre stangen i.p.v. lijnen stabiel vliegen? Ik weet het wel zeker -hoewel je erover zou kunnen twisten in hoeverre dat vliegen is, maar daar hebben zeilvliegers zoals ik ook hun twijfels over m.b.t. parapentes...

Ik ben helemaal met je eens dat de kansen om dit model stabiel (volgens geldende normen) te laten vliegen miniem zijn, maar het is inderdaad een boeiende niche van de modelvliegerij...

 

[micheldeman]

Bedankt voor de inzichten.
Ik heb getracht een 2e schets te maken.
Ik ben geen expert in vliegtheorieen, dus niet geremd door enige gebrek aan kennis.

In deze schets ben ik er vanuit gegaan dat er een draaias is waarom het model draait en wel ter hoogte van het aangrijppunt van de lift op de vleugel (zal vast wel een benaming voor zijn).
Het model zou in evenwicht zijn als het CG zich onder het aangrijppunt van de lift bevindt. Tevens dient de drag gelijk te zijn aan de voorwaartse kracht veroorzaakt door het voorwaartse component van de lift. Tevens compenseert de effectieve lift het component van de zwaartekracht. Bij een zwever is het component van de zwaartekracht groter dan het verticale component van de lift, want hij verliest hoogte (energie), die omgezet wordt in een voorwaartse kracht maal weg.

Helt het model voorover, dan bevindt het CG zich achter het aangrijppunt van de lift en zorgt voor een koppel naar voren toe. Helt het model achterover, dan bevindt het CG zich voor het aangrijppunt van de lift en zorgt voor een koppel naar achteren. Als ware het een pendule aan een klok.

Opmerkingen wederom welkom.

 

[Peter Den]

Hi, er zitten een paar foutjes of ongelukkigheden in je tekening en aannames.
Mocht je daar prijs op stellen dan wil ik nog wel een paar tekeningetjes bijvoegen als het volgende te criptisch is, maar daar heb ik nu nog even geen tijd voor.

Even snel mijn kritiek: om tot goed begrip te komen dien je de krachten direct t.o.v. het zwaartepunt te tekenen.
Verder is het duidelijker om eerst te werken met de resultante van weerstand en lift; dus een enkele vector welke met een haakse lijn als koppel t.o.v. het zwaartepunt staat en dan pas te ontbinden in horizontaal en verticale vectoren.
Het is inderdaad verleidelijk om steeds de vergelijking met een klokpendule te maken, echter een echte pendule heeft een vast steunpunt ten opzichte waarvan alles zich afspeelt; een vliegtuig is nu eenmaal een stelsel is zonder vast steunpunt.
Wat het lastiger maakt is dat verdraaiing in de vliegbaan ook de lift en weerstandsverhoudingen sterk beïnvloeden, met daarboven nog eens het gegeven van het veranderende drukpunt (we gaan immers uit van een niet-drukpuntsvast(niet-S) profiel.
Overigens, denk niet dat ik er helemaal uit ben, maar zoals gezegd even te weinig tijd om dit uit te diepen.:neutral:
Al met al, naar de praktijk vertaald twijfel ik er niet aan dan dat dit een heilloze weg is, maar dat neemt niet weg dat denken over deze materie uitstekend is.


@Bart: Nog even het subonderwerp wat hier ontstaan is: Het mengen van deze discussie met de mechanica van parapente's of valparachute is niet handig van mij (ons) en maakt het er niet duidelijker op: verdient misschien wel een aparte beschouwing in het theorieforum.
Toch kort je opmerking:

Minder stabiel, maar hij zou vliegen

Hoe zeker weet je dit? Ik heb ooit een eenvoudig proefmodelletje gemaakt van een principe-parapente met starre verbinding en ik kan je verzekeren: dat vliegt niet stabiel, zeker niet rol-stabiel.
Overigens wist ik wel dat, je de kans gegeven, ik op een sneer richting parapentes kon rekenen; in vrolijkheid aanvaard!