Winterproject?

De Prandtl-vleugel zou idd zonder winglets richtingstabiel moeten vliegen.
De positie van de elevons heeft Al Bowers ook uitgevlooid en mee geëxperimenteerd: tussen 70% en 100% van iedere vleugelhelft.
De nestofdragons-mannen hebben met de verschillende elevon-vormen geëxperimenteerd, die Al Bowers ook had getekend. De best functionerende zal ik ff opsnorren en hier plaatsen.

 

Ik vraag me af of alleen pakpapier voldoende sterkte en stijfheid geeft aan een 3 meter pijlvleugel.

• Buig- en torstiesterkte heb je nodig bij een lijnstart (lier of elastiek).
• Buigstijfheid heb je nodig om "Body Freedom Flutter" te voorkomen. Dit treed op als je wat sneller gaat vliegen.

Bij een licht gebouwde vleugel (< 1kg), die je met een sleep vliegtuig rustig naar boven brengt, zal pakpapier mogelijk voldoen.

 

De aangeraden elevon-variant is meen ik variant X (10) op sheet 23 in dit slidedeck.
Ik heb de bron/site waarin die versie als beste bleek te voldoen, helaas niet meer kunnen terugvinden

 

Hallo Maarten,

Het huidige model is maar 2 meter, da's in Styropor al flexibel genoeg.
Het is een experiment, dus ik kan verschillende uitvoeringen maken en zien hoeveel stijfheid ik moet inbouwen.
Als zwever gebruik ik er een lijnstart voor, eventueel til ik de vleugel op met een vlieger, maar dat zijn dan conflicterende omstandigheden (voldoende wind voor de vlieger is vaak te veel voor de lichte vleugel), dus zal er een ligger in moeten.
Een gemotoriseerde uitvoering zit ook in de planning, dan kan ik een licht gebouwde vleugel rustig op hoogte brengen, maar dan is de extra ballast van de aandrijving weer een punt van overweging.

Glasweefsel en epoxy zou ook kunnen, maar dan wordt het geheel een stuk zwaarder.

Bedankt Arjan, zo ver naar buiten is helaas ook de lastigste versie om aan te sturen, de vleugel is daar maar 10 mm diep...

Groeten, Jan.

 

Het hele idee achter een Prandtl vleugel is juist flinke afname van drag door de tipverdraaiing naar de tips toe. Deze hebben zelfs negatieve lift, wat enorm bijdraagt aan de stabiliteit en vermindering van drag. Winglets hierop voegen juist weer drag toe!

De NASA is zeker nog niet klaar met dit type vleugel. Het biedt veel voordelen, maar is in constructie veel complexer.

Ben erg benieuwd hoe dit gaat vliegen, Jan!
Lijkt me best lastig om de tipverdraaiing goed te krijgen.

 

Wat ik doe, is een vereenvoudigde versie; slechts 4 secties per vleugelhelft in plaats van 20.
In plaats van een mooi gewelfde trailing edge, verloopt die van mij schoksgewijs, vanwege de ontbrekende tussenstappen.
Aan leading edge verloopt de verjonging van de vleugeldikte mooi geleidelijk, de buitenste tipverdraaiing van 10° verloopt ook aan de TE geleidelijk, want dat is een symmetrisch profiel.

Vandaag het ontbrekende rechter middendeel gesneden en erin getaped; het resultaat is een onhandelbaar grote vleugel in mijn kleine werkplaats, ik maak 'm sowieso deelbaar, al was het alleen maar om er binnen aan te kunnen werken.

Natuurlijk wat gewicht op de neus en proefzweven; dat gaat nog beter dan met de kleinere versie van gisteren (zonder de middelste 50 cm), alleen was het vandaag niet bepaald windstil, dus ik heb het bij twee pogingen gelaten, het blijft piepschuim en tape...

De volgende stap is om de zeven overgangen tussen de secties zo aan te passen dat de leading edge een rechte lijn word met een kleine V-stelling in het midden, in plaats van de slappe achtbaan die vooral de buitenste secties plagen.
Dan de vier delen per vleugelhelft verlijmen en, indien nodig (wat ik wel vermoed), een 5 x 1 x 1000 mm carbon strip in de helften verlijmen, zonder de twist te vernachelen.

Vervolgens een anderhalve centimeter van de leading edge afsnijden en vervangen door een strip uit één stuk harder schuim en die in model snijden/schuren, want mijn draadsnijden laat vooral daar (aan de leading edge) nog te wensen over.

Dan eens wat bouwverslagen en filmpjes bekijken betreffende het verbinden van beide vleugelhelften en de vleugelhelften in delen (vanwege de verdraaiing) in te pakken in pakpapier.
Dit laat ook de optie open om een motorpod tussen de vleugelhelften te zetten, mocht het geheel daar stijf genoeg voor uitpakken.

Dan gaat het alweer redelijk richting kerstmis denk ik.

Groeten, Jan

 

Het stabilo van een klassiek vliegtuig heeft doorgaans ook negatieve lift om wille van de stabiliteit, wat dat betreft is er misschien niet al te veel winst te behalen. Het moet érgens vandaan komen, en wat je ook doet is altijd een compromis tussen vliegprestatie en stabiliteit. Pech gehad. Zelf ben ik vooral in vliegende vleugels geïnteresseerd vanwege het vliegbeeld, en de potentie van lager gewicht.

 

De meeste klassieke configuraties hebben alleen bij snel vliegen een negatieve lift op het stabilo, maar bij gemiddeld en langzaam vliegen een positieve.
Wel is ivm de stabiliteit de lift coëfficiënt van het stabilo altijd kleiner dan van de vleugel.
Voor eend configuraties net andersom.

 

Ik kan iedereen die vliegende vleugels leuk vindt, maar bovenal vliegtuigtechniek, aanraden de website van de NASA te bezoeken over dit project. Of bekijk de vele videos die op youtube staan van de NASA.

Prandtl stond aan de wieg van wat nu nog de leidende theorie is over hoe een vleugel profiel lift genereert. Echter een aantal jaar na zijn beroemde proefschrift publiceerde hij een additief, met hierin nieuwe inzichten die genoeg niet eerder opgepakt zijn.

Met een Prandtl vleugel t.o.v. een conventioneel vliegtuig moet een flinke luchtweerstand reductie haalbaar zijn! Erg belangrijk nu de fossiele brandstoffen onder druk staan.

https://www.nasa.gov/centers/armstrong/programs_projects/PRANDTL/index.html

 

Ik stel me een stabilo wel eens voor als een windvaan, die tot taak heeft de vleugel in de juiste hoek in de luchtstroom te houden.
Als beginnende modelvlieger van een jaar of twaalf heb ik nog wel eens een losse zwever vleugel gelanceerd, en ontdekt dat die, tot mijn verrassing, achterwaarts roteerde. (Doet een strookje karton ook trouwens). Om die rotatie te stoppen zou het stabilo dus moeten liften. Maar dat heeft weer andere nadelen. Een windvaan heeft geen profiel nodig om altijd in de wind te wijzen.

 

In een van de video's vertelt Al Bowers dat bij een conventioneel vliegtuig met stabilo en staartvin verantwoordelijk zijn voor ongeveer 30% van de totale luchtweerstand van het vliegtuig.
Een V staart verklaard zichzelf nu waarom je dat zou willen bijvoorbeeld.

Helaas is het niet zo dat een vliegende vleugel 30% minder weerstand heeft. Om hem stabiel te krijgen lever je weer veel in.

De Prandtl vleugel is gebaseerd op hoe de vleugels van een Albatros, het meest efficiënt vliegende dier ter wereld, vormgegeven zijn.

Met name de veren in de tips op de achterlijst zijn hier interessant. Als dat deel zou liften, dan buigen de veren door vanwege de geringe stijfheid. En dat gebeurd niet is op vele foto's zichtbaar. Inmiddels weet men waarom, en blijkt dit belangrijk te zijn voor de efficiency en stabiliteit.
Prandtl had dit principe in het begin van vorige eeuw al wetenschappelijk beschreven in zijn additieve werk!

Leuk detail is de staart van de vogel. Die doet tijdens de vlucht helemaal niets. Ook hebben vogels geen vinnen, wat al aangeeft dat de natuur een andere oplossing heeft "bedacht" voor stabiliteit en wendbaarheid.
Een Prandtl vleugel vliegt nl. anders door de bocht. Normaal zorgt een aileron ervoor dat de lift toeneemt om de vleugel schuin te zetten om de bocht in te zetten. Dit zorgt weer voor extra weerstand waardoor het vliegtuig de andere kant op wil sturen. Wij zijn gewend dit tegen te sturen (of te compenseren door asymmetrische aileron uitslagen up/down) = meer weerstand! De Prandtl doet het anders, met minder weerstand!

Ooit staat zo'n zwever ook op mijn lijst.
Zelf nog bezig met een vliegende rechte vleugel met vin, de Argon 1500 DLG.
Ik wil ooit een DLG versie bouwen van zo'n vleugel!

 

Mijn Stini 1 (vintage vliegende vleugel, ontworpen voor vrije vlucht maar herontworpen voor rc) was niet te sturen door het haakeffect. Uiteindelijk bleek hij prima te vliegen door alleen het buitenste elevon omhoog te draaien.

 

Ik vind een B2 een mooi voorbeeld. Die heeft van die dubbele ailerons (split rudder) die tegen elkaar open kunnen. Om stabiel rechtdoor te kunnen vliegen moeten ze beide per vleugel tip open staan om extra weerstand op te wekken t.b.v. de stabiliteit. Ondanks fly by wire!

Op deze foto goed te zien!