Invloed van bekledingsmateriaal op vlieggedrag?

Ii vraag me af of hier meningen, hopelijk gefundeerd en praktijkervaringen zijn van de invloed op het vlieggedrag met betrekking tot verschillen tussen bekledingsmaterialen.
(snelheid, overtrek en daalsnelheid)
Dit vooral toegespitst op zweven en als orientatie: verschillen tussen gladde oppervlakken bv oracover en ruwere zoals bv oratex.
Het lijkt dat er algemeen gedacht wordt dat alles zo glad mogelijk moet zijn, daar staat tegenover dat er ook voldoende theorie is over lichtruwe tot zeer ruwe oppervlakken.
Iemand met observaties/praktijkervaring van twee vergelijkbare modellen met bv Oracover respectievelijk Oratex bekleed?

 

Hoi Peter,
De ruwheid van het vleugeloppervlak heeft mi behoorlijk invloed op de vliegprestaties van een model. Ooit toen ik A1 wedstrijd vloog, bekleedde ik mijn A1-tjes met zijde. Omdat dat zijde 's avonds door vocht slap wordt, heb ik daar een keer een gladde vernis over gedaan. Resultaat de stilairtijd daalde van 130 sec naar 100 sec.
Onlangs bleek mij ook dat de vliegprestatie, vlieggedrag/bestuurbaarheid, door een ruw oppervlak wordt verbeterd. Mijn Little Plank met CJ25209, bekleed met Oracover vloog, maar niet fijn. Van alles geprobeerd. Turbulentie draden op verschillende plaatsen en het zwaartepunt met kleine stapjes verlegd in de range die "Nurflugel" van Frank Ranis hiervoor aangeeft. Eigenlijk alles zonder een bevredigend resultaat. Omdat door vele vliegendevleugel goeroes wordt gezegd dat een ruw vleugeloppervak betere vliegprestaties geeft heb ik 30% van de koorde bekleed met Oratex. (over de Oracover). En zie de kist vliegt nu veel rustiger en heel voorspelbaar. Ook is het lichte pompend vlieggedrag is verdwenen en de vlieg envelop lijkt vergroot.

 

Bedankt Houtjesplakker, in ieder geval een testimonial voor ruw oppervlak.
Dit strookt ook met mijn ervaringen (ook mijn laatste A1 was een flop en wellicht oa doordat die ook met het ''nieuwe'' oracover was bekleed)
Toch lijkt dit idee niet zo algemeen: het lijkt er op dat bijna altijd naar de oracover en verwanten wordt gegrepen en/of naar glad gelakte oppervlakken.
Geen verdedigers van gladde oppervlakken hier?

 

Kan het gewicht van de lak invloed gehad hebben?

 

Ooit eens gelezen dat haaien (snelle zwemmers) daarom ook een ruwe huid hebben.

Even gegoogled ...

En nog meer op http://www.redorbit.com/news/science/1112471869/sharks-denticles-help-it-achieve-higher-speeds/

 

Peter, ik heb weinig praktijkervaring met het gebruik van verschillende materialen op eenzelfde vliegtuig. Theoretisch is echter vaak aardig te voorspellen of een profiel of vliegtuig gevoelig gaat zijn voor problemen met een laminaire grenslaag. Volgens mij zijn er genoeg mensen die wel goede ervaringen hebben met het aanbrengen van een turbulator.

Het schijnt dat een ruw oppervlak al heel snel omslag in de grenslaag veroorzaakt. Het lijkt mij beter om een glad oppervlak te gebruiken en heel vroeg een turbulator te plaatsen. Je hebt dan het voordeel dat de grenslaag vroeg turbulent gemaakt wordt (die gaat daarna toch niet meer terug naar laminair), terwijl je op de rest van de vleugel het voordeel hebt van een lagere wrijvingsweerstand door het gladde oppervlak.
Bovenstaande heb ik NIET uit de praktijk, is puur theoretisch gemijmer mijnerzijds.

 

glad of stroef .licht of zwaar . oratex is zwaarder dan oracover .

wat ik wel gebruik van maak tijdens cylinderkoppen bewerken is een stroeve ondergrond in de inlaatkanalen .dit geeft een wervelende stroom langs het oppervlak waardoor de rest van de lucht deze gebruikt als lager en dus makkelijker stroomt.
tevens zorgt een wervelende laag voor betere aanhechting voor luchtstromen ,maar wat ook gebeurt is dat er iets weerstand optreed op de grenslaag .als je profiel goed is en niet kritiek ,zou ik voor glad gaan .is je profiel kritiek(epler205) dan ga je voor stroef .

maar eerst zou ik zoals raymond het aangeeft een turbulator proberen .

 

Peter,

Heb hier een artikel gevonden in de Hobby Bulletin van januari 1996 waarin dit behandeld wordt.
Onderzoeker Schmitz heeft een boek geschreven over het Re-getal in de modellenbouw. In tegenstelling tot de grote broers moeten onze vleugels met een laag Re-getal en dan met name de langzame (vrije vlucht) zwevers een stroeve bekleding hebben om de grenslaag tubulent te maken. Wij bekleedden onze VV zwevertjes altijd met papier en zijde en met groot succes.
Voor de liefhebbers kan ik het artikel wel scannen. Volgens mij is dit ook voer voor Dirk.
Enkele van mijn nog te bouwen zwevertjes krijgen een bekleding met Koverall, een soort kunststofweefsel wat al wat ruwer van struktuur is dan Oracover. Het gaat me te ver om 2 dezelfde vleugels te bouwen met deze 2 bekledingen maar het zou wel aardig zijn om dat eens te proberen.
Ik begin eerst met de "Just Friendly" die zowat klaar is.

Misschien kunnen de deskundigen dit artikel op de juiste manier interpreteren want ik heb er de ballen verstand van.

Groeten, JH

 

Alweer bedankt voor het meedenken.
Het werk van Schmitz ken ik en toendertijd was dat ook de aanleiding om te expirimenteren met turbulentiedraden voor de vleugel.
In die tijd (zestiger jaren) was dan ook de common understanding dat het inderdaad allemaal ruw of stroef moest zijn.
Dat idee blijkt op het ogenblik naar de achtergrond verdwenen, maar dat kan natuurlijk gewoon liggen aan het feit dat een glossy finish er aardiger uitziet en door bv Oracover wel erg makkelijk gemaakt wordt.
Ik zie net als JHvdK ook wel op om eens twee setjes vleugels te bouwen, maar ga dat misschien toch nog eens een keer doen ( maar nu even niet).
Blijft natuurlijk de vraag: hoeveel slechter/beter wordt het er van en is dat eventueel minder fraaie looks waard?
De indruk die ik nu heb is dat het voor sommige modellen net dat beetje scheelt zoals Houtjesplakker ook schrijft maar wellicht voor andere weer weinig uitmaakt.
Bij vrije vlucht zijn de verschillen wellicht wat evidenter omdat daar met sterker gewelfde profielen gewerkt wordt en net weer een beetje lagere Reynolds.
Fotor: het expirimenteren met turbulatoren zie ik niet zo zitten omdat je dan naar mijn idee nog meer in het duister tast; het kan makkelijk zo zijn dat de invloed bij verschillende invalshoeken erg verschilt.(bij vrijevlucht zweven is het uitgangspunt dat de invalshoekzoveel mogelijk gelijk blijft).
Wat betreft de mindere weerstand voor een deel van het gladde oppervlak, dat zou toch niet kloppen (Schmitz): juist de kleine beperkte turbulente stroming zou minder weerstand hebben bij onze Reynoldsgetallen (populair: turbulente grenslaag reageerd als een soort smeermiddel en een laminaire ''plakt'').
Koverall ziet er interessant uit, maar is dat alleen in semitrans wit? Ik vind verven en zo een beetje mijn doel voorbijschieten.

 

Laat ik het eens anders benaderen, zonder direct pro-glad of pro-ruw te worden.

Het verhaal van Houtjesplakker is geheel volgens mijn verwachtingen. In zijn algemeenheid denk ik dat je kunt stellen dat ruw een voordeel oplevert als er bij een (laminair) profiel een zgn. laminaire wervel ontstaat. En die ontstaat ook bij niet-laminaire profielen. En dat is m.i. bij vrijwel alle modelzwevers het geval vanwege de lage vliegsnelheid en de relatief kleine koordes.

Laat k uitleggen wanneer/hoe het fout gaat. Zodra een profiel door een 'brokje' lucht wordt geraakt begint de omstroming laminair. De lucht die het oppervlak direct raakt wordt afgeremd tot (vrijwel) nul (blijt dus aan de vleugel plakken en gaat met de vleugel mee), de lagen erboven glijden rimpelloos over die lagen, en het snelheidsverschil met de vleugel wordt steeds groter. Tot op een zekere hoogte die snelheid niet meer toeneemt, daar is de bovenkant van de grenslaag bereikt (aan de vleugelneus enkele 100sten van een mm dik, aan de achterlijst 1-2-4 mm).
De luchtlaag die wordt afgeremd tot nul (tov. de vleugel) wordt steeds dikker omdat de wrijving van de onderlinge luchtlagen zo klein is dat die niet in staat is tot voldoende energieoverdracht om die onderste lagen mee te blijven sleuren. Zoals we allemaal weten is de druk in bewegend gas lager dan in stilstaand gas (Bernoulli). Die onderste laag staat stil tov. de vleugel, de hogere laag niet. Onder heerst dus een hogere druk! Naar achteren toe wordt die laag steeds dikker. Er onstaat een soort wig van lucht met een (iets) hogere druk die naar voren wil. Die perst zich tussen de laminaire stroming en de vleugel in naar voren. In vele gevallen (als dit proces zich niet te ver naar achteren afspeelt) kan de weggedrukte luchtstroom wel weer naar de vleugel terugkeren en gaan 'aanliggen'. De laminaire wervel is geboren.

In schema (merk op dat de stroming aan de vleugelhuid in de wervel naar voren is gericht):



Deze wervel is hier erg dicht bij de profielneus getekend, maar ligt in de praktijk rond en grotendeels achter het dikste punt. De lengte ligt veelal rond 1/4 tot 1/3 van de koorde.
Voor de lift leverende luchtstroom is die laminaire wervel onderdeel van het profiel. Weg mooi profiel, en ook nog eens een beroerde vorm. De rode lijn geeft de effectieve profielvorm weer.

Als dit proces zich afspeelt op een glad vleugeloppervlak dan in de buurt van een laminair gunstige vorm komt, dan kan het vrij lang duren voordat die wervel ontstaat. De lucht is zo rustig dat een vrij grote hoeveelheid stil blijft hangen tot de wervel ontstaat. Maar als hij dan onstaat is hij ook groot, met als gevolg een zeer grote wervel, en dus enorme weerstandstoename (soms wel een verdubbeling!).

Wat is de invloed nu van een ruw oppervlak? Die maakt de laminaire laag al heel vroeg turbulent. Door die turbulentie worden steeds lucht moleculen met hoge energie (grote snelheid tov. de vleugel) die langzamen stilstaande laag ingejaagd. Daardoor krijgt die laag een gestage toevoer van energie die de stroomsnelheid tov. het vleugeloppervlak op gang houdt. de laminaire wervel ontstaat niet, maar is ingeruild voor een turbulente stromingslaag. De grap is dat die laatste veel kleiner is n omvang/volume dan de laminaire wervel. En dus is de weerstand ook veel lager dan met.

Echt voorspellen kun je niet of er zo'n wervel onstaat. Maar als je een profiel laminair wilt houden, moet je de profielvorm ook zeer nauwkeurig aangehouden worden, m.n. in de buurt van de profielneus. Afwijkingen van 0,1 mm tijdens de eerste 5% koorde zijn dodelijk, en de helft daarvan is waarschijnlijk ook al genoeg. Met die nauwkeurigheid bouwt niemand zonder hoge kwaliteit CNC. In als die gevallen zul je dus een voordeel behalen met een ruw oppervlak (of een turbulator, een strook schilderstape kort na de profielneus).

En nu de (on)gein. Soms brengt een ruw oppervlak of turbulator geen verbetering. Waarom? Omdat het profiel al turbulent is uit zichzelf. Als een profielneus heel veel afwijkt van de vorm die een laminaire stroming mogelijk maakt, slaat de stroming al meteen om in turbulent. een soort ingebouwde turbulator dus. Dat is meestal het geval bij heel veel van die oude profielen. Clarky bijvoorbeeld is zo'n positief voorbeeld, Ritz ook. dat zijn niet voor niet geliefde profielen. Heel vergeeflijk bij bouwonnauwkeurigheden.

Wil je dus weten of ruw of glad zin heeft, kun je glad bouwen en vervolgens met en zonder een turbulator proberen.
Weet je van jezelf dat je niet heel erg nauwkeurig bouwt, dan is een ruw oppervlak meestal de beste keuze.

Ik hoop dat dit wat licht schijnt op de onderliggende processen.
Dirk.

 

En? Tevreden met mijn bijdrage? ;-)
Duidelijk?

Dirk.

 

Wel uit de praktijk!!
Voorbeeld 1: Eigen praktijk ervaring: Easystar met 2 verschillende vleugels. De eerste origineel met die puntjes erop en de 2de netjes glad geschuurd. Bij de vleugel met puntjes kun je veel langzamer vliegen en landen met een grotere invalshoek. Bij de gladde vleugel moet je met meer snelheid vliegen en ook landen. Dit geld trouwens voor bijna alle MPX schuim modellen.

Voorbeeld 2: stond ook ooit eens in de FMT of een ander tijdschrift.
IMA Holiday 280. eentje met onbeklede vleugels en eentje waarbij men de vleugels glad had gemaakt met een bespanmateriaal. Ook hier bleek dat de originele vleugel beter vloog en presteerde dan de beklede vleugel.

Wat ik ervan begrepen heb is dat je een tubulente grenslaag creëert die ervoor zorgt dat de stroming aan blijft liggen over het gehele profiel. Dit werkt helaas niet voor alle profielvormen.
Vroeger toen we nog bijna alleen maar ribbenvleugels bouwden zat dit al ingebakken in de bouwvorm en door de papier bespanning werd dit nog eens versterkt. Nu met al die moderne bouwwijzen en moderne profielen komt het veel meer aan op zeer precies bouwen of je moet kiezen voor de oude profielen.

Of je moet helemaal buiten de bekende box gaan met het profiel zoals hier bij mijn Simple-Jak

Alles rechttoe en rechtaan met scherpe hoeken en het vloog/vliegt perfect.

of mijn f-117 die ook zo een soort van profiel had, maar dan met platte onderzijde.

Alleen zat hier een andere fout in die ik later hersteld heb. Het zijdelingse oppervlak voor het zwaartepunt was te groot waardoor hij geen bocht kon maken. Nadat ik de staartvlakken royaal vergroot had was dat opgelost. een volgende versie wordt langer gemaakt en dan klopt het weer wel.

Deze profielen zijn niet mijn vinding, maar ik heb wel met de bedenker van deze profielen gesproken en we kwamen tot dezelfde conclusies.

 

Euh.... volgens mij is de wet van Bernouilli: snelheidsverhoging is drukverlaging.....

En daarmee is volgens mij je verhaal een beetje om zeep, want waar jij zegt dat er hogere druk zou moeten zijn, is volgens mij lagere druk....

Kan me vergissen, en ben geen stromingsdeskundige, maar dat van die drukverlaging bij snelheidsverhoging, dat weet ik wel zeker, en iedereen die wel eens een schip voorbij ziet varen (langs de nieuwe waterweg, of langs de boulevard van Vlissingen bijvoorbeeld, is dat verschijnsel erg goed waar te nemen) kan met eigen ogen zien dat dat feit klopt: bij het passeren van het schip word de waterstand lager t.g.v. de drukverlaging, die weer een gevolg is van de snelheidsverhoging van het water wat door het schip opzij geduwd word....

Groet, Bert

 

Je hebt gelijk. Ik had het fout opgrschreven. Maar het vervolg was wel goed:

Ik heb het nu ook in het oorspronkelijke bericht gecorrigeerd.

Dirk.

 

Ik wil je niet per se tegenspreken, maar ik durf het nog steeds niet met je eens te zijn: in die wet van bernouilli word volgens mij gerelateerd aan de omringende luchtmassa, niet aan het oppervlak van de vleugel, en dus doet het stilstaan aan het onmiddelijke oppervlak er niet echt toe, sterker nog, die lucht heeft t.o.v. de omringende lucht een hoge snelheid (nl de snelheid v/h vliegtuig), en ik heb geen flauw idee of dat een hogere of lagere druk oplevert.

Als ik naar het stromingspatroon en de drukverdeling kijk zoals die bij schepen plaats vind, dan heeft de grenslaag zelfs gewoon dezelfde druk als de onmiddelijke omgeving. Dat kun je bij een schip heel mooi zien: een drukverhoging of verlaging vertaalt zich onmiddelijk in de waterstand. Een schip wat over de nieuwe waterweg vaart trekt zomaar een "kuil" van een meter diep. Bij de boeg (daar waar het aanstromende water de huid haaks of onder een hoek raakt) komt het water flink omhoog (het "vlies" van water aan weerszijden van de boeg) maar over de volle rest van de lengte is de grenslaag gewoon drukneutraal. Ik verwacht eigenlijk bij een vliegtuigvleugel hetzelfde, daar de compressibiliteit van lucht voor onze snelheden totaal geen rol speelt.

Groet, Bert

 

Die omringende lucht van de grenslaag deel ik op in in dunne lagen. Naarmate je dichter bij de vleugel komt neemt de snelheid van die lucht tov. die vleugel af, om uiteindelijk bij de allerlaatste laag moleculen tot (vrijwel) nul te reduceren. Volgens Bernoulli zou de druk dan weer moeten oplopen. Maar dat is niet een effect wat op grote schaal optreedt. we praten over enkele 100sten van een mm, tot max. 1 mm Veel dikker wordt de laminaire grenslaag niet.
De grenslaag is ook zo dun tov. van de hoeveelheid omringend gas dat wel een lagere druk ervaart, dat die laag (ondanks de zeer geringe massatraagheid en viscositeit van lucht) niet in staat is om van achteren af voldoende lucht naar voren te transporteren om die onderdruk te vereffenen. Pas als de laag dik genoeg wordt en de stroming helemaal loslaat, lukt dat wel. We hebben dan een overtrek te pakken.

Maar, dit is mijn verklaring voor het ontstaan van die wervel. Of die klopt ... Ik heb het niet in een lab getest, kan ik ook niet. Het is geen bewijs! Als jij een andere verklaring hebt voor het ontstaan van die laminaire wervel hoor ik die graag.
Ik ben ook sinds gisteren nog niet te oud om iets te leren ... ;-)

De laminaire wervel is wel een feit. Die bestaat, daarover gaat de twijfel ook niet. Toch? Feit is dat in die wervel de lucht naar voren kruipt, tegen de stroming van de (bovenliggende delen van de grenslaag in. Daar heb je een kracht voor nodig, en ik zie geen andere krachtbron in zo'n gas als drukverschil ...

Tot slot, de stelling over de grootte van de laminaire wervel tov. een eerder geforceerd turbulent gemaakte stroming en de samenhang met de grotere weerstand, heb ik niet van mijzelf, maar is meermaals door 'echte wetenschappers' aangedragen en aangetoond.

Gr. Dirk

 

Oh, ik ben ook geen wetenschapper hoor....

Die laminaire wervel dat ontken ik niet (ik kan hem iedere dag dat die boot op zee is, met eigen ogen zien) maar ik denk eerder dat zoiets banaals als wrijving (de viscositeit van de lucht) de "aandrijvende kracht" erachter is.

Groet, Bert

 

Dat zou ik dan toch eens verder uitgewerkt willen zien, want de wrijving werkt volgens mij uitsluitend in de richting van de achterlijst, terwijl in de laminaire wervel een deel van de lucht richting voorlijst gaat.
Ik heb daarvoor een mogelijke verklaring gegeven: (te) snel oplopende druk, waardoor het snelheidsverschil overwonnen wordt.

Dirk.

 

Lijkt me niet: als de lucht van voorlijst naar achterlijst stroomt, is de wrijving van achterlijst naar voorlijst gericht. Dat er een gedeelte van de lucht in de laminaire wervel naar voren stroomt zou ook heel goed kunnen worden verklaard vanuit de overdracht van kinetische energie tussen lucht deeltjes onderling, een beetje analoog aan wat er in een ejector gebeurt: daar word de onderdruk an sich niet veroorzaakt door de wet van Bernouilli (daarvoor is de drukverandering nl veel te groot), maar doordat overdracht van kinetische energie de deeltjes van het "aangezogen medium" meesleurt: in de ejectorstraal zelf is de druk namelijk veel hoger dan de zuigdruk, en zelfs de "uitlaat druk" van een ejector kan veel hoger zijn dan de zuigdruk. Echter door het "meesleuren" van de aangezogen deeltjes ontstaat NAAST de ejector straal een onderdruk tengevolge van het verwijderen van vloeistof/gas (volumevergroting is drukverlaging). Hier is kinetische energie de drijvende kracht, in combinatie met wrijving (meesleuren van deeltjes).

Ik weet niks zeker, maar vermoed dat in licht andere verhoudingen, dat verschijnsel eerder de oorzaak is van die laminaire wervel.

Groet, Bert

 

@Dirk: ik neem aan dat jij met 'laminaire wervel' een laminaire loslaatblaas bedoelt?

@Bert: ik ben met je eens dat de deeltjes rond de straal in een ejector meegesleurd worden door wrijving en door de hoge snelheid en dat ze daardoor worden toegevoegd aan de straal.
Vervolgens zeg je volgens mij dat de meegezogen deeltjes een vacuum achterlaten, waardoor een onderdruk ontstaat en nieuwe deeltjes aangezogen worden. Maar dit is volgens mij echt niet waar. De snelheid waarmee omringende deeltjes naar de straal toe gezogen worden door de onderdruk is even groot als de snelheid van de straal zelf, en dat puur door de dynamische druk van de straal. En dat zorgt voor de toevoer van deeltjes.

En hoe weet je dat de druk (dat is statische druk) in een ejectorstraal hoger is dan de zuigdruk (je bedoelt de druk van de omringende deeltjes?) ?

Daarom ben ik het ook niet eens met je verklaring van het feit dat een adverse pressure gradient naar voren kan bewegen, nl. door overdracht van kinetische energie. Het klinkt gewoon niet logisch. En zelfs al zou jouw verhaal over overdracht van kinetische energie in een ejector waar zijn, dan verschillen de fenomenen nog zodanig van elkaar dat ze niet te vergelijken zijn en het ejector-verhaal geen verklaring vormt voor het adverse-pressuregradient-verhaal. IMHO.

Mvg, Pieter