Austria 'Elefant' II

Ik heb dat artikel ooit al eens gelezen, doe het nu nog eens een keer.
Toch snap ik het nog steeds niet.

Pag. 12 "Interpolating from 2D results at tip chord":
Daar staat: "The local Operating point Re = 37 000 / Cl = 0.25 cannot be interpolated".
Hoe komt hij aan die Cl=0,25? Je hebt geen polaire voor dat Re-getal, ook geen polaire voor een lager Re-getal, dus kun je niet interpoleren. Het enige wat je weet is de invalshoek ter plekke.
Op de volgende pagina "The Fix" wordt als oplossing voorgesteld om dus een extra polaire te berekenen voor een Re-getal dat op of onder het probleem gebied ligt.

Maar zeker als je te maken krijgt met erg kleine tip-koordes, lost dat het probleem niet op. Het verplaatst het slechts naar kleinere Re-getallen.
De crux van het probleem is dat 'hij' een Cl wil hebben die hij niet heeft. Maar waarom wil hij die Cl hebben? Hoe komt hij aan die waarde? Hij heeft immers geen polaire! Cl en alfa zijn vast met elkaar verbonden. Je kunt uitgaande van een alfa (en Re) de bijbehorende Cl en Cd uitrekenen, en andersom. Maar als je geen polaire hebt voor een zekere Re, kun je geen Cl bepalen. Toch constateer ik keer op keer dat hij beweert dat bij Re=12345 en Cl=543 geen interpolatie mogelijk is.
Soms is dat wel weer logisch. Nl. als er bv. voor Re=5000 wel een polaire bestaat, maar hij vraagt dan een Cl=0,9 terwijl voor die Re de hoogste Cl=0,7 ...

Blijft dus de vraag: hoe komt hij aan die Cl's?

 

https://engineering.purdue.edu/~aer...R5_v6.01_Beta_Win32(2)/Release/Guidelines.pdf

pagina 24, eerste voorbeeld van de loop.

Type 2 polar. Zoekt een V(snelheid) waarbij liftkracht gelijk is aan massa van vleugel/vliegtuig. En dat is gekoppeld aan de liftcoeficient van het profiel. (snelheid en koorde is weer Reynolds gerelateerd.) En dat loopt dan zo lekker in de rondte.

 

Dirk, wat jij omschrijft zie ik dus ook in mijn logfiles. Het belangrijkste gebied wordt overigens wel goed berekend, maar richting overtrek stopt hij er helaas mee.

Wat betreft liftverdeling: ik ga een beetje klooien met profielvariaties (veranderingen in welving en dikte), washout en een combinatie van die 2, en dan kijken hoe de liftverdeling en prestaties veranderen. Daar zal ik veel van leren.

Het zal wel in een wisselend tempo gaan. Ik heb inmiddels begrepen dat mijn opleiding binnen 2 weken gaat beginnen, en ik wil nog veel dingen doornemen ter voorbereiding. Nu dus eerst even vol aan de bak voor de studie. Af en toe misschien een half uurtje klooien met XFLR5, maar ik verwacht niet op korte termijn een definitieve configuratie.

 

Planform optimalisatie heeft voornamelijk als doel een verbetering van de handelbaarheid/gedrag van het toestel, en in mindere mate prestatiewinst.

Dan is het handig om te weten waar je naar kan streven!
Een paar vuistregels die ik van Gerald geleerd heb:

1. CL verdeling



CL moet vanuit het centrum richting de tips duidelijk afzwakken!
Dit is redelijk logisch: we willen de tipprofielen niet onnodig hard aan het werk hebben, omdat een stall daar niet mag beginnen. Bij bochtenwerk geldt dit nog sterker.

2. Total angle verdeling



Deze bestaat uit een combinatie van induced angle of attack en geometrische washout. Moet tevens vanuit het centrum richting de tips duidelijk afzwakken!

Beide zijn te bereiken met een combinatie van cambervermindering, diktevermindering en washout.

Daar komt bij dat de op deze manier verkregen profielen ook goed met elkaar qua gedrag moeten overeenstemmen. Gerald doet dat op een prachtige manier:

Genereer een T2 polar voor elk profiel in je vleugel met de bijbehorende re.sqrt(Cl). Aldus kun je in een CL/CD vs alpha (of Cl) prachtig zien of het gedrag van de profielen met elkaar overeenkomt.



Bovenstaande drie zaken kun je ook nastreven!

Groet,

Vincent

 

Helder.

Het is een hobby, dat heeft geen haast!
Jouw opleiding is wat anders. Dat heeft prio, dat is duidelijk.

Overigens: ik ben met iets vergelijkbaars bezig: een Fafnir, die ik ooit nog eens wil maken. Die heeft eigenlijk net zo'n vleugel als de Elefant. Min of meer één groot trapezium, met heel kleine tipkoorde. De Fafnir heeft ook nog zo'n meeuwenknik, maar dat maakt voor de liftverdeling nauwelijks uit.
Het is vrijwel onmogelijk om een enigszins elliptische verdeling te creëren.

 

Dank je wel Vincent, voor deze mooie samenvatting!! Ik print hem, en stop 'm bij de rest.

(Ik vraag me wel af, of de zo sterk aflopende lokale liftverdeling, een over al op toe te passen manier is. Maar een diskussie hierover valt buiten de scope van dit draadje.)

 

Naar wat ik gezien heb in verband met het vliegbeeld van de ELEFANT kan ik besluiten dat er met deze vleugel op aerodynamisch vlak niks mis was.
Hij vloog werkelijk super.
Het profiel deed het prima.
Ik denk dat de oorzaak van de crach eerder moet gezocht worden bij de liggers (kwaliteit, doorsnedes, webbing en vleugelverbinding).
Dus gewoon houden bij het zelfde profiel en daaromtrent niet al te veel abakadabra.

Ik denk dat de oorzaak van de crach eerder moet gezocht worden bij de liggers en indekking (kwaliteit hout, doorsnedes, webbing en vleugelverbinding).

Mvg,
Aurectar

 

Er was inderdaad niet veel mis met het vliegbeeld van de Elefant I. Veel zal er ook niet veranderen, het profiel blijft gelijk. Toch ga ik kijken of het misschien nog net iets beter kan door licht profielverloop en/of andere washout. Ik ben reeel en verwacht daar geen wonderen van, als er verbetering is zal het maar een beetje zijn. Maar ik vind het leuk om hieraan wat te rekenen, ik leer er ook nog steeds van.

De ligger was 3x10, die wordt nu 4x12 (=60% meer oppervlakte). Verder gaat er weinig veranderen. Ik vermoed dat de grootste zwakheid de combinatie koolstof-hout is geweest, het koolstof wordt nu niet meer toegepast. Met de dikkere ligger moet de vleugel dan sterk genoeg worden.

Verder is ook mijn 'vliegerschap' verder ontwikkeld. Ik zal waarschijnlijk niet snel meer in het weer van de betreffende ongeluksdag gaan vliegen met de Elefant (vrij sterke wind en turbulentie), en ik zal eerder ontkoppelen als de sleep onstabiel wordt of als de kabel te slap komt te hangen.

Door al deze factoren bij elkaar hoop ik van Elefant II langer plezier te hebben dan van Elefant I.

 

Hoi Raymond, heb je dit al gelezen?

Johannes

 

Wat een vondst! Prachtig!

 

Johannes, ik ga jouw link binnenkort een keer goed lezen, nu even vluchtig bekeken. Lijkt een interessant verhaal, en met een mooi driezijdenaanzicht waarmee ik de schaalgetrouwheid nog wat kan opvoeren tov de tekening die ik heb.

Vincent, wat voor vondst doel je op? Ik zie zo snel even niets.

 

Haha, nou, die link van Johannes natuurlijk!

 

Zonder er aan gerekend te hebben blijf ik ook die waarde krap vinden voor een 5 meter bak met zulke slanke vleugels.

Ik zou in jouw geval een ligger bouwen: webbing + kops balsa en op de plaats waar de vuren latten zouden moeten komen zou ik glas(!)rovings leggen. Je houdt dan een vergelijkbaar flexibele vleugel, maar wel duidelijk sterker. Geen risico meer als het onverhoopt toch eens wat ruiger gaat.

En een prachtig stuk documentatie dat Johannes heeft gevonden.

 

Ben bang dat je een klein "denkfoutje" maakt

Een ligger van 4x12 heeft ten opzichte van een 3x10 weliswaar 60 % meer oppervlak maar biedt daardoor geen 60 % meer sterkte ! De hoogste buig/drukkrachten treden immers op aan de "buitenzijde" van het profiel. (uiterste vezelafstand tov de neutrale lijn). Wanneer je persé met vurehouten liggers wilt werken is 15x3 sterker als 12x4!!

Maar net als Dirk is dit naar mijn mening voor een dergelijke vleugel royaal onvoldoende. Ook een ligger uit GFK raad ik persoonlijk af. De e-modulus van glas is veel te laag om te dienen als ligger materiaal.

Mijns inziens (en ervaring) is een CFK ligger optimaal. Reken het geheel maar eens door met het programma van Christian Baron. Gevoelsmatig zeg ik dat je uit zal komen bij een CFK ligger van ca. 20x2 (taps lopend naar 8x2) met een bijbehorende webbing van (vertikaal) balsa met GFK.

En CFK liggers maken is goed, zelf te doen. Kijk nog maar eens naar mijn methode, zoals beschreven in het 31 draadje

 

Raymond

Een prima stel voornemens denk ik.
Zeker qua weer betreft en sleepcombinatie.
Het is altijd fijn als de sleper ook zweefervaring heeft, met name met de kwetsbare constructies.
Tijdens de opleiding en het coachen van nieuwe slepers zijn twee soorten kisten die extra aandacht vragen van de nieuwe sleper: de klassieke houtbakken, zeker als ze wat kleiner zijn en de grote zware acro kisten.
De eersten vereisen dat de sleper nauwkeurig sleept met een lage snelheid (met bvb ietsje klappen) en zijn motor vermogen gebruikt om snel te klimmen, wat niet "scale" is, maar vele malen veiliger. Vrijwel geen kans op slap hangen koord en dus schokken. Minder vermogen is ook een optie, maar niet iedereen beheerst dat, ikzelf vind het ook lastig, de kist sleept totaal anders, alle trims kloppen niet meer.
Er is maar een nauwe snelheidsband waarin deze modellen gesleept kunnen worden, óf ze stallen, óf de vleugel/onderdelen breken af, al dan niet door flutter. Klim je steil dan verlaagt de stallspeed (de lift wordt gedeeltelijk overgenomen door de sleper), dus is dat altijd veiliger als maar IETS te hard. Een stall (bij beide kisten) is veilig te herstellen, schade door te hoge snelheid niet.

De andere mannen met de zware en snelheid vereisende acro bakken moeten weer sneller gesleept worden en hebben zeker qua hogere snelheid nog veel meer marge als de sleper zelf. Ofwel, deze kisten kunnen beter iets te hard gesleept worden, dat kost hooguit wat seconden extra voordat de hoogte bereikt wordt. Te langzaam en ze vallen vaak in een gemene wingdip en sleuren de sleper met de staart omlaag mee....

 

Arno, ik ben me ervan bewust dat die 60% meer oppervlak geen 60% meer sterkte geeft omdat de buitenste vezels inderdaad meer krachten dragen dan de binnenste vezels. Het sterkst belaste deel van de liggers ligt echter bij de wortel, daar is ook het profiel het dikst. De hele ligger ligt dus best een stuk van het centrum van het profiel af. Dat betekent dat ook die extra toegevoegde mm dikte aan de binnenkant echt wel meedraagt. Ja, minder dan de buitenste mm, maar ook de binnenkant van de ligger neemt nog een significant deel van de kracht op.

Ik zal nadenken over het gebruik van glas of koolstof voor de ligger, maar ik ben geen liefhebber van composietmaterialen. Volgens mij moet het met hout ook gewoon kunnen. Ik zeg nog geen 'nee', maar zeker ook nog geen 'ja'.

We moeten wel het beoogde inzetbereik van deze zwever in het oog houden: lekker rustig rondjes vliegen op rustige dagen. Soms achter de sleep (dat zal de grootste belasting zijn voor dit model), soms van de helling. Als ik met slepen meer beperkingen in acht neem (zoals hierboven al gemeld) en met een wat sterkere ligger moet het volgens mij gewoon kunnen.

 

Natuurlijk kan het met een vuren ligger! Alleen dan moet je die wel een tikkie forser maken.

Wat basis-info over de mechanische eigenschappen van vurenhout.
Sigma trek = 11 N/mm^2
Sigma druk = 18 N/mm^2
Sigma trek is dus de beperkende factor
Ter vergelijk:
Sigma carbon = 300 N/mm^2
Sigma glas = ±100-200 N/mm^2

Ik kan eens kijken of ik iets in dat Excelsheet kan proppen dat Berrie ooit heeft gebouwd voor Adamas ...
- Wat zijn de wortel- en tipkoordes?
- Wortelprofiel 13% dik?
- Tipprofiel 10%?

 

Wortel 32 cm, tip 9 cm, span 500 cm. Dikte N60 is 12,1% (ik dacht dat het dikker was!), dikte tip nog niet exact bekend. Misschien kan ik het profiel nog wel iets opdikken bij de wortel, ik zie daar een flauwe deuk in de liftverdeling. Vleugelhuid 1,5 mm balsa. Het vorige model woog een kleine 5,5 kg, reken maar met 5,5 kg. Hopelijk wordt het iets minder.
Op 1,5 van de romp wordt de vleugel gedeeld, in het buitenste deel mogen de liggers dunner worden uitgevoerd.

Op hoeveel belasting zal je zo'n vleugel moeten dimensioneren? Breuk bij 6g? Dat is weinig voor een model, maar in de echte vliegerij een redelijk normale waarde. Normale (niet kunstvlucht) zweefvliegtuigen zijn gecertificeerd tot geloof ik 4g, met een veiligeheidsfactor in de constructie van 1,5.

 

Raymond

Je weet van je theorie nog wel dat manouvring speed naar BOVEN gaat naarmate de kist ZWAARDER wordt. Ofwel in simpele bewoordingen: van twee dezelfde kisten, maar met sterk uiteenlopende gewichten, zal de LICHTSTE het eerst zijn vleugel breken bij G-trekken!

Omdat je met 5 meter spanwijdte op een gewicht van 5,5 mikt, is dat beslist weinig per m2 dm.
Het doorbuigings effect zal bij de Elefant minder zijn omdat in tegenstelling tot een normale zwever er minder gewicht in de romp zit. Niettemin, je zult er stevig G-krachten mee kunnen opwekken, vóórdat de vleugel stallt (waarbij de stall hier dan als overload protectie aan te merken is)

 

Het model is dan wel 5m, maar ook slechts 1:6. Door de enorme slankheid zijn de koordes een stuk kleiner dan bij de meeste andere 5m zwevers. Bij 5,5 kg zou de vleugelbelasting uitkomen op 54 g/dm2 (XFLR5 geeft een vleugeloppervlak van 102 dm2). Dat is inderdaad niet veel, maar mogelijk wel meer dan jij in je hoofd had.