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update 20. Februar 08

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Anforderungen an ein Flugmodell für Dynamic Soaring

1. Berechnung der Lastvielfachen

......damit klarer wird, wie groß die Belastung z.B. für die Tragfläche im Schnellflug wird, hier ein paar Rechenbeispiele:

Berechnung des Lastvielfachen im Looping (bzw. im Kreisflug):

n = 1 + (V²/r * g) beim flachen DS-Kreis allerdings: n = (V²/r * g)	n = Lastvielfache
	V = Geschwindigkeit (m/s)
	r = Flugradius (m)
	g = Erdbeschleinigungskonstante (9,81 m/s²)

(Quelle: MTB Moderner Tragflächenbau, Seite 65)

Einige Beispiele für einen angenommen Flugradius von 35 m - also Durchmesser 70 m*:
*solche Kreisdurchmesser sind wir im Schnellflug mit einem Blade oder Opus ungefähr geflogen; wenn man sich DS-Videos anschaut und die Zeit pro Kreis nimmt, errechnet sich meist auch bei bekannter Geschwindigkeit ein Kreisdurchmesser von ca. 60 bis 90 m.
Von der Tendenz her ist zwangsweise der Kreisdurchmesser bei sehr hoher Geschwindigkeit etwas höher; die Sequenz liegt meist zwischen 2,3 Sekunden (z.B. Dave Reese (....ich denke, der fliegt "bleifrei")) über 2,6 Sekunden (z.B. Gary Legerton) bis 3 Sekunden pro Vollkreis.
Beim DS-Fest in 2002 Cape Blanco wurden die schnellsten 10 Kreise gemessen - Fastest 10 circles - und dabei war "DS-Erfinder" Joe Wurts der schnellste mit ca. 1,56 Sekunden pro Kreis.......was sich so herumspricht, bleibt der dabei völlig locker......)

angenommener Flugradius von 35 m / Durchmesser 70 m ....... berechnet für flachen Looping im Messerflug
Geschwindigkeit			Lastvielfache	Zeit/Kreis	ein 2-kg-Opus "wiegt" dann:
m/s	km/h	mph		s	kg
30	108	67,1	2,62	7,3	5,2
40	144	89,5	4,66	4,4	9,3
50	180	111,8	7,28	4,4	14,6
60	216	134,2	10,48	3,7	21,0
70	252	156,6	14,27	3,1	28,5
80	288	179,0	18,64	2,8	37,3
90	324	201,3	23,59	2,4	47,2
100	360	223,7	29,12	2,2	58,2
120	432	268,4	41,94	1,8	83,9

Die Werte für 100 m/s und 120 m/s sind aber zu hoch angesetzt - denn kürzere Intervalle als ca. 2,4 Sekunden pro Kreis sind normalerweise nicht realistisch., entsprechend reduziert sich dann die Belastung wieder.

Das sind natürlich nur die Werte für kreisrund und gleichmäßig geflogene Kreise, von den "brutalen" Schlägen mal ganz abgesehen, die beim Wechsel zwischen Luv und Lee auftreten.....

.....ich denke mal, ein Sicherheitsfaktor von nicht unter 2...(.....ohne Garantie....) ist da nicht so ganz falsch.......sonst kracht es irgendwann in der Luft! Will einer also mal so eben die 300 km/h überschreiten wollen, sollte das 2-kg-Modell einen guten Holm haben, der eine gleichmäßig auf die Fläche verteilte Last von rund 100 kg aushält! Das sind 4 Säcke Zement auf der Fläche verteilt............denn bau mal schön! Das geht nicht ??

Dann schau mal hier:

Fotos eines Belastungstestes: dynamic soaring Fotos - DS-Blade

Erweiterung 28.11.04:

Die Maximalbelastung einer Fläche wird bei höchstem Speed und starkem Höhenruderausschlag erreicht - die meisten Profile erreichen durchaus Auftriebsbeiwerte höher als 1,0 !

Wenn man das rechnet für den 2-kg-Flieger (Opus-Größe) ........... z.B. 420 km/h (Kyle Paulson ..... ), dann entsteht eine sagenhafte Lastvielfache n = 140 !!

Da ein Profil diesen Auftrieb liefern kann, ist also in Extremsituationen mit solchen Belastungen zu rechnen, in der Regel führt das zum Bruch der Fläche, siehe Video Opus bei 232 mph (gliderking .... ist leider offline....)

Natürlich nur, wenn man solch eine Geschwindigkeit erreicht hat und dann einen Looping mit 20 m Durchmesser hinlegt ............ aber: ein Profil kann das leisten - also Vorsicht!

Ach ja - von wegen Aufballastieren + Durchzug.....

........ jedes zusätzliche Ballast im Modell erhöht natürlich auch die Belastung.......lieber das Gewicht in Form von zusätzlicher Kohleverstärkung einbringen - und auf Ballast verzichten!

Ausserdem kann ein sehr schweres Modell nicht so gut "um die Ecke springen", der Flugradius steigt vielleicht unnötig, der optimale Kreis wird nicht mehr getroffen - bringt nicht wirklich was. Ein größeres Modell kann vielleicht mit ca. 65 g/dm² Flächenbelastung fliegen, ein Modell unter 2 m Spannweite sollte nicht mehr als 50 oder 60 g/dm² haben.

2. Ruderflattern .....

Das Flattern der Ruder zu verhindern ist sehr wichtig, folgende Punkte spielen eine Rolle:


absolute Spielfreiheit der Anlenkungen
Ruder leicht, aber so torsionssteif wie möglich bauen
Ruder so klein wie möglich bzw. nötig ..... aber fliegen muss man auch noch können ......Programm siehe unten ....
Servowege voll ausnutzen, so nah wie möglich am Drehpunkt anlenken
Ruderhornanlenkung so weit wie möglich vom Drehpunkt entfernt, so daß der Ruderausschlag gerade noch so reicht
eventuelle Ruderdifferenzierung mechanisch erzeugen, nicht (nur) durch den Sender
Servo so kräftig wie möglich, nicht so schnell wie möglich - naja - langsam sollten sie auch nicht sein.....
keine parallelbreiten Ruder herstellen, Breite nach außen hin verjüngen
keine Hohlkehl-Ruderanlenkung

3. Berechnung der Rudermomente

Die Querruder und Wölbklappen dürfen im Schnellflug nicht flattern - und die Servos müssen die Ruder in Position halten bzw. die entsprechenden Stellkräfte aufbringen können. Daher sind die entstehenden Kräfte sehr von Interesse für die Auslegung der Rudergröße und Servos.

Für die Berechnung der Rudermomente habe ich auf der Seite des Flight Sport Club Siewisch e.V. (Dietrich Meissner) etwas richtig Nützliches gefunden:

auf diesem Foto ist ein Beispiel gerechnet

Bitte hier das Programm "Berechnung der Ruderkräfte" herunterladen:

http://home.germany.net/100-173822/Rudermoment3.zip

Ich gehe davon aus, folgendes wäre richtig:
am Servo wird gemessen von Mitte Drehpunkt des Servos bis Mitte Gabelkopf ............
............... und an den Rudern der Abstand Ruderscharnier/Drehpunkt bis Mitte Bohrung Ruderhorn!

angenommen: Querruder eines Opus V
Ruderlänge	Tiefe des Ruders	Ruderausschlag	Flächentiefe	CA angenommen	Anlenkung
420 mm	ca. 39 mm	ca. 10 mm	ca. 170 mm	0,5	8 mm / 16 mm

Änderung des Servomomentes bei verschiedenen Geschwindigkeiten:
Geschwindigkeit			Servomoment
m/s	km/h	mph	Ncm
30	108	67,1	2,7
50	180	111,8	7,4
60	216	134,2	10,6
70	252	156,6	14,5
80	288	179,0	18,9
90	324	201,3	23,9
100	360	223,7	29,5
120	432	268,4	42,6

Sollte jemand auf die Idee kommen, die Anlenkungen zu ändern, z.B. auch an den Flächen nur 8 mm Abstand zur Scharnierebene (z.B. für eine verdeckt eingebaute Anlenkung wie bei F3B-Wölbklappen), dann ergibt sich z.B. bei einer Geschwindigkeit von 100 m/s ein Servomoment von 59,1 Ncm.

Oder: wäre das Querruder z.B. 650 mm lang und 50 mm tief wie bei einigen F3B-Modellen, ergibt sich bei 100 m/s (Flächentiefe 230 mm; Anlenkung 8 mm/16 mm; CA 0,5; Ruderausschlag 14 mm) ein Servomoment von 97,5 Ncm!