Andreas skickade mig ett mail,

som beskriver ett problem.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Detta mailet fick jag av Andreas Zucht och jag tyckte det
har allmänt intresse så därför tar  jag upp det på bloggen
efter att ha inhämtat Andreas tillstånd.

Här är Andres mail:

Hej Mats,

Sorry att jag stör men har ett litet flygbekymmer.

Skulle behöva lite assistans från någon som vet betydligt
mer än jag om detta….! ?

Var på Revingefältet i söndags (helt fantastiskt och i
stort sett vindstilla) och gjorde jungfruflygning med
min nya DG 303 Elan från HF models i helglas,
(Robbe sålde den tidigare).

Här är lite mer info om modellen (Schweizare är rätt grymma….)
https://www.cmsmodell.ch/gallery-modelle/segelflug/
dg-303-elan-acro-3-30m/

Jag har motoriserat den så jag kan ta mig upp på höjd
och kan flytta acken för att justera TP. Behöver då inte
lägga in onödigt bly (bättre med större/tyngre batteri).

Spännvidd 3,3 m., profilen är HQ1,5-12 och vikten ligger
på 3,9kg. TP ligger på 70mm (vingrot är 200mm)  och
EWD är 1,5 grader. Den är även balanserad i rollplanet.
Modellen är tydligen rätt skalalik, så vingarna smalnar
av rätt mycket precis som på originalet och stabben är
relativt liten. Har förstått att det denna skalariktighet
kan vara ett bekymmer för spännvidder under 4m.
Tror att det framgår av bilderna.

Nu till bekymret!

Vi skarpare vänstersväng i lite lägre fart och när man
lägger på höjdroder så klipper den rätt skarpt åt vänster
Samma fenomen inträffar om du gör ett kraftigt upptag
efter dyk (looping). Klart läskigt.

Om du flyger i planflykt o låter modellen stalla ut så
droppar den bara ner näsan. Precis som den ska!

Hade ett litet teknisk fel vid först flygningen, bromsen
på ESC’n var inte aktiverad, så proppen snurrade med
hela tiden (rätt stor, 17×11). Kommer att fixas såklart!

Min erfarenhet med seglare som klipper är att man
har för stort höjdroderutslag (läst mycket om det på
internationella forum), så ska minska utslaget något.
Vet att om man har en något bakåtflyttad TP så blir
modellen mer känslig på höjdrodret. Gillar inte
framtunga modeller… ?

Funderar på att flytta fram TP nån mm eller två.

Har läst en del om laminär avlösning (https://www.aerodesign.de/)
och om att använda turbulatorer i form av ”Zackenband”
(https://www.glidingshop.de/turbulator-zackenbander
/turbulator-zackenband-60-selbstklebend). Tydligen skal
l detta hjälpa mycket för lågfartsegenskaper och ibland
även på roderverkan. En hel del flygare har fått mycket
snällare flygegenskaper med Zackenband placerat
10-20% från framkanten.

Skulle var klart intressant att höra dina åsikter om hur
jag kan komma tillrätta med att den klipper!

 

 

Andreas modell.

                                                                                         
Problemet du beskriver är väl känt av mig. Under 70- 0ch 80-talet led mina
snabbare hangkärror av samma  problem . Alltså att modellen klippte i
en sväng, eller rättare sagt varje gång jag belastade modellen, ville den
klippa snabbt över en vinge. Oftast den vingen som låg nederst i svängen.

 

Jag undrade varför detta skedde och jag vet nu, att
modellerna var baktunga.
Vi vet, att en modell som är baktung blir mycket
känsligare på höjdrodret.

Tänk dig flygplanet som en tvåarmad hävstång. Med en
tyngdpunkt för långt bak kommer nosen att pitcha upp
snabbt och till viss del okontrollerbart.

Har du tyngdpunkten för långt bak har du garanterat
byggt in en instabilitet i dit flygplan.
Du har ett grundläggande fel cementerat.
Tänk på att alla parametrar samspelar på ett plan.
Det handlar inte bara om aerodynamik utan även
om flygmekanik. Dessa två egenskaper måste arbeta
ihop, inte mot varandra.

Jag försökte lösa problemet genom att gå runt det lite,
innan jag förstod att det grundläggande felet var fel
tyngdpunkt.

Således applicerade jag klaff på modellen,  som jag mixade
med mitt höjdroder. Detta ökade lyftkraft och motstånd,
men det höll modellen i det läget jag ville i svängen.
Sedermera kom jag på att flytta fram CG och fick då  normalt
beteende och egenskaper i svängar med hög lastfaktor.

Men, de flygplan vi då flög hade mycket tunna profiler,
vilket ställde krav på piloten. Vi fick flyga med eftertanke
så vi inte stallade modellen. Vi kan intuitivt känna  ,
att flyger man med en brödknivsvinge,  ställer det andra
krav på flygandet än med en Clark-Y vinge…

Flög vi med plan lätta i nosen och den pitchade upp med
den tunna vingen…då var det inte mycket att göra,
eftersom vingen skar upp fort tack vare dess tunna form.

En modell måste vara statiskt och dynamiskt balanserad.
Statiskt genom att hänga upp den för att kolla CG
och dynamiskt genom att se till, att anfallsvinklar på vingar,
stabbe är korrekta. Vingens anfallsvinkel är viktig.

Din vinge HQ 1.5-12 tål upp till 15 graders anfallsvinkel
innan Cl (Lyftkraften) ramlar till noll.  Men redan vid 5 graders
anfallsvinkel är Cd (lyftkraftsmotståndet) på topp.

Hur noga man än mäter tyngdpunkten,  kan det ofta krävas
justeringar i efterhand efter provflygning.

En annan huvudparameter är var tryckkraftscentrum
på vingen ligger i förhållande till tyngdpunkten.
Tryckkraftscentrum är den punkt på vingen där de
resulterande krafterna har sitt centrum.
Normalt sett ligger detta centrum bakom CG
och detta förhållande kontrolleras av höjdstyrverket.

Du kan lätt förstå,  vad som händer,  om tryckcentrum på
vingen ligger i eller framför tyngdpunkten…
Du har hört om en Galloping Ghost ? Tänk på den tvåarmade
hävstångens princip.

 

Ok du flyger,  skrev du och svängde kraftig. Det innebär,
att om vi antar din svängdiameter är 10 m och hastigheten
är ca 50 km/timman, vilket är ca 14 m/sek
då blir G-belastningen;
Hastigheten i m/sek upphöjt till 2, dividerat med svängens
radie 5 m och allt dividerat med gravitationen 9,81 m/sekundkvadrat
= 4.2 G !

Det betyder,  att din vinge ska kunna skapa 4.2 gånger den
normala lyftkraften för att hålla sig flygande…
Har din modell massan 2 kg kommer den i en sväng enligt
ovan att väga nästan 9 kg ! Så dina vingar som lyftproducerande
maskin ska klara att svänga 9 kg enkelt uttryckt.

Hur din modell betalar lyftkraftsökningen som krävs ?
Det betalar du med kraftigt ökat lyftkraftsmotstånd !
Som innebär minskad hastighet och risk för en snaproll….

Alltså ökande problem med avlösning på vingen.
Med avlösning menar jag,  att den laminära strömningen
ovan gränsskiktet blir turbulent och lyftkraften försvinner
pronto.

Hur kan man förhindra det ? Närmast vingens yta finns
ett gränsskikt av luft. Detta gränsskikt är närmast
vingytan stillastående och dess hastighet ökar ju längre
upp du kommer. Stillastående säger vän av ordning ?

Japp så är det. För att övertyga dig själv kan du kolla en
gammal fläkt i exempelvis en industrilokal, som suttit och
snurrat i 40 år. Hur se ytan på bladen ut ?
Just precis, ytan är dammig.

 

 

Denna bild som jag snott hos Nasa visar gränsskiktet och separationsbubblan.
Vid omslagspunkten (transition) övergår den laminära strömningen till att
bli turbulent. Vid omslagspunkten ligger separationsbubblan och roterar
som ett varnande utropstecken. Om man öka anfallsvinkeln kommer bland
annat separationsbubblan att växa och dra sig framåt, vilket medför,
att det blir ytterligare turbulent strömning och lyftkraften förloras.
Bilden nedan visar det.

 

Alltså är det viktigt att ha kontroll på det laminära gränsskiktet.

Hur löser jag det ? Det kan du lösa genom att fästa
turbulatorer, virvelbildare på din vinges ovansida med
placering vid högsta punkten. Turbulatorerna underhåller
gränsskiktets önskvärda turbulenta strömning, vilket
bestämmer den laminära strömningen över vingen.
Turbulatorererna håller även separationsbubblan i shack.

Normalt sett kommer ” klibbigheten” eller “vidhäftningen”
vid vingens yta att skapa turbulent gränsskiktströmning,
men det kan behöva hjälp av vortex-skapare.

Om du har en vinge med dåligt Re-tal kan du avhjälpa
detta delvis med en turbulator vid framkanten på vingen,
vilket skapar förutsättningar för den laminära strömningen
under mera extrema lägen.
Friflygarna kunde ju limma en tråd bakom framkanten
för att
förbättra vingens egenskaper genom att minska sjunkhastigheten.

Ditt flygplan har ett hyfsat Re-tal varför detta inte är ett
bekymmer. Här kan du beräkna Reynolds tal på din
vinge.

Flyger du och belastar din modell genom att öka anfallsvinkeln,
så fungerar detta till en viss gräns, sen klipper modellen.

Flyger du med anfallsvinkel, kommer energi (Luft) att
transporteras från vingens undersida från stagnationspunkten
under vingen till ovansidan där luften (energin) ser till,
att vingen får det den behöver för att skapa lyft.

Stagnationspunkten  kryper bakåt på undersidan efter
hand som belastningen ökar, det vill säga om vingen ska
producera mer lyftkraft, då måste vingen få energi från
undersidan , det är orsaken till att stagnationspunkten går
längre och längre bak på undersidan för att hämta luft (energi)
till ovansidan..
Men till slut kan inte vingen behålla denna strömning på
grund av ökande anfallsvinkel och då försvinner strömningen
i ett nafs.

Man kan sträcka ut vingens förmåga att flyga med hög
alfa genom exempelvis framkantklaff,  luftanblåsning på vingen
och diverse klaffsystem.

Profilen du använder,  är en välprövad laminär profil,
som har ett brett hastighetsregister. Jag kan inte finna något
i datan, vilket skulle peka på , att profilen ställer speciella krav,
mer än vad jag skrev ovan om CL/Cd.

Du ska kunna flyga den relativt sakta, men då kan du inte
flyga med hög lastfaktor ! Hög lastfaktor…enligt mig för
en modell = =Över 2,5  G.

Ytterligare en faktor som kan ställa till det,  är att
dagens stabbar har stort sidoförhållande, vilket ska
ge en roderyta med högt Re-tal och effektivare
verkningsgrad.
Alltså mera lyftkraft och mindre motstånd.

Ofta är stabbarna förhållandevis tunna, som kan göra,
att man lättare överstegrar  stjärtstyrverket,  som i sin
tur kommer att snabbt kasta upp nosen och ditt plan
kommer att vika sig, eftersom vingens anfallsvinkel blir
alldeles för stor.

Att komma ihåg är, att stabilisatorn är det,  som reglerar
vingens anfallsvinkel…Personligen föredrar jag en något
tjockare stabbprofil för att i någon mån ” lugna ner” modellen.

 

 

Slutligen vad skulle jag förslå dig ?

Det första som slog mig var att flytta tyngdpunkten framåt.

Provflyg sen på säker höjd genom att dra belastade
svängar. Men att  tänka på är att modellen har sin gränser…
så håll uppe hastigheten.

Om du inte har differentierat skeven kraftigt, så gör det.

då man ger motroder med skeven vid urgången ur sväng, kan
orsaken vara att det nedfällda skevrodret på “undervingen” i
svängen kommer  att öka vingens anfallsvinkel, eftersom det
nedfällda skevrodret fungerar som en klaff och därmed
kan vingen komma  att stalla.

Flyger du med kopplad sida och skev ?

Oftast bästa lösningen att man mixar, dock att man har full
rörlighet med vänsterspaken för sidorodret. Jag trimmar
mina modeller så,  att då jag svänger normalt,  kommer
nosen att följa horisonten. Det ger mig möjligheter att behålla
och öka farten i en sväng, samtidigt som det förenklar min
flygning.

Vill du testa turbulator

vid torsionsnäsan kan du använda Biltemas antihalktejp,
som du klipper i 5 mm strimlor och fäster på vingen.
Kanske värt att pröva…

Programmera in exponentiella utslag

på höjdrodret för att lugna ner rörelserna.

Ok Andreas, detta är lite om vad som kan göras och varför.

Vi ses !