Einfach UL zur Diskussion

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Einfach UL zur Diskussion

Beitrag von busbumde » Mo 9. Jan 2006, 20:33

Hallo,

eigentlich sollten hier jetzt seit x Stunden ein paar Screenshots und vier Starterpostings von mir zum obigen Thema stehen, aber obwohl Klaus mir für die Bilder die links zu seinem webspace geschickt hat, funktioniert es nun zum xten Mal nicht. Schade, dann eben morgen oder so.

Gruß Dieter
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Beitrag von busbumde » Di 10. Jan 2006, 08:21

Hallo,

nach einem langen Geburtstag und zwei Tagen außer Haus habe ich mich entschlossen, die Diskussion über die Möglichkeit eines 20.000 Euro-Einfach-ULs doch mit einem einfachen Rohentwurf für eine Side-by-side zu starten, da dies der schnellste Weg ist. Mir geht es dabei nicht darum, das UL neu zu erfinden, sondern darum, zu einem für alle sichtbaren Konzept die besten und billigsten Lösungen herauszuarbeiten.. Hier also das Konzeptflugzeug für diese mögliche Diskussion:

Bild

Der Konzeptflieger ?Simsewing? hat 10,34 m Spannweite, eine Flügelfläche von 13.34 qm Mit 65 PS und 1,8 m Luftschraube steigt der Flieger bei 450 kg 3,5 m/sec, fliegt bei Vollgas horizontal mit 140 km/h, bei 40 PS Dauerleistung 130 km/h, gleitet am besten bei 111 km/h mit einem Gleitverhältnis A/W um 12 und stallt unkritisch mit Durchsacken bei 69 km/h und fliegt dann voll steuerbar mit 2,5 m Sinken pro Sekunde weiter. Zur Klappenfunktion, die den Flieger auf unter 65 km/h bringt, später.

Die Auftriebsverteilung (hier Steigflug) sieht so aus:

Bild


Erreicht wurde diese Auftriebsverteilung durch eine nichtlineare Schränkung des Trapezflügels, die aber auch mit einem billigen 2-Rohr-Flügel a la Comco dargestellt werden kann. Das Höhenleitwerk weist gesunde 20 Prozent der Flügelfläche auf und hat ein Volumen ? Abstand mal Fläche ? bezogen auf die Flügelfläche und deren 25%-Linie von 2,5, eine Cessna 150 hat 2,43. Zur Längsstabilität des Fliegers hier ein Ausdruck aus x-plane.

?OK I have offset the pitch by exactly 1 degree up (at 63.29 KIAS, CG= 0.00 m from ref, pos aft) to find the stability derivative!

Pitch stability derivative is: Cm = M / (Sref * Cref * Q).

M = -489.54 N*m. (pitch-moment when offset by 1 degree)
Sref= 17.45 m*m. (total wing area of the craft, based on all flying surfaces with a dihedral of less than 45 degrees, meaning wings and horizontal stabs but not vertical stabs)
Cref= 0.65 m. (average chord of the craft, based on all flying surfaces with a dihedral of less than 45 degrees, meaning wings and horizontal stabs but not vertical stabs)
Q = 648.61 N/(m*m). (dynamic pressure at current flight condition)
so Cm = -0.06677. (stability derivative from the equation above, /degree, or -3.82555/radian).?

Die hier für einen Flugzustand ermittelte Stabilität gilt für feste Ruder. Der gezeigte Flieger ist aber um alle Achsen stabil, gut gedämpft, leicht steuerbar und fliegt handsoff bei üblichem Wetter, (dafür die deutliche V-Form).

Folgt: Posting zu X-plane als Entwicklungstool
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Beitrag von busbumde » Di 10. Jan 2006, 08:22

X-plane als Entwicklungstool?

X-plane wurde ursprünglich entworfen, um das Verhalten von Flugzeugen voraussagen zu können. Dazu berechnet x-plane anhand der Profilbeiwerte aus dem Windkanal, der Tragflächengeometrie, der Abwindverhältnisse, der Rumpfflächen mit einer vereinfachten Massendynamik und vielem anderen mehr die Kräfte und Momente, die auf das Flugzeug an vielen Punkten einwirken und gibt dies am Bildschirm in Echtzeit aus ? zum Teil als Daten und natürlich als entsprechend bewegtes Flugzeug.

Der Propellerabstrom wird dabei ebenso berücksichtigt wie der Widerstand des Fahrwerks etc., und insgesamt erhält man ein dynamisch fliegendes Bildschirmflugzeug, das bei etwas Übung weit mehr aussagen kann, als die Ergebnisse einer einfachen Berechnung nach dem Traglinienmodell, die sonst zugrundegelegt wird. Laut Experten ist x-plane derzeit auf dem Stand der Nasa vor 12 Jahren betreffend die Voraussage. Anders gesagt:

Wenn man weiß, was x-plane kann und was nicht, und nur dann, ist X-plane durchaus eine gute Sache. Vor allem, weil man das Wetter eingeben kann und dann auch eine Dynamik beobachten kann. Testfall: X-plane simuliert auch den unkonventionellen Sunny mit dessen typischer Gier-Roll-Momentenkopplung und zeigt dessen das typisches Flugverhalten, samt den Folgen der hohen Schubachse und im Stall.

Schlecht simuliert werden dagegen Rumpfumströmungen, weil sich derart komplexe Strömungsverhältnisse nur schlecht in Rechenmodellen unterbringen lassen. Sie können auch heute nur von Supercomputern berechnet werden kann, und das keinesfalls in Echtzeit. Bei einer Ul-Zulassung wurde vermutlich noch nie eine Rumpfumströmung berechnet, sondern man schätzt den Widerstand und dessen Zentrum. Entsprechend gibt man bei x-plane den Widerstandsbeiwert ein, hier sind es 0,145 gewesen, das Zentrum errechnet dann x-plane, wie es auch schräge Flächen für newtonschen Auftrieb etc. berücksichtigt.

Kurz: Man muß wissen was man tut, sonst stellt man mit X-plane nur fest, daß Vieles fliegt und Manches garnicht. Für eine Zulassung müßte man einen x-plane-Flieger natürlich von einem erfahrenen LRTler und Prüfer wie etwa Dr. Hinz noch einmal ?per Hand? anhand der einfachen Verfahren rechnen lassen, und diese Ergebnisse zur Prüfung einreichen, wenn man das alte Prüfungsprocedere noch in Anspruch nehmen kann. (Das neue kenne ich nicht.)

Folgt Posting zum Flügel
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Beitrag von busbumde » Di 10. Jan 2006, 08:24

Der Konzept-Flieger zeigt einen Flügel mit einer Streckung von exakt 8, weil unterhalb von 8 die Leistungen eines Flügel sehr schnell in den Keller gehen und weil sie oberhalb nicht mehr so schnell zunehmen. Streckung 8 ist also ein guter Kompromiß, wenn es um einen gut gleitenden Flieger gehen soll, der wenig Sprit braucht.

Bild

Die Trapezfläche ist auch gut, wenn der Flügel wie ein Comco-Flügel billig aus zwei Rohren als Endholmen aufgebaut sein soll. Mit dem Trapez kann man die Auftriebsbelastung auf den inneren Bereich konzentrieren, die Rohre können etwas dünner, der Flügel etwas elastischer gehalten werden, bei gleicher Sicherheit. Zudem werden die Bewegungen eines Flugzeugs mit geringer Flächenbelastung etwas ruhiger bei dieser Auftriebskonzentration. Ein Vorteil im Widerstand ist auch noch da, aber eher klein.

Der gezeigte, zweifach abgestielte Flügel weist allerdings eine Besonderheit auf: Ein innen sehr tiefes Querruder. (Dort muß man sich auch das innere Ende des Flügels vorstellen, aber man zeichnet der Flugsimulation zuliebe den Flügel einfach durch.) Der bautechnische Flügel ist also rechteckig! und der Trapez-Umriß des Flügels wird vom Querruder erzeugt.

Damit kann man den Flügel ohne Querruder im Bau sehr einfach halten. 2 Rohre mit festen Endrippen innen und außen und einer Diagonalzugstrebe für die Widerstandslasten, die bis zur Abstielung mit Quersprosse reicht. In diesen eigensteifen Rechteck-Rahmen mit Verwindung können identische Profile, im einfachsten Fall identische Rohrrippen für Ober- und Unterseite eingesetzt werden. Es gibt zu deren Befestigung viele Varianten, eine, die fast nichts kostet, aber besser ist als die des Sunny, kann ich bei Bedarf als Skizze nachreichen.

Rohrrippen sind mit einer Biegeschablone sehr schnell gemacht, pro Rippe inklusive Sägen 20 Sekunden, sie sind enorm steif bei 18x1mm Rohrmaterial und rund 1 m Länge, und. sie bieten für eine Klebeverspannung (etwa Oratex) eine gesunde Klebefläche, weil sie sich dem Einfall zwischen den Rippen optimal anpassen. (In la France ist einmal ein Flieger eines Bekannten runtergefallen, weil das Tuch nicht auf die Rippen genäht war und auch nicht genug Klebefläche hatte.)

Im Konzeptflugzeug ist ein Profil 2412, ein Allerweltsprofil. ClarkY wäre wegen der geraden Unterseite auch gerne möglich, erfordert aber andere Einstellwinkelwerte wegen des höheren Auftriebsbeiwerts bei alpha (Anstellwinkel) Null und eines höheren Moments.

Folgt Posting zur Querruder-/Landeklappe
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Beitrag von busbumde » Di 10. Jan 2006, 08:26

Zu Flügel und Querruder ein paar Worte:

Den Trapez-Umriß erhält dieser Rechteckflügel hoher Streckung durch die angehängten Querruder, die die Profilkontur einfach nur gerade verlängert. Ein eher unübliches Verfahren, das hier aber dazu führt, daß ein Trapezflügel günstigerweise überall den gleichen Nasenradius (Rohr!) hat, obwohl doch die Flügeltiefe (und damit normalerweise auch die Profildicke) zu- bzw. abnimmt.

Auf diese Weise ist auch der obere Sunnyflügel aufgebaut ? nur ohne Ruder. Der wichtige Profileinlauf ist also überall gleich und das Profil wird nach hinten nur verlängert. Rochelt hat so etwas bei einem Gleiter mal bis zum Exzess getrieben ? es flog gut. Dieses Verfahren wurde auch schon früher im Flugzeugbau angewendet, geriet aber in Vergessenheit.

Ein solcher Rechteckflügel, der seinen Trapezumriß durch die Ruder erhält, bietet neben gleichen Profilen noch weitere Vorteile. Verlängert man das Profil von der Oberseite her, so entsteht innen, dort wo die Ruder sehr tief sind, ein nach unten gerichteter Profilverlauf, wie bei einer leicht gezogenen Auftriebsklappe. Außen bleibt alles normal. Die Ruder erhalten also eine eigene Verwindung. Setze ich diese Ruder jetzt innen so, daß die Unterkante des Flügels gerade ist, so erhalte ich dort einen leichten S-Schlag, der das Profil genau dort wo die Druckpunktwanderung am größten ist, druckpunktstabiler macht = Vorteil Nummer 1..

Vorteil 2: Man kann diese Querruder aus dieser Stellung heraus bis zu einem gewissen Grad, sagen wir 6 Grad, zusätzlich als Auftriebsklappe einsetzen, ohne befürchten zu müssen, daß bei Querruderfunktion und Auftriebsklappe gemeinsam außen die Strömung abreißt. So erreicht man mit minimalen Aufwand trotz geringer Fläche die Stallgeschwindigkeit und man könnte auch ohne Probleme mit ständig gezogener Klappe fliegen, da diese nicht wie eine echte Klappe riesige Momente aufbaut und die Querruder außen nicht belastet.

Vorteil 3 liegt darin, daß diese Ruder beim Klappensetzen den Zusatzauftrieb weit innen erzeugen und aufgrund ihrer Tiefenverteilung bei Querrruderfunktion kaum ein negatives Wendemoment erzeugt. Die Ausschläge können also sehr gering bleiben, und bei x-plane fliegt das Ganze ohne Probleme mit max. 15 Querruder nach oben und 10 nach unten als Anschlag-Differenzierung.

Diese Ruder kann man mit festen Endrippen recht einfach im gleichen Verfahren bauen, wie es beim Sunny angewendet wurde, als ?Leiter?. Bauzeit beim Sunny bei vorgefertigten Holmen und Querstäben 20 Minuten, ohne bespannen. Man muß allerdings darauf achten, daß diese Klappe biegeweicher ist als der Flügel/Holm, sonst arbeiten sich die Ruder, wie alle anderen Klappen auch, aus dem Flügel heraus. Das wäre nicht das erste Mal.

Getestete Last waren bei den Sunny-Quer-Höhenrudern 80kg pro Klappe, es saßen sozusagen zwei Erwachsene Männer auf den Klappen und ein Dritter hielt den Steuerknüppel fest. Für den nicht sehr schnellen Konzeptflieger würde diese Konstruktion den Belastungen genügen, weil außen nur eine geringe Klappentiefe vorliegt. Als Betätigungshebel würde die innere feste Wurzelrippe der Klappe selbst dienen. Auch sehr einfach.

Folgt Posting Leitwerk
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Beitrag von busbumde » Di 10. Jan 2006, 08:28

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Das Höhenleitwerk kann man im Prinzip genauso bauen wie die Flügelflächen, Alurohre mit festen Endrippen als Rahmen, nur daß die Rohrrippen wegfallen und daß entweder mit einer ebenen ?Platte? geflogen wird, Comco, Skywalker u.a., oder besser mit symmetrischen Hartschaumprofilen, 40 mm breit, die ein- und umklebt werden. Eine umlaufende Lage aus einem Streifen Glas mit Epoxi aufbringen, naß Folie drum, abziehen dann bespannen. Kein Hexenwerk und ergibt ein leichtes rechteckiges. Höhenleitwerk mit ebensolchen Rudern. Deren Ausschnitt zum Seitenruder kann v-förmig sein, hergestellt durch zwei aufgenietete innen rund umgebogene Alublechdreiecke.

Seitenleitwerk dito. Die Befestigung an der Rumpfstruktur hängt von dessen Struktur ab. Da das Höhenleitwerk so gesetzt ist, daß das Seitenruder ein Drittel der Fläche unter dem Höhenruder hat (gegen Abschattung beim Trudeln) bietet es sich an, die Leitwerke gegeneinander zu verspannen, was leider auch viel Widerstand bringt, aber das Höhenleitwerk besonders leicht klappbar macht..) Die Höhe des Höhenleitwerks bezogen auf den Flügel und den Abstand wurde so gewählt, daß Verhältnisse wie bei den bekannten und sicheren E-Klasse Flugzeugen resultieren. Da sollte man auch ein einfaches Rad nicht neu erfinden.

Soweit zu ersten Tragwerksüberlegungen und man sieht:

Die Form folgt bei diesem Flieger sehr der Funktion. Nur das Seitenleitwerk durfte hübsch nach hinten gepfeilt ausfallen, aber auch nur aus optischen Gründen, damit mich nicht jeder sofort zerreißt. Das Fahrwerk sitzt bereits in richtiger Höhe am richtigen Platz, rund 10.-12 Grad nach hinten unten, bezogen vom Schwerpunkt auf die Aufstandsfläche. So kommt das Bugrad nicht zu schnell runter beim Landen, hat aber genug Führung beim Starten. Wie das Fahrwerk zu bauen wäre, kann man diskutieren.

Wenn es sicher und haltbar sein soll und im Crashfall ? Plumps mit Bruch des Fahrwerks - nicht die Hüfte des Piloten durchbohren soll, dann scheiden die klassischen Varianten aus. Die Sunny-Lösung in einer Abwandlung kann man diskutieren, teure Gfk-Schwingen, die den Flieger mangels eigener Dämpfung hopsen lassen, eher nicht. Trotzdem keine einfache Sache, da so ein Fahrwerk den voll beballasteten Rumpf aus rund 35 cm Fallhöhe im Versuch ohne Flächen halten muß. Räder fallen auf geölten Boden oder Bleche mit Kugeln darunter, um die Vorwärtsbewegung zu simulieren. Das knallt sehr ordentlich

Folgt Posting zum Rumpf
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Beitrag von busbumde » Di 10. Jan 2006, 08:30

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Hier einmal der Riss des Konzeptfliegers von oben, unten und der Seite. Und da fangen die Probleme für einen einfachen Fliegers an, denn solch ein Rumpf ist, anders als das bisher beschriebene Tragwerk, nicht billig und einfach, das heißt in der Produktion: schnell, zu erzeugen: Gibt es also Alternativen zu solch einem 3-D-Rumpf?

Eine ist bekannt: Die oben angesprochene Flügelkonfiguration könnte man, mit leichten Veränderungen für Schub oder Zugprop, auf ein Rohr setzen, Piloten und Motor auch, und fertig ? nicht wirklich, aber als Lösung - wäre der Entwurf des Billig-Uls. Skywalker läßt mit solch einem Rohr-Rückgrat grüßen.

Das Problem dieser einfachen Variante wird aber deutlich, wenn man die Höhenleitwerks lasten miteinbezieht. Sie können inkl. 1.5 für die Sicherheit durchaus bei 400 kg liegen, die nachzuweisen sind, obwohl im Flug nur 0 bis 40 kg, je nach Flugzustand, anliegen. Das Argument, der Flieger würde sehr schnell ausweichen, man müsse also anders als bei einem Bomber die sehr geringe Massendynamik des Fliegers berücksichtigen, um sich wieder gesund zu rechnen, zog bei meinen Zulassungen nicht. Wie es heute ist, weiß ich nicht.

Bei Fliegern mit einem einfachen Rohr als Rumpf stößt man da schnell an dessen Grenzen, und tatsächlich gibt es ja auch welche, die solche Lasten nur dann kurzfristig halten, wenn sich die Höhenruderbetätigung als zusätzliche Stütze verklemmt. Deshalb ist ein Rumpf mit größerem Querschnitt als ihn ein Rohr bietet, in dieser Hinsicht deutlich besser. Bei der Renaissance, die mit ihrem kleinen Leitwerk nur 220 kg nach unten und 90 zur Seite nachzuweisen hatte, habe ich den Schwanz aus vier Rohren ?in den vier Ecken eines Quadrats aufgebaut. Auch ein Kranträger wie bei Ossians Flieger oder ähnliches ist besser als ein Rohr, es sei denn, das hat 30 cm Durchmesser. Was noch geht:

Stahlseile, die diagonal in das Rumpfheck gespannt werden, nehmen viel Last mit wenig Aufwand und Gewicht auf, wenn die Rumpfstruktur gegen Parallelverschiebung von Ober- und Unterseite gesichert und ausreichend schubsteif ist. Der hier als Beispiel gezeigte Rumpf wäre also vom Querschnitt her ein guter Rumpf. Aber wie gesagt: Solche Rümpfe sind ziemlich aufwendig und schwer - auch wenn man sie wie bei RANS schweißt. Doch welche Alternativen gibt es zu solch einem bespannten Rumpf mit GFK-Nase?

Ein offener Schubantrieb ist billiger, wenn auch lauter. Wenn der Schub halbwegs neutral reinkommen soll, kann unten nur ein Rohr sein -?oder eine oben offene kanuartige Rumpfkonstruktion, in der man bis zur Hüfte sitzt ? statt des Rohres. Das sieht aber etwas gewöhnungsbedürftig aus, so als hätte man ein frühes Flugboot mit Fahrwerk versehen.

Parasol ist auch schön für offenes Fliegen, aber der Rumpf wird dadurch nicht einfacher als der Beispielsrumpf, statt dessen ist es schwerer die asymmetrischen Widerstandslasten vom Flügel in den Rumpf zu bringen. Also zu verhindern, daß ein Flügel bei Querruder nach hinten und der andere nach vorne wandert.

Posting mit erstem Fazit
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Beitrag von busbumde » Di 10. Jan 2006, 08:33

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An dieser Stelle könnte, sollte, müßte nun, nachdem ich das Tragwerk der Einfachheit halber vorgegeben habe, eine Diskussion einsetzen, wie dazu auch noch einen einfachen Rumpf und einen einfachen Antrieb ? Sonderkapitel ? erzeugen kann, der schnell, sicher und preiswert in der Erstellung ist. Womit Holz und Kunststoff ausscheiden.

Vielleicht kann man ja mit einem Think united, so wie ich das bei Segelbootbauern auch erlebt habe, einen Rumpf erdenken, der einfach und gut ist.

Wenig Gebrauch wurde zum Beispiel in der UL-Szene bisher von 2-D-Rümpfen gemacht. Also Rümpfe, die von vorne betrachtet sehr schmal sind, so wie die ersten Gleitflugzeuge (SG 10 oder so ähnlich), in denen man also offen sitzt, aber rundum geschützt durch eine umlaufende Rumpfstruktur. Frau Hähnle hat so etwas mal bei ihrem Hippie ansatzweise gezeigt. Solche 2-D-Rüpmfe neigen zwar dazu zu ?snaken?, zu schlängeln, aber das kann man gut in den Griff bekommen. Die Vertikallasten für ein Höhenleitwerk sind dann auch kein Thema mehr. Und wer sich das alles nicht vorstellen kann, der nehme den jetzigen Rumpf des Konzeptfliegers und denke ihn sich 20 cm breit und seitwärts bis auf den Umriß und ein paar Stützen offen. Samt Motor vorne.

Ideal wäre solch ein Flieger mit offenem Antrieb natürlich als Einsitzer, weil viel kleiner und leichter und billiger. Er würde dann vermutlich bereits mit 25 PS schön fliegen, hätte vielleicht sogar nur ein zentrales Rad als Fahrwerk, man säße aber nicht auf einem Rohr, sondern in einem Rumpf. Mal einen Schulgleiter von früher anschauen und die Phantasie spielen lassen. Oder Nest of Dragons in Google eingeben und schauen, wie Freund Koen dieses Rumpfkonzept für seinen Pou-Gleiter nutzen wollte/will. Mit ihm habe ich diese Möglichkeit für seinen Gleiter mal diskutiert. Die Ulis von Schiebe waren ähnlich, aber ein bisserl mehr an Rumpf darf es dann doch sein, gerne auch mit bespanntem Schwanz.

Wichtige Anmerkung zum Schluß: Ich will mich hier nicht als Konstrukteur aufspielen. Bin ich nicht, werde ich in diesem Leben auch nicht mehr werden. Die beiden von mir gebauten und zugelassenen Flieger habe ich daher von einem Prüfer (Dr. Ing. Hinz)nachrechnen lassen.
Daß alles gehalten hat und gut fliegt, ist dennoch keine Glückssache, wenn man neben der Kreativität bewährte Verfahren sowie die Erfahrungen anderer und die eigenen in Entwurf und Bau einbringt.

Gruß Dieter
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Beitrag von Stephan » Di 10. Jan 2006, 17:19

Für den Rumpf könnte man sich die Rohrkastenversion des Skyrangers ansehen die hauptsächlich aus vier, mit Stahlseilen innen verspannten Alurohren besteht. Kann mir kaum vorstellen wie es billiger ginge. Die Bespannung ist einfach eine darübergeschobene Hülle die man von unten auf dem Rücken liegend mit einer dicken Kordel und unter Spannung vernäht. Also auch nicht sehr aufwendig.
Durch zusätlich eingespannte dünne Alustreben haben wir es sogar geschafft dem Rumpf eine sehr elegante Form zu geben und gleichzeitig noch der Hülle eine zusätzliche Spannung zu verschaffen.

Vorteile:

- viel Platz bei wenig Gewicht

- billig zu bauen

- schnell zu bauen

Gruss Stephan
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Beitrag von Abdul » Mi 11. Jan 2006, 08:24

Hallo Dieter,

also das mit einem flachen Gitterrumpf (2D-Rumpf) habe ich mir mal vor einigen Jahren durch den Kopf gehen lassen. Von der Fertigung her ist das unschlagbar einfach.
Man brauch nur eine genügend große ebene Fläche und legt da die passend geschnittenen (Vierkant-)Rohre aus. Knotenverbinder aufnieten. Fertig!
Für die Höhenleitwerkslast ist dies die optimale Form. Der Rumpf ist dann gemäß der technischen Mechanik eigentlich ein (Fachwerk-) Balken, der auf Biegung beansprucht wird. Durch die große Höhe des "Balkens" (=Rumpfhöhe) ist die Biegesteifigkeit auch bei geringem Materialeinsatz natürlich riesengroß.
In Querrichtung - Last durch Seitenruder - ist die Balkenhöhe natürlich sehr gering und dadurch wird der Rumpf natürlich - um die Hochachse - weich. Eine gewichtsmäßig günstige "Versteifung" wäre das Abspannen vom Rumpfende hin zu den Tragflächen - u.U. an den Befestigungspunkt der Tragflächenstreben. Die Optik ist dann allerdings "gewöhnungsbedürftig" und diese Abspannkabel sind beim Hangarieren ständig im Weg.

Eine theoretische Lösung wäre es, zwei solcher 2D-Rümpfe in geringem seitlichen Abstand miteinander zu verbinden um die Biegesteifigkeit um die Hochachse zu vergrößern. Aber dann hat man eigentlich schon wieder einen Kastenrumpf á la Skyranger.
Also man sieht, auch wenn man viel rumdenkt, werden die Räder immer wieder rund!

Aber von der Fertigungstechnik ist die Produktion von 2 "2D-Rümpfen", die dann nur durch quer eingefügte Leisten "aufgespreizt" werden - und somit wieder einen 3D-Rumpf bilden - sehr interessant.
Dies alles betrifft die lasttragende Struktur des Rumpfes. Wie Stephan geschrieben hat, kann durch das Aufbringen von "Formrippen" auf diese Struktur und das anschließende Bespannen, die äußere Form etwas "augenschmeichlerischer" gestaltet werden. Für alle Berechnungen sind einfache, nichtkomplexe Fachwerke vorteilhaft. Und vor allem für solche Belastungen gibt es langzeiterprobte Berechnungsverfahren und auch gesicherte Materialwerte. Dies ist für die Zulassung wichtig. Wenn man dem Prüfer oder Prüfingenieur konventionelle Berechnungen vorlegt, tut der sich einfacher, seinen Haken zu machen.

Sollte erst mal reichen. Wenn mir noch mehr "Unfug" einfällt, füge ich den hier noch an.

Übrigens: die Konstruktion der Tragfläche gefällt mir ganz ausgezeichnet. Einfache Fertigung mit einer Optik, die nicht nach "einfach und billig" aussieht.

Herzliche Grüße
Michael
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Beitrag von Abdul » Mi 11. Jan 2006, 12:10

Halt, da habe ich noch einen!

Nur mal so als Gedankenspielerei:
Du hast den "Grundflügel" (=Flügel ohne Querruder/Landklappen) gezeichnet. Was wird, wenn man den ganzen Aufbau etwas nach hinten verschiebt, so daß die Hinterkante des Querruders senkrecht zur Flugrichtung steht. Dadurch erhielte der Flügel eine gerade Hinterkante und somit eine leichte Pfeilung. Von der Torsionsbelastung im Flügel sollte das noch machbar sein. Das Ganze zielt mehr in Richtung "Optik", da irgendwelchen flugmechanischen Unterschiede sicherlich rechnerisch erfassbar sind, aber doch nicht wirklich spürbar sein sollten. Würde jedoch einen Flieger optisch etwas von der Masse abheben.

Michael
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Beitrag von busbumde » Mi 11. Jan 2006, 15:40

Danke für die Resonanz bisher. Ich schau mal, was die angesprochene Rückwärtspfeilung ändert, Viel an Leistung dürfte da bei einem Einfach-Flügel nicht verloren gehen, dafür etwas mehr Hochachsenstabiltät und gekoppeltes Moment dazukommen, so daß die V-Stellung kleiner werden kann, bei gewünschter Autostabilität. Leider ist x-plane gerade aufgrund einer neuen Beta-Version, die buggy ist, out of order bei mir.

Alles zum Rumpf Gesagte kann ich nur unterstützen. Auch, daß man da ein wenig das Rad neu erfindet. Am liebsten wäre mir eine Konstruktion, die man flach zusammenbauen und dann in Form biegen kann. Also die zwei Fachwerke, die Michael nannte, die man dann gegenseitig zu ein paar Querspanten hinzieht. Sobald diese Seitenteile dann hinten am Schwanzende fix verbunden sind, müßte es in sich stabil sein, da gekrümmter Dreieckverband. Den testet man besser, statt ihn zu rechnen.

Mal sehen, was noch so an Einfällen kommt.

Gruß Dieter (Ach ja: Sorry, daß es so ein normaler Flieger ist - schäm. Vielleicht liegt das Neue ja manchmal in der billigen oder für jeden machbaren Bauweise, die noch auszuarbeiten ist.)
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Beitrag von Abdul » Mi 11. Jan 2006, 16:22

Hallo Dieter,
die Bauweise für den Rumpf habe ich bei Flugmodellen angewendet. Die beiden Rumpfseiten habe ich plan auf einem Baubrett aus Kiefernleisten zusammengeleimt. Zweimal das Gleiche. Und dann aus Sperrholz 3 oder mehr Spante dazwischengeleimt. Spant 1 war der Motorträger. Spant 2 bei der Tragflächenvorderkante Spant 3 bei der Tragflächenhinterkante und am Rumpfende einfach die beiden Rumfseiten zusammengeleimt. Durch die 3 Spante wird die Form definiert. Durch schräge Leisten wird dann aus verschiebbaren (Fast-)Paralellogrammen eine Reihe von nichtverschiebbaren Dreiecken.

Wenig Materialaufwand = geringes Gewicht
Und die Stabilität war mehr als ausreichend um auch die Kräfte des verdrillten Gummistranges von einem Gummimotor aufzunehmen.

Übrigens bei einer ganz anderen Anwendung wird dieses Konstruktionsprinzip mit Erfolg in großer Stückzahl angewendet. Bei den Hochspannungsmasten! Die sind im Sinne der Technischen Mechanik ein dreidimensionales selbsttragendes verwindungssteifes Fachwerk.

Aufruf an alle: Schaltet mal den Denkapparat ein und überflutet Dieter mit Ideen und Geistesblitzen.

Michael
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Beitrag von Stephan » Mi 11. Jan 2006, 18:58

Ich möchte nur nochmal den Finger auf die Einfachheit der Konstruktion legen. Der Sunny, es tut mir leid, geht mir dabei einfach nie aus dem Sinn. Diese genialen Allroundbeschläge durch die man bei der ganzen Maschine nur gerade Rohre verwendet verdienen einen Preis!
Also nicht allzuweit von solchen Ideen werkeln.
Aber nur meine Idee.

Gruss Stephan
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Flachrumpf

Beitrag von gero » Mi 11. Jan 2006, 19:15

<table width="90%" cellspacing="1" cellpadding="3" border="0" align="center"><tr> <td><span class="genmed">Zitat:</span></td></tr><tr><td class="quote">
Abdul schrieb am 11.01.2006 09:24 Uhr:
also das mit einem flachen Gitterrumpf (2D-Rumpf) habe ich mir mal vor einigen Jahren durch den Kopf gehen lassen. Von der Fertigung her ist das unschlagbar einfach.
...

Für die Höhenleitwerkslast ist dies die optimale Form. Der Rumpf ist dann gemäß der technischen Mechanik eigentlich ein (Fachwerk-) Balken, der auf Biegung beansprucht wird. Durch die große Höhe des "Balkens" (=Rumpfhöhe) ist die Biegesteifigkeit auch bei geringem Materialeinsatz natürlich riesengroß.
In Querrichtung - Last durch Seitenruder - ist die Balkenhöhe natürlich sehr gering und dadurch wird der Rumpf natürlich - um die Hochachse - weich.

</tr></td></table>


Ein flacher Träger hat seine Stärke immer nur in einer Richtung, in Seitenrichtung, gegen verdrehung und beim Ausknicken ist das eher nicht so gut.

Mir würde auch eher ein 3d-Fachwerk, (vielleicht auch innen mit Draht verspannt) vorschweben.



<table width="90%" cellspacing="1" cellpadding="3" border="0" align="center"><tr> <td><span class="genmed">Zitat:</span></td></tr><tr><td class="quote">


Übrigens: die Konstruktion der Tragfläche gefällt mir ganz ausgezeichnet. Einfache Fertigung mit einer Optik, die nicht nach "einfach und billig" aussieht.


</tr></td></table>


dem kann ich mich nur vorbehaltlos anschließen.


gero
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