Die Aerodynamik des Nurflügels

Die Aerodynamik des Nurflügels!?

Für viele ein Buch mit sieben Siegeln. Aber so kompliziert ist die Sache nicht ... Johannes W. Leinauer hat im RCN-Forum das Geheimnis der Nurflügel so beschrieben:

Ohne Pfeilung     ^      Brett (Raven)     ^      Schränkung = 0°       ^       cm0 = positiv
Pfeilung klein      ^      Pfeil (Co5)         ^        Schränkung = 2°       ^       cm0 = 0
Pfeilung groß      ^      Pfeil (Co7)         ^        Schränkung = 5°       ^       cm0 = negativ

-> je mehr Pfeilung das Modell hat, desto größeres negatives cm0 verträgt der Pfeil

-> bei starken Pfeilungswinkel ist die effektive Schränkung kleiner

-> da ein Brett keine Pfeilung hat und keinen Hebelarm, muss die Stabilität aus dem Profil kommen.

Pfeilung: Der Winkel, in die Flügelseite (meist der Winkel der Nasenleiste) nach hinten geht.
Schränkung: Um wie viel Grad ist die Außenrippe gegenüber der Wurzelrippe verdreht?
cm0: Das Profil erzeugt in der Luft ein Drehmoment: Positiv heißt, das Profil erzeugt ein aufrichtendes Moment, der ungeschränkte Flügel dreht im Flug immer weiter nach oben (vorausgesetzt, der Schwerpunkt ist am Neutralpunkt des Profils). Da der Schwerpunkt beim Modell immer vor dem Neutralpunkt liegt, gleicht sich dieses im Flug aus. Ein negatives cm0 bedeutet, das dieses Profil ein Moment nach unten entwickelt, der ungeschränkte Flügel würde immer unterschneiden.
Die im Kasten genannten Werte sind Anhaltspunkte und keine fertigen Modell-Auslegungen.... also bitte eigene Gedanken machen!

Normalerweise gehe ich bei der Modellentwicklung folgendermaßen vor:

Zuerst wird der Einsatzzweck (wie Hangflug, Combat, Speed, Thermik,...), die ungefähre Größe und die grobe Bauform (Nurflügel, Pfeil, Brett, ...) festgelegt.

Dann suche ich ein entsprechendes Profil (oder bitte "Siggi" oder Peter Wick, mal "kurz" eines zu kreieren, was beide hervorragend können).

Mit der vorläufigen Geometrie und den Profildaten gehe ich ins Rechenprogramm für Nurflügel. Dort wird dann solange mit den Parametern Flügelgeometrie, Verwindung, Klappengröße, Schwerpunkt herumgespielt, bis etwas Erfolg versprechendes herauskommt. Sollten dann die Re-Zahlen stark von der Ursprungsannahme abweichen, muss evtl. ein neues Profil gesucht werden. Dann beginnt der Tanz von vorn ....

Dieser Ur-Entwurf wird CNC-geschnitten, bei großen Modellen aus Styro, falls der Erstentwurf nichts taugt.

Dieser Prototyp wird gebaut, der Schwerpunkt im Flug optimiert und dann getestet bei möglichst vielen verschiedenen Wetterbedingungen und Flugaufgaben. Auch die Flächenbelastung wird variiert.

Wenn die Auslegung gleich von Anfang an gepasst hat, ist es klasse. Doch meist wird noch ein zweiter oder gar dritter,... Prototyp gebaut, um das Optimum zu finden - wenn's gar nicht den gewünschten Eigenschaften entspricht, kommt der Entwurf in die Tonne oder wird grundlegend verändert (kommt auch mal vor, nobody is perfect ....).

Im Zuge der Flugerprobung drücke ich meinen Sender möglichst vielen Piloten in die Hand, um deren Meinung über das Handling und die Leistung einzuholen. Am liebsten sind mir Nurflügel-unerfahrene Modellflieger, die kann man noch mit den guten Flugeigenschaften verblüffen ;-)). Auf diese Weise sind schon einige "Testpiloten" dem EPP-Virus verfallen!

Nun noch etwas aus der EPP-Praxis ....

Ein Brett mit 4 Rudern (oder mit durchgehenden Rudern, welche ich aber nicht empfehle) kann ein leicht cm-negatives Profil haben (ich fliege z.B. ein schnelles EPP-Brett mit RG15 drauf). Die cm0-Anpassung erfolgt durch leichtes Anheben der Endleiste.
Unten angeschlagene Ruder sind aerodynamisch besser, da der Ruderspalt dann oben, im verwirbelten Bereich liegt.
Durch Ruderklappen, die innen deutlich schmäler als außen sind, kannst du fehlende Schränkung ausgleichen. So werden Pfeile zahmer und wenig gestreckte Bretter (zB der Batwing) fliegen gut trotz einem leicht negativen cm0 des Profils.
Schränkung schadet nicht! Selbst schnelle Modelle belohnen etwas Schränkung mit besseren Flugeigenschaften ohne merkliche Leistungsnachteile. Bretter brauchen jedoch nicht unbedingt Schränkung, wenn die Geometrie entsprechend ausgelegt ist.
Streckung bringt Leistung. Der Unterschied zwischen 4-5 (wie bei Zagi & Co) und 8 (z.B. bei One4all) ist deutlich zu merken. Je höher die Flächenbelastung isr, desto wichtiger ist eine hohe Streckung. Leider ist zur Zeit bei EPP-typischer Bauweise bei Streckungen um die 8 - 10 meist Schluss - die Ausnahme ist die Fauvel mit Streckung von über 11...

Du siehst, es ist alles gar nicht so schwer. Natürlich gibt es noch viele Einflussfaktoren, die hier nicht besprochen sind wie Schränkungs- und Auftriebsverteilung und so weiter. Sollte dich das Thema interessieren, hab ich einen guten Tipp:

Bei Hartmut "Siggi" Siegmann kannst du dich noch viel weiter in die Materie einlesen ... seine aerodesign-Seiten sind sehr lehrreich und unterhaltsam - SEHR ZU EMPFEHLEN!