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Konstruktion vom Modellkunstflugzeugen

Modelleigenschaften kompakt

Version 3, 13.01.2008


Auf dieser Seite trage ich Kriterien zusammen, anhand derer sich Flugverhalten, Stabilität und Geometrie von Modellkunstflugzeugen untereinander bewerten und vergleichen lassen.


Inhalt

1 Die Konstanten
2 Direkt messbare und berechenbare Grössen
3 Indirekt messbare Grössen


1 Die Konstanten

Sozusagen die Abmachungen die dafür sorgen, das die Sache nicht in alle Himmelsrichtungen ausufert ;-). Als Da wären:

[-] Das Modell ist ein Flächenflugzeug.
[-] Das Modell wird über 4 proportional-Funktionen, welche (wie auch immer ) auf zwei Kreuzknüppel verteilt sind, gesteuert.
[-] Diese vier Funktionen sind
        1. 2 Querruderklappen
        2. 2 Höhenruderklappen
        3. 1 Seitenruderklappe
        4. 1 Dosierfunktion für die Motorleistung
[-] Ein (Eindecker) bzw. zwei (Doppeldecker) Tragflächenpaare, wobei die Tragflächenpaare beim Doppeldecker übereinander und recht nahe beieinander angeordnet sind
[-] Höhen und Seitenleitwerk stehen rechtwinklig zueinander.
[-] Das Höhenleitwerk steht parallel zu den Tragflächen.
[-] Höhen- und Seitenleitwerk befinden sich hinter dem Schwerpunkt.
[-] Ein Motor treibt einen Propeller in der Modellnase an.
[-] Das Modell besitzt ein Zweibeinfahrwerk mit Rädern.

Damit haben wir das klassische Kunstflugmodell umschrieben und uns schon mal sauber von Jets, Hubschraubern und anderem auch kunstflugfähigem Gerät abgegrenzt.

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2 Direkt messbare und berechenbare Grössen

Geometrie Draufsicht
[-] Spannweite
[-] Bei Trapez-Tragflächen: Tragflächentiefe an der Wurzel, Tragflächentiefe am Randbogen
[-] Tragflächengelpfeilung
[-] Tragflächengelstreckung
[-] Tragflächenzuspitzung
[-] Tragflächenfläche

[-] HLW-Spannweite
[-] Bei Trapez-HLW: HLW-Tiefe an der Wurzel, HLW-Tiefe am Randbogen
[-] HLW-Pfeilung
[-] HLW-Streckung
[-] HLW-Zuspitzung
[-] HLW-Fläche

[-] Leitwerkshebelarm
[-] Stabilitätsmass

[-] Geometrie Rumpfdraufsicht
[-] Fläche Rumpfdraufsicht

Geometrie Seitenansicht
[-] SLW-Höhe
[-] SLW-Tiefe oben
[-] SLW-Tiefe unten
[-] SLW-Fläche
[-] SLW-Zuspitzung
[-] SLW-Pfeilung

[-] Rumpfseitenfläche
[-] Rumpfseitenflächenmittelpunkt

[-] Vertikaler Abstand von den Tragflächen zur Rumpfmittellinie durch die Antriebsachse
[-] Vertikaler Abstand vom HLW Zur Rumpfmittellinie durch die Antriebsachse

[-] Länge über alles

Profile
[-] Tragflächenprofil(Strak und Verwindung
[-] HLW-Profil(Strak und Verwindung)
[-] SLW-Profil(Strak und Verwindung)
[-] EWD

Fahrwerk
[-] Fahrwerkshöhe (Abstand Motorachse-Boden)
[-] Horiz. Abstand Hauptfahrwerk-Schwerpunkt
[-] Winkel Hauptfahrwerk-Schwerpunkt
[-] Spurbreite
[-] Vorspur
[-] Raddurchmesser Hauptfahrwerk

[-] Höhe Spornfahrwerk
[-] Winkel Spornfahrwerk-SR
[-] Raddurchmesser Spornfahrwerk

[-] Tragflächen-Anstellwinkel wenn das Modell auf dem Boden steht.

Propeller
[-] Durchmesser
[-] Blattzahl
[-] Steigung
[-] Bodenfreiheit

Ruder
[-] Querrudertiefe aussen (im Verhältnis zur Randbogen-Tragflächentiefe)
[-] Querrudertiefe innen (im Verhältnis zur dortigen-Tragflächentiefe)
[-] Querruderbreite (im Verhältnis zur Halbspannweite)
[-] Max. Querruderausschlag oben/unten

[-] Höhenruderfläche (im Verhältnis zur HLW-Fläche
[-] Max. Höhenruderausschlag oben/unten

[-] Seitenrudergrösse (im Verhältnis zur Höhenrudergrösse, im Verhältnis zur Rumpfseitenfläche.
[-] Winkel Seitenruderachse zur Rumpfmittellinie (meistens Senkrecht)
[-] Seitenruderausschlag.

Formgebung diverses
[-] Oberflächenrauigkeit
[-] Ev. grössere herausstehende Anbauteile
[-] Ev. Verspannseile

Massen
[-] Gesamtmasse
[-] Massenträgheit um die Längsachse
[-] Massenträgheit um die Querachse
[-] Massenträgheit um die Hochachse

[-] Massenmittelpunkt=Schwerpunkt (Entlang Längsachse, Querachse, Hochachse)
[-] Tragflächenbelastung
[-] Rumpfseitenflächenbelastung

Massen für den Bauteilevergleich
[-] Leermasse
[-] Tragflächenhälften
[-] Höhenleitwerkshälften
[-] Rumpf
[-] Seitenruder
[-] Rumpfdeckel
[-] Kabinenhaube
[-] Motorhaube
[-] Fahrwerk
[-] Steckungsrohr

[-] Anteil Motor an der Gesamtmasse
[-] Anteil Akku an der Gesamtmasse

Leistung
[-] Stell und Haltemomente von Querrudern, Höhenrudern und Seitenruder.
[-] Stellgenauigkeit der Servos.
[-] Stromverbrauch der Servos (Geradeausflug, dynamischer Kunstflug, 3D, 3D Extremwert, aufaddierte Blockierströme aller Ruder)
[-] Geschwindigkeit der Ruderausschläge: Die Servos müssen die Ruder höchstens so schnell bewegen können wie der Pilot seine Knüppel im Flug bewegen muss. Für das Grundlagentraining reichen jedoch auch verhältnismässig langsame Servos.

[-] Wellenleistung des Antriebes* im Stand bei Vollgas**
[-] Standschub bei Vollgas**
[-] Elektrische Eingangsleistung im Stand bei Vollgas***
[-] Wellenleistung und Eingangsleistung für Standschub=Modellgewicht (Torquen)
[-] Flugzeit: Mehr als 15 Minuten am Stück muss die Kiste nicht fliegen können, nach 15 Minuten Training braucht jeder Pilot ne Pause, und die dauert dann meist länger als ein Akkuwechsel.

*Lässt sich durch die Angabe Von Luftschraube, Drehzahl, (Luftdruck und Lufttemperatur) zwar nicht exakt ausrechnen aber zumindest brauchbar mit anderen Modellen vergleichen.
** Bei Elektroantrieben nur bei 80 Prozent leerem akku nach 3/4 seiner möglichen Zyklenzahl, alles andere (Messungen bei vollen und neuen Akkus...) ist reine Augenwischerei.
*** Diesmal mit vollen und neuen Akkus

Steifigkeiten
[-] Steifigkeiten der Zelle (Biegung und Torsion der Tragflächen und Leitwerke sowie Biegung und Torsion des Leitwerksträgers)
[-] Spiel in den Anlenkungen
[-] Härte der Anlenkungen
[-] Steifigkeit des Fahrwerkes

Struktur
[-] Shockflyer, Nicht-Shockflyer
[-] Schaumwaffel, Holzmodell, GFK-CFK, Hybrid
[-] Elektroantrieb/Verbrennerantrieb

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3 Indirekt bestimmbare Grössen

Flugleistungen
[-] Rollrate bei Viertelgas, Halbgas, Dreiviertelgas und Vollgas
[-] Minimalgeschwindigkeit
[-] Max. Horizontalgeschwindigkeit
[-] Max. Senkrechte Steigrate: Wenn das Modell im senkrechten Steigflug bei Vollgas Ruderflattern bekommt dann brauchts nicht mehr mehr ;-). Wenns senkrecht zu schnell wird dann passt die Geschwindigkeit nicht mehr wirklich zum Modell. Für den ebenen Flächenflug muss das Modell gar nicht senkrecht steigen können, kraftvoller 30-Grad-Steigflug genügt. Für den Handstart, die 3D-Fluglagen und die vertikalen Fluglagen ist eine senkrechte Steigrate von mindestens drei, besser fünf Modellängen/Sekunde sowie ein kraftvolles Beschleunigen aus der Torquerolle nötig. Für Constant-Speed muss die senkrechte Steigrate, kurz bevor die Spannung des fast leeren Akkus einknickt, ca. 1 Rumpflänge/Sekunde höher liegen als die senkrechte Fallrate bei abgeschaltetem Motor. Für extreme Kraftmanöver (Aeromusical zu "Chop Suey" von "System of a down" ;-)) ist punktuell noch deutlich mehr Motorleistung nötig.
[-] Max. Horizontale Beschleunigung (aus der Minimalfahrt heraus)
[-] Max. Vertikale Beschleunigung (aus dem Torquen heraus)
[-] Max. Schub bei abgerissener Propellerströmung
[-] Senkrechte Fallgeschwindigkeit bei ausgeschaltetem Motor
[-] Minimale Geschwindigkeit im senkrechten Fall (maximale Bremswirkung des Propellers
[-] Flugzeit bei einem bestimmten Flugstil (Indikatoren: Flugzeit bei eben dem Constant-Speed-Flächenflug/-Messerflug, Max. Flugzeit im Flächenflug, Torque-Flugzeit, Motorlaufzeit bei Vollgas im Stand)
[-] Komponententemperaturen
[-] Motorleistung beim Torquen
[-] Minimalleistung zum Höhe halten im Flächenflug
[-] Gleitwinkel im Flächenflug
[-] Sinkrate im Gleiten bei ausgeschaltetem Motor
[-] Min. Kreisdurchmesser im Flächenflug
[-] Min. Kreisdurchmesser im Messerflug
[-] Durchmesser des minimalen Flächenflug-Abfangbogens aus dem senkrechten Fall mit abgeschaltetem Motor.
[-] Durchmesser des minimalen Messerflug-Abfangbogens aus dem senkrechten Fall mit abgeschaltetem Motor.
[-] Minimale Startstrecke mit anliegender Strömung auf Beton/Rasen
[-] Minimale Landestrecke mit anliegender Strömung
[-] Minimale Landestrecke mit abgerissener Strömung (Harrier)

Flugeigenschaften
[-] Handstartfähigkeit
[-] Handlandefähigkeit
[-] Abreissverhalten in der Horizontalen ohne Seitenruder (Abnicken, Durchsacken, Abkippen)
[-] Abreissverhalten in der Horizontalen mit leichter Schräglage und wenig Seitenruder (Abnicken, Durchsacken, Abkippen)
[-] Abreissverhalten in der Horizontalen bei halbem/vollem Seitenrudereinsatz (Abnicken, Durchsacken, Abkippen)
[-] Abreissverhalten beim Langsammachen in Kurven mit Schieben (kurveninnere Tragfläche liegt weiter vorne)
[-] Abreissverhalten beim Langsammachen in Kurven ohne Schieben
[-] Benötigte Ruderausschläge zum halten/beenden des stationären Steiltrudelns
[-] Benötigte Ruderausschläge zum halten/beenden des stationären Flachtrudelns
[-] Einrasten nach Rollen
[-] Einrasten nach gerissenen Figuren
[-] Pendeln im Flächenharrier
[-] Maximal benötigter HR-Ausschlag im Harrier und entsprechender Harrier-Anstellwinkel
[-] Maximal benötigter SR-Ausschlag im Messerflug und entsprechender Messerflug-Anstellwinkel
[-] Torquerolle auch entgegengesetzt des Motordrehmoments fliegbar

[-] Selbstständiges Abfangen aus dem senkrechten Sturzflug ja/nein?
[-] Selbstständiges Zurückdrehen aus der Kurve ja/nein?
[-] Drücken/ziehen auf dem Rücken erforderlich?
[-] SR-/QR-Reaktionen im Rückenflug gleich wie im Bauchflug?
[-] Tendenzen zum auf den Bauch drehen/auf den Rücken drehen im Messerflug vorhanden?
[-] Tendenzen zum Weggehen auf Höhe/Tiefe im Messerflug vorhanden?
[-] HR-Wirkung im Bauch- und Rückenharrier gleich/verschieden?

[-] Anfälligkeit auf böigen Wind.

Mechanische Stabilität
[-] Robustheit des Fahrwerks. Das Fahrwerk muss auch eine "Bumslandung" (1-2m/s sinken) auf leicht unebenem Untergrund aushalten.
[-] Max. G-Belastung im Flächenflug. Beim engstmöglichen Abfangbogen aus dem senkrechten Sturzflug ohne Motor darf das Modell auch bei einem Unerwarteten Abriss im Abfangbogen noch nicht die Ohren anlegen. "The Wall" sowie gerissene/gestossene Rollen muss das Modell mit 1.5-Facher Minimalgeschwindigkeit dauerhaft aushalten.
[-] Max. G-Belastung im Messerflug
[-] Horizontal- und Vertikalgeschwindigkeit bei der Tragflächenflattern oder andere strukturelle Probleme auftreten.

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[Copyright] Fabian Günther
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