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Controlwing

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rki67
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Controlwing

Beitrag von rki67 » 26 Aug 2018, 10:48

George Spratt hatte die Idee , warum nicht die Roll und Nickachse in den Tragflügel zu integrieren.

Ein kontrovers diskutiertes UL, die Spratt103 hat was an sich, für mich persönlich fehlt die 3te Achse der Kontrolle.
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19F20BF3-C443-459F-9DF9-D4B0082647AE.jpeg (18.86 KiB) 2312 mal betrachtet
Bei diesem Flugzeug, würde alles aufs nötigste Reduziert, würde jedoch nie gebaut, wohl auch deshalb weil die Jodel auf dem Zeichnungsbrett war.

Schauen wir un die Gyros von heute an, die funktionieren doch genau nach diesem Prinzip, warum wurde dies noch nicht bei einem manntragenden 3-Achser eingesetzt?

Die ganzen Flügelkonstruktionen würden doch markant einfacher werden, wie auch das Horizontale Stabilo.

Einzig, dass Seitenruder könnte beibehalten werden.

Was denkt Ihr dazu?

Dick M.
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Re: Controlwing

Beitrag von Dick M. » 29 Aug 2018, 10:40

rki67 hat geschrieben:
26 Aug 2018, 10:48
.... Die ganzen Flügelkonstruktionen würden doch markant einfacher werden, wie auch das Horizontale Stabilo....
Zunächst zum Begriff "controlwing": Es geht dabei um Flugzeuge, bei denen der Rumpf "am" oder unter dem Flügel "aufgehängt" ist.
Der Flügel kann sich dabei unabhängig und ungehindert vom jeweiligen Rumpfanstellwinkel um die Querachse bewegen.
Diese Technik wird normalerweise unter den Begriffen freewing, controlwing, oder sprattwing abgehandelt.
Sprattwing deshalb, weil diese Flügel-Rumpf Anordnung zu Beginn des letzten Jahrhunderts von George Spratt vorgeschlagen wurde.

Auch die NASA hat sich in den 70-er Jahren mehrfach mit diesem Ansatz auseinandergesetzt.
Sie verwendete in ihren Untersuchungen den Begriff "freewing".

Vorteile von Freewings: Dadurch, dass der Flügel den jeweiligen Luftströmungen folgt, wird die Böenbelastung um über die Hälfte reduziert. Dadurch wird a) das Fliegen in turbulenter Umgebung angenehmer und b) kann der Flügel leichter gebaut werden, da gegenüber einem herkömmlichen System weniger als die Hälfte der Kräfte abgefangen werden müssen. Für UL's also eigentlich ein Traum! Auch der Strömungsabriss wird verhindert oder zumindest stark "erschwert", da sich der Flügel ja immer der Strömung anpasst.

Nachteile: Da frei aufgehängt, kann ein am Rumpf angebrachtes Höhensteuer nicht mehr für die Veränderung des Flügelanstellwinkels verwendet werden wie das bei einer fixen Flügelaufhängung der Fall ist. Die Kraft zur Veränderung des Flügelanstellwinkels muss also irgendwie direkt im Flügel selbst aufgebaut werden. Das kann z.B. durch darin oder daran gebaute Trimmklappen geschehen. Da auf diese Art somit "nur" aerodynamische und keine mechanische Kräfte wirken, reduziert sich der erreichbare Maximalauftrieb des Flügels. Zudem fällt dabei ja (ausser bei Klappenwinkel 0 Grad) auch ein Teil der Fläche der Trimmklappe für die Auftriebserzeugung weg und auch die durch die Klappe erzeugte Profilveränderung des Flügels geht dabei in die "falsche Richtung".

Alles in Allem: Angenehmes Fliegen bei Turbulenzen und leichtere Bauweise sowie reduzierte Strömungsabrissmöglichkeiten gegenüber zusätzlicher Mechanik für Trimmklappen und Reduktion des erreichbaren Maximalauftriebs was wiederum Einfluss auf die VS0 hat.

Und so haben sich die NASA-Leute seinerzeit diese "Trimmklappensysteme" in Freewings vorgestellt und die Konsequenzen an diesen drei Entwürfen auch berechnet (Links siehe unten):

Bild

Aber es hat auch später durchaus interessante Einzelstücke gegeben, wie z.B. der AsterX von Rudolf Nickel und Joseph Foucard:

Bild

Oder der Freebird Mk5, der offenbar sogar in einer kleinen Serie gebaut wurde: https://doc8643.com/aircraft/FBIR

Wie auch immer: Für UL's hochinteressant. Aber ob daraus ein "Einfachst-UL" wird, bleibe dahingestellt.
Was da alles sonst noch so dazugehört und berücksichtigt werden muss, findet man unter anderem in diesen Dokumenten:

CR-2046.pdf https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi ... 019346.pdf (Grundlagendokument / Schlussfolgerungen a/Seite 51)
CR-2946/NAS4-2378.pdf https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi ... 010057.pdf (3 Konfigurationen)
CR-3135.pdf https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi ... 013869.pdf (weiterführende Untersuchungen zu CR-2946)
TM-72853.pdf https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi ... 010099.pdf (Tests mit einem Modellflugzeug)
CR-1523.pdf https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi ... 014919.pdf (erster Bericht / Vorgängerdokument zu CR-2046)

Viel Vergnügen
Zuletzt geändert von Dick M. am 29 Aug 2018, 16:28, insgesamt 1-mal geändert.

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Re: Controlwing

Beitrag von Admin » 29 Aug 2018, 14:30

Wow, das ist echt interessant was Du hier so zusammengetragen hast. Man lernt ja immer gern dazu! :-)
Viele Grüße, Tim.
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rki67
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Re: Controlwing

Beitrag von rki67 » 30 Aug 2018, 09:49

Ich glaube wir müssen hier mal grob unterscheiden, zwischen dem Freewing und dem Controlwing .

Der Freewing richtet sich nach dem Wind, wie eine Windfahne, und wird allenfalls durch Tabs in die gewünschte Position gebracht um eine gewünschte Wirkung zu erzielen.

Bei einer solchen Konfiguration, bin ich vollends einverstanden, dass bei einem Spiralsturz die Kontrolle vollends verloren geht.

Bei der Himmelslaus von 1934,der ersten Variante der Laus HM14,würde dieser Effekt unter anderem, neben der Überlappung mehrfach zum Verhängnis.

Eine der Modifikationen der Laus war, dass aus einem halben Freewing ein Controlwing gemacht wurde, durch die Verwendung von Starren Bedienelementen.

Bei der hier verfolgten Idee, geht es um eine Controlwing Konfiguration, mit starren Bedienelementen, welche je auf eine gesamte Flügelhälfte greift.

Der Flügel wird nicht durch den Windstrom in die Position gedrückt, sondern durch ein Gestänge des Piloten.

Dies wird zum Sprattflügel, indem man die Querruder und Höhenruderfunktion vereint.

Fehlt nur noch die Drehachse mit der Beihilfe des Seitenruders welches bei der Spratt fehlt.

Dick M.
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Re: Controlwing

Beitrag von Dick M. » 30 Aug 2018, 10:08

Admin hat geschrieben:
29 Aug 2018, 14:30
Wow, das ist echt interessant was Du hier so zusammengetragen hast. Man lernt ja immer gern dazu! :-)
Danke für die Blumen ;-)

Hier noch ein Nachtrag zum Freebird Mk5 von Freewing (Aufs Bildchen klicken):

Bild

Da wird mit Elevons gearbeitet (Querruder und Klappen in Einem).
Zudem wird der Flügel für Start und Landung blockiert, womit das Ding in diesen Phasen wie ein völlig normales Flugzeug gehandhabt wird.

Interessanter Ansatz da relativ einfacher Flügel.
Wie gross allerdings der mechanische Aufwand und das Gewicht ist, um dies alles für den Piloten einfachst bedienbar zu regeln, weiss ich nicht.

PS Erkki: Hab Deinen letzten Beitrag gerade entdeckt. In der mir bekannten Literatur wird halt zwischen "controlwing", "freewing", "Sprattwing" etc. nicht so genau unterschieden. Die Amis z.B. reden von freewing egal ob die beiden Tragflügel unabhängig voneinander reagieren, oder ob sie auf irgendeine Weise so fix miteinander verbunden sind, dass sie nur gemeinsam den Anstellwinkel verändern können. Drum ist es gut möglich, dass wir zwar vom Gleichen reden, aber nicht die gleichen Begriffe verwenden. Ich hab's jetzt nicht wieder hervorgesucht, aber beim oben näher beschriebenen Mk5 sind die beiden Flügel fix miteinander verbunden, und die Querlage sowie der Anstellwinkel werden über Elevons gesteuert. Irgendwie doch genau das, was Du meinst?

rki67
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Re: Controlwing

Beitrag von rki67 » 30 Aug 2018, 12:31

Nein, ich rede vom Spratt Flügel, im Prinzip vom Vorderen Flügel der Laus, aber 2-geteilt, und somit abhängig von der Steuerknüppelposition.

Meine Vorstellung ist en Spratt-Tragwerk, Quer-Höhenruder und ein Seitenruder mit fixem horizontalen Leitwerk wie ein Autogyro.

Dick M.
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Re: Controlwing

Beitrag von Dick M. » 31 Aug 2018, 19:02

rki67 hat geschrieben:
30 Aug 2018, 12:31
Nein, ich rede vom Spratt Flügel, im Prinzip vom Vorderen Flügel der Laus, aber 2-geteilt, und somit abhängig von der Steuerknüppelposition.

Meine Vorstellung ist ein Spratt-Tragwerk, Quer-Höhenruder und ein Seitenruder mit fixem horizontalen Leitwerk wie ein Autogyro.
OK. Wenn ich Dich nun richtig verstanden habe, dann könnte das in bezug auf die Ansteuerung der beiden Flügel etwa so aussehen wie beim Spratt 107 von Georges Spratt:

Bild

Bild

Da bräuchte es nicht einmal das "Quer-Höhenruder" (Elevon); alles wird vom Cockpit aus angesteuert und bewegt.

Man sieht hier sehr schön, wie die beiden Flügel via Steuerung mechanisch fix miteinander verbunden sind und sich nicht unabhängig voneinander verstellen können. Für Start und Landung wird der Anstellwinkel von Hand künstlich mit dem mit dem roten Pfeil gekennzeichneten Mechanismus verändert. Während des Flugs muss der sich dann aber völlig frei bewegen können, da sonst der Controlwing-Effekt wegfällt.

Das mit dem Ruder hinten rechts unten können wir uns dabei wegdenken, da wir ja nicht über ein Wasserflugzeug reden. Dafür käme aber vermutlich noch ein mit den Füssen gesteuertes einfaches Seitenruder hinzu.

rki67
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Re: Controlwing

Beitrag von rki67 » 16 Sep 2018, 09:39

Hallo Dick

Genau das ist es, ein Sprattflügel wie Du in beschreibst mit einem Seitenruder welches mit den Füßen gelenkt wird.

Zusätzlich eine starren horizontale Heckleitwerksflosse, wie bei den heutigen Gyros um dem PIO vorzubeugen.

Gruss Rki

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