Überkreuzanlenkung
Auslegungsbeispiel
Ausgehend von der Rudermomente-Betrachtung wird für den Flügel die Überkreuzanlenkung als erstes vorgestellt.
Ausgehend von der Auslenkung der Querruder um ca. α = ±25° bzw hR = 17 mm und der Annahme, dass das Modell mit einer Geschwindigkeit von vx = 85 m/s unterwegs ist, ergibt sich aus Abbildung 272 ein Rudermoment MR = 40 Ncm. Entsprechend kann dieses Moment von einem S3150 mit MS = 37 Ncm durch ein günstiges Hebelverhältnis von z.B. RS = 6 mm, RRH = 9 mm erreicht werden. Dabei wird auch die gewünschte Ruderauslenkung α = ±26° erreicht.
Analog kann nun diese Betrachtung auf die Wölbklappe übertragen werden. Hier gilt es für die Landung den maximal möglichen Ausschlag zu erreichen (α = +90°). Hierbei stellt die Windgeschwindigkeit oft die grössere Komponente, als dies durch die Vorwärtsbewegung des Flugzeuges über Grund erfolgt. Darum wird hier von einer Geschwindigkeit von vx = 20 m/s ausgegangen, was ein Rudermoment MR = 32 Ncm zur Folge hat. Entsprechend sind für diese Aufgabe die Hebel anders zu wählen. z.B. RS = 8 mm, RRH = 8 mm ergeben eine Ruderauslenkung α = ±42° und erreichen ein Rudermoment MR' = 37 Ncm.
Der Ausschlag der Wölbklappe mit einem Winkel von α = +42° ist nicht zufriedenstellend. Entsprechend kann dieser Winkel durch Differenzierung der Ausschläge oder durch eine entsprechende Einstellung am Sender der nutzbare Drehwinkel vom Servo (ß = ±42° bei eingestelltem Weg von 100%) erhöht werden.
Ruder-Differenzierung
Durch asymmetrische Grundstellung des Ruderhebels RS lässt sich sowohl eine Differenzierung der Querruder erreichen (Ausschlag der Klappen nach oben (-α), grösser als nach unten (+α) durch die Rückverlegung des Drehpunktes gegen die Endkante des Profils.
Bei der Mechanischen Differenzierung des Querruders wird dazu der Servohebel RS 1 Zacken nach hinten gedreht (γq = -15°) auf das Servo eingesetzt.
Abbildung 363: Differenzierung Servoweg (Profilnase bzw. Vorne: links)
Dies ergibt nun bezogen auf das oben beschriebene Auslegungsbeispiel mit ß = ±42° und γq = 15° einen Ausschlag nach vorne von ß = -57° und nach hinten von ß = +27° und damit einen Ruderausschlag αQ = +34° bzw. -18°.
Analog wird dieses Vorgehen in umgekehrter Richtung für die Wölbklappen realisiert. Hier wird die Nulllage des Servohebels RS 2 Zacken nach Vorne gestellt (γw = +30°). bezogen auf das oben beschriebene Auslegungsbeispiel mit ß = ±42° und γq = +30° einen Ausschlag vorne von ß = -12° und nach hinten von ß = 72° bzw. einen Ruderausschlag αW = +72°/-12°.
Die Differenzierung kann aber auch elektronisch erreicht werden, durch Verschiebung der Servo-Nullposition im Sender. Der Vorteil dieser elektronischen gegenüber der mechanischen Verstellung liegt in der feineren Auflösung und in der einfacheren Kombination von Bewegungen von Quer- und Wölbklappen.
Servoweg Erweiterung in RC-Anlage
Neben der elektronischen Verschiebung des Nullpunktes kann auch der Servoweg bei modernen RC-Anlagen bis zu 150% erhöht werden. Entsprechend können diese Wege asymmetrisch, für jede Drehrichtung einzel eingestellt werden. Damit erhöht sich der nutzbare Drehwinkel vom Servo ß100% = 42° auf ß150% = 63°.
Unter dieser Berücksichtigung liesse sich an den oben aufgeführten Rechenbeispielen folgende Ruderausschläge erreichen:
Querruder: Diese Einstellung kann auf dem Sender bis zu 150% erhöht werden, womit die Klappen bis zu einem Maximalausschlag von αQ = +41° bzw. -30° ausgelenkt werden könnten. Bei den Wölbklappen könnte entsprechend die Auslenkung auf αW = +87° bzw. -33° erhöht werden.
Klappenausschlag
Wie bereits oben ausgeführt, ist es einfacher den Ausschlag der Klappen in vertikaler Richtung zu messen, als die Klappenwinkel αQ, αW zu bestimmen. Daher werden die Klappenausschläge in mm ausgegeben.
Querruder: -22/+12 mm (obiges Beispiel mit 100% Weg)
Wölbklappen: -27/+50 mm (obiges Beispiel mit 150% Weg)
Anlenkungsspiel
Leider erfordern bewegliche mechanische Verbindungen ein gewisses Spiel. dieses setzt sich über die Anlenkung zum Ruder fort und macht sich bemerkbar durch eine vertikale Bewegung der Klappe, ohne das Servo zu bewegen. Will man nun möglichst wenig Spiel im System haben, ist es notwendig sowohl lange Ruderhebel RRH und gleichzeitig möglichst kurze RS zu verwenden. Ebenso müssen die Spielpassungen so klein wie möglich gehalten werden.
Das axiale Servospiel ist durch das Servogetriebe verursacht und wird mit 1° angenommen. Das Ruderspiel ist verursacht durch das Spiel von jeweils 0.05 mm zwischen den Bohrungen an den Ruderhebeln und den Anlenkungsstiften. Entsprechend sind diese freien Bewegungen als sogenanntes Ruderspiel durch vertikales anheben der Endleiste ohne Widerstand durch das Servo wahrnehmbar.
Querruder: 1.5° bzw. 1.5 mm
Wölbklappen: 1.7° bzw. 1.5 mm
Fazit
Die auftretenden Rudermomente MR' können durch die vorgesehenen Servos S3150 bis zu Fluggeschwindigkeiten von ca. vx = 75 m/s mit den entsprechend kurzen Ruderhebeln RRH (gemäss obigem Beispiel) erreicht werden. Damit lassen sich auch die maximale Auslenkung der Wölbklappen und sinnvolle Ausschläge für die Querruder realisieren.
Wird schneller geflogen (vx > 75 m/s), so müssen einerseits die Ruderhebel RRH an den Klappen deutlich vergrössert werden. Damit dabei noch einigermassen vernünftige Ruderausschläge möglich sind, entsprechend müssen dazu auch der Ruderhebel RS entsprechend verlängert werden und natürlich muss auch ein Servo mit grösserem Drehmoment MS eingesetzt werden.
Die Details der Berechnung sind in der Excel-Datei zusammengefasst.
a) RS; Servohebellänge [mm]
b) RRH; projizierte Ruderhebellänge [mm]
c) t; Mittlere Klappentiefe [mm]
d) b: Klappenbreite [mm]
e) Wegbegrenzung negativ (-)[%]
f) Wegbegrenzung positiv (+) [%]
g) γ; Offset des Servonullpunktes [°]
h) Angenommenes Servospiel [°]
i) Ruderspiel durch Spielpassung verursacht [°]
j) Max. aufnehmbares Rudermoment [Ncm]
k) Max Fluggeschwindigkeit [m/s]
l) Max Klappenauslenkung positiv [°] / [mm]
m) Max Klappenauslenkung negativ [°] / [mm]
n) Max. Siel an Ruderklappe [°] / [mm]
Der Vergleich mit den Berechnungen von Bernhard liefern leicht (+5%) höhere Rudermomente. Ich denke das eine vertretbare Abweichung des einfacheren Berechnungsansatzes und liegt auf der sicheren Seite bezüglich der Servomomente.
Fazit
Die gewünschten Klappenausschläge sind sowohl für Querruder, wie auch für die Wölbklappen erreichbar und durch gezielte Differenzierung zu optimieren.
Auslenkung der Querruder um ca. α = ±25° bzw hR = 17 mm
Wölbklappe hier gilt es für die Landung den maximal möglichen Ausschlag zu erreichen (α = +90°)