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Das Projekt Luzi 2 wurde beendet und steht damit nicht mehr weiter öffentlich zur Verfügung.
Berücksichtigung der Rumpfmodellierung
Berücksichtigung der Rumpfmodellierung
Bisher wurden sämtliche Analysen an vereinfachten Modellen ohne Rumpf durchgeführt. Mit den bisherigen Erkenntnissen wird nun auch der Rumpf und weitere Elemente wie, RC-Komponenten oder Flügelholme in der Massenbetrachtung berücksichtigt.
Die Details zum Aufbau eines Modells in XFLR5 sind bereits im Kapitel Analysemodell beschrieben. Zusätzlich zur Geometrie wurden hier auch die Gewichte der RC-Komponenten berücksichtigt. Dazu wurde angenommen, dass die Verwendeten S3150 in Servorahmen in den Flügel geklebt werden, wodurch ca. 30 g pro Servo berücksichtigt würde.
Der Schwerpunkt xs wurde mittels Trimmblei so eingestellt, dass in etwa dieselbe Fluggeschwindigkeit vTrimm realisiert wurde, wie beim vereinfachten Modell.
Abbildung 166: Modell inklusive Rumpf und RC-Komponenten
Der Rumpf hat bedingt durch die Interferenzen zum Flügel einen negativen Einfluss auf die Performance und führt ebenso zu einer Verschiebung der Optima beim Gleiten zu höheren Fluggeschwindigkeiten vx. Entsprechend verändert sich die Schwerpunktposition xs deutlich von ursprünglich xs = 90 mm auf xs = 75 mm unter Berücksichtigung des simulierten Rumpfes. In diesem Versuch wurde das Trimmgewicht solange angepasst, dass die Trimmgeschwindigkeit vTrimm in etwa derjenigen vom vereinfachten Modell entspricht.
Wird das Trimmgewicht weiter reduziert, so verschiebt sich die Schwerpunktposition xs nach Hinten, die Stabilität wird damit kleiner und die Performance entsprechend besser bei reduzierter Trimmgeschwindigkeit vTrimm. Das Optima der ist erreicht, wenn vx = vTrimm = v(Emax), also bei ca. vx = 10 m/s.
Abbildung 167: Performance-Vergleich mit Modell inklusive Rumpf und RC-Komponenten
Nachfolgend werden Leistungskennwerte mit und ohne Rumpf verglichen
a) Ausgestaltung der Modellgeometrie:
Modell mit Rumpf
bei dieser Betrachtung wurde beim vereinfachten Modell bei der Schwerpunktposition xs = 90 bzw. 91 mm beurteilt
b) Trimm-Geschwindigkeit vTrimm in [m/s]
c) Sinkgeschwindigkeit bei Trimm-Geschwindigkeit: vz(vTrimm) [m/s]
d) Anstellwinkel Flugzeug bei Trimm-Geschwindigkeit: a(vTrimm) [°]
e) Gleitzahl E = Cl/Cd(vTrimm)
f) Modellsinkrate (cw3 / ca2)1/2 bei vTrimm
g) Gleitzahl Emax
h) Modellsinkratemax
i) Leistungssteigerung bezogen auf Gleitzahl bei vTrimm in [%]
Deutlich ist hier die Reduktion der Leistung von -12.6% durch die Berücksichtigung des simulierten Rumpfes. Die Erhöhung des induzierten Widerstandes ist hier entscheidend. Zur Verdeutlichung wurde hier eine Aufzeichnung des Auftriebs unter unterschiedlichen Anstellwinkeln vorgenommen.
Als Beispiele hiezu die Aufzeichnung der Wirbelschleppe, welche nicht nur an Flügel- und Leitwerksenden, sondern auch am Übergang vom Flügel zum Rumpf verursachte werden.
Abbildung 169: Wirbelschleppe bei -2.4° Anstellwinkel
Abbildung 167: Wirbelschleppe bei 0° Anstellwinkel
Abbildung 168: Wirbelschleppe bei 6° Anstellwinkel
Einfacher ist das Verhalten in der animierten Darstellung für den Anstellwinkelbereich von -2.4 .. 6° anzusehen.
Video 1: Auftriebsverhalten von Luzi-2 bei unterschiedlichen Anstellwinkeln
An dieser Stelle wurde ein erstes mal untersucht, wie sich eine seitliche Störung auswirkt. bzw. wie schnell das Modell die Störung auspendelt. Hierzu wurde die Möglichkeit ebenso mit XFLR5 analysiert. Aussagen hierzu sind jedoch mangels Einarbeitung noch nicht möglich.
Die entsprechende Dämpfunkgskuven wurden ebenso festgehalten
Video 2: Dämpfungsverhalten auf seitliche Störung von Luzi-2
Abbildung 170: Dämpfungsverhalten
Angepasstes Modell
Angepasstes Modell
In der nachfolgenden Simulation werden nun die angesprochenen Anpassungen aus der Optimierung berücksichtigt.
Profile werden über die Spannweite angepasst.
Endleisten werden real ca. 0.6 mm dick
Berechnete Gewichte werden berücksichtigt
Rumpfmodellierung wird einbezogen
Ballastierung wird entsprechend berücksichtigt
Flächen-Wölbung wird aufgeführt.
Hierzu werden sämtliche Profile neu berechnet und in der Simulation angewendet.
Fazit
Fazit
Die Simulation des Rumpfes hat eine deutliche Reduktion der Performance von -12.6% zur Folge. Ebenso verändert sich die Schwerpunktposition xs deutlich von ursprünglich xs = 90 mm auf xs = 75 mm unter Berücksichtigung des simulierten Rumpfes.
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