Hallo Lasse,
das Gewicht spielt beim Thermikfliegen gar keine Rolle, sonst könnte man mit 300 kg schweren personentragenden Seglern viel schlechter Thermik fliegen als mit einem 2 g schweren Papierflieger.
Man möchte man beim fliegen in der Thermik möglichst geringe Sinkgeschwindigkeit haben um möglichst lange im Bart zu bleiben und dabei aus der aufsteigenden Luft möglichst viel Flughöhe gewinnen. Die Sinkgeschwindigkeit ist in erster Näherung von der Flächenbelastung abhängig.
Nehmen wir also mal als Beispiel meinen 550 g ARES und meinen 630 g X-RES. Flächenbelastung beim X-RES ist dann etwa 14,4 g/dm², beim ARES ebenfalls 14,4 g/dm², also Gleichstand bei der erwarteten Sinkgeschwindigkeit trotz unterschiedlichem Gewicht.
Da man Thermik nicht direkt sehen kann muss man sie nach dem Start erst finden. Dafür sind neben einem geübten Thermikpiloten oder dem Zufall noch zwei Dinge notwendig: gutes Gleiten außerhalb der Thermik und gutes Anzeigen der Thermik durch das Flugzeug.
Gutes Gleiten erreicht man durch eine widerstandsarme Auslegung und durch große Flächenbelastung. Große Flächenbelastung ist aber schlecht fürs geringste Sinken, also bestehen hier gegensätzliche Anforderungen für die man einen Kompromiss schließen muss. Der Kompromiss widerspricht schon mal dem Wunsch die Flächenbelastung zu minimieren, denn ein relativ zu leichter Flieger kommt zwischen den Thermikbärten nicht vorwärts und er kommt aus einem Abwindfeld nur sehr schlecht wieder raus, er säuft ab bevor er den nächsten Aufwind erreicht.
Weiter sollte ein Flugzeug die Thermik gut anzeigen wenn es in den Bart rein fliegt. Das geschieht meistens durch heben und wackeln von irgendwelchen Flugzeugteilen (kreisend wackelnde Propeller zählen hier fürs Thermik anzeigen nicht, auch wenn es dabei aufwärts geht
).
Damit die Flugzeugteile möglichst früh und eindeutig wackeln sollten sie geringe Massen haben. Das gilt vor allem für die Außenmassen, denn der Hebelarm an dem eine Masse hängt geht im Quadrat in die Massenträgheitsformel ein.
Soll ein Flieger beim einfliegen in die Thermik die Nase heben ist es also günstiger mehr Masse in einer kurzen Nase zu haben als weniger Masse in einer langen Nase. Für die Einhaltung des Schwerpunkts geht der Hebelarm der Masse linear in die Rechnung ein, für den Beginn der Bewegung aber im Quadrat. Also zeigt ein kurze, schwerere Flugzeugnase die Thermik früher und deutlicher an als eine lange leichte Flugzeugnase.
Allerdings sollte man auch hier einen Kompromiss schließen um diesem einen Aspekt nicht alle anderen Aspekte der Thermikauslegung unter zu ordnen.
Gering gepfeilte Nurflügel ohne Rumpf machen eigentlich weniger Sinn als stark gepfeilte Nurflügel ohne Rumpf, denn mit zunehmender Pfeilung braucht man im Bezug auf die Gesamtmasse des Flugzeugs immer weniger Nasenblei um den Schwerpunkt einzuhalten.
Das ist umgekehrt auch der Grund warum man an ungepfeilten Drachenflugzeugen, also konventionell mit Höhenleitwerk am langen Leitwerksträger, und an ungepfeilten Brettern immer eine Rumpfnase verwenden wird. Die erforderliche sehr hohe Masse am ganz kurzen Hebelarm macht den rechnerischen Vorteil des geringeren Massenträgheitsmoments in der Praxis mehr als zunichte.
Bei Nurflügelformen mit gerader oder gerundeter Flügelmitte und gepfeilten Außenflügeln kommt aber ein weiter flugmechanischer Aspekt hinzu der gegen einen Rumpf spricht, es ist die Verteilung der Einzelwiderstände je nach Flugaufgabe, die sieht man in dieser Grafik von Martin Hepperle für ein typisches F3B-Segelflugmodell. Die Flugaufgabe ist über den geflogenen Auftriebsbeiwert CA definiert, hier englisch als Cl bezeichnet. Kleiner Cl ist Schnellflug (Speed, Strecke), großer Cl ist Langsamflug (Thermik, Landung)
- Grafik.Widerstaende-am Modell.jpg (62.45 KiB) 6985 mal betrachtet
Lässt man den Rumpf ganz weg wie beim X-RES, dann spart man schon mal 10 - 20% des Gesamtwiderstands ein.
Zusätzlich deformiert ein Rumpf an dem Tragflächen hängen die Auftriebsverteilung dieser Tragflächen sehr stark. Insbesondere die Zirkulationsverteilung, die für den induzierten Widerstand (induced drag) mit verantwortlich ist wird durch einen Rumpf stark gestört.
Wie man in der Grafik sieht ist der Anteil des induzierten Widerstands am Gesamtwiderstand im Langsamflug am größten, also auch beim fliegen in der Thermik. Wenn man nun den Rumpf weg lässt verschlechtert man zwar das geringste Sinken für den Thermikflug weil man mehr Nasenblei braucht und damit mehr Gesamtgewicht hat, aber man verbessert auch den induzierten Widerstand für den Thermikflug.
Wie sich bei Modellen wie dem X-RES hier, beim BOW, Spliff, ETTO und ähnlichen gezeigt hat ist der Gewinn beim induzierten Widerstand durch den Rumpfverzicht bei ansonsten massenoptimierter Bauweise mindestens so groß wie der Leistungsverlust durch das Mehrgewicht.
Um den langen Post hier zuende zu bringen ein paar Kurzempfehlungen für mit und ohne Rumpf von mir, Georg Kaindl kann ja mal bei Peter Wick anfragen ob er das anders sieht....oder beim Prophet der kurzen Flugzeugnasen Prof. Mark Drela
- bei Sichelpfeilen wie X-RES gar keinen Rumpf verwenden und lieber mehr Blei einbauen. Ausnahme: man braucht das minimale Gewicht für den Wettbewerbs-Gummihochstart mit sehr begrenzter Energie, dann lohnt sich ein Minimalrumpf weil man auch bei thermikarmem Wetter durch die Gewichtsersparnis viel mehr Ausgangshöhe = mehr Abgleitzeit erreicht.
- bei geraden Pfeilflügeln mit konventioneller Pfeilspitze keinen Rumpf oder kurzen Minimalrumpf verwenden, denn die Spitze selbst deformiert schon die Zirkulationsverteilung, damit ist der mögliche Zugewinn durch den Rumpfverzicht kleiner.
- bei ungepfeilten Fliegern immer einen Rumpf verwenden, die Rumpnasenlänge ist dabei der Kompromiss der am besten für den Haupteinsatzzweck und das Gesamtkonzept passt.
- bei Hortens jede Seitenfläche vor dem Schwerpunkt vermeiden weil sie um die Hochachse destabilisiert und damit das eh schon bescheidene Handling weiter verschlechtert.
........nicht abschließend
Gruß,
Uwe.
)
Der eine zwar viel früher, aber das spielt ja keine Rolle. Der Punkt ist, Höhe ist auch mit einer besseren Streckenleistung fast nicht wettzumachen (eine 20% bessere Gleitzahl verlangt schon relativ viel aerodynamisch). Klar gibt es viele Faktoren, die das Ergebnis in Richtung bessere Streckenleistung verschieben (Hochstart usw.), aber wie Uwe schreibt: Flächenbelastung!
