Der Ruderdruck

 

 Irgendwann im Frühjahr 2000 hat Franz Liesewitz versucht, überschlägig die Servogrösse für die Querruder seines neuen F3A/X-Fliegers zu ermitteln. Er stützte sich dabei auf ein Berechnungsprogramm, das auf den Seiten des Deutschen Modellflieger-Verbands (DMFV) geladen werden konnte.

Franz stellte schnell fest, dass das Ergebnis nicht besonders plausibel war, da das Programm sehr hohe Werte für das benötigte Servomoment ergab. Er machte das in einem Diskussionsbeitrag bei RConline, einem deutschen Forum für Modellflugthemen publik. Auch ich hatte es gelesen, und mich damals damit befasst. Mittlerweile ist das RConline-Diskussionsforum nicht mehr erreichbar im Internet, und auch die damaligen Beiträge sind für eine breite Öffentlichkeit nicht mehr nachlesbar. Deshalb noch eine kurze Zusammenfassung

Wir kamen sehr rasch zu dem Ergebnis, dass alle Formeln, die den Teilnehmern damals bekannt waren, zu hohe Werte liefern. Da man sich mit größeren Modellen jedoch durchaus im Grenzbereich der Lastreserven unserer Servos befindet, erschien die Rechnung mit einer realistischeren Formel sinnvoll. 

Die meisten  Formeln gingen von dem Modell einer ebenen Platte in einer stationären Anströmung aus, und berechnen daraus ein Klappenmoment für das Ruder. Auch ein Tragflügelmodell im Windkanal hat dieses Manko. Praktisch sieht es aber anders aus. Wir haben keine ortsfeste Aufhängung des Profils, sondern durch den Ausschlag der Klappe wird eine zusätzliche Bewegung und damit Änderung der Anströmung bewirkt, welche eine Reduzierung der Luftkraft auf die Klappe bewirkt. Dieser Einfluss ist in keiner der Formeln ersichtlich. 

Der meiner Ansicht nach beste Formelansatz stammt von Corneliu Rudianu, und zwar aus der englischen Modelljet-Zeitschrift Radio Control Jet International April/Mai 1998. Aber auch Flugdatenerfassungen wurden durchgeführt.

 Wir stellten unter anderem fest, dass Strommessungen von vielen Störeinflüssen verfälscht werden. Es zeigte sich aber auch, dass der Hauptanteil des benötigten Servostroms nicht für die Überwindung von Luftkräften, sondern für die Lageregelung bei schnellen Ruderbewegungen benötigt wird.

Nachweisen ließ sich jedoch, dass ein Kunstflugmodell der F3A-Klasse auch bei Einsatz von normalen Servos genügend Momenten-Reserven besitzt. Die wichtigsten Erkenntnisse stehen auf Das Wichtigste zum Ruderdruck

Auch auf Software sind wir gestoßen bei unserer Suche. Die folgenden Bilder versprechen eigentlich bessere Ergebnisse als die von der Anströmung der Ebenen Platte abgeleiteten Formeln. 

Beispielsweise NVFoil von Luigi Tenneriello

.. und Airfoil Analysis von Matteo Arienti und Luca Cistriani

Aber das ist nur ein kleines Beispiel. Es gibt noch deutlich mehr Material dazu. 

 

 

Dipl.-Ing. Walter Holzwarth, Ingenieurbüro für Maschinenbau

Letzte Änderung: 23.03.09