Häufig erreichte mich die Frage:
Wo genau muß der Schwerpunkt bei einer Pitts oder einem Doppeldecker
liegen?
Nun ja, die Antwort ist gewiss nicht ganz leicht. Es gibt aber einschlägige
Literatur.
Häufig reicht das aber auch nicht aus, und deshalb ist die Frage für mich verständlich.
Ich habe mal hier einige Infos zusammentragen und am praktischen Beispiel
meiner Pitts verdeutlicht.
Um welchen Schwerpunkt geht es?
Zuerst einmal muß geklärt werden um welchen Schwerpunkt es geht.
Meistens verstehen die Modellbauer den Schwerpunkt als den Punkt auf der
Längsachse des Modells um den sich die Rumpfspitze des Modells hebt und senkt,
also die Drehung um die Querachse (Flügel). Diese Drehung wird vom Höhenruder beeinflusst.
Die korrekte Lage dieses Punktes ist eine wesentliche Voraussetzung für einem
gutes Flugverhalten.
Der Schwerpunkt weiter hinten, bedeutet: die langsamste erfliegbare
Geschwindigkeit ist niedriger (wichtig für den Landeanflug). Aber das Modell
wird dabei auch instabiler (Crashrisiko geht hoch). Hier muß jeder selbst
entscheiden (No risk, no fun). Das Angreifen der Kräfte habe ich weiter unten
beschrieben.
Es gibt diesen Schwerpunkt aber auch auf der Quer- und Hochachse des Modells.
Der Schwerpunkt auf der Hochachse ebenfalls mit der Drehung um die Querachse ist
noch von Bedeutung, wenn man senkrecht stehende Figuren wie zum Beispiel die
'Torque' Rolle oder einen Turn fliegen will. Hier ist die Verteilung der
eingebauten Massen sehr wichtig. Zum Einen ist das Fahrwerk schwer und weit von
der Rumpfmittelachse entfernt. Der Motorsturz zieht ebenfalls die Nase des
Modells nach vorne (unten). Als mögliche Gegenmaßnahme kann man die
Fernsteuerungskomponenten in den Rumpfrücken und den Motorsturz reduzieren.
Bei meiner Pitts ist der Motorsturz + 0,5 Grad und der Empfänger mit der
Doppelstromversorgung und den Akkus hoch in den Rumpfrücken eingebaut.
Falls das nicht ausreicht könnte ich noch ein Alufahrwerk in die Pitts
einbauen, dass aber dann wieder andere Nachteile mit sich bringt (fehlende
Dämpfung bewirkt ein lästiges Springen bei der Landung: "Montag,
Dienstag, Mittwoch, Donnerstag, u.s.w" zählen immer die netten
Kameraden auf dem Platz). Bei einem gut gedämpften Fahrwerk (Gummibandreibung)
setzt sich die Pitts einfach auf den Boden, wie festgeklebt!
Bestimmung des Schwerpunktes
Ein Faktor für die Bestimmung des Gesamtschwerpunktes ist der Anteil der
Tragfähigkeit der Flügel. Beim Doppeldecker (Konstruktionsprinzip wie bei der
Pitts) geht man davon aus, dass der obere Flügel 60% und der untere Flügel 40%
zum Gesamtauftrieb beiträgt.
Hier noch einen Auszug aus einer E-Mail von Herrn Reinsch:
Zum Beispiel hat der Rumpf
einen großen bis manchmal sogar sehr großen Einfluss auf den Neutralpunkt
des ganzen Flugzeuges. Auch so "Kleinigkeiten" wie den Ausschnitt
im oberen Flügel der Pitts im Cockpitbereich darf man nicht unberücksichtigt
lassen. Er beinflußt den Abwind am Höhenleitwerk und damit das
Stabilitätsmaß und somit auch wieder den möglichen Schwerpunktbereich.
Hier noch einmal das grobe Prinzip gezeichnet:
Es ist aber in den meisten Fällen nicht so einfach wie oben beschrieben.
Hier noch einen Auszug aus einer E-Mail von Herrn Reinsch:
Das mit den 40/60% stimmt so leider nicht! Für
den Schwerpunkt kommt es auf die Momentenbeiwerte der beiden Flügel an, die
hängen von den Profilen, und der Flügelgeometrie ab.
Für die Auftriebsverteilung mag die "Formel" annähernd richtig sein
(richtiger, bei gleichem Einstellwinkel beider Flügel ist aber eher 45/55%).
Was auf diese Weise berücksichtigt werden kann, sind unterschiedliche
Flügelflächen der beiden Flügel, die sich dann entsprechend auf den
Schwerpunkt auswirken.
Ein größerer Anstellwinkel des oberen Flügels bewirkt mehr Abwind auf das
Höhenleitwerk und damit geringere Stabilität, was wieder einen weiter vorne
liegenden Schwerpunkt erforderlich macht. Aber so einfach ist das dann doch
nicht zu bestimmen, so daß lediglich die Tendenz zum weiter vorne liegenden
Schwerpunkt richtig ist.
Warum läßt sich wohl kein Aerodynamiker darauf ein, Aussagen über die
Scherpunktbestimmung zu machen? Die wissen alle, daß sie den Neutralpunkt eines
ganzen Flugzeuges (und danach wird dann der Scherpunkt festgelegt) trotz aller
Formeln auch nur grob abschätzen können. Die Profis verlassen sich lieber auf
Windkanalversuche und gut ausgebildete Testpiloten!
Einen Auszug vom Pitts Rumpfplan liefere ich noch nach!
Wie kann man nun den Schwerpunkt im Rumpf messen?
Das ist im Prinzip ganz einfach. Eine Welle, zum Beispiel aus einem
Holzrundstab mit eingeklebten 3mm Stahldrähten, wird in den Rumpf an der
richtigen Stelle eingefädelt. Die Bohrungen befinden sich im Bereich des
Schwerpunktes. Nach dem Einfädeln der Stange, in den Rumpf greifen und eben
diese Stange anheben. Das Modell sollte sich dann auspendeln mit einer leichten
Neigung der Rumpfspitze nach unten.
Dieses Verfahren ist von der Genauigkeit gut genug, um den Erstflug ohne wilde
Extremkorrekturen zu überstehen (wenn denn der Schwerpunkt richtig positioniert
war ;-) ).
Bei einer einfachen Rumpfwand ohne Beplankung lassen sich sicher 2 kleine
Holzblöcke in den Bereich des Schwerpunktes kleben.
Es ist sicher möglich die Stange fest einzubauen, aber jedes Gramm, daß
nicht zum Fliegen (Funktion) oder zur Show (Scaleausbau) beiträgt, ist ein
Gramm zu viel.
Schwerpunkt beim Kippen des Modells bei senkrechten Figuren
Oben habe ich bereits diesen Schwerpunkt angesprochen. Hier nun die
entsprechende Graphik.
Die gelbe Pfeile repräsentieren einige der angreifenden Kräfte. Wenn das Modell
senkrecht in der Luft stehen bleiben soll, so müssen sich diese Kräfte
gegenseitig aufheben. Natürlich bleibt das Modell nur dann in der Luft stehen,
wenn genug Power im Motor ist, die dann einen genügend starken Luftstrom
erzeugt, der das Modell dann hält ;-) . Mit dem Höhen und Seitenruder können
dann kleinere Differenzen bei viiiieeel Übung weggesteuert werden.
Fazit:
Es muß immer ein Ausgleich aller Kräfte stattfinden. Bleibt eine
Kraft über, so bewegt sich das Modell dann in die Richtung, in die die Kraft
wirkt.
Also dann viel Spaß beim Auswiegen des Modells!
