Schwerpunkt
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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!
 

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Stand: 31. Oktober 2010