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Anleitung:
- Wählen Sie die Masseinheit.
- Richten Sie Ihren Flügel oder das gesamte Modell rechtwinklig
zu einer Wand aus.
- Bilden Sie Ihren Flügel mit hilfe von maximal 5 trapezförmigen
Segmenten ab (inklusive den durch den Rumpf verdeckten
Flügelteil):
Grumman X-29 Sukhoi Su-29
- Vermessen Sie nun jedes Trapez möglichst genau bzgl.
Segmenttiefe (R & T), Pfeilung (S) und Breite (W) gemäss der
nebenstehenden Skizze.
Anmerkung¹: bei Flügeln mit extremer
V-Form und insbesondere bei V-Leitwerken muss die auf die
Horizontale projizierte
Flügelform verwendet werden.
- Wählen Sie das entsprechende Leitwerk (normal, T- oder
V-Leitwerk, Delta, Nurflügler oder Entenflügler) und wiederholen
Punkt 2-4 analog für das Leitwerk.
- Messen Sie die Distanz (D) zwischen der Vorderkante (EK) des
Hauptflügles und Vorderkante (EK) des Leitwerks.
- Definieren Sie die gewünschte Stabilitätsreserve.
- Plausibilitätsprüfung: bei einer konventionelle (mono) Flugzeugkonstruktion liegt der CG zwischen 25% und 38% MAC.
Resultate:
- Die gezeichnete Flügelform muss mit der effektiven Flügelform
übereistimmen.
- Überprüfen Sie die totale Spannweite vom Hauptflügel und dem
Leitwerk.
- Überprüfen Sie die Flügelfläche mit allfälligen
Hersteller-Daten.
- Der Schwerpunkt (SP) wird rumpfmittig ab der Eintrittskante (VK) des
Hauptflügels abgemessen. Positive Werte verstehen sich in Richtung
Heck, negative Werte in Richtung Bug.
- Verwenden Sie anfänglich konservative SP Werte und verringern
Sie die Stabilitätsreserve von Flug zu Flug nur in kleinen
Schritten.
Weitere Beispiele: (Click Sie auf die
Beispiel-Bilder)
Mirage 2000
Spitfire Mk 47 Velocity
XL
Arcus

Erläuterungen:
Theoretisch und experimentell
wurde nachgewiesen, dass eine, bei 25% der mittleren
aerodynamischen Flügeltiefe (MAC) angreifende Kraft ein
beinahe konstantes Moment erzeugt unabhängig vom Anstellwinkel.
Dieser Angriffspunkt nennt man aerodynamischens Zentrum (AC)
des Flügels. Das AC wird ab der Eintrittskannte (EK) des
entsprechenden Flügels in der Rumpfmitte abgemessen.
Der Neutralpunkt (NP) des Flugzeuges ist der Punkt,
in welchem die aerodynamischen Kräfte ausgeglichen sind. Mehrere
Flügel an einem Flugzeugt (z.B. Hauptflügel und Leitwerk) beeinflussen
sich gegenseitig und damit die resultierenden aerodynamischen Kräfte. Der NP wird ab der
Eintrittskannte (EK) des Hauptflügels in der Rumpfmitte
abgemessen.
Die «Leitwerkeffizienz» beeinflusst
die Position des NPs zusätzlich und ist nicht nur von dessen Grösse,
sondern auch der anordnung zum Hauptflügel abhängig.
T-Leitwerk¹: Wählen Sie diese Option nur, wenn das Leitwerk
deutlich ausserhalb der Hauptflügelebene liegt.
V-Leitwerk²: Verwenden Sie die Dimensionen, welche
sich durch die
Deltas
und Nuris haben kein Leitwerk, womit der NP mit dem AC
identisch ist.
Beim Entenflügler befindet sich das Leitwerk
vor dem Hauptflügel. Daher muss die Distanz (D) zwischen den Flächen als
negativer Wert eingegeben werden.
Der
Schwerpunkt (SP) ist der Punkt, in welchem die
Gewichtskräfte ausgeglichen sind.Der SP wird ab der Eintrittskannte
(EK) des Hauptflügels in der Rumpfmitte abgemessen.
Um eine
gute Eigenstabilität zu erreichen, wird der Schwerpunkt zwischen 5%
und 15% der MAC-Länge VOR dem Neutralpunkt angesetzt. Diese Reserve
nennt man Stabilitätsreserve.
Eine tiefe Stabilitätsreserve führt
zu einer geringeren Stabilität, hoher Steuersensibilität und einem
schwanzlastigen Flugzeug. Wird der Schwerpunkt jedoch hinter dem
Neutralpunkt angesetzt führt dies zu einem schwer kontrollierbarem Verhalten
oder gar zum vollständigen Kontrollverlust.
Eine höhre Stabilitätsreserve
verbessert die Eigenstabilität, führt zu trägerem Verhalten und einem
kopflastigen Flugzeug. Eine zu hohe Reserve verhindert die nötige
Steuerkontrolle/-gewalt um ein Modell sicher abheben zu lassen bzw. zu
landen.
Bei konventionellen (mono) Flugzeugkonstruktionen
liegt der SP typischerweise zwischen 25% und 38% MAC.
Das
Leitwerkvolumen ist ein Mass für die Manövrierbarkeit
(Längsstabilität). Je kleiner das Leitwerkvolumen umso agiler
(instabilier) das
Flugzeug. Typische Werte des Leitwerkvolumens sind:
0.5...0.9 Trainer
0.3...0.6 Aerobatik
0.5...0.8 Segler
0.5...1.1 Transport-Jet
0.3...0.5 Kampfjet
0.0 für Nuris und Deltas
wegen fehlendem Leitwerk
Der optimale Schwerpunkt muss schliesslich erflogen werden. Zur
Sicherheit Ihres Modells beginnen Sie die Erprobung immer mit
konservativen Schwerpunktsangaben mit einer Stabilitätsreserve
zwischen 15% und 5% für ein gutmütiges Flugverhalten.
Optimieren Sie die Position des Schwerpunkts nur in kleinen Schritten
von Flug zu Flug. Setzten Sie für den Erstflug den Schwerpunkt NIE hinter dem
Schwerpunkt von cgCalc oder von Herstellerangaben an!
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Limitationen - was cgCalc
NICHT kann:
- cgCalc
ermittelt keine aerodynamischen Leistungsanalysen.
- Aerodynamische Wirkung und Einfluss von Propeller-Antrieb und
Einstellwinkeldifferenzen (EWD) werden nicht beurteilt.
- Für Entenflügler wird vorausgesetzt, dass das
Leitwerk kleiner als der Hauptflügel ist. Für Tandem-Flügel
verwenden Sie ein «normale» Leitwerk-Konfiguration.
- cgCalc
berücksichtig keinerlei Auftriebswikung von bulligen Rümpfen.
Weisst Ihr Modell vor dem Hauptflügel einen bulligen Rumpf auf,
erhöhen Sie zusätzlich die übliche Stabilitätsreserve um
zusätzliche 5% (vgl.
Sukhoi - verwenden Sie eher 15% der statt 10% Reserve).
- Jets mit Einlässen nahe oder unter der Eintrittskante, sowie
mehrmotorige Modelle mit Triebwerksgondeln haben eine nicht zu
untersschätztende Tendenz zur Destabilisierung, was von
cgCalc nicht berücksichtigt wird.

Beispiel eines Doppeldeckers

Pitts
- Doppeldecker mit abgestuften Flügeln

Was gilt es bei Doppeldecker zu beachten:

Wählen
Sie beim «Flügel» die Option «Doppeldecker» und geben Sie zusätzlich
die Geometrie des zweiten Flügels ein. Der «Versatz»
definiert dabei, um wieviel der Flügel nach hinten versetzt ist. Dabei
spielt es keine Rolle, ob sich dieser oben oder unten befindet. Bei
einer Mehrzahl an Doppeldeckern ist er unten.
Die Erfahrung
zeigt, dass Hersteller von Doppeldeckern mit gepfeilten
Flügeln bei der Angabe des Schwerpunkts oftmal die Pfeilung
ausser Acht lassen (angenommen wird ein gerader Flügel ohne Pfeilung).
Daraus ergibt sich ein äusserst konservativer Schwerpunkt (weit
vorne).
Auch hier gilt: Verwenden Sie stehts den konservativeren
Schwerpunkt für den Erstflug und verlegen Sie den Schwerpunkt erst
danach Schrittweise nach hinten, bis sich das Modell wunschgemäss
verhält bzgl. Agilität und Stabilität.