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Modellflug-Zeitschrift Deutsche Luftwacht 1944 - Heft 3

Die Zeitschrift „Deutsche Luftwacht, Ausgabe Modellflug“ wurde im Zeitraum von 1936 bis 1944 vom Reichsluftsportführer des Nationalsozialistischen Fliegerkorps als Propaganda-Heft für Modellbau und Modellflug herausgegeben, um das Interesse der Jugend an der Luftfahrt und Luftwaffe zu fördern.

Das Heft 3/1944 behandelt u.a. folgende Themen
Arbeitsweise der Otto-, Diesel- und Selbstzündermotoren; Benzinmotor-Flugmodell; Der induzierte Widerstand und das tragende Höhenleitwerk.


Modellflug-Zeitschrift Deutsche Luftwacht 1944 - Heft 3

Modellflug-Zeitschrift Deutsche Luftwacht 1944 - Heft 3

Modellflug-Zeitschrift Deutsche Luftwacht 1944 - Heft 3

Modellflug-Zeitschrift Deutsche Luftwacht 1944 - Heft 3

Modellflug-Zeitschrift Deutsche Luftwacht 1944 - Heft 3

Modellflug-Zeitschrift Deutsche Luftwacht 1944 - Heft 3

Modellflug-Zeitschrift Deutsche Luftwacht 1944 - Heft 3

Modellflug-Zeitschrift Deutsche Luftwacht 1944 - Heft 3


Zeitschrift in Textform

Herausgegeben unter Mitwirkung des ReiehsluJifahrt-tninisteriums durch den Korpsßihrer des Nadonai-soiialtstischcn Fliegerkorps

DEUTSCHE LUFTWACHT

Modellflug

SchrißUitung i NSFK-Sturntfithrer Horst Winkler

Nachdruck nur mit Genehmigung gestattet. Für unuerlongn Niederschriften übernimmt die SchriflUitung keine Gewähr

MODELLFLUG BAND 9

N.3 S. 33-40

BERLIN, MARZ 1944

Ai'beitsweisederOtto-,DieseI-undSeIbstziiiidermotoren

Von Uffs. Herbert Scholl

Mancher Modell/Heger mag bisher der Auffassung gewesen sein, der Selbstzündungsmotor sei eine Neuerscheinung auf dem Gebiet des Verbrennungsmotors oder gar als neuzeitliche Erfindung zu betrachten. Um über diese Frage einmal endgültig Klarheit zu verschaffen, seien dem nachstehenden Aufsatz, der ähnliche Klarstellungen bringt, einige Sätze aus der Patentschrift Nr. 67 207, Kl, 46, von Rudolf Diesel „Arbeitsverfahren und Altsführungsart für, Verbrennungskraftmaschinen" vom 28. Februar 1892 vorausgeschickt:

„Dasselbe findet statt bei den Motoren, welche die Compression so hock treiben, daß die durch Compression entstehende Temperatur das Gemisch von selbst entründet. Die Entzündungstemperaturen der meisten Brennmaterialien liegen sehr niedrig, für Petroleum z. B. bei 70 bis 100° C; wenn durch die Compression diese Temperatur entstanden ist, was schon bei niedrigen Drucken der Fall ist (bei Petroleum unter 5 Alm., bei Gas ca. 15 Alm.), so findet die Zündung von selbst statt; die auf die Zündung folgende Verbrennung steigert aber auch hier die Temperatur sehr bedeutend und erzeugt die Drucksteigerung. Die bei der Verbrennung auftretende höchste Temperatur oder Verbrennungstemperatur ist von der Entzündungstemperatur, welche nur von den physikalischen Eigenschaften des Brennmaterials abhängt, vollständig unabhängig." Die Schriftleitung.

iui Laufe der letzleu Jahre hat der Verbrennungsmotor für den Modellflug eine außerordentliche Verbreitung gefunden. Mit ihm wurde die Möglichkeit zum Bau leistungsfähiger Antriebsflugmodelle gegeben. Diese Tatsache laßt manchen Modellflieger erstmalig Bekanntschaft mit diesem Triebwerk machen. Häufig hat jedoch der Modcllflieger von dessen inneren Vorgängen keine genauere Vorstellung. Die neuerliche Entwicklung des Selbstzündermotors (siehe „Mo-dcllflug" Band 8, Heft 11) wirft zudem manche Frage üher dessen Arbeitsweise und Cattungszugehörigkeit auf. Gewiß wurden an dieser Stelle schou mehrmals Aufsätze über die Vorgänge im Verbrennungsmotor gebracht, aber gerade obige Fragen konnten nicht einwandfrei, geklärt werden. Es soll Aufgabe folgender Zeilen sein, hier einmal ganz allgemeinverständlich ohne wissenschaftliche Ausdrücke und Formeln die Arbeitsbedingungen der verschiedenen Motorarten zu erklären;

Wir können die Verbrennungsmotoren nach verschiedenen Gesichtspunkten einteilen und unterscheiden:

1. nach Art des Kraftstoffes: Benzin-, Ol-, Spiritus-, Gasmotoren usw.,

2. nach Anzahl der Hübe für ein Arbeitsspiel: Zwei- und Viertaktmotoren,

3. nach Art der Zündung: Fremd- und Selbstzündungemotoren,

4. nach Art der Kraftsloffzuführung: Vergaser- und Ein-spritzmotoreu.

AMe diese Kennzeichen — so hervorstechend sie auch sein mögen — geben keinen eindeutigen Aufschluß über Art und Dauer der inneren Vorgänge, d. h., um hier die Sprache des Technikers zu gebrauchen, über die Art des Arbeitsprozesses. Alier gerade dieser entscheidet über die Ausnutzung des Kraftstoffes und kennzeichnet die hauptsächlichsten Eigenschaften des Motors. Wir können stolz darauf seilt, daß es Deutsche waren, die die ersten Verbrennungsmotoren mit den heute gebräuchlichen Arbeitsprozessen schufen. Wir unterscheiden daher in erster Linie

5. nach Art des Arbeitsverfahrens: Otto- und Dieselmotoren.

Zur Veranschaulichung der inneren Vorgänge benutzen wir das Druck-Volumeit-Diagramm (pv-Diegrainm). Es entsteht, indem über dem jeweiligen Rauminhalt der zugehörige Druck eingezeichnet wird. Mit dem Rauminhalt ist auch die Kolbdistelliing festgelegt; denn die Kolbenfläclie verändert

sich nicht. Wir können hier im Diagramm, also über der Stellung de« KotbenBodens den dazugehörigen Druck finden. Bei den drei hier wiedergegebenen Diagrammen (Abb. 1 bis 3) sind der Einfachheit halber die Ansaug- und Ausschubtakte weggelassen. Für unsere Betrachtungen wären sie nebensächlich, da sie nur vergleichenden Charakter besitzen. Weiterhin stellen die Kurven den IdealprozeQ dar; es hängen die Werte von gewissen Annahmen ab (kein Zündverzug, unendlich große Zündgeschwindigkeit, träghcitslose Strö-' mung usw.), die in Wirklichkeit nicht zutreffen. Durch diese Maßnahme wird dem Ingenieur eine rechnerische Erfassung der Prozesse ermöglicht sowie deren Vergleiche untereinander. Bemerkenswert ist noch, daß die von den Kurven*

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-Wh

5 10 k

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/o/umen —1 —fto/bennt/6

^Auspuff

Kolben

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I

linker^

Abb. I. Diagramm des Ottomotors

Mg/cnf*

30

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20

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fo/umen — ■Kolbenhub

a\ Auspuff

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Zylinder \ I

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rechter

Totpunkf-^"^ Abb. 2. Diagramm des Dieselmotors

umschriebene (schafflerte) Fläche abzüglich der Ansaug-und Ausschubarbeit ein Maß für die an den Kolben abgegebene Arbeit darstellt. Da hei unseren Diagrammen der gleiche Maßstab gewählt wurde, können die Flächen untereinander verglichen werden.

Arbeitsweise der Verbrennungsmotoren nach dem Otlover-fahren (Gleichrnuraverbrennung)

Das zuerst von Otto angewandte Verfahren der Gleichräum Verbrennung stellt das heute v erb reit eiste dar. Es kann im Zwei- oder Viertakt durchgeführt werden. Obwohl wir oberflächlich derartige Motoren schlechthin als Benzinmotoren bezeichnen, lallt- sich der gleiche Prozeß auch mit anderen Kraftstoffen durchführen (Umstellung der meisten Kraftfahrzeuge auf Gasbetrieb). Die weileste Verbreitung findet dieses Verfahren hei Kraftfahrzeug, und Flugzcug-uiotoren und Gasmaschinen.

Wir verfolgen zunächst die inneren Vorgänge in iL dem fiv-Diagramm (Abb. 1).

Der Kolben befindet*sich vor Beginn seiner Bewegung im rechten Totpunkt, Punkt a, das Kraftstoff-Luftgemisch im Zylinder; die Ventile sind geschlossen. Der Kolben bewegt sich nach ünkl und verdichtet das Gemisch, Linie a—h (Verdichtungsverhältnis rü 1 : 6,5), bis im linken Totpunkt der höchste Verdichtungsdruck, Punkt Ii, erreicht wird. Durch Zündung (zumeist elektrisch) und Verbrennung erhöbt sich die Temperatur (~ 2000° C) und der Druck steigt schlagartig (~ 25 atü), Linie b — c, ohne daß sich der Rauminhalt ändert. Man bezeichnet daher das Ottoverfahren das der Gleichraumverhrennung. Der Kolben bewegt sich nach rechts, die Gase entspannen sich, Linie c—d, und geben die Arbeit an den Kolben ab. Im unteren Tot]umkt d cutweichen die Gase durch das jetzt geöffnete Auspuffvcnlil in* Freie, Es folgen die nicht eingezeichneten Aussrhub- und Ansaugtakte.

In Wirklichkeit wird für die Zündung und Verbrennung des Gemisches eine gewisse Zeit benötigt, und man laßt deshalb die Motoren mit Frühzündung laufen. Für unsere Erwägungen spielt das jedoch keine Rolle. Die Gciuisehanfbcrcilung wird bei kleinen Einheiten (Automobil- und kleinen Ftug-motoren) durch Vergaser erreicht (Vergasermotoren). Bei großen Flugmotoren wird der Kraftstoff wiihrcnd des Verdichtungshubes eingespritzt (Einspritzmotor).

Arbeitsweise der Verbrennungsmotoren nach dein Dicscltcr-fuhren (Clcicbdriickvcrbrcnnung)

Infolge der besseren Brennstoffausnutzung und seiner Aiit spruchslosigkeil fand der Dieselmotor rasch Eingang aU

Grußkr^fliuuiicliiuv. Auch als Flugzeugtriebwerk findet er Verwendung,' konnte sich bis heute jedoch nicht allgemein durchsetzen, da er vor allem Belastuugsäuderungen nicht gut verträgt. Als Kraftstoffe werden in erster Linie öle benutzt. Auch hier wendet mau das Zwei- und Viertakt verfall reu au (Abb. Z).

Von :i nach b wird diesmal nur Luft verdichtet, jedoch bedeutend höher (30 bis 40 atü), wohei die Temperatur Btark zunimmt (~700° C). Nach Erreichen des höchsten Verdichtungsdruckes, Punkt Ii, wird, während sich der Kolben wieder nach rechts bewegt, durch eine Düse fein zerstäubter Dieselkraftstoff (öl o. ä.) eingespritzt, Linie b—c. Der Kraftstoff i erbrennt beim Eintritt in der glühend heißen Luft und steigert die Temperatur entsprechend der zugeführten Wärmemenge. Die Einspritzgeschwindigkeit wird So gewählt, daß sich der Druck während des ganzen Vorgangs möglichst nicht ändert. Man bezeichnet deshalb das Diese)verfahren auch mit Glcichdruckverbrennung. Von ■:—d findet Entspannung und Arbeitsabgabe statt. Die anschließenden Ausschub- und Ansaugtaktc sind, wie bereits erwähnt, weggelassen.

Vergleich zwischen Otto- und Diesel verfahren

Eingangs wurde schon erwähnt, daß die schraffier Du Fläche ein Maß für die Arbeitaabgabe während eines Arbeitsspiels darstellt. Beim Vergleich der Flächen Fq und Fp erkennen wir sofort die Vorteile des Dieselprozesse«. Seinhervor-stechendee Merkmal ist dieAuwendiingder Gleichdruckverbrennung; durch sie wird eine größere Diagrammflache erzielt, was einer größeren Lei-stungsausheute gleichkommt- Vorteile, wie der Wegfall der Zündanlage, sind wohl sehr begrüßenswert, werden aber durch die erforderliche Einspritzpumpenanlage aufgehoben.

Bei den Motoren nach dem Ottoverfahrcn darf das Verdichtungsverhältnis einen gewissen Betrag nicht überschrci. ten, um bei ungünstigen Verhältnissen Selbstzüudungeu zu vermeiden. Beim Diesel dagegen gewährleiste/ die durch das Verdichtungsverhältnis erzielte Temperaturerhöhung ein sicheres Entzünden des Kraftstoffes. Der Zündzeitpunkt muß hei dem Ottoverfahrcn durch die Zündanlage und beim Dieselverfahre ii durch den E i nsp r it z b e g i Bn beherrscht werden.

Arbeitsweise des Selbstzündermolors

In der letzten Zeit ist mit der Konstruktion des Selbstzündermolors eine beachtliche Vereinfachung gelungen. Es wird bei ihm die Zündung durch entsprechend hohe Verdichtung erreicht. Über seine Gattuugszugehörigkeit sowie seine Zukuuftsanssirlilen sind die verschiedensten Ansichten ver-

^\Aaspuff

Volumen -Kolbenhub-

Kothen

O

Zylinder

■rechter

l/'nker-^^

^~-Totp unkt—

Abb. 3. Diagramm des Selhslziindcrmoiorx

treten worden. Zu ihrer Klärung wollen wir zuerst einmal das pv-Diagrainm unterEuchen (Abb. 3).

Oer Zylinder ist mit eiueui Iv ra f isto Q-1.ul'i gt mi<cb gefüllt. Der Kolben bewegt sich vom rechten zum linken Totpunkt und verdichtet das Gemisch (Verdichtungsverhältnis ~ 1: 20), Linie a—h. Der Enddruck b muH nun gerade so groß sein, daß die Entzündungstemperatur erreicht wird. Es folgt darauf schlagartig die Verbrennung (bei gleichbleibendem Raumjulialt), Linie b—c, Die Temperatur und der Druck erreichen ihre Höchstwerte, Punkt c. Anschließend wird der Kolben durch die sich entsponnenden Gase nach rechts getrieben, Linie c—d. Bei d erfolgt der Auspuff ins Freie. Wiederum sind der Ausschub und Ansaughub weggelassen worden.

Alt li.'.u! der inneren Vorgänge und des pv-Diagramms stellen wir fest, daß es sich zweifellos um eine Gleichraum-vcrbrennmig, also um einen Ottomotor handelt, wenn auch der Arbeitsprozeß einen gewissen Grenzfall darstellt. Der Zündzeitpunkt wird lediglich durch die Temperatur am Ende der Verdichtung beherrscht. Eine stabile Regelmiiglichkeit ist dadurch aber nicht gegeben. Ist die Temperatur im Punkt h niedriger als die Entzündungstemperatur des Kraftstoff-Luftgemisches, so kommt keiue Zündung zustande; erreicht sie jedoch schon vorher diesen Wert, so entsteht Frühzündung, die wiederum einen regelmäßigen Lauf unmöglich macht. Der Verstellung de« Verdichtungsverhältnisses fällt daher die Aufgabe der Zündzeilpunkteiaatellung zu.

Die Tatsache der Selbstzündutig eines solchen Motors laßt auch Schlüsse auf sein Verhalten zu. Er wird vor allem gegen i ■ ■ la ■■ i ■•■■'-< gs- und Kraftstoffzusammcnsetzungs-Anderungcn sowie große Tciuperaturschwankungen der Vcrbrennungs* und Kühlluft empfindlich sein. Luftdicht eiitideriiiigen dürften geringeren Einfluß ausüben, da die Verdichtuugslcinperatur im wesentlichen vom Verdichtungsverhältnis abhängt.

Wenn auch das Streben nach Einfachheit in der Technik von größter Bedeutung ist, so steht doch wenigstens bei unseren Kraft- und Arbeilsmsschincn die Frage der Wirtschaftlichkeit an erster Stelle. Ein Vergleich der Diagramm-Hachen zeigt, daß infolge der höheren Drücke und Temperaturen der Selbstzüudermotor wirtschaftlich etwas günstiger liegt als der Ottomotor mit Frcmdzünduug, daß dagegen die Wirtschaftlichkeit des Dieselprozesses nie erreicht wird.

Damit dürfte alles über die Eigenschaften des Selbstzündermotors gesagt sein, und es zeigt sieb, daß er sich vor allem als Kleinkraftmaschine ohne große Belaslungsäude-rungen eignet. Auf Grund des Arbeitsprozesses könnte er die Bezeichnung „Ottomotor mit Selbstzüuduug" erhalten. Der Einfachheit halber bleibt man praktisch hei den schon hekannten Bezeichnungen wie „Selbstzüudermotor" oder ,.Selbslzüuder",

Mit dem SelbslzÜDdermotor wurde dem Modellflug ein weiter vereinfachtes Triebwerk gegeben. .Möge neben den Vorzug der Ein fachlich auch die Bewährung treten!

Benzinmotor-Flugmodell

Von NSFK-Sturmführer Ludwig Anlköfer, LauenburgjElbr ( Bauzeichnungen auf bj'iliigmdein Bauplan)

Der Bau meines Benzinmotor-Flugmodells ist solchen Ma-dellfliegeru zu empfehlen, die über genügend Erfahrungen im Bau und Betrieb leistungsfähiger Segel- oder Gummimotor-Flugmodelle verfügen. Das Flugmodell unterscheidet fich in der Art der verwendeten Werkstoffe nicht wesentlich von anderen leistungsfähigen Benzinmotor-Flugmodellen. Seine Besonderheiten liegen in dem einfachen Aufbau des Flugwerkes, in der guten Zerlegbarkcit (Rumpf, zwei Flügel, V-Leilwerk, Fuhrwerk und Triebwerk) und der neuartigen Bcfcsligungswcise des höchst einfach herzustellenden Fahrgestells,

Die mit dem Flugmodell zu erzielenden Flugleisluugen dürfen, als überdurchschnittlich bezeichnet werden. Schon mehrere Male sind die für den Erwerb des Modellflug-Leistimgsabzeichens geforderten Bedingungen mit.ihm erfüllt worden. Besonders hervorzuheben ist der ßache Gleitflug, der nach sorgfältigem Bau des Flugwerkes und nach richtigem EinIiiegen erzielt wird.

Der Rumpf

Der Rumpf setzt eich aus den Teilen 1 bis 39 zusammen. Sein Bau beginnt mit dem Ausschneiden der Spanien I bis 9. Am fertigen Motorspant 1 ist alsdann der Motor anzupassen. Ist dies geschehen, wird der Motor wieder entfern!, worauf die Muttern in die Spanlrückseite einzulassen und- einzuleimen (Zelluloseleim) sind. Über die Zusammensetzung des für die Befestigung des späteren Fahrgestells dienenden Fabrwerkspantes aus den Teilen 3 wtd 4 unterrichtet Zeich-mingssammelbliilt I. Vor dejn Verleimen der Einzelteile dieses Spantes empfiehlt es sich, den Bügel der Falirgestell-ttrehe 73 p rohe weise in die Aussparung des Spantes 4 zu setzen.

Der Zusammenbau der Spanien 1 bis 9 und des Rumpf-eudstückes 10 mit den Rumpflängsholmeii 11 bis 13 und dein Kidsuri 14 geschieht rücklings auf einer Uuterlcgzeichnuiig. Es ist zweckmäßig, die Rumpflängsholmc 11 und den Kielgurt 11 vor dem Einfügen in das Rumpfgerüst über Dampf entsprechend dem Krüiumiiiigsverlauf vorzuliegen. Ferner ist darauf zu achten, daß der Motorspant 1 gemäß der filmt-tiiclitszciihiiuiig in der vorgeschriebenen Einstellung (12J nach iiilUui. 2 nach links geneigt) eingebaut wird. Das Einleimen der Teile 15 bis 25 bereitet keine Srliwierigkeitou.

Weniger einfach gestaltet sich die Beplankung des Rnuipf-kupfcs (Teile 2ü bis 29). Es cmpliehll sich, das Beplanken in folgender Reihenfolge vorxiiiiehiucn:

I. Unterseite. 2. Obcrsrile. 3. rcehte :um<I linke Srile.

Abb. i. Das fertige Benzinmotor-Flugmodell von Anlhöfer

AU Beplankuiigswerksloff kann notfalls auch der Werkstoff Ccl]odur, 0,4mm stark, benutzt werden. Das Beplan-kuugsstück für die Rumpfkopfuulerseite ist vor dem Aufleimen von vorn und hinten einzuschätzen, weil es sich dann spannungsfrei der zu beplankenden Fläche anschmiegt. Der Schlitz für den Durchlaß des späteren Fahrgcslcllbügels wird erst nach vollständiger Trocknung des Leimes angebracht.

Zur Vervollständigung des Rumpf rohbaues müssen die Spantoberteile 30 bis 33 an die Rückseiten der entsprechenden Spanten geleimt werden. Der Humpflätigsholm 34 bildet die Oberkante der dachförmigen Ruiiipfolicrseile. Nach dciu liiiileiiucii iler Sliflliallcr 35 und 37 und der Uefestigungs-stifte 36 und 38 und dem Einsetzen der licfcstiguugsöse 39 kann der Rumpf bis zum später erfolgenden liespanucii zur Seite gelegt werden.

Der Tragflügel

Der Tragflügel besieht im- den Teilen 10 Iii« 58. Jeder Hügel wird für sieh auf einer ebenen Hauinilcrlagc. zweek-

+

Hohr

-Äffe

^6o. 2. Por-MMag j'ü> Jen Einbau des Zeitschalters

Zeifccko/ter

ßaf/er/e

mäßig auf einer Unlerlegzeichnung, zusammen gesetzt. AU Besonderheit sei auf das Biegen der äußeren Enden von Nasen- und Endleiste hingewiesen. Wie Zeicbnungssammel-blntt II zeigt, sind die Nasenleistcn 53-und die Endleisten 52 an den Enden mit einer Laubsäge aufzutrennen. Es entliehen dadurch Leisten! amellen, die lieh sehr gut, nachdem Leim angegehen worden ist, in die vorgeschriebene Form biegen lassen. Das Biegen, und Anschalten der Rand bogen 54 bedürfen keiner besonderen Beschreibung. Es sei nur darauf hingewiesen, daß sich der Flügel zwischen den drei letzten Rippen schwach verwinden muß, wie es Zeichntmgssam-melblatt II angibt.

Die nächste Arbeit besteht in der Herstellung und im Verbinden der Teile 40 bis 44. Diese Teile,'die zusammengesetzt ab „Verbindungskästen" bezeichnet werden sollen, gestatten die spätere Zerlegbarkeit des Tragflügels. Ihre Verbindung untereinander geschieht lediglich durch den Verbindungszapfen 53, der mit einem der beiden Verhindungs-kästen fest verleimt ist. Ein probeweise! Aufsetzen der Verbindungskästen auf den Rumpf zeigt, ob die Arbeit genau ausgefallen ist.

Die Verbindungskästen werden alsdann wie folgt mit den Flügeln verbunden: Sie sind auf einer ebenen Bauunterlage festzuheften. Alsdann können die Wurzelenden der Nasen-leistc 53, der Holmgurte 50 und 51 .und der vorher vorgebogenen Endleiste 52 in die vorhandenen Aussparungen der Verbindungskästen gesteckt lind geleimt werden. Dabei ist auf die vorschriftsmäßige V- und Pfeil form der Flügel genauestens xu achten. Als AbschluQarbeit sind die Füll*

leisten 55, die Beplankung 56 und die unterseiligen Profil-streifen 57 anzuleimen.

Das Leitwerk *"

Das Leitwerk ans den Teilen 59 bis 72 entspricht herstel lungsmäßig dem Tragflügel. Nur sind beide LeitwerkhälFten starr miteinander verbunden.

Das Fahrwerk

über den Bau des Fabrwerkes, das sich aus den Teilen 73 bis 77 zusammensetzt, sind erklärende Worte überflussig, da sich alle Baueinzelheiten aus dem Zcichnungasammelblatt I ergeben, Wo die Räder als Fertigfabrikat nicht erhältlich sind, müssen sie im SelbBtbau in vorgeschriebener Größe hergestellt werden.

Der Motor

Der Einbau des Motors und alter zu seinem Betrieb er. forderlichen Teile erfolgt nach den hierfür bekannten Grundsätzen.. Uber diese ist in dieser Zeitschrift schon vielfach berichtet worden. Wer hierüber nicht Beseheid weiß, beachte die für den Motor Kratmo 4 geltenden, von der Herstellungs-Ürrns gelieferten Ein bauvorschriften.

Abb, 2 zeigt einen Vorschlag für den Einbau des Zeitschalters. Er macht einen besonderen Ausschalter überflüssig. Beim Anwerfen des Motors muß der Zeitschalter ge-"ifl'net, beim Lösen des Akkus geschlossen sein.

Das Bespannen und Imprägnieren

Vor dem Bespannen des Rumpfes ist der Motor auszubauen und sind alle Holzteile des Rumpfkopfes sorgfältig zu lackieren. Letztere Maßnahme hat den Zweck, zu vermeiden, daD Benzin- und Olreste in das Holz eindringen. Der Rumpf ist alsdann, nachdem er sauber „verputzt" wurde, mit 25 g/m: schwerem Flugmodell-Bespannpapier in der üblichen Weise zu bespannen. Beim Bespannen des Tragflügels ist darauf zu achten, daß die FlugelverWindung erhalten bleibt. Die fertig bespannten Flugmodellteile sind alsdann zu „wässern" und erhalten nach dem Verdunsten des Wassers, das die Straffung verursacht, einen Anstrich mit einem nicht spannenden Flugmodell-Uberzuglack.

Das Einfliegen .

Zunächst ist das Flugmodell auszuwiegen. Der Schwerpunkt muß etwa 20 mm hinter dem Tragflügelholm 50 in der Flügelwurzel liegen. Zum Trimmen kann der Zeitachalter benutzt werden, der zweckmäßig an der rechten Rumpfseite eingebaut wird. ,

Ist die Schwerpunktlage festgelegt, wird das Flugmodell vorsichtig im Laufstart auf seine LängsstabilitSt geprüft. Geringe Kopf- und Schwanzlastigkeitserscheinungen werden durch Verschieben des Zeitschalters oder sonst durch besondere Trimmgewichte ausgeglichen.

Beim ersten Start zum Kraftflug darf die Kraftflugzeil nicht zu kurz eingestellt sein, da die Auswirkungen von Einstellungsfehlern in größerer Höhe weniger gefährlich, sind als in Bodennähe. Unerwünschte Erscheinungen in der Fluglage sind durch Verstellung der Motorzugrichtung (Einlegen von Unterlegscheiben) zu beseitigen. Das Flugmodell muß in großen Kurven steigen.

Der induzierte Widerstand und das tragende

Höhenleitwerk

Von Joachim Strahl, Rostock

Mancher Leier wird fragen, was die beiden Begriffe induzierter Widerstand und tragendes Höhenleitwerk miteinander zu tun haben. Aber wir werden schon sehen!

Jeder fortgeschrittene Modellflieger kennt die Auftragung c„ über c,n, die Lilienthal zuerst ausführte, und die wir Polare nennen. Zu jedem Auftriebsbeiwert können wir sofort den Widerstandsbeiwert ablesen, z, B, e„ ä= 0,45 . . . c,„ = 0,023 (Abb. 1).

Ebenso tragt man den Anstellwinkel a über ca auf und kann zu jedem Anstellwinkel den Auftriebsbeiwert ablesen (Abb. 2), z. B. a = 3,0° . . . ca = 0,605.

Wenn man min neu Widerstand und Auftrieb eines Trag-Itügels von 0,3 nr Fläche und « — 3,0° bei einer Geschwin-

digkeit v = 8 m/s feststellen will, so nimmt man die Polare des Tragflügels {TragflügelproFils), liest zu a = 3,0° ein r„ — 0,605 ah, und der Auftrieh ist

A = ca.QJ2.vI. F.

in unserem Falle:

A — 0,605- 1/16. 8j-.(U (.bei 5 = I/«),

also

4 = 0,726 kg.

Mit dem Widerstand macht mau es ähnlich, nur daß mau £ii dem jetzt bekannten ca den Widerstündsbeiwert r1r sucht.

W = c,r ■ 6/2 -1>' - F.

Abb. 1. Polardiagramm

Abb. 2. Auftrieb und Anstellwinkel

Abb. 3. Polaren bei verschiedener Flügelstreckung

Wem kommt es dabei in den Sinn, daß dieser Rechnungsgang unrichtig ist? Ich habe jedenfalls schon viele Modellflieger getroffen, die so rechneten, und auch schon manche Veröffentlichung in dieser Rechnungsart gelesen.

Jeder Tragflügel hat seine eigene Polare, ebenso jedes Höhenleitwerk, auch wenn sie alle das gleiche Pro Gl haben. Und da» kommt eben -durch den induzierten Widersland (heute meist Randwiderstand genannt). Das Wort soll uns hier nicht weiter stören. Wer etwas Genaueres darüber lesen will, der schlage im „Modellflug" Nr. 7, Jahrgang 1942, nach.

Jeder Tragflügel hat eiue bestimmte Spannweite b und

eine bestimmte Fläche F. Den Wert -jr = A (Lambda) nennt

man Flügelstreckung, und dieser Wert ist charakteristisch für die Polare, Beim Rechteckflügel ist F = b • t (Flache =

Spannweile X Tiefe), also A — — und gibt uns an, ,wic oft

die Tiefe in der Spannweite enthalten ist.

Jetzt wird manchem auch wohl klar, weshalb hei einem Göltinger Profil immer die Streckung A angegeben ist. Meistens ist sie gleich 5. Eine Göttinger Polare ist eben nur für die Streckung 5 gültig. Haben wir einen Flügel wie z. B. beim „Ursiuus" mit einer ungefähren Streckung von A - - 10, so ist die Polare nicht mehr gültig.

Wie erhalten wir nun die wirkliche Polare?

Der Widerstand dea Tragflügels besteht aus zwei Teilen, dem induzierten Widerstand und dem Profilwiderstand. W = Wt + Wp; c„ = c,fll- + cwp.

Der Pro Iii widerstand ist nur von der Profilfonu und dem ctt abhängig, der induzierte Widerstand von der Flügelstreckung und dem ca, und zwar ist ■

31 -A

Wir sehen also: je größer die Streckung, desto kleiner cwj. Aber wir sehen auch, daß cwi mit dem Quadrat von c„ zunimmt. ,

Wie bekommen wir nun eine für unseren Flügel gültige Polare?

Jede Polare, die wir ala Grundlage nehmen, bezieht sich auf eine bestimmte Flügel Streckung, z. B. hei den meisten Cottinger Polare» A — 5. Dafür wäre also:

c\ni--■= —

Ca'

15,7'

Wenn ich für jedes ca diesen Wert vom cw der Polare abzieht-, so erhalle ich die Profilwiderstsndspolare des Profil» fcap) (Abb. 3). ,

Der induzierte Widerstand entsteht bekanntlich auf folgende Weise: Über dem Profil tritt ein Sog, unter dem Profil ein Druck auf, an den Flügelenden vollzieht »ich dadurch ein Druckausgleich. Dieser Druckausgleich vermindert den Auftrieb, und zwar um »o mehr, je kleiner die Flügelslrek-kung wird. Nimmt man also eine größere Streckung, so wird die Wirkung auf die ganze Fläche kleiner und damit das ca größer. Will man da» ca aber beibehalten, so kann man eben einen kleineren Anstellwinkel nehmen, um denselben Auftrieb zu erhalten. Deshalb muß ich auch den Anstellwinkel um a( verkleinern. Der Anstellwinkel setzt sich wie folgt zusammen:

a == af + dp.

Hierbei ist aber

Cf = —A • 57,3. lu unserem Falle ziehe ich at für A — ü »Ii, also aj = ~ ■ 57.3 - «g ■ 3,65.

Die Polaren, die ich erhalten habe, gelten für ein unendliches -i> was mit einer unendlichen Spannweite identisch ist.

Um nun die Polaren für eine bestimmte Streckung zu ermitteln, muß ich das ewl. dieser Streckung daztizählen. Für A = ]0 ist:

c - — Sit

** ~ 31,4 '

Für ca = 0,6 ist:

<Abb-*>*

Genau so verhall es sich mit dem Anstellwinkel, Zu dem ßji muß ich das at der Streckung zählen.' Für A = 10 Ist:

a< = ~" 57,3 = cn- 1,83.

Für ca = 0,6 ist:

- «, = 0,6 ■ 1,83 = 1,1° (Abb. 1).

Bemerkenswert ist hierbei noch, daß man bei c„ = 0 weder ein (Vi noch ein a^ hat. Die Polaren für alte Streckungen gehen also immer durch einen Punkt, nämlich bei ca = 0-

So entsteht die Polare eines Tragflügels, aber auch die eines Höhenleitwerks. Bei diesem fällt der induzierte Widerstand ganz besonders ins Gewicht, weil Höhenleitwerke fast immer eine sebr kleine Streckung von inei*tens unter 5 haben.

Uni nun die Polare des ganzen Flugmodells zu bekommen, muß man die Auftriebe und Widerstände der einzelnen Teile den Flugmodells addieren. Beim Auftrieb ist das am einfachsten, denn nur der Flügel und das Höhenleitwerk können Auftrieb liefern. (Auch das symmetrische Höhenleitwerk liefert Auftrieb, wenn es unter einem positiven Winkel angeblasen wird.)

Für ein Flugmodell mit tragendem Höhenleitwerk gilt Aga = Afi + Am oder Caya • q • F Fi = caPl ■ q • Ff j + c„ m • q • F/u und, .wenn man durch q • Fp\ dividiert,

Fjn

co t- = c„ r i + c« in • rp— .

Man darf also die Beiwerte nicht ohne weiteres addieren, sondern muß sie im Verhältnis der Fläche zur Flügelfläche umrechnen.

Beim Widerstand tritt noch der Widerstand des Rumpfes und des Seitenleitwerks dazu:

e«ea = ea Fl -+■ ca itl--p^ + e« n • -j.— + e« st - ■

Diese Werte müssen für eine Anzahl Anstellwinkel errechnet Verden. Dahei ist darauf zu achten, welchen Einstellwinkel man gewählt hat. Soll z. B. ein Einstellwinkel von 3° zugrunde gelegt werden, so muß man, wenn man das cg des Flügels bei 3° abliest, das r.„ des Höhenleitwerks bei 0° ablesen. Man darf immer nur die einander zugehörigen Werte addieren- ' ' * ' *.

Auf diese Art und Weise habe ich nun un folgenden die Polaren von zwei Bonat gleichen Flugmodellen, nur einmal mit symmetrischem und einmal mit tragendem Höhenleitwerk, verglichen.

Es soll uns dahei nicht stören, daß ich sehr kleine Widerstände und dadurch sehr große Gleitzahlen bekomme. Ich

frofll GS393

Abb. 7. Polaro des tragenden Höhenleitwerkes

Abb. Ii. Auftrieb und Anstellwinkel des tragenden Tfähenleitwerttes

Abb. 9. Polare, des symmetrischen Höhenleitwerkes

habe die Polaren den Göllinger Messungen entnommen, lui Modell/lug gelten- aber bekanntlich viel kleinere Reynolds-srhe Zahlen. Deshalb werden die Widerstände entsprechend größer. Aber das werden sie ja bei beiden Flugmodellen gleichzeitig. Der Vergleich ist also trotzdem richtig.

Für diesen Vergleich habe ich ein Flugmodell wie das Lot-tlungssegelflugmodell „UrBiiuts" gewählt, mit ähnlichen Abmessungen und ähnlichen Profilen.

Die Abmessungen für das Flugmodell sind: Flügel: Fläche F = 0,34ni=, Spannweite 6 = 1,80 1,1. A = 9,55 oder rund 10 (hei so großen Streckungen macht dieser kleiue Unterschied kaum etwas aus). Der Eiuslcll-winke! betrug in beiden Fällen 3,5°.

Höhenleitwerk: F/u == 0,096 iu:, b — 0,60 tu, A = 3,74, Das Höhenleitwerk hatte jedesmal ein a von 0°.

Seitenleitwerk: Fs, — 0,045 ms, b = 0.285 111, /I sss 1,80.

R 11 Hl II f : Größter Querschnitt F — 0,0095 «r.

Die günstigste Glcilzahi bekommt mau, wenn uiuu die Tangente durch den Nullpunkt an die Polare legt. Man kann dann bei c0 = 1,0 gleich die Gleitzahl ablesen. In uusereni

Falle für A = 3 ist — = 0,046 und für -1 = 10 ist

— = 0,035. Das würde in unserem Falle ein Gleilvcrhältnis c,i

für .1 =5: —^=1 zu 21,7 und für a — 10: -° = 1 zu 2B,S ca cw

geben.

Iii Abb. 6 sehen wir den Anstellwinkel für .1 = 5 und .1 = 10 zum Vergleich aufgetragen. Die Polare des tragenden Höhenleitwerks ist aus Abb. 7, die zugehörigen Anstellwinkel sind aus Abb. 8 zu ersehen. Die gesamten cu-Werlc i'-'i- net) können wir uns nun errechnen.

Für den gesamten Widerstausdbeiwcrl Cwga muH man noch ein ctc für den Rumpf und für das Seitenleitwerk annehmen. Für den Rumpf habe ich dabei ein <V ff — 0,15, füf das Seitenleitwerk ein cw st — 0,01 ange-

Abb. 10. Auftrieb und Anstellwinkel des symmetri jenen UökenhitWerkes

Abb. 11. Verglcicks-Polareii der Flugmodelle

Abb. 12. Auftrieb und Anstellwinkel der Vergleichs'FUigmodeUe

An Profilen wurde für den Flügel'Gö 549, für das symmetrische Höhenleitwerk Gö 409 und für das tragende Höhenleitwerk Gö 593 gewählt.

In Abb. 5 sehen wir die Polare des Tragflügels. Zu'ui Vergleich ist die grundlegende Polare mit -'1 = 5 eingezeichnet.

Gleichzeitig sind die besten umgekehrten Glcjtzahlcn

eingezeichnet.

Den Wert — bezeichnet man bekanntlich mit Cleilzahl.

Je kleiner die Gleitzahl, um so kleiner ist der Gleitwinkel und um so großer die Flugstrecke.

Die Flugstrecke bekommt man, wenn mau den reziproken

Werl bildet, also — = 1 xu.28.ii. Da* bedeutet, daß ein Flügel cw

aus 1 in Hübe 28,5 m gleiten würde (natürlich nur, wenn die Stab/Ii lätsgeselze erfüllt' waren).

Für den eingezeichneten Punkt ist die Gleilzahl z. lt.

nominell. Die Polare des symmetrischen Hüheiiteilwerk-profiU ist in Abb. 9, der Anstellwinkel in Abb. 10 dargestellt.

Die fertig errechneten Polaren werden in Abb. 11 verglichen, die Anstellwinkel in Abb. 12. Ein großer Unterschied ist in den Polaren kaum zu bemerken. Jedenfalls sieht man, daß sich eine 20 "/«ige Gleitzahlverbesserung, von der in ModelIfliegerkreiseit schon gesprochen wurde, leider nicht ergibt. Dieser geringe Unterschied ist auf den induzierten Widerstand zurückzuführen. Mit dem tragenden Höhenleitwerk erzeugt min zwar zusätzlichen Auftrieb, aber ein Höhenleitwerk, das Auftrieb erzeugt, hat auch einen induzierten Widerstund. Dabei werden die Verhältnisse beeinträchtigt, weil ■las Höhenleitwerk ein so ungünstiges A (z. B. A = 3,74) hat. Man muß also jede kleiue Auftriebserhöhiitig mit einem verhältnismäßig hohen Widerstand erkaufen.

Im „Modcllflug", Bd. 6, Nr. 5, wurde eine Rechnung gezeigt, hei der der induzierte Widerstand nicht berücksichtigt wurde, also die Polaren nicht auf das richtige A umgerechnet worden sind. Ehensa begeht die Berechnung in Heft 6 desselben Jahrganges den gleichen Fehler. Wegen des induzierten Widerstandes ist eben gerade die Gleilzahl des Lcit-werkprofits wesentlich schlechter als die des Tragflügels.

Als Gegenüberstellung habe ich eine solrlie f a I s r Ii « Hci'liming «lieh für iiiPinc Vrrglcirhg-Flugmodrllc diiri'bge-

Falscher Verglich !

. nll i-rlTrttrUiNfli---ilHron-M«

Abb. 13. Polaren ohne Berücksichtigung des induzierten Widerstandes

Abb. 14. Wirkliche Gleitxahlen der Vergleiche-Flugmodelle

Abb. IS. Steigsafilkurven der Vergleiche-Flugmodelle

Tührt. Ich erhielt sogar eine noch größere Gleitzahlverbesse-nmg, statt 10,5 sogar 16,5 % (Abb. 13).

Die wirklichen Gleitzahlen (umgekehrten Gleitzahlen) sind zum Vergleich in Abb. 14 eingezeichnet.

Die Gleitzahlen sagen zwar viel über die Güte eine» Flug, modelte aus, aber unmittelbar interessieren sie uns nicht. Denn bei unseren Flugmodellen wollen wir nicht die größte Strecke, sondern dte größte Flugdauer erreichen. Diese'er-ziclen wir aber bei der kleinsten Sinkgeschwindigkeit. Die Sinkgeschwindigkeit errechnet man:

A'Y~F 'c0l.S/c^

Normal erweise läQt man den letzten Ausdruck unter der Wurzel stehen, dann heißt er nämlich cV/cig', und das ist die Steigzahl. Ich habe ihn aber absichtlich so hingeschrieben, weil mau dann die Steigzahl lehr leicht errechnen kann Da wohl die wenigsten Modellßieger mit gebrochenen Exponenten zu rechnen vermögen, gehe ich die Werte hier an:

Mau erhält also die Steigzahl in jedem Punkt, wenn man das Ca, zu dem ca aucht und dann das entsprechende c..,--;'-durch den gefundenen Cuj-Wert dividiert. Für meinen Vergleich habe ich die Steigzahlkurven in Abb. 15 aufgezeichnet. Hier ist die Verbesserung nur noch sehr gering, nämlich 2,5 Ve. Da wir aber unser Flugmodell leider nicht bei der besten Steigzahl Siegen lassen können (Nähe von C„ mal und dadurch Abreißen der Strömung) und zwischen der besten Steig- und Gleitzahl fliegen, so wäre in unserem Falle der Gewinn wohl noch etwas gröQcr als 2,5 °/o.

Nun mag »ich jeder Modellflicger einmal überlegen, ob es •ich angesichts dieser wirklich geringen Verbesserung verlohnt, ein tragendes Höhenleitwerk anzuwenden. Das tragende' Höhenleitwerk hat nämlich einen großen Nachteil, über den sich wohl alle Modellßieger einig lind, die Beeinträchtigung der Stabilitätseigenschaften. Ganz abgesehen davon, daß mein Vergleich ja gar nicht reell ist, deaJjJum gute Stabilitätseigenschafleu zu bekommen, benötige ich:hei einem symmetrischen Höhenleitwerksproül auch eine ' kleinere HöbenleitwerksSäche; dadurch wird natürlich die Gleit- und Steigzahl wieder verbessert. Nach diesen Erörterungen bringt also das tragende Höhenleitwerk bei Segelßugmodellen keine Verbesserungen. Damit sei nichts gegen seine Verwendung hei Motorflugmodellen gesagt. Daß hier die Stabilitätaeigen-schnften heim Start günstig beeinflußt werden, ist durch die Praxis erwiesen. Nachteile bewirkt es hier jedenfalls nicht. Bei Motorflugmodellen wenden wir das tragende Höhenleitwerk auch zukünftig an.

Inhalt des Schriftteils

Seit«

Arbeitsweise der Otto-, Diesel- und Selbstzündermotoren. Von Uffz. Herbert Scholl.......33

Benzinmotor-Flugmodell. Von NSFK-SturmfüllrerLudwig Anlhöfer.......-.........35

Stil*

Der induzierte Widerstand und das tragende Höhenleitwerk. Von Joachim Strahl ....... . 36

Bauplan: Bensinnicior-Flugmodell. Von NSFK.Sturmführci Ludwig Anthbjcr.

Ifrraujj.Sfr; Dtr JOrpi/BAnr d.j Ngiionalreai&litlUehrn FlUgarkarpt. Brrltn WJS. Hauptt&rlftUUtr: Hont Winkl*?. Lthnilw f rfartil/ahn. S<MJl*ntr. 1.

Ftrnrprtthtr: Orantinburg 1397. V^fnitaarttich für iit ttchniichtn Zrltknungrni SehrlftMur Faul Aw, Zauthtn h. Btrtln. Dttr.au ttr. 3. Virtag p4A E.5. Mitttar & Silin.. BttJtn StFfS. Pnttki Brntt Stagfrlri MtiiUr unj SoAn, ButKArvtktrii, B tri in. JnittftnUtttr unj rirmnlwortUtk für 4mn Inhalt irr Arutlgtn; F. Folfcfliaiig, Btrlttt WH. Zur Zeit gtlt Anulgtn- Fr111111tt Ffr. J. Ein i,lr,,ß R M (1,60. BrmugipnU wltritlJ4krlith BM I.S0.


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Erlaubnis zur Retro-Digitalisierung und Veröffentlichung auf der Digitalen Luftfahrt Bibliothek am 2. Mai 2022 erteilt durch die Maximilian Verlag GmbH & Co. KG. Die Zeitschrift „Deutsche Luftwacht - Ausgabe Modellflug“ wurde von 1944 bis 1944 über den Verlag E. S. Mittler & Sohn, Berlin, vertrieben. Rechtsnachfolger ist die Koehler-Mittler-Verlagsgruppe, heute ein Unternehmen der Tamm Media, Hamburg.


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