HQ/W-2,5/...- Polaren

HQ/W-2,5/9-Polaren

Bei der aerodynamischen Auslegung des F3J-Segelflugmodells "TSUNAMI" des Kanadiers Arendt Borst wählte ich erstmals eines der HQ/W-Profile mit 2,5% Grundwölbung und einem Dickenstrak zwischen ca. 8% an der Flügelwurzel und ca. 9% an der Flügelspitze. Mit diesem Modell wurde Arendt auf Anhieb 2002 in Finnland F3J-Weltmeister. Seither wurden weitere erfolgreiche F3J-Modelle mit HQ/W-2,5/...-Profilstraks gebaut, u.a. das sehr erfolgreiche "PIKE SUPERIOR", die "VISION" von Mibo, der "SUPERSOARMASTER" von Graupner u.a. Da das Interesse an Leistungsdaten zu diesen Profilen sehr groß war, kam ich gern diesem Wunsch nach und habe den Interessierten hier eine Reihe von Grafiken mit Eppler-Polaren, aus denen er seine eigenen Schlussfolgerungen für seine speziellen Anwendungen ziehen kann, zusammengestellt.

Die Polaren der HQ/W-2,5/... - Profile legen nahe, dass für F3J-Zwecke am ehesten Dicken zwischen 8,5% bis 9% geeignet sind. Gegenüber dünneren Profilen haben sie nahezu dieselben Profilwiderstände, aber einen deutlich besseren Umfang der Auftriebsbeiwerte. Bei größeren Dicken nehmen zwar die Auftriebsumfänge noch weiter zu, aber auch die Widerstände.

ANMERKUNG:

Die neueren Leichtbauweisen mit geeigneten Kohlefaserrowings und -Geweben haben es mittlerweile ermöglicht (wir schreiben 2007) stabile F3J-Modelle mit über 3,5 m Spannweite und einem Abfluggewicht von unter 2 kg zu bauen. Dies hat zwangsläufig wohl dazu geführt, dass dünne und noch weniger gewölbte Profile eingesetzt werden können, mit denen die Floatvorgaben über das geringe Gewicht erreicht werden, die aber im Schnellflug noch zulegen können. Meine eigene Wahl sind HQ/W-Profile mit ca. 2,2 % Wölbung und Dicken zwischen 8 und 9 %.

Diese Profile findet man auch an einigen Segel- und Elektroflugmodellen der Fa. Simprop, die aber auf Grund ihres relativ hohen Abfluggewichtes eher nicht für Hochleistungs-F3J-Wettbewerbe, wohl aber vorzüglich für das Fliegen zum reinen Vergnügen in der Ebene und am Hang geeignet sind.

Die Profile HQ/W-2,5/10 bis HQ/W-2,5/16 eignen sich vorzüglich für dynamische Groß- und Scale-Segelflugmodelle mit Wölbklappen. Die hier wiedergegebenen Polaren für diese Profile wurden mit dem Eppler-PROFIL-Programm berechnet. Mit dem XFoil-Programm von Marc Drela erhält man prinzipiell ähnliche Vergleiche.

Auf einige Besonderheiten der Profile möchte ich aber speziell hinweisen.

	Je dünner das Profil, um so geringer ist zwar sein Widerstand, aber um so geringer ist auch der nutzbare ca-Umfang. Vor allem beim Schnellflug mit niedrigen ca-Werten und hohen Re-Zahlen, nimmt ohne Wölbklappen der Widerstand wieder deutlich zu (siehe Polarenvergleich). Bei den dünneren Profilen müssen für den Schnellflug also auf jeden Fall Wölbklappen verwendet werden, weil erst durch negativen Ausschlag der Klappen (maximal 3°-4° nach oben) das Geschwindigkeitspotential der Profile voll ausgenutzt wird!
	Bei den dickeren Profilen nimmt erwartungsgemäß der Widerstand mit höheren ca-Werten stärker als bei den dünneren Profilen zu. Auch zeigen diese Profile, insbesondere bei starkem positivem Klappenausschlag und kleinen Re-Zahlen Strömungsabriss im mittleren ca-Bereich, was aber nicht weiter schlimm ist, solange das Modell im Langsam- und Kurvenflug nicht zu stark überzogen wird.
	Die dynamischen Polaren verdeutlichen, wie sich die ca-cw-Werte während des Fliegens mit der Re-Zahl als Funktion der Geschwindigkeit ändern und in welchem jeweiligen Polarenbereich das Modell tatsächlich fliegt. Es gibt allerdings auch Flugzustände, wo dann beispielsweise auch hohe ca-Werte bei hohen Re-Zahlen auftreten, wie den Hochstart am Seil oder eine schnelle Wende. Dann ist es gut, wenn dabei der Widerstand nicht wesentlich zunimmt. Bei den HQ/W-Profilen kann man durch Snap-Flap-Einsatz der Wölbklappen bei diesen Flugzuständen eben diesen Effekt erreichen, wie es die folgenden Charts mit dem Einfluss der Wölbklappen belegen.
	Wie die Polarencharts mit dem Einfluss der Wölbklappen auch verdeutlichen, lässt sich der Leistungsumfang der Profile, nämlich das ca/cw-Verhältnis durch den Einsatz von Wölbklappen erheblich steigern. Erfahrungsgemäß werden die besten Leistungen mit Wölbklappentiefen von 22 % der Flügeltiefe erreicht. Allerdings ist diese Tiefe nicht kritisch, der nutzbare Bereich geht etwa von 20 % bis 28%.