Anfallsvinkel-diff hos dubbeldäckare.

[Bosse Jansson]

Hej,

Vi tänker oss nu ett "konventionellt" biplan där övervingen är placerad en bit framför undervingen.

Om man nu väljer att differentiera anfallsvinklarna något (vilket ju är vanligt) kan man hamna i något av följande scenarion:

1. Övervingen har något mindre anfallsvinkel än undervingen.
Betyder att övervingen stallar något senare än undervingen vid en kritisk vinkel.
Modellen fortsätter att flyga på övervingen.
Bra: Övervingen har oftast större vingyta och är gynnsamt placerad för balansen.
Mindre bra: Under stallperioden får vi en baktung modell (kom ihåg att övervingen sitter längre fram)

2.Undervingen har något mindre anfallsvinkel än övervingen.
Betyder att undervingen fortsätter att flyga litet längre vid en stallsituation.
Under stallperioden blir då modellen mer framtung (undervingen sitter ju längre bak)
Bra: Den framskjutna tyngdpunkten sänker då nosen så att modellen bygger upp flygfart igen.
Mindre bra: Möjligen minskad stabilitet pga att modellen för ett ögonblick är "lågvingad".

Nu säger någon att "Äsch....det är ju bara att kompensera med höjdspaken".......men min undran är vilket av tankesätten som i grunden är det bästa när man designar ett biplan.
Tänk er en friflygande modell som måste klara upp situationerna själv, utan pilothjälp.
Svaret kan nog variera, t.ex. beroende på om planet skall "styras" eller inte, men är det ändå så att något av ovanstående alternativ är att föredra, som en "allmänt bra formel".....?

Hur tänker ni "därute"....?....själv känner jag mig en aning vacklande.....

[reparatörn]

Bosse

Jag tror en titt på hur de "riktiga" konstruktörerna gör kan vara svaret. En "riktig" modellplansdesigner var ju Dave Platt. Men men....när Dave gjorde en design av en Bucker Jungmeister (publicerades i nu hädangågna RCM på 70-talet), så kom Dave in på precis det här med anfallsvinklar. Han konstaterade att fullskalamaskinen hade "konstiga anfallsvinklar" (dvs övervingen var negativ jämfört med undervingen), och han kom fram till precis vad Du tänker. Låt övervingen stalla sist. Han resonerade som så att fullskaladesignern nog hade "tänkt" i detta fall, och att han nog hade tänkt rätt. Alltså gjorde Dave likadant med sin modell, även om han medgav att han inte förstod exakt varför. Men modellen flög ju besvisligen bra, så de "konstiga" vinklarna var nog inte helt fel.

Douglas

[Kay krut]

Jag har byggt ett antal Mick Reeves 1:4 skala modeller, Sopwith Pup och Camel. Alla har högre anfallsvinkel på ovanvingen. Första maskinen jag byggde var en Camel. Under byggets gång så upptäckte jag detta fenomen, undrade lite varför och gjorde sänkte ovanvingens anfallsvinkel. Följden blev att den blev helt okontrollerbar i stall. Jag höjde då ovanvingens anfallsvinkel till det på ritningen angivna måttet och modellen blev som förbytt. Vid stall faller den framåt lugnt o fint just på grund av att tyngdpunkten då hamnar långt bak. Jag flyger hellre en modell som faller framåt och återgår till flygande objekt, än en modell som viker sig mot vingtippen och går i spinn. Så de gamla konstruktörerna från fornstora dagar kan inte ha haft helt fel. Maskinerna var tillräckligt svårflugna ändå, utan att man behövde bygga in ytterligare svårigheter.
MVH Kay krut

[Bosse Jansson]

För att ytterligare trassla till diskussionen, råkade jag gräva fram ritningen till "Sopwith Dove" av David Boddington, som fanns med i Scale Aircraft (RCM&E specialnummer).1984.

När jag kollar upp vinklarna, finner jag att övervingen har 0° vinkel till stabben.
Och undervingen har ca 1,2° negativ vinkel till stabben och övervingen...!

För att undervingen åtminstone skall få neutral vinkel (0°) till den mötande luftströmmen, måste man alltså applicera höjdtrim som lyfter nosen med 1,2°, med följden att övervingen då flyger med 1,2° och undervingen med 0°......

För att undervingen skall få vara med och leka alls, kanske man måste trimma upp nosen med ytterligare någon grad, och då har vi följaktligen ca 2,2° för övervingen och 1° för övervingen.......

Detta skulle då - i slutändan - stödja Scenario nr 2 här ovan, och också Kay Krut.....förutsatt att stabben/höjdrodret då är rätt trimmat förstås.......men det hela ser minst sagt konstigt ut på ritningen, tack vare stabben.... ......

Undrar varför Herr Boddington valde att vinkla stabben på det sättet....?

[Segelvinge]

För vad jämförelsen är värd:

När man stackar styrbara drakar (åtminstone två eller fyrlinors) så ska de främre stacklinorna som förbinder till den översta draken vara några cm längre för att göra stacken stabil (sägs det). Dvs den övre draken ska luta något mer bakåt.


Förklaring:

Stackning är när man har två eller flera drakar ”travade” ovanpå varandra i ett biplans- eller triplansarrangemang (eller kanske ännu fler drakar/vingar ändå). Stacklinorna är de speciallinor som förbinder drakarna med varandra. Den understa draken är (oftast) styrd av/förbunden till piloten på vanligt vis.


Egen erfarenhet:

Har endast prövat att stacka två tvålinors deltaformade drakar - en Fazer XL och en Fazer XXL. Det fungerade bra med en gång så jag behövde aldrig ytterligare justera vinkeln på den övre draken (som redan var trimmad med en högre relativ anfallsvinkel). Eftersom det var två olika stora drakar så kanske det inte säger så mycket om jag anger skillnaden mellan de främre (inklusive fästet) och bakre stacklinorna (drygt 10cm) – hängde stacken uppochned och justerade i förväg till något som ”såg bra ut”. Iaf, drakarna med spännvidder på 3.6m och 2.8m förbands med 1.2m långa linor. Fästet på de främre linorna gjordes drygt 10cm längre än de bakre fästena (med försumbar effektiv längd). Jämförelsevis, för två jämstora och standardstora tvålinors drakar (ca 2.3m spännvidd) kan skillnaden mellan de främre och bakre stacklinorna vara runt ”en tum”.

[KristianB]

Det kan nog vara svårt att få bägge vingarna att stalla samtidigt vid "normal" flygning oavsett. När en vinge, eller en del av en vinge stallar och tappar lyftkraft borde det oftast resultera i en nossänkning och ökad fart oavsett vilken vinge som stallar. Pressar man modellen lite extra kan dock situationen bli annorlunda. Jag har under de senaste decennierna gått mer från att favorisera 1 och lutar numer åt 2! Den bakre vingen befinner sig ju dessutom i en lite annorlunda, mer nedåtriktad luftström än den främre vingen så för att balansera upp den effekten bör den främre vingen ha lite mer anfallsvinkel än den bakre. Resonemanget rör framförallt traditionella motorsvaga dubbeldäckare som mestadels flyger runt med hjulen pekande mot marken.....

[Gee_Bee]

För mig känns det absolut mest rätt att den främre vingen stallar först, så att kärran blir framtung och flygplanet därmed självstabiliserar sig. Tippstabiliteten pga över resp undervinge skulle jag låta vara sekundärt.

[Segelvinge]

Å andra sidan (stödde i en post ovan alternativ #2 genom att betrakta stackade drakar), det går ju att finna argument/exempel för alternativ #1 också…:

Tänk nu på en (fritids-) segelbåt som kryssar och endast har storseglet (det aktre seglet med bom) uppe. Sätter man sedan försegel så måste man skota storseglet hårdare (föra bommen mer mot vinden/lovartsidan) än när man endast hade storseglet uppe. Gör man inte det så börjar storseglet att bukta inåt/fladdra med början från/närmast masten.

Jamen förseglet sitter ju mycket mer framför storseglet än vad övre vingen gör på ett biplan...! Jo, men vissa försegel kan vara extra stora (större än storseglet namnet till trots) och fortsätta långt förbi (akter om) masten på kryss (dock i rimliga fall inte så långt som akterliket/bakkanten på storseglet). Även i detta fall kvarstår effekten att man måste skota storseglet hårdare om man har förseglet uppe. För en fullständigare jämförelse, notera att de överlappande segelytorna är ganska nära varandra på kryss.


Att ha en yta att fortsätta att flyga på när delar av vingytan börjar att stalla verkar vara en grej också för tvålinors deltaformade drakar (är det någon som är överraskad att jag för det på tal? ). Om man jämför hur snällt tvålinors trick- och precisionsdrakar (som är ganska höga från buk till högsta punkt på ryggen) beter sig vid kanten på vindfönstret (rakt upp eller långt ut mot sidorna från piloten räknat) med hur grinigt en renodlad speed kite/höghastighetsdrake (som är ganska plan, dvs litet avstånd mellan buk och högsta punkt på rygg) beter sig vid kanten på vindfönstret är skillnaden stor. Trick/precisions draken beter sig ganska godmodigt och stannar (/kan hållas kvar) vid kanten – det finns alltid någon vinkel på vingen att flyga på. Speed kiten å andra sidan har en tendens att bara falla ur skyn om den når kanten av vindfönstret.

[Bosse Jansson]

Den bakre vingen befinner sig ju dessutom i en lite annorlunda, mer nedåtriktad luftström än den främre vingen så för att balansera upp den effekten bör den främre vingen ha lite mer anfallsvinkel än den bakre. Resonemanget rör framförallt traditionella motorsvaga dubbeldäckare som mestadels flyger runt med hjulen pekande mot marken.....

Tänk nu på en (fritids-) segelbåt som kryssar och endast har storseglet (det aktre seglet med bom) uppe. Sätter man sedan försegel så måste man skota storseglet hårdare (föra bommen mer mot vinden/lovartsidan) än när man endast hade storseglet uppe. Gör man inte det så börjar storseglet att bukta inåt/fladdra med början från/närmast masten.

.

Ja, tveklöst "kommunicerar" vingarna med varandra via luftströmmarna, och den faktorn är litet svårare att förstå med magkänsla, än den rena "stall-ordningen" som ju är lättare att diskutera kring.

Som så ofta är svaret mycket större än den enkla ursprungsfrågan.......

Men om vi håller oss kvar vid "magkänslan", kryddad med en aning erfarenhet, lutar jag också mot "2", dvs en gnutta "toe-out".
Om den övre vingen har den större anfallsvinkeln, ökar chansen att nosen dippar utan vingel, och flygfarten byggs upp igen......
Och de kommunicerande luftströmmarna torde också stödja det valet.....
Vinkelskillnaden får förstås inte vara alltför stor, eftersom vi vill att modellen vid lugn planflykt skall flyga på båda vingarna i mesta möjliga mån......

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

En liten parantes:
Vissa pilformade flygande vingar har vingarna vridna (ett slags wash-out) för att ge ett visst dekalage, och därmed skapa självstabilitet i "pitch"-ledden.
Frågan som dyker upp där, är hur stor del av vingen som "flyger", och hur stor del som agerar "stabbe".....?

Hur skall man beräkna vingbelastningen hos en sådan vinge....?

Eftersom den "flygande" delen av vingen hela tiden fluktuerar beroende på mängder av faktorer som påverkar under flygning, är detta i det närmaste "okvantifierbart", och frågan om vingbelastning i stort sett omöjlig att ge ett ackurat svar på......
Vi var några klubbmedlemmar som gjorde en rad tester med pilformade flygande vingar med en bestämd planform, och med vad vi kom fram till var en "optimal" kombination av vingprofiler. Testvingarna skar vi till av cellplast för enkelhetens skull.
Vi testade olika vridningsvinklar, och anpassade tyngdpunkten tills varje vinge flög "så stabilt och bra som möjligt".
Vingen som till slut "vann" alla tester, hade 8° vridningsvinkel (linjär, längs hela vingen)...!....och med optimal TP funnen flög den mycket bra, och var fullständigt självstabil och självrätande i alla situationer.
Men, flög den på hela vingen.....?.....naturligtvis inte...!....och det här med att fastställa vingbelastningen blev....hmmm....bordlagt på obestämd tid.....
Men vi fann trots allt en fungerande formel för en välflygande "vinge"......
Ett litet "sidsteppande" ok, men det har onekligen en viss beröring med trådens ämne....



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

För den nyfikne: Här är "formeln" till den lyckade vingen:


Planform



...och övrig vingdata

[Segelvinge]

En annan betraktelse som inte motsäger fall 2 (den övre vingens framkant lyfts lite – pekar mer uppåt) och samtidigt inte motsäger segebåtsfallet (bubblet i storseglet när man sätter försegel) är att titta på strömningen runt en vingprofil med inte alltför stora (lagom) positiva anfallsvinklar. Gör en googlebildsök på streamline airfoil:

https://www.google.com/search?q=stre...=lnms&tbm=isch

eller kanske på streamline airfoil smoke:

https://www.google.com/search?q=stre...=lnms&tbm=isch

_{(Att hitta rökvisualiseringar av biplan var svårt och att dra några slutsatser från bilderna på det justerbara biplanet i denna rapport likaså: https://kushalshahmae.weebly.com/upl...nal_report.pdf )}

Om man beskriver strömlinjerna runt (den ensamma) profilen så är (för de flesta) av profilerna strömningen på undersidan (rakt under) inte så mycket påverkad, men översidan har förutom vid framkanten en mer nedåtriktad strömningsrikning - nära riktningen som 2D profilen lämnar efter sig nedströms.

Utgå från en ensam (2D) vinge. Introducera nu en väldigt liten vinge men annars identisk – alltså med samma vingprofil men kraftigt nedskalad. Denna lilla vinge borde inte påverka strömningen nämnvärt för den stora vingen. Placera del lilla vingen mitt ovanför den stora vingen.

Om den lilla vingen är parallell med den stora kommer den lilla vingens lokala anfallsvinkel nu att vara negativ (anfallsvinkel definierat utifrån den lilla vingens relativa vind). För att ge den stora och lilla vingen samma (lokala) anfallsvinklar måste framkanten på den lilla (övre) vingen att lyftas (peka uppåt).

Borde det inte vara så att åtminstone tecknet på vinkelskillnaden mellan vingarna består om man ökar storleken på den lilla vingen så att den övre och den undre vingen blir jämstora?

Betrakta nu återigen en stor och en liten vinge med den mindre vingen överst. Om man nu flyttar den lilla övre vingen fram och tillbaka parallellt med friströmsriktningen så kommer den lilla vingens lokala anfallsvinkel att variera. Framför borde lilla vingen peka nedåt för att hålla den lokala anfallsvinkeln konstant och samma som den stora vingens. Mitt ovanför den stora vingen och efter borde istället den lilla (övre) vingen peka uppåt.

Tillägg 18/7-19: För segelbåtsfallet kanske det är naturligare att betrakta en liten vinge under och nedströms den stora vingen - dvs den lilla vingen motsvarar storseglet).

[MarcusMiettinen]

Hej jag har byggt ca 7-8 biplan sen ca 1978 alla flög bra med mindre anfallsvinkel på övervingen och med nedåtriktad motor. Har aldrig vågat prova annat... Med vänlig hälsning, Marcus

[MarcusMiettinen]

PS hade en flygande vinge lik skissens m skjutande elmotor mkt snäll med vingspetsfenor och en aning vingligare utan fenorna men då med bättre stig. Har även en Me163 som går som spjutet. Med vänlig hälsning,

[Larremail]

Någon mer än jag som är imponerad av all kunskap som återfinns i denna grupp? Bara att luta sig tillbaka och insupa all knowledge och beundra...lite lagom vintage...????

[Mikal]

Håller med, imponerande kunskapsnivå! Har läst varje inlägg i denna tråd!

[Peter Falun]

Jag hade lite problem med en Flair Pup. i somras och följde detta råd

Rodney , 04-18-2007 11:43 AM
RE: Biplane Incidence Decalage
My experience has born out what Bax says in the above. I have built and flown well over a dozen RC Bipes and all have flown best with the upper wing at about -1.5 degrees with respect to the lower wing. Very often I wind up with the stab and lower wing at zero and the upper at -1.5 for best performance. All are not the same, it will pay you to make the upper wing mounting in such a manner that you can vary the incidence plus or minus a couple of degrees from where it starts. you will find that very minor adjustments can make a very large difference in how the Bipe performs
källa: rcuniverse

[reparatörn]

Min enda kommentar är att man bör kolla hur de stora grabbarna gör, och sedan ta efter. Jag tänker nu på Herr Bucker och hans "barn" Jungmann och Jungmeister. Dessa tillverkades i några tusen exemplar, och var avsedda för dels utbildning, men även konstflyg. OM (säger om) Herr Bucker skulle ha gjort något galet, borde Bucker Flugzeugwerke ha kursat ganska snabbt- men det gjorde det inte. Och var det nu helt fel att herr Bucker använde sig av en negativ anfallsvinkel på övervingen, borde då inte detta ha uppmärksammats per omgående? Nu vet jag förstås inte hur Herr Bucker resonerade, det kan ju ha varit mer som motiverade att övervingen försågs med negativ anfallsvinkel. Vad det än var lär vi väl aldrig få veta.

Douglas