Moin Didi.
Bei Profilen unterscheidet man landläufig zwischen symmetrischen und tragenden Profilen. Ein Kennzeichen des Profils ist die Form der sogenannten Skelettlinie. Das ist die gedachte Mittellinie des Profiltropfens. Bei einem symmetrischen Profil ist die Skelettlinie eine Gerade. Bei einem tragenden Profil ist sie gewölbt. Je stärker die Wölbung ist, um so größer ist auch die maximale Auftriebskraft des Profils. Betrachtet man die Form der Skelettlinie, so ist diese bei normalen "halb-symmetrischen" Profilen einfach gebogen. Bei einem S-Schlag-Profil weist die Skelettlinie jedoch einen Krümmungswechsel im hinteren Bereich auf. Die Linie beschreibt also eine S-Form. Daher hat das Profil seinen Namen. S-Schlag-Profile wurden hauptsächlich entwickelt um Nurflügeln ohne Leitwerk zur Längsstabilität zu verhelfen.
So viel zur Grundlage, wer nun noch ein bisschen mehr über die Hintergründe und Theorie wissen möchte, der lese weiter. Ich werde versuchen das Thema möglichst kompakt abzuhandeln. Sollte etwas unverständlich oder falsch sein, so bitte ich um Mitteilung.
Also betrachten wir mal ein Profil aus physikalischer Sicht. Ein Profil erzeugt je nach Anstellwinkel unterschiedlich große Auftriebskräfte. Dabei gibt es einen bestimmten Anstellwinkel bei dem ein Profil keinen Auftrieb mehr erzeugt. Das ist der sogenannte Nullauftriebswinkel. Steigert man nun den Anstellwinkel des von diesem Winkel ausgehend, so nimmt die erzeugte Auftriebskraft immer mehr zu. Bei einem bestimmten Winkel erzeugt das Profil seinen maximalen Auftrieb. Steigert man den Anstellwinkel noch weiter, so kommt es zum Strömungsabriss. Hier bricht der Auftrieb stark ein und der Widerstand steigt stark an. Das Verhalten kennen wir, wenn wir unsere flache Hand aus dem Autofenster stecken. Verdreht man nun die Hand im Luftstrom, wird sie immer mehr nach oben gedrückt. Ab einem bestimmten Winkel wird die Hand nicht mehr nach oben gedrückt, sonder stärker nach hinten. Das gleiche Verhalten hat auch ein Profil, wenn man den Anstellwinkel beginnend beim Nullauftriebswinkel weiter verkleinert. Hier wird dann ein Abtrieb erzeugt, der beim maximalen negativen Anstellwinkel angekommen das Maximum erreicht. Danach bricht ebenfalls der Abtrieb zusammen und der Widerstand steigt stark an.
Wir definieren also die folgenden Kennwerte für ein Profil:
- Nullauftriebswinkel
- maximaler positiver Anstellwinkel mit dem maximalen Auftrieb
- maximaler negativer Anstellwinkel mit dem maximalen Abtrieb
Bezogen auf unsere drei Profilformen ergibt sich folgendes Bild:
- Symmetrisches Profil
Nullauftriebswinkel = 0°
maximaler positiver und negativer Anstellwinkel sind gleich groß und erzeugen betragsmäßig den gleichen Auftrieb bzw. Abtrieb.
- tragendes "halb-symmetrisches" Profil
Nullauftriebswinkel negativ
mehr Auftrieb als Abtrieb
je mehr Profilwölbung vorhanden ist, um so größer ist der negative Nullauftriebswinkel, der maximale Auftrieb wird größer, der maximale Abtrieb kleiner.
- S-Schlag-Profil
der Nullauftriebswinkel liegt in der Regel zwischen dem "normalen" Profil und dem symmetrischen Profil
weniger max. Auftrieb, als beim "normalen" Profil, aber mehr als beim symmetrischen Profil
weniger max. Abtrieb, als beim "normalen" Profil
Eine weitere wichtige Eigenschaft eines Profils ist der sogenannte Druckpunkt. Der Druckpunkt ist ein ideeller Punkt entlang des Profils in dem der Auftrieb des Profils angreift. Wir sprechen hier auch vom sogenannten Auftriebsmittelpunkt.
Bei einem symmetrischen Profil liegt dieser Punkt bei ca. 25% der Profiltiefe und verändert seine Position mit Änderung des Anstellwinkels nicht. Wir sprechen von einem sogenannten
druckpunktfesten Profil.
Bei einem tragenden "halb-symmetrischen" Profil ist der Druckpunkt nicht ortsfest, sondern wandert mit dem Anstellwinkel. Dabei führt eine Steigerung des Anstellwinkels dazu, dass der Druckpunkt immer weiter nach vorn wandert.
Bei einem S-Schlag-Profil wandert der Druckpunkt bei steigendem Anstellwinkel nach hinten. S-Schlag-Profile mit einem schwachen S-Schlag sind fast druckpunktfest, erzeugen aber mehr Auftrieb, als ein symmetrisches Profil.
Kennzeichen für die Druckpunktwanderung ist der Profilbeiwert
CM0. Ist der CM0 gleich Null, so handelt es sich um ein symmetrisches Profil. Bei negativem CM0 ist es ein normales "halb-symmetrisches" Profil und bei positivem CM0 ist es ein S-Schlag-Profil.
Was hat das nun alles mit unseren Rotorblättern zu tun werden sich viele fragen. Nun, verwenden wir beim Rotorblatt symmetrische Profile, so verhält sich der Rotor im Rückenflug genauso wie im Normalflug. Weil das Profil druckpunktfest ist verändert sich auch die Lage des Auftriebsmittelpunkts nicht. Würde man nun den Drehpunkt am Blattgriff an den gleichen Punkt legen, so treten keine Kräfte auf die Anlenkung des Blatts auf. In der Realität liegt der Drehpunkt knapp davor, aber die Kräfte bleiben über den Anstellwinkelbereich relativ gering. Außerdem erzeugt eine Druckpunktwanderung auch eine Torsionskraft, die bei der mechanischen Konstruktion des Rotorblatts berücksichtigt werden muss.
Anders sieht es nun bei tragenden "halb-symmetrischen" Profilen aus. Hier haben wir im Normalflug mehr Auftrieb, als im Rückenflug. Durch die Druckpunktwanderung ergeben sich größere Steuerkräfte, als beim symmetrischen Profil.
Bei einem S-Schlag-Profil wird nun versucht das beste beider Welten zu vereinen, nämlich den höheren Auftrieb eines gewölbten Profils mit einem druckpunktfesten Profil. Die Vorteile liegen auf der Hand: die Stellkräfte der Anlenkung und die Torsionskräfte werden verringert und der maximal erreichbare Auftrieb ist größer, als bei einem symmetrischen Profil.
Aus diesen Gründen sind die S-Schlag-Profile im Scale-Bereich immer noch sehr beliebt. Durch die heute erhältlichen starken Servos in Verbindung mit festeren und spielfreien Rotorkopfkonstruktionen sowie den Einsatz von Kohlefasern bei den Blättern kann man es sich inzwischen aber erlauben auch normale "halb-symmetrische" Profile zu verwenden. Der Vorteil ist ein eben noch mehr gesteigerter maximaler Auftrieb und somit gesteigerter Rotorkopfleistung.
In der vorhergehenden Beschreibung habe ich "halb-symmetrisch" in Anführungszeichen gesetzt, weil es so etwas nicht gibt. Es gibt nur symmetrische und asymmetrische, tragende Profile.
Ich hoffe, dass ich euch nicht zu sehr gelangweilt und wenn ihr doch bis hierher gelesen habt, so kann es wohl doch nicht zu langweilig gewesen sein.
