Snap-Flap

Wer bei Snap-Flap an eine Rattenfalle denkt, dem sei gesagt, dass es sich dabei im Modellflug um eine Zumischung von Wölbklappe und Querruder zum Höhenruder handelt. Beim Ziehen laufen die Wölbklappen und Querruder nach unten. Doch was soll das und was passiert dabei?

Eine kleine Rechnung...

Werfen wir zunächst einen Blick auf Flugaufgabe 1, den Streckenflug. Dieser besteht aus dem Geradeausflug und den Wenden. Bei 40 Strecken 40 Wenden. Im Optimalfall schneidet man im Scheitelpunkt der Wende genau die Linie. Angenommen das Modell hat einen Wenderadius von 15 Metern. Dann fliegt das Modell 150 - 2 * 15 = 120 Meter gerade aus, und einen halben Kreisumfang (PI * 30)/2 = ca. 45 Meter in der Wende. Außerdem verliert das Modell in der Wende deutlich mehr Geschwindigkeit als auf der Geraden. Die Wenden entscheiden also mit über den Ausgang eines F5B Wettbewerbs.
Folglich ist wichtig, eng und schnell durch die Wende zu kommen. Dazu mal ein kurzer Blick in die Polaren eines Profils.

Ein Ausflug in die Welt der Polaren

Vorab: Dies ist keine wissenschaftliche Arbeit, sondern soll nur helfen zu verstehen, wie sich der Profilwiderstand in einer Wende mit bzw. ohne Snap-Flap verhält. Wer sich detaillierter für Aerodynamik interessiert, dem sei die sehr gute und unterhaltsame Seite www.aerodesign.de von Hartmut Siegmann empfohlen.
Grundsätzlich lassen sich Polaren mit Programmen berechnen. Die bekanntesten sind X-Foil und Eppler. Im Polarendiagramm ist auf der (horizontalen) X-Achse der Profilwiderstand (Cd = drag coefficient = Widerstandsbeiwert) ersichtlich. "Je weiter links, umso weniger Widerstand". Auf der (senkrechten) Y-Achse ist der Auftrieb des Profils (Cl = lift coefficient = Auftriebsbeiwert) ersichtlich. "Je weiter oben, umso mehr Auftrieb". Mitten durch dieses Diagramm läuft nun eine Kurve, die Polare des Profils. Diese zeigt für jeden Auftriebswert den Profilwiderstand. Hier nun das Polarendiagramm eines MH33 Profils. Einmal mit der Klappe auf 0 Grad (Rote Kurve) und einmal Klappe auf +6 Grad (= nach unten), Klappentiefe 25% (violette Kurve):

Polare mit/ohne Snap-Flap

Um nun etwas aus der Polare lesen zu können, muss man zunächst wissen, bei welchen Auftriebswerten sich ein F5B-Modell im Streckenflug bewegt. Für den Geradeausflug liegt der Cl zwischen 0 und 0,1 (Punkt A im Polarendiagramm). In der Wende kommt man auf einen Cl von ca. 0,6 bis 0,7 (Punkt B im Polarendiagramm). In Punkt B sieht man deutlich den Unterschied des Profilwiderstands mit bzw. ohne Snap-Flap (schwarzer Pfeil).
Nebenbei kann man aus der Polare auch das "Ausbremsen" des Modells bei zu engem Wenderadius erklären. Dazu muss man sich nur mal ansehen, wo die Polare z.B. bei Cl 0,8 verläuft. Man sieht, dass man sich ein klein wenig mehr Auftrieb mit einem enormen Widerstandszuwachs erkauft.
Insgesamt verschiebt sich die Polare durch das Snap-Flap nach oben, d.h. hin zu höheren Auftriebswerten. Der maximal erfliegbare Auftriebsbeiwert steigt also ebenfalls.

JuHu!?!

...könnte man jetzt jubeln, das Snap-Flap-Optimum liegt bei 6 Grad. Aber ganz so einfach ist es natürlich nicht, denn:

  • Die Polare und die Auswirkung des Snap-Flap sieht für jedes Profil anders aus.
  • Die Polare ist abhängig von der Reynoldszahl (Re-Zahl), also im wesentlichen von Flügeltiefe und Fluggeschwindigkeit.
  • Die Wende ist ein "dynamisches" Flugmanöver, für das die Rechenergebnisse der gängigen Rechenprogramme (X-Foil und Eppler) nur eingeschränkt gelten.

War jetzt der ganze Theorieaufwand um sonst?

Jein. Das Optimum für die Praxis wird man in der Theorie zwar nicht finden. Aber mit etwas Theoriewissen und Rechenaufwand bekommt man einen ersten Anhaltswert für eine Snap-Flap Beimischung, die bereits recht nahe am Optimum liegt. In der Praxis sind dann nur noch kleinere Anpassungen notwendig. Für die aktuellen F5B-Profile sind übrigens die 6 Grad aus dem Beispiel oben ein durchaus guter Startwert für alle, die sich garnicht mit Rechenprogrammen herumschlagen wollen, und lieber fliegen gehen. Grund dafür ist die recht große Ähnlichkeit der eingesetzten Profile.

...dann klappts auch mit dem Snap-Flap

Ein/zwei Tipps noch zum Schluss:
Wölbklappen und Querruder sollten eine Linie bilden. Auf KEINEN Fall sollten die Querruder weiter nach unten ausschlagen als die Wölbklappen -> Gefahr von Strömungsabrissen. Falls die Wölbklappen einen Tick weiter nach unten ausschlagen als die Querruder ist dies unproblematisch. Generell gilt, neue Snap-Flap Ausschläge erstmal in größerer Höhe probieren. Falls es dann zu einem Strömungsabriss kommt ist der Flieger zu retten. Kommt es 5 Meter über dem Boden zum Strömungsabriss ist es zu spät. Und natürlich muss die Snap-Flap Zumischung zum Höhenruderausschlag passen. Hier gilt: Je mehr Snap-Flap Zumischung desto weniger Höhenruderausschlag ist für den gleichen Wenderadius notwendig. Wie bei allem kann man es aber auch mit dem Snap-Flap übertreiben. Wird die Zumischung zu groß bremst sie mehr, als dass sie hilft.
Snap-Flap im Segelflug einzusetzen macht übrigens keinen Sinn, da hier die Querruder und Wölbklappen sowieso bereits weit nach unten stehen. Würden nun im Kurvenflug die Klappen noch weiter nach unten ausschlagen, hätte man im besten Fall eine bremsende Wirkung, im Schlechtesten einen Strömungsabriss.