Bestimmung des Druckpunktes:
Der Druckpunkt eines Modellflugzeuges ist die erste Größe, die man entweder theoretisch und/oder empirisch bestimmen muss, um den Schwerpunkt, d.h. die Verteilung der Massen wie z.B. wichtig für die Position eines Akkus und sonstiger Gerätschaften, vor dem ersten Startversuch festzulegen. Je mehr sich die Flugzeugkonstruktion einem Nurflügler nähert - eine Ente verstehe ich als Vorstufe dazu - desto genauer muss der Schwerpunkt bestimmt werden, um das Resultat erfolgreich in der Luft zu halten. Der Slogan: "'runter kommen sie alle" reicht nicht aus, um die Grundlagen für einen zweiten Startversuch zu legen.
Nachdem die numerische Simulation des virtuellen Windkanals alle Daten bereit stellt, habe ich u.a. 12 Größen errechnet, aus denen z.B. der Druckpunkt abgeleitet werden kann. Die Berechnung jeder dieser Größen basiert auf dem Umstand, dass das exemplarisch für diese Studie erzeugte Modellflugzeug sich zusammensetzt aus vielen Flächen einer jeden einzelnen Gitterbox, die entweder in xy-, oder in xz- oder in yz-Richtung ausgerichtet sind. Jeder dieser Flächen representiert den Rand einer Gitterbox an der Oberfläche des Modellflugzeugs. Das Oberflächenintegral mal dem Richtungsvektor oder anders ausgedrückt die Summe über alle Flächen der Gitterboxen mal der Ausrichtung in x-, y- oder z-Richtung multipliziert mit dem Oberflächendruck ergibt u.a. den in diesem Abschnitt gewünschten Druckpunkt. Dieser wird so bestimmt, dass für die Querachse der y-Richtung die Position in x- und z-Richtung so gesucht wird, dass die Summe über alle Drehmomente sich zu 0 ergibt, das Nickmoment also verschwindet.
Ergebnis: Die Berechnung ergibt für das Experiment 20VOhneProp eine Position des Druckpunktes bei 148 mm horizontal und 34 mm vertikal bzgl. des Koordinatenursprungs (Vorderkante Wurzelprofil in x-Richtung und 1 cm über Skelettlinie der Tragflächen in z-Richtung), für das Experiment 10VOhneProp 120 mm und für das Experiment 20VMitProp 151 mm. Unabhängig davon, dass diese Zahlen grob mit empirische Formeln - gerechnet ohne Rumpf - übereinstimmen, ist hier viel wichtiger, dass der Druckpunkt sich um 28 mm nach vorne verschiebt, wenn das Modell eine Geschwindigkeit von 10 m/s anstatt von 20 m/s hat. Der einmal festgelegte Schwerpunkt führt dann bei reduzierter Geschwindigkeit zu einer Schwanzlastigkeit, wenn das Modell bei 20 m/s ausgetrimmt wurde.
Mit Hilfe der errechneten Position des Druckpunktes werden zusätzlich noch die Drehmomente für die Längs-, Quer- und Hochachse errechnet. Diese so errechneten Drehmomente sind dann Basis für die Experimente, bei denen im nächsten Abschnitt eine Landung simuliert wird, genauer der Ruderausschlag gesucht wird, bei dem der Druckpunkt wieder im Schwerpunkt sitzt.