Turbulatoren für 30-50m-Bumerangs

Einleitend gesagt: Turbulatoren sind ein Patent der Natur - Samen, Insekten, Vögel, kurz, alles, was klein ist und langsam, also bei niedrigen Reynolds-Zahlen fliegt, ist mit ihnen ausgestattet.

Schon seit mehr als 50 Jahren sind sie bei Flugmodellen der FAI-Klassen auf den Flügeln, Höhenleitwerken und sogar auf Propellern fast die Regel. Turbulatoren werden auch von Konstrukteuren von Ultraleicht-Seglern und Motorflugzeugen verwendet, um die Gleitzahl zu steigern. Hochbau-Architekten und Brückenbauer verwenden sie, um die Windbelastungen an ihren Bauten zu vermindern.

Auch bei Bumerangs werden verschiedene Maßnahmen benutzt, um den Luftstrom turbulent zu halten. (Erwähnt bei Felix Heß, U. Hartfiel, M. Claußen, W. Bretfeld). Leider hat keiner der genannten Autoren konkrete Hinweise über den Nutzen für die Bumerang-Praxis gegeben. Dennoch werden auch bei Bumerangs verschiedene Möglichkeiten angewendet, um den Luftstrom turbulent zu machen. Das beste Beispiel sind die Rillen auf der Oberseite mancher „Kylies”; auch Löcher und Schlitze bei modernen Sportbumerangs dienen als Turbulatoren besonderer Art. Turbulatoren sind allerdings keine PANAZEA (=universal painkiller), d.h. z.B.: Mit ihnen kann man zwar einen guten, aber übergewichteten Bumerang zu günstigerem Flugverhalten, nicht aber einen schlechten Bumerang zum Fliegen bringen.

Ein ganz kleines Stück Theorie:
Am Anfang der Überlegungen zum Turbulator steht der Begriff „kritische Reynolds-Zahl”. Wird diese Zahl überschritten, steigt der Auftrieb sprunghaft an, der Widerstand hingegen verringert sich. Das ist auf eine sprunghafte Veränderung des Strömungsbildes zurückzuführen. Unterhalb der kritischen Reynolds-Zahl entsteht eine laminare Grenzschicht, oberhalb eine turbulente Grenzschicht. Ein günstiges Verhältnis Auftrieb/Widerstand ( = Gleitzahl) zu erreichen bedeutet eben mehr Flugweite bei weniger Abwurfkraft. Es kommt also darauf an, im überkritischen Re-Zahl-Bereich zu fliegen.

Leider ist dies bei Bumerangs nicht ohne weiteres möglich (zu kleine geometrische Parameter, zu geringe Geschwindigkeiten). Deshalb muß man den Luftstrom auf der Flügeloberseite mit künstlichen Mitteln turbulent machen.

(Anm.: Reynolds-Zahl: Armbreite mal Strömungsgeschwindigkeit durch Luftzähigkeit.)

Meine Experimente:
Während eines halben Jahres in 1995/96 habe ich mit mehr als 25 Bumerang-Modellen (Zwei - und Dreiflüglern) experimentiert; die Zahl wurde später reduziert auf 5 (+2): A. Heckners-„Fuzzi 30 m” - G. Dimantschevs „Logic 5” - D. Bonin „Elixier Racing” - Al Gerhards „Big Al Hook” (90g, 60 m) - R. Perry „Aussie Fox” (92g, 55m) - M. Dimantschew „Promto” (22m) und „Sabre” (50m). Die Geräte wurden mit Turbulatoren versehen und getestet. Alle Geräte hatten folgende Besonderheiten:

1. Armdicke 0.14 - 0.18
2. Relativ schwer gewichtet, d.h. mit großem Masse/Fläche- Verhältnis.
3. Flugentfernungen 45 - 60 m, nur bei „Fuzzy” etwa 30 m.

Zum Aufkleben der Turbulatoren benutzte ich Fäden aus der Fallschirm-Produktion aus 100% Polyamid C und Sekundenkleber, positioniert mit einem Cuttermesser. Die Abbildungen zeigen die Anbringungsweise am Beispiel des „Fuzzy”. Die Pfeile bezeichnen Anfang und Ende des Fadens.

Die Effekte von Turbulatoren - (oder: Es lebe das Band zwischen Theorie und Praxis):

Auf der Basis folgender Daten aus meinen Wurf-/Flugerprobungen und der Bumerang-Literatur berechnete ich einige aerodynamische Parameter von 3 Modellen:

1. Translationsgeschwindigkeit beim Abwurf: 22 m/s, in der Flug-Endphase: 16 m/s
2. Rotationsgeschw. beim Abwurf: 12 U/s, in der Endphase: 10 U/s
3. Mittlere Sinkgeschw. in der Flug-Endphase:1,5 m/s
4. Windgeschw.: 0 m/s

Effekt 1:
Die Flugweite ist größer bei weniger Wurfkraft.
In der Dissertation von Felix Hess (S. 260 - 267) sind Profil-Polaren mit und ohne Fadenturbulatoren bei Anstellwinkeln zwischen 0 und 5º abgebildet ( in diesem Bereich fliegen die 30-60m-Bumerangs). Es ist erkennbar, wie das Auftriebs/Widerstands - Verhältnis von 6 auf 10 steigt. Und genau diesen Effekt habe ich bei meinen Experimenten feststellen können. (Tabelle)

Effekt 2:
Der Flug ist gleichmäßiger und stabiler.

Abschließend:
Was Georgi Anestev am Anfang unserer Zusammenarbeit über die Flugmodelle gesagt hatte, nämlich: „Turbolatoren bei Flugmodellen sind wie Lottospiel. Wenn man genug Geduld hat, kann man sehr viel gewinnen.” - kann ich nun, liebe Bumerangfreunde, erweitern und sagen: „Sehr viel gewinnen kann man bei den Bumerangs auch.”

Als weiterer Beitrag ist geplant: „Turbulatoren für MTA-Bumerangs”.

Georgi Dimantschev
Hipodruma 139A-A-23
1612 Sofia
Bulgaria