Transcript Aerodynamische - Streckenflug.at

Segelflug Theorie Ausbildung
Aerodynamic
von Andreas Winkler
Aerodynamic - Übersicht
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Strömungsgesetze
Auftrieb
Widerstand
Kräfte am Flugzeug
Flugleistungen
Stabilität
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by Andreas Winkler
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Aerodynamic - Strömungsgesetze
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Statischer Druck
Staudruck
Gesamtdruck
Gesetz nach Bernoulli
Reynoldszahl
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Strömungsgesetze - Statischer Druck
• Statischer Druck Pst
–
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–
–
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Druck der umgebenden Luft
Sinkt mit zunehmender Höhe
Maß für Höhenmessung
Schwierige Messung an bewegenden Körpern
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Strömungsgesetze - Staudruck
• Staudruck q
–
–
–
–
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q = 0,5 * (ro * v2)
ro = Dichte
Maß für Geschwindigkeit
Fahrtnesser
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Strömungsgesetze - Gesamtdruck
• Gesamtdruck Pges
– Pges = Pst + q
– Ist constant (gleich) an jeder Meßstelle
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Strömungsgesetze - Bernoulli
• Gesetz nach Bernoulli
– Engerer Querschnitt = Höhere Geschwindigkeit = geringerer Druck
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Strömungsgesetze - Reynoldszahl
• Reynoldszahl
Re
– Maßzahl bei Vergleich von Strömungen
– Re muß gleich sein
– z.B. Vergleich Modell:Original
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Aerodynamic - Auftrieb
• Strömung um Profil
– Druckverteilung
– Druckpunkt
– Luftkraft
• Auftriebskraft
– Auftriebsbeiwert
– Anstellwinkel
• Polardiagramm
– Druckpunktwanderung
• Tragflügel
– Auftriebsverteilung
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Auftrieb - Strömung um Profil
• Druckverteilung
–
–
–
–
Form abhängig von Anstellwinkel
Größe abhängig von Geschwindigkeit
V höher = geringerer Druck
V geringer = höherer Druck
– nur bis zum Strömungsabriß =
– Ablösung an der Oberseite
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Auftrieb - Strömung um Profil
• Druckpunkt
– Gedanklicher Punkt am Profil wo Luftkraft angreift
– Wandert mit gößerem Anstellwinkel nach vor
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Auftrieb - Strömung um Profil
• Luftkraft
– Gedankliche Luftkraft aus Druckverteilung
– vom Druckpunkt aus
– teilt sich in Auftrieb und Widerstand
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Auftrieb - Auftriebskraft
• Auftriebskraft
– Auftriebsbeiwert
– Anstellwinkel
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Auftrieb - Polardiagramm
• Polardiagramm
– größerer Anstellwinkel = mehr Auftrieb
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Auftrieb - Tragflügel
• Tragflügel
– Auftriebsverteilung
–
–
–
–
–
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A = CA*q*S
A = Auftrieb
q = Staudruck = ro*v2/2
S = Flügelfläche
CA = Auftriebsbeiwert = Abhängig von Flügelform und vonAnstellwinkel
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Aerodynamic - Widerstand
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Widerstandskraft
Profilwiderstand
Reibungswiderstand - Grenzschichte
Induzierter Widerstand
Schädlicher Widerstand
Interferenzwiderstand
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Widerstand - Widerstandskraft
• W = Cw*q*S
–
–
–
–
–
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W = Widerstandskraft
Cw = Gesamt Widerstandsbeiwert, abhängig von Anstellwinkel
q = Staudruck = ro*V2/s ro = Luftdichte
S = Fläche (Anströmfläche)
Cw = Reibung + Profil + Induziert + Interferenz
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Widerstand - Profilwiderstand
• Abhängig von der Profilform
– Profilform hat geringstes Cw
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Widerstand - Reibungswiderstand
– Durch Luftreibung an der Oberfläche
– Innerhalb der Grenzschichte
– Abhängig ob Strömung Laminar oder Turbulent
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Widerstand - Reibungswiderstand
– Abhängig von Grenzschichte
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Widerstand - Induzierter Widerstand
• Cwi = Ca2 / П *Streckung
– Cwi ist größer je größer Ca = geringer die Geschwindigkeit
– Cwi ist kleiner je größer die Streckung
– Streckung = b2/S
b =Spannweite S = Flügelfläche
• Druckausgleich zwischen Flügeloberseite und Unterseite
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Induzierter Widerstand - Streckung
• Streckung ist wesentlichster Widerstandsfaktor
– Winglet und Flugelform verringert Cwi
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Widerstand - Schädlicher Widerstand
• Formwiderstand
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Widerstand - Interferenzwiderstand
• Im Grenzbereich unterschiedlicher Bauteile
• Durch örtlichen Druckanstieg
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Aerodynamic - Stömungsabriß
• Überschreiten des kritischen Anstellwinkels
– Strömungsabriß am Tragflügelprofil
– Auftriebsverlust
– Widerstandsanstieg
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Aerodynamic - Kräfte
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Stationärer Geradeausflug
Kräftegleichgewicht
Stationärer Kurvenflug
Abfangen
Windenstart
Motorflug-F-Schlepp
Lilienthalsches Polardiagramm
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Kräfte - Stationärer Geradeausflug
• Stationärer Geradeausflug
–
–
–
–
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Stationärer Flugzustand
Luftkraft kompensiert Gewicht
Geschwindigkeit ist konstant
n=1
n=Lastvielfaches
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Kräfte - Kräftegleichgewicht
• Kräftegleichgewicht
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Kräfte - Stationärer Kurvenflug
• Stationärer Kurvenflug
– 60° entspricht n=2
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Kräfte - Abfangen
• Abfangen
– Instationärer Flugzustand
– Luftkraft größer als Gewicht
– n größer als 1
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Kräfte - Windenstart
• Windenstart
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Kräfte - Motorflug F-Schlepp
• Motorflug-F-Schlepp
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Kräfte - Lilienthalsches Polardiagramm
• Lilienthalsches Polardiagramm
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Aerodynamic - Flugleistungen
• Geschwindigkeitspolare
– Windstille
– Gegenwind
– Flächenbelastung
• McCready
• Rechner
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Aerodynamic - Flugleistungen
• Geschwindigkeitspolare
– Windstille
– Gegenwind
– Flächenbelastung
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Flugleistungen - Geschwindigkeitspolare
• Geschwindigkeitspolare
– Windstille
– Gegenwind
– Flächenbelastung
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Flugleistungen - Geschwindigkeitspolare
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Flugleistungen - Mc Cready
• McCready
– Wer ist der schnellste ?
– Wie schnell muß ich fliegen?
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Flugleistungen - Endanflugrechner
• Rechner
–
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–
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Bestimmung der Endanfluggeschwindigkeit
Tafelscheibe
E-Variometer
GPS Unterstützung
Logger
Kompassunterstützung - Windberechnung
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Aerodynamic - Stabilität
• Gleichgewichtszustände
• Längsstabilität
– Statisch
– Dynamisch
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Neutralpunkt-Schwerpunkt
Querstabilität
Richtungsstabilität
Koppelungen
Trudeln
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Stabilität - Gleichgewichtszustände
• Gleichgewichtszustände - Stabilität
– Statisch
– Dynamisch
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Stabilität - Längsstabilität
• Längsstabilität
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Stabilität - Neutralpunkt/Schwerpunkt
• Neutralpunkt-Schwerpunkt
– Definition Neutralpunk = Aerodynamische Neutralität
– Schwerpunkt immer vor Neutralpunkt
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Stabilität - Querstabilität
• Querstabilität
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Stabilität - Richtungsstabilität
• Richtungsstabilität
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Stabilität - Koppelungen
• Koppelungen
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Stabilität - Trudeln
• Trudeln
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