Gleitzahl in Abhängigkeit von der Flugzeuggröße, Gewicht (Re-Zahl beeinflussende Größen)
Karl-Alfred Römer
ich gebe zu, es ist eine hypothetische Frage, aber:
was würde mit der Gleitzahl passieren, wenn ich eine C152 mit einer
angenommen Gleitzahl von 1:12 vergrößere?
Z.B. Alle Größen verdoppeln. Das Gewicht dementsprechend
verachtfachen.
Ich vermute, die Geschwindigkeit des besten Gleitens müsste sich
verwurzelzweifachen. Korrekt?
Die Frage ist: Wie würde sich Re-Zahl und wie die Gleitzahl verändern?
Danke für Eure Hinweise
Karl
georg w. mueller
> ich gebe zu, es ist eine hypothetische Frage, aber:
> was würde mit der Gleitzahl passieren, wenn ich eine C152 mit
> einer angenommen Gleitzahl von 1:12 vergrößere?
>
> Z.B. Alle Größen verdoppeln. Das Gewicht dementsprechend
> verachtfachen.
-> Die Flaechenbelastung verdoppelt sich.
> Ich vermute, die Geschwindigkeit des besten Gleitens müsste
> sich verwurzelzweifachen. Korrekt?
Schaetze nein. Hier entscheidet das Fluegelprofil (bzw. die
aerodynamische Form des Flugzeuges) ueber die Zusammenhaenge.
> Die Frage ist: Wie würde sich Re-Zahl und wie die Gleitzahl
> verändern?
hth & liebe Gruesse -
- georg
Karl-Alfred Römer
>> Z.B. Alle Größen verdoppeln. Das Gewicht dementsprechend
>> verachtfachen.
>
>-> Die Flaechenbelastung verdoppelt sich.
Ist klar.
>> Ich vermute, die Geschwindigkeit des besten Gleitens müsste
>> sich verwurzelzweifachen. Korrekt?
>
> Schaetze nein. Hier entscheidet das Fluegelprofil (bzw. die
>aerodynamische Form des Flugzeuges) ueber die Zusammenhaenge.
Ups. Habe vergessen zu erwähnen, dass sich alle anderen (außer Größe
und Gewicht) Eigenschaften des Flugzeuges nicht verändern sollten.
>> Die Frage ist: Wie würde sich Re-Zahl und wie die Gleitzahl
>> verändern?
>
> http://tinyurl.com/az2to
Danke für den Link. Darin geht es aber nur um eine reine
Gewichtsänderung. Hier werden sämtliche Polaren verschoben. Aber diese
Verschiebungen der Polaren lassen sich rein energetisch begründen und
haben zumindestens auf den ersten Blick nichts mit der Re-Zahl zu tun.
Bringt mich jetzt leider nicht weiter. Trotzdem danke, dass für deine
Antwort.
Der Grund für meine Frage: Ich habe kürzlich den "Flug der Phönix"
gesehen. Der Modellflugzeugkonstrukteur behauptet darin, dass die
manntragenden Flugzeuge die gleiche Aerodynamk benutzen, wie Modelle.
Das streite ich natürlich nicht ab. Dennoch habe ich in anderen
Diskussionen schon oft von der seltsamen Eigeschaft der Re-Zahl
gehört, dass eine maßstabsgetreue Vergrößerung oder Verkleinerung von
Flugzeugen andere Stabilitätseigenschaften und andere
Gleiteigenschaften mit sich bringt. Das deckt sich auch mit meinen
Beobachtungen von höchswertig gebauten Modellseglern, die trotz fast
identischer Form wesentlich schlechtere Gleitzahlen haben, als die
Originale.
Mit diesem Wissen im Hinterkopf habe ich neulich einen größeren Vogel
beim Gleitflug beobachtet. (Irgendso ein 2m-Vieh). Bei den gegebenen
Wetterbedingungen vermute ich keinerlei Thermik und aus der Topologie
würde ich auch keine Hangaufwinde oder Wellen vermuten. Trotzdem ist
das Ding wahnsinnig weit gesegelt ohne sichtbar Geschwindigkeit
abzubauen und mit nur relativ wenig Höhenverlust. Ohne nachgemessen zu
haben würde ich schätzen, dass da bestimmt eine Gleitzahl von 1:30
vorhanden war. Trotz vermutlich sehr niedriger Re-Zahl. Das ist besser
als jedes Modellflugzeug. Vermutlich wegen der unvermutet hohen
aerodynamischen Güte des Vogels.
In meinem Kopf noch eine Menge Fragezeichen und scheinbare
Widersprüche in aerodynamischen Weltbild, die ich energetisch nicht
nachvollziehen kann. Momentan vermute ich, dass die Re-Zahl da
mitspielt.
Qualitativ sind die Zusammenhänge halbwegs klar. Aber irgend etwas
Quantitatives wäre schön.
So eine Aussage wie: " doppelte Größe bei 8-fachem Gewicht: doppelte
Re-Zah, "Doppelte Re-Zahl, doppelter Gleitwinkel,l" z.B. würde mir
gefallen.
Viele Grüße
Karl
gero....@web.de
eine Näherungsformel für die Re-Zahl ist v*t*70 (bei den richtigen
Maßeinheiten) d.h. Linear von Fluggeschwindigkeit und Flächentiefe
abhängig.
Die Abhängigkeit der Polare von Re-Zahl ist meines wissens nicht so
einfach. Bedeutet, die Auswirkung der Vergrößer/kleinerung ist
geometrieabhängig.
Es ibt im übrigen auch "Originalprofile", die sich im Modell wacker
schlagen, und solche, die einfach nicht zu gebrauchen sind.
Außerdem wirken sich absolute Formabweichungen (herstellung)
natürlich beim Modell relativ deutlicher aus, als beim Original (z.B.
Nasenradius).
gero
Karl-Alfred Römer
erst mal danke für deine Antwort:-)
>eine Näherungsformel für die Re-Zahl ist v*t*70 (bei den richtigen
>Maßeinheiten) d.h. Linear von Fluggeschwindigkeit und Flächentiefe
>abhängig.
Ah, damit kann ich jetzt schon mehr anfangen. Ich nehme an, dass v
in m/s und t in m gemessen wird.
Damit wäre die Re-Zahl schon mal leicht zu berechnen. Wie wirkt sich
eine geänderte Re-Zahl jetzt auf die Gleiteigenschaften aus? Sagen wir
mal die Oberflächengüte wäre identisch und die Skalierung wäre 100%ig
genau?
Wären Flugzeuge mit geringer Streckung durch die
Re-Geschichtebezüglich Gleitzahl im Vorteil?
Hebt das den Nachteil bei geringeren Streckungen im Langsamflug wegen
dem erhöhten induzierten Widerstand halbwegs auf?
>Die Abhängigkeit der Polare von Re-Zahl ist meines wissens nicht so
>einfach. Bedeutet, die Auswirkung der Vergrößer/kleinerung ist
>geometrieabhängig.
Wenn ich z.B. eine Concorde vergrößern/verkleinern würde, hätte das
eine andere Auswirkung auf die Polare, als wenn ich eine C152
entsprechende vergrößere/verkleinere?
>Es ibt im übrigen auch "Originalprofile", die sich im Modell wacker
>schlagen, und solche, die einfach nicht zu gebrauchen sind.
Kann ein erfahrener Aerodynamiker auf einen Blick sagen, ob sich ein
bestimmtes Profil skalieren läßt oder muss der dafür umfangreiche
Großrechnercluster anschmeißen?
>Außerdem wirken sich absolute Formabweichungen (herstellung)
>natürlich beim Modell relativ deutlicher aus, als beim Original (z.B.
>Nasenradius).
Ja, das ist klar. Ein Millimeter Unterschied bei einem
Pylonracer-Modell macht mehr aus, als ein Millimeter bei einem
Jumbo-Jet-Nasenradius.
gero....@web.de
>>eine Näherungsformel für die Re-Zahl ist v*t*70 (bei den richtigen
>>Maßeinheiten) d.h. Linear von Fluggeschwindigkeit und Flächentiefe
>>abhängig.
>
> Ah, damit kann ich jetzt schon mehr anfangen. Ich nehme an, dass v
> in m/s und t in m gemessen wird.
Die Formel kommt aus dem Flugmodellbereich, t ist in mm
> Damit wäre die Re-Zahl schon mal leicht zu berechnen. Wie wirkt sich
> eine geänderte Re-Zahl jetzt auf die Gleiteigenschaften aus? Sagen wir
> mal die Oberflächengüte wäre identisch und die Skalierung wäre 100%ig
> genau?
Das hängt, wie gesagt vom Profil ab.
>>Die Abhängigkeit der Polare von Re-Zahl ist meines wissens nicht so
>>einfach. Bedeutet, die Auswirkung der Vergrößer/kleinerung ist
>>geometrieabhängig.
>
> Wenn ich z.B. eine Concorde vergrößern/verkleinern würde, hätte das
> eine andere Auswirkung auf die Polare, als wenn ich eine C152
> entsprechende vergrößere/verkleinere?
Ich meinte in erster Linie die Geometrie des Profils.
gero
Karl-Alfred Römer
danke für deine Geduld:-)
>>>eine Näherungsformel für die Re-Zahl ist v*t*70 (bei den richtigen
>>>Maßeinheiten) d.h. Linear von Fluggeschwindigkeit und Flächentiefe
>>>abhängig.
>>
>> Ah, damit kann ich jetzt schon mehr anfangen. Ich nehme an, dass v
>> in m/s und t in m gemessen wird.
>
>Die Formel kommt aus dem Flugmodellbereich, t ist in mm
Ah.
>> Damit wäre die Re-Zahl schon mal leicht zu berechnen. Wie wirkt sich
>> eine geänderte Re-Zahl jetzt auf die Gleiteigenschaften aus? Sagen wir
>> mal die Oberflächengüte wäre identisch und die Skalierung wäre 100%ig
>> genau?
>
>Das hängt, wie gesagt vom Profil ab.
>
>
>>>Die Abhängigkeit der Polare von Re-Zahl ist meines wissens nicht so
>>>einfach. Bedeutet, die Auswirkung der Vergrößer/kleinerung ist
>>>geometrieabhängig.
>>
>> Wenn ich z.B. eine Concorde vergrößern/verkleinern würde, hätte das
>> eine andere Auswirkung auf die Polare, als wenn ich eine C152
>> entsprechende vergrößere/verkleinere?
>
>Ich meinte in erster Linie die Geometrie des Profils.
Mir ist gestern abend beim Spazieren gehen ein scheinbarer Widerspruch
aufgefallen. Vielleicht kannst du den auflösen.
Ein Körper hat einen festen Formwiderstand.
Dieser ist größenunabhängig.
Wenn ich nun den Körper also in verschiedenen Größen baue und perfekt
skaliere, dann sollten dies also immer noch den gleichen
Formwiderstand haben.
Die Kraft der Luft bei Anströmung wäre dann "Konstante * Luftdichte *
Formwiderstand * Stirnfläche * v2.
Nun wird der Körber durch die Skalierung aber auch länger. Also
müsste die Re-Zahl proportional steigen. Und das müsste dann den
Luftwiderstand mehr oder weniger senken. D.h. die Luftwiderstandskraft
dürfte nicht proportional zur Stirnfläche wachsen. sondern irgendwie
eine leicht nach unten gebogene Gerade (ist zwar ein Widerspruch, aber
du weißt was ich meine) sein.
Könnte man sagen, die Formel für den Luftwiderstand sei nur eine grobe
Näherungsformel?
Oder noch spezieller auf die Fliegerei gedeutet:
Ein Profil hat einen Cw und einen Ca.
Ich weiß jetzt nicht genau ob das so stimmt, aber ich dachte immer,
diese beiden Parameter wären größenunabhängig. Man sagt ja nicht,
dass das Profil bei einer bestimmten Re-Zahl diese Werte hat, sondern
behauptet einfach so, Profil XY hat diese und jene Ca und Cw-Werte.
Oder bin ich einfach nur falsch informiert?
Danke noch mal
Karl
Ruediger Hesse
> Mir ist gestern abend beim Spazieren gehen ein scheinbarer Widerspruch
> aufgefallen. Vielleicht kannst du den auflösen.
>
> Ein Körper hat einen festen Formwiderstand.
> Dieser ist größenunabhängig.
Darin liegt der Fehler. Der Widerstandsbeiwert ist eine Funktion (!)
abhaengig von Re. Und Re = Umströmte Länge * Geschwindigkeit / Zähigkeit
(aeta) des Mediums
Bei Verdopplung der Größe hast Du also schon mal mindestens 2*Re - und
damit einen anderen Widerstandsbeiwert Cw.
> Wenn ich nun den Körper also in verschiedenen Größen baue und perfekt
> skaliere, dann sollten dies also immer noch den gleichen
> Formwiderstand haben.
Nein.
> Die Kraft der Luft bei Anströmung wäre dann "Konstante * Luftdichte *
> Formwiderstand * Stirnfläche * v2.
Ersetze Formwiderstand durch Widerstandsbeiwert(Re)
> Nun wird der Körber durch die Skalierung aber auch länger. Also
> müsste die Re-Zahl proportional steigen. Und das müsste dann den
> Luftwiderstand mehr oder weniger senken. D.h. die Luftwiderstandskraft
> dürfte nicht proportional zur Stirnfläche wachsen. sondern irgendwie
> eine leicht nach unten gebogene Gerade (ist zwar ein Widerspruch, aber
> du weißt was ich meine) sein.
> Könnte man sagen, die Formel für den Luftwiderstand sei nur eine grobe
> Näherungsformel?
Nein. Nur die Funktionen von Cw(Re) sind im Windkanal grob ermittelte
Funktionen ;))
>
> Oder noch spezieller auf die Fliegerei gedeutet:
> Ein Profil hat einen Cw und einen Ca.
man Lilientalpolare
-> Aber Du musst auch berücksichtigen, dass der Cw des Profils nur ein
kleiner Teil des Gesamtwiderstands ist. Der induzierte Widerstand ist z.
B. meist größer, und auch Leitwerk und Rumpfströmung machen einiges aus.
> Ich weiß jetzt nicht genau ob das so stimmt, aber ich dachte immer,
> diese beiden Parameter wären größenunabhängig. Man sagt ja nicht,
> dass das Profil bei einer bestimmten Re-Zahl diese Werte hat, sondern
Doch, genau das sagt man.
> behauptet einfach so, Profil XY hat diese und jene Ca und Cw-Werte.
> Oder bin ich einfach nur falsch informiert?
Yepp.
Aber mach Dir nichts draus. Sogar die meisten Leute die ihre Brötchen
damit verdienen sind zum Teil falsch informiert: So wird immer noch zum
Großteil (AFAIK) auf die Verringerung des Stirnflächenwiderstandsbeiwertes
(was ein Wort!) hin optimiert, nicht auf die Verringerung des
Volumenwiderstandsbeiwertes.... Aber auch ich kann mich täuschen, bin ja
nur ein dummer Biologe, der Fluidlokomotion und Biomechanikkurse belegt
hat... ;)
Lieben Gruss
Ruru
Ruediger Hesse
Reynoldszahl begründet. Um Libellenflügel vermessen zu können, haben wir
die damals einfach 10x größer gebaut und dafür 10x langsamer als in natura
im Windkanal angeströmt - damit waren wir im natürlichen Re-Bereich bei
10facher Größe und konnten nach herzenslust messen.
Andere AGs haben je nach Reynoldszahlbereich mit Ölkanälen/Wasserkanälen
gearbeitet. Ich habe sogar schon von flüssigen Stickstoff-Kanälen
gelesen... Aber das ist bei mir jetzt neun Jahre her. - Wie gesagt, ich
bin nur ein dummer Biologe.
;)
Uwe Klein
> Aber mach Dir nichts draus. Sogar die meisten Leute die ihre Brötchen
> damit verdienen sind zum Teil falsch informiert: So wird immer noch zum
> Großteil (AFAIK) auf die Verringerung des Stirnflächenwiderstandsbeiwertes
> (was ein Wort!) hin optimiert, nicht auf die Verringerung des
> Volumenwiderstandsbeiwertes.... Aber auch ich kann mich täuschen, bin ja
> nur ein dummer Biologe, der Fluidlokomotion und Biomechanikkurse belegt
> hat... ;)
der CW ist ein Maß um wieviel günstiger als ein vergleichbares Scheunentor
( aus der Anströhmrichtung ) ein Gegenstand ist.
Volumenwiderstandsbeiwert ist auf Google ein seltenes Wort.
hast du mit Seehunden zu tun?
uwe
Ruediger Hesse
> Kann ein erfahrener Aerodynamiker auf einen Blick sagen, ob sich ein
> bestimmtes Profil skalieren läßt oder muss der dafür umfangreiche
> Großrechnercluster anschmeißen?
Nimm einfach ein fertiges Profil für die entsprechende Reynoldszahl. Als
Modellflieger hatte ich damals so ein lustiges Buch mit NACA Profilen, in
denen die empfohlenen Re-Bereiche angegeben waren.
Das größte Problem beim Verkleinern von Flugzeugen zu Modellen hast Du
ausserdem beim Höhenleitwerk. Exakt runterverkleinert hat das
Leitwerk zuwenig Fläche und das Ruder zuwenig Wirkung. Gleiches gilt
(nicht so extrem) auch für das Seitenleitwerk (auch weil die Modelle
meist übermotorisiert sind).
Bei kleinen (vogelähnlichen) Re Zahlen können sich im hohen
(Flugzeugbereich) verwendete unkritische Profile ausserdem in wahre
"Monster" verwandeln, mit denen das Modell unfliegbar wird:
Das liegt daran, dass beim erhöhen des Anstellwinkels bei der Aufnahme des
Lilientalprofils Ca plötzlich rapide (als Delle) ansteigen kann, was bei
weiterer Erhöhung jedoch sofort wieder 'zurück' auf die herkömmliche
Polare fällt. Bei Verringerung des Anstellwinkels tritt dieser Effekt
nicht auf - die Polare von Ca(Anstellwinkel) weicht also bei solchen
Profilen im geringeren Re Bereich erheblich voneinander ab, je nach dem ob
der Anstellwinkel erhöht wird (Ca-Delle) oder verringert wird.
Diese Abweichungen der Polare von Ca(Winkel) bei Erhöhung zu Verringerung
des Winkels voneinander nennt man übrigens Hysterese.
Tauben z.B. nutzen dies, um durch diesen "pumpenden" Flügelschlag aus dem
Stand zu starten und zu landen - für dein Modell (mit starrem Flügel) wäre
dieser plötzliche Auftriebszusammenbruch nach einer enormen
Hochauftriebsphase allerdings fatal... (Bsp.: Aushungern im Landeanflug ->
Schlagartige Erhöhung des Auftriebs -> Modell steigt wieder -> weiteres
Aushungern -> "Rückfall" von Ca auf die "normale" Polare =
Auftriebszusammenbruch -> Modell schlagartig im Boden).
HTH
Ruru
Andreas Maurer
<karl-alfr...@gmx.de> wrote:
>Ein Körper hat einen festen Formwiderstand.
>Dieser ist größenunabhängig.
Exakt.
>Wenn ich nun den Körper also in verschiedenen Größen baue und perfekt
>skaliere, dann sollten dies also immer noch den gleichen
>Formwiderstand haben.
>Die Kraft der Luft bei Anströmung wäre dann "Konstante * Luftdichte *
>Formwiderstand * Stirnfläche * v2.
Exakt.
>Nun wird der Körber durch die Skalierung aber auch länger. Also
>müsste die Re-Zahl proportional steigen. Und das müsste dann den
>Luftwiderstand mehr oder weniger senken. D.h. die Luftwiderstandskraft
>dürfte nicht proportional zur Stirnfläche wachsen. sondern irgendwie
>eine leicht nach unten gebogene Gerade (ist zwar ein Widerspruch, aber
>du weißt was ich meine) sein.
>Könnte man sagen, die Formel für den Luftwiderstand sei nur eine grobe
>Näherungsformel?
Nein.
Die Formel (und alle Deine Schlüsse) stimmen.
>Ich weiß jetzt nicht genau ob das so stimmt, aber ich dachte immer,
>diese beiden Parameter wären größenunabhängig. Man sagt ja nicht,
>dass das Profil bei einer bestimmten Re-Zahl diese Werte hat, sondern
>behauptet einfach so, Profil XY hat diese und jene Ca und Cw-Werte.
>Oder bin ich einfach nur falsch informiert?
Du bist richtig informiert.
Es gibt aber noch einen weiteren Faktor - und das ist der
entscheidende, wenn es um die Verkleinerung von Profilen geht:
Jedes Profil hat (abhängig von seiner Form) eine sogenannte
"kritische" Reynoldszahl.
Unterhalb dieser kritischen Re-Zahl steigt Cw stark an, während Ca
leicht abnimmt - die Gleitzahl verschlechtert sich also erheblich.
Oberhalb der kritischen Re-Zahl (Profile an echten Flugzeugen
operieren weit oberhalb der kritischen Re-Zahl) ändern sich die
aerodynamischen Beiwerte eines Profils mit zunehmender Re-Zahl
praktisch nicht mehr.
Ergo:
Modellflugzeuge unterschreiten die kritische Re-Zahl, wenn sie Profile
benutzen, die direkt vom echten Flugzeug her übernommen wurden. Dies
ist der Grund, warum ein solches Modell dann schlecht fliegt.
Begründung:
Echte Flugzeuge besitzen aus Festigkeitsgründen normalerweise dicke
Profile (14 - 20 Prozent). Dicke Profile haben jedoch eine große
kritische Re-Zahl -> Am Modell wird diese unterschritten -> Modell
fliegt schlecht.
Abhilfe:
Dünnes Profil (9 - 13 Prozent) einsetzen.
Dünne Profile besitzen niedrige kritische Re-Zahlen -> Modell fliegt
brauchbar.
Bye
Andreas
Martin Spieck
> [...]
> Mir ist gestern abend beim Spazieren gehen ein scheinbarer Widerspruch
> aufgefallen. Vielleicht kannst du den auflösen.
Na, ich nehme an, mit den Antworten von Ruru und Andreas
zusammengenommen bist Du nun entgültig verwirrt...(?)
Mein Einwurf dazu: sie haben beide recht (was politisch viel geschickter
ist als zu sagen, sie hätten beide unrecht ;o).
Zum einen: der Widerstandsbeiwert C_w ist keine Konstante, sondern
Re-abhängig. Allerdings ist die Abhängigkeit recht unstetig (vielleicht
nicht mathematisch, aber ingenieurmäßig :o) und im Bereich, in dem
Flugzeuge operieren, auch nicht dominant. D.h. für die Auslegung eines
Flugzeugs (oder innerhalb einer Flugzeugklasse), bei dem die
Verhältnisse, wenn überhaupt, im niedrigen Prozentbereich variieren,
muss man i.d.R. keinen großen Aufwand betreiben (*). Wenn man aber 1:x0
skaliert, und dabei vielleicht auch noch einen "Unstetigkeitsbereich"
überschreitet, wie von Andreas beschrieben, sollte man da schon C_w(Re)
berücksichtigen.
HTH,
Martin
(*) Ausnahme sind z.B. Segelflugzeuge der offenen Klasse, die mit sehr
zierlichen Winglets versehen sind und zudem noch eng kreisen (müssen).
Da kommt man am inneren Winglet ohne weiteres in die Re-bereiche des
Modellbaus... und muss das natürlich auch berücksichtigen.
Ruediger Hesse
> der CW ist ein Maß um wieviel günstiger als ein vergleichbares Scheunentor
> ( aus der Anströhmrichtung ) ein Gegenstand ist.
Ein Faktor. Ja. Je kleiner desto gut.
> Volumenwiderstandsbeiwert ist auf Google ein seltenes Wort.
> hast du mit Seehunden zu tun?
Nein, wir haben mal Pinguine "durchgerechnet", aber die nutzen ja auch
Kavitation zur Cw-Minderung.
Gruss
Ruru
Ruediger Hesse
> Zum einen: der Widerstandsbeiwert C_w ist keine Konstante, sondern
> Re-abhängig. Allerdings ist die Abhängigkeit recht unstetig (vielleicht
> nicht mathematisch, aber ingenieurmäßig :o) und im Bereich, in dem
> Flugzeuge operieren, auch nicht dominant. D.h. für die Auslegung eines
> Flugzeugs (oder innerhalb einer Flugzeugklasse), bei dem die
> Verhältnisse, wenn überhaupt, im niedrigen Prozentbereich variieren,
> muss man i.d.R. keinen großen Aufwand betreiben (*). Wenn man aber 1:x0
> skaliert, und dabei vielleicht auch noch einen "Unstetigkeitsbereich"
> überschreitet, wie von Andreas beschrieben, sollte man da schon C_w(Re)
> berücksichtigen.
Ich muss diesmal Andreas (im Re Bereich von Modellflugzeugen, Vögeln und
großen Insekten) erheblich widersprechen.
Hmmm. Kennt ihr den Versuch mit dem Pingpongball an der Federwaage im
unterschiedlich starken Luftstrom? Langsam wird die
Luftgeschwindigkeit erhöht. Zunächst steigt die Kraft, die auf den
Pingpongball wirkt mit dem Quadrat der Luftstromgeschwindigkeit, dann auf
einmal wird ein Punkt überschritten, an dem die Wirbel hinter dem Ball
sich quasi gegen den Luftstrom drehen können und den Ball 'anschieben' -
in dem Augenblick erzeugt der Pingpongball erheblich weniger Widerstand.
Das geht schlagartig. Wird der Pingpongball wieder langsamer angeströmt,
bricht nach einer Zeit der Wirbel hinter ihm wieder zusammen und er hat
wieder mehr Widerstand.
(Ist so'n Standardspielchen um den Leuten zu zeigen, warum man Windkanäle
baut und es nicht direkt ausrechnet).
Da es um den Bau von Modellflugzeugen ging, muss ich also Widersprechen.
Da der Re-Zahl Unterschied zu krass ist.
Ruru
Ruediger Hesse
On Thu, 12 Jan 2006, Andreas Maurer wrote:
> Es gibt aber noch einen weiteren Faktor - und das ist der
> entscheidende, wenn es um die Verkleinerung von Profilen geht:
>
> Jedes Profil hat (abhängig von seiner Form) eine sogenannte
> "kritische" Reynoldszahl.
> Unterhalb dieser kritischen Re-Zahl steigt Cw stark an, während Ca
> leicht abnimmt - die Gleitzahl verschlechtert sich also erheblich.
Einspruch ;) Ca wird quasi (nur bei Erhöhung des Anstellwinkels)
unkalkulierbar.
> Oberhalb der kritischen Re-Zahl (Profile an echten Flugzeugen
> operieren weit oberhalb der kritischen Re-Zahl) ändern sich die
> aerodynamischen Beiwerte eines Profils mit zunehmender Re-Zahl
> praktisch nicht mehr.
Prozentual sind bei großen Re-Zahlen die Veränderungen /geringer/
und die Profile einfach deshalb weniger anfällig als bei kleinen Re.
> Ergo:
> Modellflugzeuge unterschreiten die kritische Re-Zahl, wenn sie Profile
> benutzen, die direkt vom echten Flugzeug her übernommen wurden. Dies
> ist der Grund, warum ein solches Modell dann schlecht fliegt.
Richtig. Meistens bringt der exakte Scale-Nachbau in jeder Hinsicht
unfliegbare Modelle hervor. Die einzige Ausnahme, die ich kannte, war ein
Chester-Jeep im Massstab 1:2...
>
> Begründung:
> Echte Flugzeuge besitzen aus Festigkeitsgründen normalerweise dicke
> Profile (14 - 20 Prozent). Dicke Profile haben jedoch eine große
> kritische Re-Zahl -> Am Modell wird diese unterschritten -> Modell
> fliegt schlecht.
Hierzu hab ich keine Zahlen, aber:
Schau Dir mal das Profil eines DuoDiscus oder einer LS6 oder ASW-27 an...
ich denke, die liegen weit unter 10% - Nur die ASK21 fliegt quasi mit
einem dicken Clark-Y (jaja, es ist keins, sieht aber so aus).
Extrem dünne Profile mit hoher Dickenrücklage bringen die Leistung für den
Schnellflug. Wie auch z. B. bei der Piper Malibu. der Flügel ist auch
extrem dünn (ich gebe zu, alle genannten dünnen Profile sind
Laminarprofile mit hoher Dickenrücklage, aber dennoch richtig dünn um Cw
gering zu halten und in dieser Laminardelle fliegen zu können) - der Trick
bei diesen Profilen ist einfach, dass man sie so entwerfen muss, dass sie
auch noch beim Langsamflug (also bei kleinen Re) und hohem Anstellwinkel
unkritisch bleiben müssen.
> Abhilfe:
> Dünnes Profil (9 - 13 Prozent) einsetzen.
> Dünne Profile besitzen niedrige kritische Re-Zahlen -> Modell fliegt
> brauchbar.
Nicht dünn: nur unkritisch für den Re Bereich. Das Standard-Schul-Modell
Profil ist ein recht dickes Clark-Y Profil (Telemaster, Charter,
Porter,... etc) - je dicker, umso braver, wie bei den Großen.
Und wenn man das Flugzeug schneller haben will, wird ein dünnes, für den
Re-Bereich geeignetes Profil verwendet.
Hmmm. Ich sehe, ich stimme mit Dir nicht wirklich überein ;)
Gruss
Ruru
gero....@web.de
> On Thu, 12 Jan 2006, Martin Spieck wrote:
> > Zum einen: der Widerstandsbeiwert C_w ist keine Konstante, sondern
> > Re-abhängig. Allerdings ist die Abhängigkeit recht unstetig (vielleicht
> > nicht mathematisch, aber ingenieurmäßig
...
Hier mal ein Beispiel, Windkanalmessungen an 2 Profilen und die
ca/cw-Polaren. Man hat nicht eine Kurve sondern zwischen Re=60000 und
Re=300000 deutliche unterschiede und damit eine Kurvenschar. (Die
Kurven sehen sich nicht mal ähnlich)
http://www.aerodesign.de/profile/e205_sd7037.htm#windkanalmessung
gero
Karl-Alfred Römer
>Ich muss diesmal Andreas (im Re Bereich von Modellflugzeugen, Vögeln und
>großen Insekten) erheblich widersprechen.
>Hmmm. Kennt ihr den Versuch mit dem Pingpongball an der Federwaage im
>unterschiedlich starken Luftstrom? Langsam wird die
>Luftgeschwindigkeit erhöht. Zunächst steigt die Kraft, die auf den
>Pingpongball wirkt mit dem Quadrat der Luftstromgeschwindigkeit, dann auf
>einmal wird ein Punkt überschritten, an dem die Wirbel hinter dem Ball
>sich quasi gegen den Luftstrom drehen können und den Ball 'anschieben' -
>in dem Augenblick erzeugt der Pingpongball erheblich weniger Widerstand.
>Das geht schlagartig. Wird der Pingpongball wieder langsamer angeströmt,
>bricht nach einer Zeit der Wirbel hinter ihm wieder zusammen und er hat
>wieder mehr Widerstand.
>(Ist so'n Standardspielchen um den Leuten zu zeigen, warum man Windkanäle
>baut und es nicht direkt ausrechnet).
>
>Da es um den Bau von Modellflugzeugen ging, muss ich also Widersprechen.
>Da der Re-Zahl Unterschied zu krass ist.
Das Beispiel mit dem Pingpong-Ball ist sehr interessant. Wenn ich noch
nie etwas von Re-Zahlen gehört hätte, würde ich den beobachteten
Effekt wohl irgendwie mit Chaostheorie zu erklären versuchen. Da
wären irgendwelche Wirbel die aus unberechenbaren Gründen aufeinmal
umschlagen und unvermutet chaotisch den Widerstand verringern.
Ist diese "Unstetigkeit im ingenieursmäßigen Sinne" eigentlich immer
bei der gleichen Geschwindigkeit oder kann das auch mal früher oder
mal später sein?
Aber was immer dafür auch die Ursache für diesen Effekt ist: Es ist
auf jeden Fall ein ganz klares Argument für Windkanäle. Habe mich auch
schon gefragt, warum man heute noch so viel Geld für Windkanäle
ausgibt und es mir damit erklärt, dass man damit
Interferrenzwiderstände bei den doch komplizierten Strukturen eines
PKW oder Autos zu messen. Dabei hatte ich immer vermutet, dass die
Abweichungen eher Nachkommastellen betreffen würde.
Karl-Alfred Römer
Hallo Andreas,
deine Ansicht zu dem Thema deckt sich ja erfreulicherweise 100%ig mit
meiner bisherigen. Und widerspricht Rurus Ansicht leider total.
Den Begriff "kritische Re-Zahl" habe ich auch schon mal gehört. Deine
Erklärung klingt plausibel. Widerspricht aber scheinbar auch der
Annahme, das ein Körper einen festen Formwiderstand hat.
Das verwirrt erst mal etwas, aber im Endeffekt denke ich doch, dass
ich dank Eurer Hilfe so langsam immer mehr Wissens-Puzzle-Stücke
zusammenbekommen kann.
Auf jeden Fall Danke für deine Antwort.
Viele Grüße
Karl
Ruediger Hesse
Hallo Karl-Alfred,
On Thu, 12 Jan 2006, Karl-Alfred Römer wrote:
> Ist diese "Unstetigkeit im ingenieursmäßigen Sinne" eigentlich immer
> bei der gleichen Geschwindigkeit oder kann das auch mal früher oder
> mal später sein?
Nicht Geschwindigkeit ist bei Fluidströmungen das Zauberwort, auch nicht
Größe. Es sind immer die gleichen Re-Zahlen: Nehme ich einen 10x größeren
Pingpongball tritt die Unstetigkeit schon bei einem Zehntel
der Strömungsgeschwindigkeit des kleineren Balls auf. Nehme ich einen ca
14x größeren "Ball" und nehme einen Wasserkanal, ist die Geschwindigkeit
des Wassers bei der Unstetigkeit genau so gross wie beim Pingpongball in
der Luft, da Wasser nur etwa 14x zäher ist als Luft (natürlich nur
bis Mach 0,3 - bei unkomprimiertem Fluid).
Re [-] = (Länge [m] * Geschwindigkeit [m/s]) / Fluidzähigkeit [m²/s]
Die Form der Kugel bewirkt ein umschlagen der Wirbel hinter ihr (und damit
einen Zusammenbruch von Cw) bei einer *festen* Reynolszahl.
Nur die Rynoldszahl ist dimensionslos! Dafür wurde sie ja erfunden. Um den
Widerstand einer Form unabhängig von Größe, Geschwindigkeit und Fluid
beschreiben zu können.
> Aber was immer dafür auch die Ursache für diesen Effekt ist: Es ist
> auf jeden Fall ein ganz klares Argument für Windkanäle. Habe mich auch
> schon gefragt, warum man heute noch so viel Geld für Windkanäle
> ausgibt und es mir damit erklärt, dass man damit
> Interferrenzwiderstände bei den doch komplizierten Strukturen eines
> PKW oder Autos zu messen. Dabei hatte ich immer vermutet, dass die
> Abweichungen eher Nachkommastellen betreffen würde.
;)
Gruss
Ruru
Karl-Alfred Römer
>> Ein Körper hat einen festen Formwiderstand.
>> Dieser ist größenunabhängig.
>
>Darin liegt der Fehler. Der Widerstandsbeiwert ist eine Funktion (!)
>abhaengig von Re. Und Re = Umströmte Länge * Geschwindigkeit / Zähigkeit
>(aeta) des Mediums
>
>Bei Verdopplung der Größe hast Du also schon mal mindestens 2*Re - und
>damit einen anderen Widerstandsbeiwert Cw.
OK. Das klingt plausibel. Das könnte ich mit Andreas's Aussage
kombinieren, dass sich aber einer bestimmten kritischen Re-Zahl eine
weitere Erhöhung der Re-Zahl nicht mehr schwerwiegend auf den CW-Wert
auswirkt.
>> Wenn ich nun den Körper also in verschiedenen Größen baue und perfekt
>> skaliere, dann sollten dies also immer noch den gleichen
>> Formwiderstand haben.
>
>Nein
Verstanden.
>> Die Kraft der Luft bei Anströmung wäre dann "Konstante * Luftdichte *
>> Formwiderstand * Stirnfläche * v2.
>
>Ersetze Formwiderstand durch Widerstandsbeiwert(Re)
D.h. Widerstandsbeiwert als Funktion der Re-Zahl.
>> Nun wird der Körber durch die Skalierung aber auch länger. Also
>> müsste die Re-Zahl proportional steigen. Und das müsste dann den
>> Luftwiderstand mehr oder weniger senken. D.h. die Luftwiderstandskraft
>> dürfte nicht proportional zur Stirnfläche wachsen. sondern irgendwie
>> eine leicht nach unten gebogene Gerade (ist zwar ein Widerspruch, aber
>> du weißt was ich meine) sein.
>> Könnte man sagen, die Formel für den Luftwiderstand sei nur eine grobe
>> Näherungsformel?
>
>Nein. Nur die Funktionen von Cw(Re) sind im Windkanal grob ermittelte
>Funktionen ;))
Verstanden.
Haben diese Funktionen irgend etwas gemeinsam? Könnte man so eine
Funktion graphisch sofort als Cw(Re) erkennen oder unterscheiden die
sich so krass, dass man unter Umständen gar nicht auf die Idee kommen
könnte, dass was das für eine Funktion sein könnte?
Könnte man umgekehrt gefühlsmäßig sagen, das Profil XY vermutlich eine
bestimmte Cw(Re) und Ca(Re) hat?
>> Oder noch spezieller auf die Fliegerei gedeutet:
>> Ein Profil hat einen Cw und einen Ca.
Das ist klar. Ich nehme an, nicht nur Cw, sondern auch Ca hängen von
der Re-Zahl ab. Beides könnte man als Funktionen von Re darstellen.
Hast du zufällig einen Funktionsgraph Cw(Re) für irgendeinen
Gegenstand zur Hand?
>
>man Lilientalpolare
>-> Aber Du musst auch berücksichtigen, dass der Cw des Profils nur ein
>kleiner Teil des Gesamtwiderstands ist. Der induzierte Widerstand ist z.
>B. meist größer, und auch Leitwerk und Rumpfströmung machen einiges aus.
Ja, das ist klar. Das habe ich aber mal absichtlich weg gelassen,
sonst bin ich nachher wirklich noch verwirrter als zuvor.
>> Ich weiß jetzt nicht genau ob das so stimmt, aber ich dachte immer,
>> diese beiden Parameter wären größenunabhängig. Man sagt ja nicht,
>> dass das Profil bei einer bestimmten Re-Zahl diese Werte hat, sondern
>
>Doch, genau das sagt man.
Das wusste ich nicht. Aber nach deinen obigen Erklärungen ist das
jetzt klar.
>> behauptet einfach so, Profil XY hat diese und jene Ca und Cw-Werte.
>> Oder bin ich einfach nur falsch informiert?
>
>Yepp.
>
>Aber mach Dir nichts draus. Sogar die meisten Leute die ihre Brötchen
>damit verdienen sind zum Teil falsch informiert: So wird immer noch zum
>Großteil (AFAIK) auf die Verringerung des Stirnflächenwiderstandsbeiwertes
>(was ein Wort!) hin optimiert, nicht auf die Verringerung des
>Volumenwiderstandsbeiwertes.... Aber auch ich kann mich täuschen, bin ja
>nur ein dummer Biologe, der Fluidlokomotion und Biomechanikkurse belegt
>hat... ;)
Danke für deinen Trost. Ich bin auch nur Informatiker (und UL-
Hobbyfluglehrer) mit extremem Interresse an Physik und insbesondere
Aerodynamik. Aber ohne DEINE Kurse besucht zu haben. Hätte nicht
gedacht, dass Bioniker so tief in die Theorie einsteigen. Aber es ist
wahrscheinlich so wie bei allen Berufen. Es gibt überall solche und
solche:-)
Danke nochmal.
Karl
Karl-Alfred Römer
Jetzt wo du es sagst: Letztes Jahr habe ich am Meerfelder-Maar beim
Schwimmen ca. 15 Minuten eine Libelle beobachtet und gestaunt, dass
die tatsächlich segeln können. Zumindestens hatte ich den Eindruck,
dass sie zwischendurch für einige Sekunden die Flügel nicht bewegten.
Dabei hatten sie auch nicht schlecht gesegelt. Schätze mal 1:3 aber
für die Größe kam mir das schon ganz ordentlich vor. Und ich habe mich
gewundert, dass die Viehcher überhaupt stabil segeln können.
Interressant, wie ihr die größeren Re-Zahlen der größeren Modelle
durch geänderte Fluid-Geschwindigkeiten kompensiert habt.
Karl-Alfred Römer
>
>Re [-] = (Länge [m] * Geschwindigkeit [m/s]) / Fluidzähigkeit [m²/s]
>
>Die Form der Kugel bewirkt ein umschlagen der Wirbel hinter ihr (und damit
>einen Zusammenbruch von Cw) bei einer *festen* Reynolszahl.
>
>Nur die Rynoldszahl ist dimensionslos! Dafür wurde sie ja erfunden. Um den
>Widerstand einer Form unabhängig von Größe, Geschwindigkeit und Fluid
>beschreiben zu können.
Nach deiner Formel ist es klar, dass Re dimensionslos sein muss. Über
die Einheit für Fluidzähigkeit [m²/s] möchte ich aber jetzt nicht
nachdenken;-)
Wenn ich das alles so bedenke, dann könnte es doch auch sein, dass die
Re-Zahl für uns Realflieger eine Rolle spielt, nämlich dann, wenn wir
in den Bereich des Stalls hinein kommen. So dass nicht nur der
Anstellwinkel in kritische Bereiche kommt, sondern auch die Re-Zahl.
Und die Lilienthal-Polare müsste mit geändertem Flugzeuggewicht und im
Kurvenflug mit erhöhten Gs auch verformt werden.
Sie müßte so verformt werden, dass ein Highspeed-Stall bei höheren
Anstellwinkeln erfolgen müsste, als im normalen Horizontalflug, weil
beim Highspeed-Stall die Geschwindigkeit und damit die Re-Zahl ja
höher sein müsste. Oder sehe ich das falsch?
Ist die Re-Zahl auch irgendwie dafür verantwortlich, dass die Concorde
z.B. mit so hohem Anstellwinkel landen kann? Ich hatte mir das bisher
so erklärt, dass durch die geringe Streckung der Concorde kaum zum
Abkippen neigen würde, sondern im Falle einer Windscheerung nur zum
durchsacken. Und weil die Windstärkenschwankungen gering wären im
Verhältnis zur Anfluggeschwindigkeit.
Fliegst du in Mainz Finthen?
Ruediger Hesse
> Re-Zahl für uns Realflieger eine Rolle spielt, nämlich dann, wenn wir
> in den Bereich des Stalls hinein kommen. So dass nicht nur der
> Anstellwinkel in kritische Bereiche kommt, sondern auch die Re-Zahl.
Das glaube ich nicht, es sei denn, das Flugzeug ist extrem schlecht
konstruiert. Die aerodynamische Schränkung müsste - mit der Tauglichkeit
des Profils auch für den Langsamflug - diesen Einfluß marginal halten.
> Und die Lilienthal-Polare müsste mit geändertem Flugzeuggewicht und im
> Kurvenflug mit erhöhten Gs auch verformt werden.
Nein, der Polare (also Cw und Ca) und dem Druckpunkt sind die am
Schwerpunkt angreifenden Kräfte herzlich egal.
> Oder sehe ich das falsch?
Ja, siehe Andreas Posting: Höhere Re-Zahl = bessere Eigenschaften
> Ist die Re-Zahl auch irgendwie dafür verantwortlich, dass die Concorde
> z.B. mit so hohem Anstellwinkel landen kann? Ich hatte mir das bisher
> so erklärt, dass durch die geringe Streckung der Concorde kaum zum
> Abkippen neigen würde, sondern im Falle einer Windscheerung nur zum
> durchsacken. Und weil die Windstärkenschwankungen gering wären im
> Verhältnis zur Anfluggeschwindigkeit.
Das Profil der Concorde ist optimiert auf den Überschallflug.
(Vorne scharfkantig, um die Luft, die dann zäher als Wasser ist, zu
durchschneiden, sieht man im Technikmuseum gut am Starfighter, an dessen
Nasenleisten man sich in den Finger schneiden kann).
Die aerodynamischen Eigenschaften des Profils der Concorde im
Unterschallbereich entspricht wohl eher einem Brett mit großem Motor dran
(So wie diese Modellflug-Styroscheiben in den 80ern, die dank eines Webra
10ccm Motors flogen).
> Fliegst du in Mainz Finthen?
Yepp :)
Gruss
Ruru
Karl-Alfred Römer
>> Und die Lilienthal-Polare müsste mit geändertem Flugzeuggewicht und im
>> Kurvenflug mit erhöhten Gs auch verformt werden.
>
>Nein, der Polare (also Cw und Ca) und dem Druckpunkt sind die am
>Schwerpunkt angreifenden Kräfte herzlich egal.
Ja, aber wenn ich höheren Auftrieb nicht durch mehr Anstellwinkel,
sondern durch mehr Speed erzeuge, dann habe ich ja höhrere Re-Zahlen.
Annahme
Ein fiktives Flugzeug mit 472,5 Kg Masse und einem fiktiven Profil:
Bei 15° Anstellwinkel hätte das Profil seine kritische Re-Zahl bei
85Km/h
Hypothese:
Dieses Flugzeug müsste
bei 15° Anstellwinkel bei 70 Km/h (im unbeschleunigten horizontalflug)
schon längst im Stall sein, wegen unterschreiten der kritischen
Re-Zahl.
In einer zwei G-Kurve mit 100 Km/h und bei ebenfalls 15° Anstellwinkel
wäre es nicht im Stall, weil der kritische Re-Zahl überschritten wäre.
>> Oder sehe ich das falsch?
>Ja, siehe Andreas Posting: Höhere Re-Zahl = bessere Eigenschaften
Ja, das ist klar.
>> Ist die Re-Zahl auch irgendwie dafür verantwortlich, dass die Concorde
>> z.B. mit so hohem Anstellwinkel landen kann? Ich hatte mir das bisher
>> so erklärt, dass durch die geringe Streckung der Concorde kaum zum
>> Abkippen neigen würde, sondern im Falle einer Windscheerung nur zum
>> durchsacken. Und weil die Windstärkenschwankungen gering wären im
>> Verhältnis zur Anfluggeschwindigkeit.
>
>Das Profil der Concorde ist optimiert auf den Überschallflug.
>(Vorne scharfkantig, um die Luft, die dann zäher als Wasser ist, zu
>durchschneiden, sieht man im Technikmuseum gut am Starfighter, an dessen
>Nasenleisten man sich in den Finger schneiden kann).
>Die aerodynamischen Eigenschaften des Profils der Concorde im
>Unterschallbereich entspricht wohl eher einem Brett mit großem Motor dran
>(So wie diese Modellflug-Styroscheiben in den 80ern, die dank eines Webra
>10ccm Motors flogen).
Können Hochgeschwindigkeitsprofile allgemein mit hohem Anstellwinkel
fliegen?
>> Fliegst du in Mainz Finthen?
>Yepp :)
Vielleicht sehen wir uns mal.
Ich fliege momentan schwerpunktmäßig in Koblenz. War aber schon
zweimal bei euch mit der D-EUMI turnen. Werde ich noch öfter machen.
Und ich wollte bei Jörg Domasch mal die CT probe fliegen.
Karl-Alfred Römer
>Das größte Problem beim Verkleinern von Flugzeugen zu Modellen hast Du
>ausserdem beim Höhenleitwerk. Exakt runterverkleinert hat das
>Leitwerk zuwenig Fläche und das Ruder zuwenig Wirkung. Gleiches gilt
>(nicht so extrem) auch für das Seitenleitwerk (auch weil die Modelle
>meist übermotorisiert sind).
Demnach könnte man sagen:
Wenn ein Flugmodellkonstrukteur wie in "Der Flug der Phönix" ein
echtes Flugzeug nach den Kriterien des Modellbaues entwerfen würde,
hätte er demnach große Chancen, dass die Maschine wirklich fliegt.
Umgekehrt eher nicht.
Ruediger Hesse
> Hier mal ein Beispiel, Windkanalmessungen an 2 Profilen und die
> ca/cw-Polaren. Man hat nicht eine Kurve sondern zwischen Re=60000 und
> Re=300000 deutliche unterschiede und damit eine Kurvenschar. (Die
> Kurven sehen sich nicht mal ähnlich)
>
> http://www.aerodesign.de/profile/e205_sd7037.htm#windkanalmessung
Hey, danke für den Link. Jetzt weiss ich, warum ich vor 15 Jahren meinen
tollen Hangsegler mit E205-Profil kaputtgeflogen habe ;)
Gruss
Ruru
Martin Spieck
On Thu, 12 Jan 2006, Martin Spieck wrote:Zum einen: der Widerstandsbeiwert C_w ist keine Konstante, sondern Re-abhängig. Allerdings ist die Abhängigkeit recht unstetig (vielleicht nicht mathematisch, aber ingenieurmäßig :o) und im Bereich, in dem Flugzeuge operieren, auch nicht dominant. D.h. für die Auslegung eines Flugzeugs (oder innerhalb einer Flugzeugklasse), bei dem die Verhältnisse, wenn überhaupt, im niedrigen Prozentbereich variieren, muss man i.d.R. keinen großen Aufwand betreiben (*). Wenn man aber 1:x0 skaliert, und dabei vielleicht auch noch einen "Unstetigkeitsbereich" überschreitet, wie von Andreas beschrieben, sollte man da schon C_w(Re) berücksichtigen.Ich muss diesmal Andreas (im Re Bereich von Modellflugzeugen, Vögeln und großen Insekten) erheblich widersprechen. Hmmm. Kennt ihr den Versuch mit dem Pingpongball an der Federwaage im unterschiedlich starken Luftstrom?
Da es um den Bau von Modellflugzeugen ging, muss ich also Widersprechen. Da der Re-Zahl Unterschied zu krass ist.
Nebenbei: Deine Formulierung oben ist mir nicht so ganz klar. Unter Modellen (nimm jetzt bitte keinen 20kg-Airbus-Nachbau ggü. Saalflugmodell...) ist der Re-Unterschied auch wieder nicht so krass - ich nehme an, ich habe das nicht richtig verstanden!?
Grüße,
Martin
Karl-Alfred Römer
danke für den Link. Die Kurvenscharen sagen mehr als 1000 Worte !!!
>Hier mal ein Beispiel, Windkanalmessungen an 2 Profilen und die
>ca/cw-Polaren. Man hat nicht eine Kurve sondern zwischen Re=60000 und
>Re=300000 deutliche unterschiede und damit eine Kurvenschar. (Die
>Kurven sehen sich nicht mal ähnlich)
>
>http://www.aerodesign.de/profile/e205_sd7037.htm#windkanalmessung
Geiler Link. Muss ich gründlichst verinnerlichen.
Viele Grüße und Dank an Dich und an Alle, die sich wirklich Mühe
gemacht haben mir die Re-Problematik nahe zu legen. Und Danke für
Eure Geduld
Karl
Martin Spieck
>Aber was immer dafür auch die Ursache für diesen Effekt ist: Es ist
>auf jeden Fall ein ganz klares Argument für Windkanäle. Habe mich auch
>schon gefragt, warum man heute noch so viel Geld für Windkanäle
>ausgibt und es mir damit erklärt, dass man damit
>Interferrenzwiderstände bei den doch komplizierten Strukturen eines
>PKW oder Autos zu messen. Dabei hatte ich immer vermutet, dass die
>Abweichungen eher Nachkommastellen betreffen würde.
>
>
An dieser Stelle muss ich Ruru doch mal wiedersprechen: einen
Ping-Pong-Ball kann man heutzutage ganz gut rechnen. Wahrscheinlich
kommt man sogar "genauer" als per Messung. Aber bei komplexeren Körpern
wird's schwerer - für beide Seiten. Deswegen kann man auch nicht
behaupten, dass sich Simulation und Experiment Konkurrenz machen. Oft
geht man dabei sogar im Rösselsprung vor: Auslegung rechnen - Modell
vermessen - Versuch nachrechnen - Rechnung "kalibrieren" - Auslegung
besser rechnen - u.s.w.
Und deshalb wird es auch in absehbarer Zukunft beides weitergeben - hurra!
Grüße,
Martin
Andreas Maurer
On Thu, 12 Jan 2006 18:37:43 +0100, Martin Spieck
<Martin...@web.de> wrote:
>(*) Ausnahme sind z.B. Segelflugzeuge der offenen Klasse, die mit sehr
>zierlichen Winglets versehen sind und zudem noch eng kreisen (müssen).
>Da kommt man am inneren Winglet ohne weiteres in die Re-bereiche des
>Modellbaus... und muss das natürlich auch berücksichtigen.
... und benutzte deshalb gerne das DU 84-086-18, welches ein paar
Jahre zuvor als DAS überragende Modellflugprofil entworfen wurde. :)
Was es allerdings wegen seiner Anstellwinkelempfindlichkeit nie wurde.
Hast Du eine Ahnung, welche Profile derzeit für Winglets en vogue
sind? Ich habe stark den Eindruck, daß die Wingletprofile der ASW-27
stark nach dem Modellfugprofil RG-15 aussehen...
Bye
Andreas
Andreas Maurer
<karl-alfr...@gmx.de> wrote:
>Ist diese "Unstetigkeit im ingenieursmäßigen Sinne" eigentlich immer
>bei der gleichen Geschwindigkeit oder kann das auch mal früher oder
>mal später sein?
Tja... aus Sicht des Ingenieurs wird es mit dieser Frage erst
interessant. :)
Vor allem in diesem Zusammenhang:
>Aber was immer dafür auch die Ursache für diesen Effekt ist: Es ist
>auf jeden Fall ein ganz klares Argument für Windkanäle. Habe mich auch
>schon gefragt, warum man heute noch so viel Geld für Windkanäle
>ausgibt und es mir damit erklärt, dass man damit
>Interferrenzwiderstände bei den doch komplizierten Strukturen eines
>PKW oder Autos zu messen.
Generell ist die kritische Re-Zahl für einfache Körper (Ball, ebene
Platte, etc) seit langem relativ exakt bekannt - es kann also
theoretisch exakt vorhergesagt werden, bei welcher
Strömungsgeschwindigkeit der zu beobachtende Widerstandssprung (wenn
die Strömung überkritisch wird) eines Körpers bekannter Größe im
Strömungskanal auftreten müßte.
Dem ist in der Praxis aber leider nicht so.
Beispielsweise beeinflußt turbulente Strömung im Strömungskanal dieses
Verhalten - turbulente Strömung setzt die Re_krit eines Körpers herab,
ergo findet der Widerstandssprung bei niedrigerer als erwarteter
Strömungsgeschwindigkeit statt.
Dieses Verhalten nutzte man früher, um die Strömungsqualität eines
Windkanals (der sogenannte Kanalfaktor) experimentell zu testen:
Je weniger turbulent, desto besser.
Verfahren (vereinfacht): Es wurde langsam die Strahlgeschwindigkeit
erhöht. Irgendwann fand der Widerstandssprung (= Re_krit erreicht)
statt. Man verglich die Geschwindigkeit mit der theoretisch erwarteten
- bei völlig laminarer Strömung wären beide identisch.
Je früher der Widerstandssprung vor der erwarteten Geschwindigkeit,
desto turbulenter (=schlechter) der Windkanal.
Heutzutage werden Windkanäle normalerweise so weit abgekühlt, daß das
extrem kalte Medium die Re-Zahl am kleinen Modell so weit anhebt, daß
die Messungen am Modell im Windkanal bei der Re-Zahl erfolgen, die
später auch am Original herrscht.
Der Aufwand für die Kühlung ist gigantisch - zeigt aber schön, wie
unvorhersagbar unterkritische Strömung auch heute noch ist.
Bye
Andreas
Andreas Maurer
<karl-alfr...@gmx.de> wrote:
>Wenn ich das alles so bedenke, dann könnte es doch auch sein, dass die
>Re-Zahl für uns Realflieger eine Rolle spielt, nämlich dann, wenn wir
>in den Bereich des Stalls hinein kommen. So dass nicht nur der
>Anstellwinkel in kritische Bereiche kommt, sondern auch die Re-Zahl.
Das ist in der Tat ein Problem - aber nicht am Tragflügel (dessen
Re-Zahl ist bei jedem echten Flieger groß genug), sondern
beispielsweise an den Turbinenschaufeln eines Strahltriebwerks in
großer Höhe.
>Und die Lilienthal-Polare müsste mit geändertem Flugzeuggewicht und im
>Kurvenflug mit erhöhten Gs auch verformt werden.
>Sie müßte so verformt werden, dass ein Highspeed-Stall bei höheren
>Anstellwinkeln erfolgen müsste, als im normalen Horizontalflug, weil
>beim Highspeed-Stall die Geschwindigkeit und damit die Re-Zahl ja
>höher sein müsste. Oder sehe ich das falsch?
Richtig - spielt aber in der Praxis praktisch keine Rolle, die
Abweichungen liegen im kleinen einstelligen Prozentbereich.
>Ist die Re-Zahl auch irgendwie dafür verantwortlich, dass die Concorde
>z.B. mit so hohem Anstellwinkel landen kann?
Nicht kann... muß! :)
>Ich hatte mir das bisher
>so erklärt, dass durch die geringe Streckung der Concorde kaum zum
>Abkippen neigen würde, sondern im Falle einer Windscheerung nur zum
>durchsacken. Und weil die Windstärkenschwankungen gering wären im
>Verhältnis zur Anfluggeschwindigkeit.
Hier liegst Du diesmal völlig falsch... :)
Deltaflügler sind eine Wissenschaft für sich - da spielen
mehrdimensionale Vorgänge wie z.B. gezielt eingeleitete Verwirbelungen
(durch sogenannte "Strakes") eine gewaltige Rolle bei der
Auftriebserzeugung.
Alle unsere bisherigen Diskussionen der reinen Pfofiltheorie drehten
sich strengenommen um einen Tragflügel mit unendlich großer Streckung
(bei dem Randwirbel etc. die Strömung nicht stören). Je geringer die
Streckung, desto mehr Einflüsse durch beispielsweise Randwirbel treten
auf.
Bye
Andreas
Andreas Maurer
<karl-alfr...@gmx.de> wrote:
>Demnach könnte man sagen:
>Wenn ein Flugmodellkonstrukteur wie in "Der Flug der Phönix" ein
>echtes Flugzeug nach den Kriterien des Modellbaues entwerfen würde,
>hätte er demnach große Chancen, dass die Maschine wirklich fliegt.
>Umgekehrt eher nicht.
Exakt.
Bye
Andreas
Heiko Bauer
> Das Profil der Concorde ist optimiert auf den Überschallflug.
> (Vorne scharfkantig, um die Luft, die dann zäher als Wasser ist, zu
> durchschneiden, sieht man im Technikmuseum gut am Starfighter, an
> dessen Nasenleisten man sich in den Finger schneiden kann).
> Die aerodynamischen Eigenschaften des Profils der Concorde im
> Unterschallbereich entspricht wohl eher einem Brett mit großem Motor
> dran (So wie diese Modellflug-Styroscheiben in den 80ern, die dank
> eines Webra 10ccm Motors flogen).
Ist ganz interessant, Eure Diskussion.
Mal aus eigener Anschauung: Ich hab mal das Glück gehabt, in Frankreich die
Reaktivierung der Concorde mitzuerleben. Damals hatte ich Aufenthalt auf dem
Flugplatz, wo das Landetraining stattfand und konnte von meinem gemütlichen
Platz auf dem Vorfeld (unser Flieger) die Platzrunden drehenden Deltas aus
nächster Nähe sowaohl optisch wie auch akustisch (DAS ist LAUT!!!!!)
bestaunen.
Das Flugtraining war an einem sonnigen Frühsommermorgen, recht viel
Feuchtigkeit in der Luft und man konnte sehr schön den Approachbereich
überblicken.
Deutlich erkennbar war dank Kondensation in den Unterdruckbereichen, daß die
Strömung auf der Oberseite des Flügels praktisch ab Voderkante komplett
abgelöst war bei den hohen Anstellwinkeln im Approach. Das Ding ritt quasi
auf dem Strahl und ich vermute mal, die Aerodynamik entsprach genau dem oa.
Beispiel.
Bei einer Airshow in Farnborough sahs ähnlich aus, als eine F15 auf engstem
Raum manövrierte. Da fliegt man dank reichlich Power offensichtlich im
Steady-Stall.
Gruß,
Heiko
Ruediger Hesse
On Thu, 12 Jan 2006, Karl-Alfred Römer wrote:
> Ein fiktives Flugzeug mit 472,5 Kg Masse und einem fiktiven Profil:
> Bei 15° Anstellwinkel hätte das Profil seine kritische Re-Zahl bei
> 85Km/h
>
> Hypothese:
> Dieses Flugzeug müsste
> bei 15° Anstellwinkel bei 70 Km/h (im unbeschleunigten horizontalflug)
> schon längst im Stall sein, wegen unterschreiten der kritischen
> Re-Zahl.
> In einer zwei G-Kurve mit 100 Km/h und bei ebenfalls 15° Anstellwinkel
> wäre es nicht im Stall, weil der kritische Re-Zahl überschritten wäre.
Theoretisch ja, aber reicht der dabei erzeugte Auftrieb nicht mehr, die
Gewichstskraft von den 945 kg zu halten, weshalb der Flieger "wegrutscht".
Als UL-F-Schlepper (FK9) steige ich oft so ab: Leerlauf, Kurvenlage 90°,
Knüppel voll gezogen. Früher habe ich nach dem Schlepp den Motor
abgestellt, aber es wurde mir nahegelegt, nach dem Schlepp die Kühlung
weiterhin zu ermöglichen (Ölkreislauf, Cowl-flap wird immer zugezogen).
Bei etwa 1,5g Sitzdruck und rasendem, senkrechten Horizont
beträgt die "Fluggeschwindigkeit" etwa 130 - 140 km/h und die Sinkrate ist
jenseits der Anzeige. Man muss nur noch den Höhenmesser im Auge
behalten, und wenn man das querab der Bahn gemacht hat, gleitet man zur
Schwelle (130 km/h 200ft) wirft das Seil ab und slipt Fahrt und Höhe
kaputt (Landung dann 500m hinter der Schwelle). Das ist der Grund, warum
ich so gerne schleppe ;)
> Können Hochgeschwindigkeitsprofile allgemein mit hohem Anstellwinkel
> fliegen?
Nein, mit genügend Leistung bekommst Du alles zum Fliegen (Hubschrauber,
Senkrechtstarter,...) Das ist der einzige Trick.
Der Flügel ist bei der Concorde dann ein reiner Widerstandserzeuger,
dessen resultierende Kraft *auch* nach oben zeigt (durch den hohen
Anstellwinkel) aerodynamisch günstig ist das nicht...
>
> >> Fliegst du in Mainz Finthen?
> >Yepp :)
>
> Vielleicht sehen wir uns mal.
> Ich fliege momentan schwerpunktmäßig in Koblenz. War aber schon
> zweimal bei euch mit der D-EUMI turnen. Werde ich noch öfter machen.
> Und ich wollte bei Jörg Domasch mal die CT probe fliegen.
Winningen ist klasse!
Bei uns fahren gerade alle auf Pitts und Christen Eagles ab - unter der
Woche sieht man nur noch Doppeldecker, die zum Turnen nach SW fliegen.
Jörgs angeschlossene Flugschule von Jan hat auch eine wunderschöne Pitts S2.
Mir ist das alles zu heftig ;) - hast Du vor den Turnschein zu machen?
Gruss
Ruru
Karl-Alfred Römer
>> In einer zwei G-Kurve mit 100 Km/h und bei ebenfalls 15° Anstellwinkel
>> wäre es nicht im Stall, weil der kritische Re-Zahl überschritten wäre.
>
>Theoretisch ja, aber reicht der dabei erzeugte Auftrieb nicht mehr, die
>Gewichstskraft von den 945 kg zu halten, weshalb der Flieger "wegrutscht".
>Als UL-F-Schlepper (FK9) steige ich oft so ab: Leerlauf, Kurvenlage 90°,
>Knüppel voll gezogen. Früher habe ich nach dem Schlepp den Motor
>abgestellt, aber es wurde mir nahegelegt, nach dem Schlepp die Kühlung
>weiterhin zu ermöglichen (Ölkreislauf, Cowl-flap wird immer zugezogen).
>Bei etwa 1,5g Sitzdruck und rasendem, senkrechten Horizont
>beträgt die "Fluggeschwindigkeit" etwa 130 - 140 km/h und die Sinkrate ist
Hm. Müßtest du hier nicht schon mindestens 2-3g haben? Wenn die
Stallspeed der FK9 bei sagen wir mal 80 Km/h ohne Klappen liegt bei
voll gezogenem Höhenruder.
>jenseits der Anzeige. Man muss nur noch den Höhenmesser im Auge
>behalten, und wenn man das querab der Bahn gemacht hat, gleitet man zur
>Schwelle (130 km/h 200ft) wirft das Seil ab und slipt Fahrt und Höhe
>kaputt (Landung dann 500m hinter der Schwelle). Das ist der Grund, warum
>ich so gerne schleppe ;)
Kann ich mir gut vorstellen. Dein Flugstil entspricht ungefähr auch
meinem:-)
>> Ich fliege momentan schwerpunktmäßig in Koblenz. War aber schon
>> zweimal bei euch mit der D-EUMI turnen. Werde ich noch öfter machen.
>> Und ich wollte bei Jörg Domasch mal die CT probe fliegen.
>
>Winningen ist klasse!
>Bei uns fahren gerade alle auf Pitts und Christen Eagles ab - unter der
>Woche sieht man nur noch Doppeldecker, die zum Turnen nach SW fliegen.
>Jörgs angeschlossene Flugschule von Jan hat auch eine wunderschöne Pitts S2.
>Mir ist das alles zu heftig ;) - hast Du vor den Turnschein zu machen?
Ich habe für den Turnschein extra den PPL-N nachgeholt. Turnen ist
sozusagen mein Endziel. Vor dem PPL-N habe ich in Mosbach auf einer
Extra 200 getestet, ob ich die Extremturnerei vertrage. War soweit
kein Problem. Nur die -4,8g beim Lomcovak hatten kurzzeitig 'heftig
weh im Kopf getan'. Dadurch weiß ich jetzt, dass ich stark negative
Figuren halt nicht so mag. Und dass Brille und Headset schon
ordentlich stramm sitzen müssen.
Die Turnerei mit der D-EUMI war gegen die Extra eher gemütlich:-)
Danke für den Tip mit Jans Pitts S2. Werde mal nachfragen, was die
Stunden da kosten. Alternativ hat mir ein guter Bekannter in Trier
kurz vor Weihnachten Extra 300L angeboten, die er sich nagelneu
anschaffen möchte. Dieses Jahr rechne ich mit Training bis die Lust
vergeht;-)
Karl-Alfred Römer
>>Wenn ich das alles so bedenke, dann könnte es doch auch sein, dass die
>>Re-Zahl für uns Realflieger eine Rolle spielt, nämlich dann, wenn wir
>>in den Bereich des Stalls hinein kommen. So dass nicht nur der
>>Anstellwinkel in kritische Bereiche kommt, sondern auch die Re-Zahl.
>
>Das ist in der Tat ein Problem - aber nicht am Tragflügel (dessen
>Re-Zahl ist bei jedem echten Flieger groß genug), sondern
>beispielsweise an den Turbinenschaufeln eines Strahltriebwerks in
>großer Höhe.
Ja, leuchtet absolut ein. Wenn man bedenkt wie gering die
Schaufeltiefe ist und dass im inneren Bereich so einer Schaufel nur
sehr geringe Anströmgeschwindigkeiten herrschen. Wird mir auch erst
jetzt nach dieser Re-Zahl Diskussion erst richtig klar.
>>Und die Lilienthal-Polare müsste mit geändertem Flugzeuggewicht und im
>>Kurvenflug mit erhöhten Gs auch verformt werden.
>
>>Sie müßte so verformt werden, dass ein Highspeed-Stall bei höheren
>>Anstellwinkeln erfolgen müsste, als im normalen Horizontalflug, weil
>>beim Highspeed-Stall die Geschwindigkeit und damit die Re-Zahl ja
>>höher sein müsste. Oder sehe ich das falsch?
>
>Richtig - spielt aber in der Praxis praktisch keine Rolle, die
>Abweichungen liegen im kleinen einstelligen Prozentbereich.
Jetzt wird mir auch klar, warum die Re-Zahl-Geschichten in der UL und
PPL-Theorie keine, bei den Modellfliegern aber eine große Rolle
spielt. Weil die Realflieger schon ein sehr schlechtes Profil haben
müßten und sehr langsam fliegen müssten, um überhaupt in die Nähe der
kritischen Re-Zahl zu kommen.
>>Ist die Re-Zahl auch irgendwie dafür verantwortlich, dass die Concorde
>>z.B. mit so hohem Anstellwinkel landen kann?
>Nicht kann... muß! :)
"Muß" aber nur deshalb, weil die Landebahn sonst zu kurz wären und die
Reifen auseinander fliegen könnten. Sonst könnte man doch sicher auch
mit Highspeed und fast 3-Punkt aufsetzen. Aerodynamisch spräche doch
nichts dagegen oder?
>>Ich hatte mir das bisher
>>so erklärt, dass durch die geringe Streckung der Concorde kaum zum
>>Abkippen neigen würde, sondern im Falle einer Windscheerung nur zum
>>durchsacken. Und weil die Windstärkenschwankungen gering wären im
>>Verhältnis zur Anfluggeschwindigkeit.
>
>Hier liegst Du diesmal völlig falsch... :)
>Deltaflügler sind eine Wissenschaft für sich - da spielen
>mehrdimensionale Vorgänge wie z.B. gezielt eingeleitete Verwirbelungen
>(durch sogenannte "Strakes") eine gewaltige Rolle bei der
>Auftriebserzeugung.
Ja, klar. Die Aerodynamik ist wohl stark grenzwertig bei Deltas. Kann
aber nicht PRINZIPIELL anders sein.
Meine Erklärung für die möglichen hohen Anstellwinkel bei Jets war
bisher folgende: Ich erkläre meine Theorie mal an einem Beispiel,
weil ich es sonst nicht richtig verständlich machen kann. Die
Zahlenwerte sind nur hypothetisch.
Man nehme eine F18, da die kein Delta ist, aber trotzdem mit hohem
Anstellwinkel stabil fliegen kann.
Eine F18 würde in Landekofiguration mit 180 Km/h voll stallen. Dabei
hätte sie 18° Anstellwinkel.
Nun würde die Maschine auf einem Flugzeugträger mit 14° Anstellwinkel
auf einem 3° Gleitpfad anfliegen. (bei 14° Anstellwinkel würde die
Geschwindigkeit sagen wir 250K/h betragen. Der Einstellwinkel wäre
konstruktionsbedingt sagen wir mal 2°. Nun müßte die Rumpfnase mit
9° nach oben zeigen. Das sieht dann aus wie ein Sackflug und ist es
sicher auch.
Vom reinen Anstellwinkel her ist der Flieger nicht mehr weit vom Stall
entfernt (4°) Von der Geschwindigkeit her ist aber noch ein guter
Sicherheitsabstand vorhanden. (70Km/h)
Eine Böe von 35 Km/h (Gegenwind soll plötzlich um 35Km/h nachlassen)
würde das Flugzeug also nicht in den vollen Stall führen, sondern nur
ein stärkeres Durchsacken bewirken.
Nun nehmen wir die gleiche Maschine als Großmodell (sagen wir mal
1:4). Angenommen das Tragflächenprofil wäre so angepasst, dass die
Re-Zahlen im grünen Bereich wären. Die Maschine wäre mit gleichen
Anstellwinkeln ähnlich zu fliegen.
Das Modell würde in Landekonfiguration mit sagen wir mal 50 Km/h voll
stallen. Um das originale Anflugbild zu halten, müßte der Pilot
ebenfalls mit 14° Anstellwinkel anfliegen. Dabei würde die Speed sagen
wir mal 70 Km/h betragen. Dabei würde die Maschine vom reinen
Anstellwinkel her genauso weit vom Stall entfernt wie das Original
(4°).
Aber geschwindigkeitsmäßig wären nur noch 20 Km/h Spielraum. Die
35Km/h Böe die das Original nur durchsacken lassen würde, würde beim
Modell also reichen, um das Flugzeug weit über den Stall hinaus zu
bringen.
Weil auch die Concorde sich in hohen Geschwindigkeitsbereichen bewegt,
kann sie auch mit hohen Anstellwinkeln anfliegen, weil sie
Geschwindigkeitsmäßig immer noch eine Menge Spielraum hat.
Ein weitere Punkt war für mich die Tatsache, dass Flugzeuge mit
geringer Streckung im Langsamflug einen sehr hohen induzierten
Widerstand haben. Das bewirkt indirekt, dass die Polare sehr flach
sein muss. Der Stall kommt also längst nicht so plötzlich wie bei
'normalen' Flugzeugen, sondern die Kisten fliegen bei jedem
Langsamflug mehr oder weniger bereits im Stall. Eine Böe würde den
Stall nur unwesentlich verstärken. Deshalb müsste der Stall sich auch
anfangs relativ harmlos anfühlen, was die Sache umso heimtückiger
macht. Man muss also ständig Geschwindigkeit und Anstellwinkel
beobachten, weil man mit dem Hintern fast nichts spürt, bis es richtig
zu spät ist.
Wie gesagt, alles nur meine bisherige Erklärung für das Phänomen der
Anflüge mit hohen Anstellwinkeln, die aber Re-Zahlen und
Besonderheiten von Deltas nur begrenzt bis überhaupt gar nicht
berücksichtigen.
Das Deltas durch die extreme Aerodynamik prinzipiell höhere
Anstellwinkel zulassen, sah ich bisher eher als Nebeneffekt.
>
>Alle unsere bisherigen Diskussionen der reinen Pfofiltheorie drehten
>sich strengenommen um einen Tragflügel mit unendlich großer Streckung
>(bei dem Randwirbel etc. die Strömung nicht stören). Je geringer die
>Streckung, desto mehr Einflüsse durch beispielsweise Randwirbel treten
>auf.
Ja, das ist klar. Bei Flugzeugen mit geringen Streckungen müssen die
Störungen durch Randwirbel starken Einfluß auf die Aerodynamik haben.
Es sei denn man ist im Schnellflug. Da werden die Randwirbel ja immer
schwächer, da der Anstellwinkel mit zunehmender Geschwindigkeit ja
sinkt.
Es ist schon krass, was in der Fliegerei alles eine Rolle spielt. Ein
Wunder, dass Vögel überhaupt fliegen können, obwohl sie von
Aerodynamik gar keine Ahnung haben;)
Karl-Alfred Römer
>Dem ist in der Praxis aber leider nicht so.
>Beispielsweise beeinflußt turbulente Strömung im Strömungskanal dieses
>Verhalten - turbulente Strömung setzt die Re_krit eines Körpers herab,
>ergo findet der Widerstandssprung bei niedrigerer als erwarteter
>Strömungsgeschwindigkeit statt.
>
>
>Dieses Verhalten nutzte man früher, um die Strömungsqualität eines
>Windkanals (der sogenannte Kanalfaktor) experimentell zu testen:
>Je weniger turbulent, desto besser.
>
>Verfahren (vereinfacht): Es wurde langsam die Strahlgeschwindigkeit
>erhöht. Irgendwann fand der Widerstandssprung (= Re_krit erreicht)
>statt. Man verglich die Geschwindigkeit mit der theoretisch erwarteten
>- bei völlig laminarer Strömung wären beide identisch.
>Je früher der Widerstandssprung vor der erwarteten Geschwindigkeit,
>desto turbulenter (=schlechter) der Windkanal.
>
>
>Heutzutage werden Windkanäle normalerweise so weit abgekühlt, daß das
>extrem kalte Medium die Re-Zahl am kleinen Modell so weit anhebt, daß
>die Messungen am Modell im Windkanal bei der Re-Zahl erfolgen, die
>später auch am Original herrscht.
>Der Aufwand für die Kühlung ist gigantisch - zeigt aber schön, wie
>unvorhersagbar unterkritische Strömung auch heute noch ist.
Wunderbar erklärt. Passt alles wunderbar zusammen.
Wieder viel dazu gelernt! Danke :)
Was machst du eigentlich beruflich? In der Forschung oder Entwicklung
von Autos oder Flugzeugen?
Karl-Alfred Römer
>Ist ganz interessant, Eure Diskussion.
>Mal aus eigener Anschauung: Ich hab mal das Glück gehabt, in Frankreich die
>Reaktivierung der Concorde mitzuerleben. Damals hatte ich Aufenthalt auf dem
>Flugplatz, wo das Landetraining stattfand und konnte von meinem gemütlichen
>Platz auf dem Vorfeld (unser Flieger) die Platzrunden drehenden Deltas aus
>nächster Nähe sowaohl optisch wie auch akustisch (DAS ist LAUT!!!!!)
>bestaunen.
>Das Flugtraining war an einem sonnigen Frühsommermorgen, recht viel
>Feuchtigkeit in der Luft und man konnte sehr schön den Approachbereich
>überblicken.
>Deutlich erkennbar war dank Kondensation in den Unterdruckbereichen, daß die
>Strömung auf der Oberseite des Flügels praktisch ab Voderkante komplett
>abgelöst war bei den hohen Anstellwinkeln im Approach. Das Ding ritt quasi
>auf dem Strahl und ich vermute mal, die Aerodynamik entsprach genau dem oa.
>Beispiel.
>Bei einer Airshow in Farnborough sahs ähnlich aus, als eine F15 auf engstem
>Raum manövrierte. Da fliegt man dank reichlich Power offensichtlich im
>Steady-Stall.
Geil!! Da würde ich auch gerne mal zuschauen. Wenn ich im Fernsehen so
eine Landung sehe, bekomme ich schon fast einen Ständer :-)
Wer sagt dir aber, dass die Strömung abgerissen ist, weil man
Kondensation beobachten kann? War die Nebelschicht über dem Profil
sichtbar verwirbelt?
Kondensation muss ja alleine nichts bedeuten. Außer, dass durch den
Unterdruck an der Profiloberseite Luft unter ihren Taupunkt abkühlt
und kondensiert. Genügend Flächenbelastung und genügend hohe
Luftfeuchtigkeit vorausgesetzt müsste Kondensation auch in
kerngesunden Anstellwinkelbereichen sichtbar sein (Denke ich mal in
meinem jugendlichen Leichtsinn;-)
Ruediger Hesse
On Fri, 13 Jan 2006, Karl-Alfred Römer wrote:
> Es ist schon krass, was in der Fliegerei alles eine Rolle spielt. Ein
> Wunder, dass Vögel überhaupt fliegen können, obwohl sie von
> Aerodynamik gar keine Ahnung haben;)
Wenn man sich anguckt, wie Vögel und Insekten konstruiert sind und das mit
unseren Flugzeugen (auch sog. "Hightech" Maschinen) vergleicht, wundert
man sich, wieso Flugzeuge fliegen können.
;)
Karl-Alfred Römer
Oder so rum ;-)
Stefan Lörchner
>> hast du mit Seehunden zu tun?
>
>Nein, wir haben mal Pinguine "durchgerechnet", aber die nutzen ja auch
>Kavitation zur Cw-Minderung.
Wie bitte?
Kavitation tritt doch erst bei Geschwindigkeiten/Druckdifferenzen auf,
die ein Wirbeltier doch nicht mal ansatzweise erreicht (ohne Hilfe).
Da müssten doch an den Pinguinen Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich
von min. 80 km/h auftreten?
Dirk Beerbohm
On 2006-01-13 10:59:00 +0100, Ruediger Hesse <he...@mail.Uni-Mainz.DE> said:
> Als UL-F-Schlepper (FK9) steige ich oft so ab: Leerlauf, Kurvenlage
> 90°, Knüppel voll gezogen. Früher habe ich nach dem Schlepp den Motor
> abgestellt, aber es wurde mir nahegelegt, nach dem Schlepp die Kühlung
> weiterhin zu ermöglichen (Ölkreislauf, Cowl-flap wird immer zugezogen).
> Bei etwa 1,5g Sitzdruck und rasendem, senkrechten Horizont beträgt die
> "Fluggeschwindigkeit" etwa 130 - 140 km/h und die Sinkrate is t
> jenseits der Anzeige. Man muss nur noch den Höhenmesser im Auge
> behalten, und wenn man das querab der Bahn gemacht hat, gleitet man zur
> Schwelle (130 km/h 200ft) wirft das Seil ab und slipt Fahrt und Höhe
> kaputt (Landung dann 500m hinter der Schwelle). Das ist der Grund,
> warum ich so gerne schleppe ;)
Leerlauf ??????????
Ich glaub's einfach nicht. Gehen wir mal davon aus, das Motor gleich
Motor ist (Grundsätzlich). Wenn Du so schnell absteigst,
dann schätzle ich mal, dass Dein Motor zu schnell abgekühlt - trotz
Cwol-Klappe zu. Du solltest Deinem Motor nicht nur
ermöglichen, Kühlung zu bekommen, sondern eben nicht zu schnell zu
abzukühlen. Irgenwann macht's mal "pling".
Habe ich mal gehört bei einer Maschine, die gerade geschleppt hat! War
zum Glück schon recht hoch über'm Platz.
Wir steigen in den Remo's eigentlich immer mit guter Leistung hab, um
den Motor den ständig die harten "Kühlwechsel"
zu ersparen. Da sollte auch bei einem wassergekühlter Motor mit
Leistung abgestiegen werden, machen wir zumindest
mit der Super Dimona. Auch ein Grund warum man bei der Super-Dimona den
Triebwerk ein Kühllauf nach der Landung
(auch Nicht-Schleppflug) spendieren sollte. Turbo und Auspuff sind
schon richtig beansprucht.
Kannst Du eigentlich noch den Luftraum richtig einsehen, bei dem
Abstiegsmanöver ?
Gruss
Dirk
Karl-Alfred Römer
Was ist Kaviation überhaupt? Hat das was mit der Haifischhaut zu tun?
Ruediger Hesse
Ach.
Der Rotax 912 ist _wasser_gekühlt, hier kühlen nicht einzelne Zylinder
aus. Dadurch dass man den Leerlauf stehen lässt, bleibt der Ölkreislauf
an, weshalb sich einzelne Bereiche nicht überhitzen. Durch zuziehen der
Cowl-Flap wird ein zu starkes Abkühlen einzelner Motorbereiche beim
leistungsfreien Abstieg verhindert. Und da ich nicht >800m hoch schleppen
darf, klappt das mit der Luftraumbeobachtung (vorher/währenddessen) auch
noch ganz gut.
Ich würde das niemals mit einem Lycoming machen. Mit der Maule wird brav
mit Leistung abgestiegen.
Das UL wird eh nur meistens eingesetzt, wenn sonst "tote Hose" am Himmel
herrscht, also unter der Woche.
Aber wenn etwas Spass macht, was man selber nicht macht, muss es ja
verantwortungslos, gefährlich, verboten oder zumindest schädlich sein,
oder dick- oder schwangermachen.
In diesem Sinne.
Ruru
Ruediger Hesse
> >> Volumenwiderstandsbeiwert ist auf Google ein seltenes Wort.
> >> hast du mit Seehunden zu tun?
> >
> >Nein, wir haben mal Pinguine "durchgerechnet", aber die nutzen ja auch
> >Kavitation zur Cw-Minderung.
>
> Wie bitte?
AFAIRC verwechselst Du Superkavitation mit Kavitation.
>
> Kavitation tritt doch erst bei Geschwindigkeiten/Druckdifferenzen auf,
> die ein Wirbeltier doch nicht mal ansatzweise erreicht (ohne Hilfe).
>
> Da müssten doch an den Pinguinen Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich
> von min. 80 km/h auftreten?
Nein, Pinguine haben ein /Gefieder/ in dem Luft gesammelt wird, die beim
Tauchen systematisch abgegeben wird, um Blasen um den Rumpf herum zu
haben, die den Widerstand verringern. Dieses Prinzip kenne ich als
Kavitation. Superkavitation ist m. W. n. das spontane Bilden von
Dampfblasen (z. B. an Schiffsschrauben), was den gleichen Effekt erzielt.
Ich kann mich täuschen, ich bin nur Biologe ;)
Gruss
Ruru
Ruediger Hesse
Sorry. Ja. Aber der extrem geringe Widerstand, den man zum Beispiel bei
tauchenden Pinguinen schon im Zoo errechnen kann (die nicht mit den
Flügeln schlagen, 25 Einzelbilder/s, delta Strecke pro Zeit berechenbar ->
Bremsbeschleunigung berechenbar, usw...) ist nicht allein durch die
perfekte Form erklärbar. Ich hab das paper nochmal rausgekramt, da stand
was von "kavitationsähnlichen" Effekten durch vom Gefieder abgegebene
Luftblasen, die an der Oberfläche haften bleiben und den Widerstand
zusätzlich verringern.
Mea culpa.
Ruru
Uwe Klein
Im Bereich Strömungsmaschinen ist Kavitation die Bildung von Gasbläschen
typsicherweise an Stellen an denen der Druck unter den aktuellen Dampfdruck
der Flüssigkeit sinkt: Dampfbläschen. Diese kollabieren ausserhalb
dieser Druckzone sofort wieder. Durch Kondensation werden die Bläschen
"rückstandfrei" wieder in der Flüssigkeit aufgenommen, die umgebenden
Flüssigkeitsfronten schlagen beschleunigt aufeinander bzw. auf
die Turbinenschaufeln wenn die Blase noch am Blatt geführt war.
Aufgrund der zerstörenden Belastung des Materials ist dieser Effekt
üblicherweise unerwünscht.
Das Zerstörungspotential liegt im kollabieren der Blasen und nicht
in ihrer Entstehung.
Die aktuell mal wieder diskutierte "Kalte/Sono Fusion" versucht diesen
Effekt zu nutzen.
Superkavitation ist die gezielte Benutzung dieses Effektes für z.B.
Propeller und Torpedos( kurz hinter der Spitze wird das anströmende
Medium so umgelenkt das ein Kavitationsauslösender Unterdruck ensteht.
Der Rest des Torpedos "fliegt" dann in einer Wasserdampfblase ).
uwe
Dirk Beerbohm
On 2006-01-15 14:02:12 +0100, Ruediger Hesse <he...@mail.Uni-Mainz.DE> said:
> Huhu
>
> Ach.
Ohje, was habe ich bloss gemacht ?
>
> Der Rotax 912 ist _wasser_gekühlt, hier kühlen nicht einzelne Zylinder
> aus. Dadurch dass man den Leerlauf stehen lässt, bleibt der Ölkreislauf
> an, weshalb sich einzelne Bereiche nicht überhitzen. Durch zuziehen
> der Cowl-Flap wird ein zu starkes Abkühlen einzelner Motorbereiche
> beim leistungsfreien Abstieg verhindert. Und da ich nicht >800m hoch
> schleppen darf, klappt das mit der Luftraumbeobachtung
> (vorher/währenddessen) auch noch ganz gut.
Deine Krümmer, etc. sind aber nicht wassergekühlt. Auch wenn diese u.U.
nicht so stark beansprucht werden wie beim
Rotax 914 mit Turbo. Bzgl. der Cowl-Flap habe ich das bei der Dimona
auch mal gedacht. Die Instrumente sagen mir da etwas
anderes über die Wirksamkeit der Cowl-Flap.
>
> Ich würde das niemals mit einem Lycoming machen. Mit der Maule wird
> brav mit Leistung abgestiegen.
> Das UL wird eh nur meistens eingesetzt, wenn sonst "tote Hose" am
> Himmel herrscht, also unter der Woche.
Das ging aus Deinem Posting nicht hervor. Und Mainz hat ja schon
einiges an Verkehr. Zumindest immer dann, wenn
ich vorbeifliege.
>
> Aber wenn etwas Spass macht, was man selber nicht macht, muss es ja
> verantwortungslos, gefährlich, verboten oder zumindest schädlich sein,
> oder dick- oder schwangermachen.
Habe ich nicht behauptet. Ich habe versucht, etwas kritisch zu
hinterfragen. Nun, da ich selber schleppe, wird obiges für mich
nicht zutreffen. Aufgrund unseres Anfluges, etc. sind solche
Abstiegsmanöver eigentlich nicht notwendig.
Wenn ich Dir auf den Schlips getreten haben sollte: ENTSCHULDIGUNG,
dies war nicht meine Absicht.
>
> In diesem Sinne.
>
> Ruru
Gruss
Dirk
Karl-Alfred Römer
danke für deine ausgezeichnete Erklärung der Kaviation.
>Im Bereich Strömungsmaschinen ist Kavitation die Bildung von Gasbläschen
>typsicherweise an Stellen an denen der Druck unter den aktuellen Dampfdruck
>der Flüssigkeit sinkt: Dampfbläschen. Diese kollabieren ausserhalb
>dieser Druckzone sofort wieder. Durch Kondensation werden die Bläschen
>"rückstandfrei" wieder in der Flüssigkeit aufgenommen, die umgebenden
>Flüssigkeitsfronten schlagen beschleunigt aufeinander bzw. auf
>die Turbinenschaufeln wenn die Blase noch am Blatt geführt war.
>
>Aufgrund der zerstörenden Belastung des Materials ist dieser Effekt
>üblicherweise unerwünscht.
>
>Das Zerstörungspotential liegt im kollabieren der Blasen und nicht
>in ihrer Entstehung.
Also kann dieses kollabieren der Blasen Metallpropeller zerstören. Das
ist krass!!!
>Die aktuell mal wieder diskutierte "Kalte/Sono Fusion" versucht diesen
>Effekt zu nutzen.
>
>Superkavitation ist die gezielte Benutzung dieses Effektes für z.B.
>Propeller und Torpedos( kurz hinter der Spitze wird das anströmende
>Medium so umgelenkt das ein Kavitationsauslösender Unterdruck ensteht.
>Der Rest des Torpedos "fliegt" dann in einer Wasserdampfblase ).
Genial!!! Ich weiß, das eine hat mit dem anderen nichts zu tun, aber
das erinnert mich fast schon an die Geschichte Münchhausens, als er
sich am eigenen Zopf aus dem Dreck gezogen hat:-)
Wie gesagt: Danke
Karl
Robert Schoell
Andreas Maurer wrote:
> Heutzutage werden Windkanäle normalerweise so weit abgekühlt,
*Raeusper*
Setz den Leuten hier doch nicht solche Flausen in den Kopf :-). Die
Anzahl der Kryokanaele weltweit ist _sehr_ ueberschaubar.
> Der Aufwand für die Kühlung ist gigantisch - zeigt aber schön, wie
> unvorhersagbar unterkritische Strömung auch heute noch ist.
Zeigt er das? Ich denke viel eher dass er zeigt, dass wirklich hohe
Reynoldszahlen numerisch mit heutigen Rechnern noch nicht beherrschbar sind.
Mir sind jedenfalls keine Messungen in Kryokanaelen bekannt, die sich
explizit mit unterkritischen Stroemungen auseinandersetzen -- oder
fallen fuer dich Untersuchungen zur Transition damit zusammen? Da laeuft
in der Tat so einiges, z.B. mit TSP.
Gruesse,
Robert
P.S.: Morgen ist bei uns im Hoersaal eine Vortrag von W. Burgsmueller:
Der Europaeische Transschall-Windkanal ETW. Also wer Zeit hat und in
Aachen ist sollte vorbeikommen (Wuellnerstr. 7).
Robert Schoell
> P.S.: Morgen ist bei uns im Hoersaal eine Vortrag von W. Burgsmueller:
> Der Europaeische Transschall-Windkanal ETW. Also wer Zeit hat und in
> Aachen ist sollte vorbeikommen (Wuellnerstr. 7).
Ergaenzung: von 1400 bis 1530.
Robert Schoell
Heiko Bauer wrote:
> Deutlich erkennbar war dank Kondensation in den Unterdruckbereichen, daß die
> Strömung auf der Oberseite des Flügels praktisch ab Voderkante komplett
> abgelöst war bei den hohen Anstellwinkeln im Approach.
Ich nehme mal an, du hast den tragenden Vorderkantenwirbel gesehen, wie
er an Deltas mit spitzer Vorderkante auftritt. Das ist noch kein Stall,
eine Concord ist ja keine X-31...
Gruesse,
Robert
Robert Schoell
Andreas Maurer wrote:
[Ueber duenne und dicke Profile]
Ich weiss nicht inwiefern das in informierten Kreisen schon bekannt war,
ich bin da neulich erst drauf gestossen:
Im Ersten Weltkrieg hatten fast alle eingesetzten Flugzeuge duenne
Profile. Woher kam das? Nun, die Windkanaele, die seit Eiffel (der hat
naemlich nicht nur den Turm gebaut, sondern auch die Aerodynamik
vorangetrieben) und den Wright-Bruedern eingesetzt wurden, erreichten
nur recht bescheidene Reynoldszahlen. Bei diesen kleinen Reynoldszahlen
haben, wie ja bereits dargelegt, duenne Profile mit spitzen Vorderkanten
guenstigere Abloeseeigenschaften (Stichwort: thin airfoil stall).
Erst als leistungsstaerkere Kanaele zur Verfuegung standen, wurden
Profile entwickelt, die den realen Flugzeugen guenstigere
Flugeigenschaften gaben. Neben dem Clark-Y aus den USA waren das die
Goettingen-Profile aus... Na, ist ja klar wo die herkamen. Das erste
Flugzeug, das aufgrund dieser Profile ueberdurchschnittliche
Flugeigenschaften hatte, war uebrigens die Fokker Dr. I (das mit den
drei Tragflaechen war aerodynamisch gesehen Spielerei).
Hoffe das interessierte jemanden,
Robert
Heiko Bauer
Möglich, der war aber sehr ausgeprägt und entfernte sich deutlich von
der Oberseite.
Ist es möglich, daß sich bei derartigen AoA hinter diesen Wirbeln noch
eine irgendwie anliegende Strömung befindet?
Hin und wieder schicke ich Modellflugzeuge an den Himmel. Eins davon ist
ein simpler Schaumgummiflieger (Twinjet - Multiplex), Prinzip
Abgestuftes Delta. Den kann man nicht stallen im Sinne von
unkontrollierbarem Abkippen in irgendeine Richtung weil er zwar im
deutlichen Sackflug, aber kontrollierbar geradeaus weiterfliegt.
Nach meinem Verständnis dürfte in diesem Zustand an der Oberseite keine
wirklich anliegende Strömung mehr existieren oder liege ich da falsch?
Muß es überhaupt das klassische 1/3 2/3 Verhältnis geben oder ist auch
Flugzustand denkbar, wo nur noch der Überdruck unterm Flügel für
Auftrieb sorgt und trotzdem ein stabiler Flugzustand möglich ist?
Gruß,
Heiko
gero....@web.de
> Flugeigenschaften hatte, war uebrigens die Fokker Dr. I
Na ja. Das mit den überdurchschnittlichen Flugeigenschaften der Dr.I
ist eher Legende (Marketing?). Und die Göttingen Profile waren auch
vor 1917 bereits sehr erfolgreich im Einsatz. Junkers hatte mit diesen
Profilen damals schon Ganzmetallflugzeuge fliegen lassen (J-1 J-2)...
Woher stammt eigentlich diese These?
gero
Robert Schoell
Heiko Bauer wrote:
> Robert Schoell schrieb:
>> Heiko Bauer wrote:
>>
>>> Deutlich erkennbar war dank Kondensation in den Unterdruckbereichen,
>>> daß die Strömung auf der Oberseite des Flügels praktisch ab
>>> Voderkante komplett abgelöst war bei den hohen Anstellwinkeln im
>>> Approach.
>>
>> Ich nehme mal an, du hast den tragenden Vorderkantenwirbel gesehen,
>> wie er an Deltas mit spitzer Vorderkante auftritt. Das ist noch kein
>> Stall, eine Concord ist ja keine X-31...
>
> Möglich, der war aber sehr ausgeprägt und entfernte sich deutlich von
> der Oberseite.
> Ist es möglich, daß sich bei derartigen AoA hinter diesen Wirbeln noch
> eine irgendwie anliegende Strömung befindet?
Ich habe mal kurz gegoogelt und kann dir folgende Links zum Thema geben:
[1] http://elib.dlr.de/19696/01/STAB_Bremen_2004_Nr67-final.pdf
[2] http://www.onera.fr/photos-en/simulations/delta-sillage.html
[3] http://ej.iop.org/links/q78/Lra5c+9q6TMtbLecBt+CUQ/mst4_6_006.pdf
Unter [1] findest du eigentlich schon alles was du brauchst, Ergebnisse
von instationaeren Rechnungen mit TAU und insbesondere auf der letzten
Seite ein paar aufschlussreiche Visualisierungen. [2] zeigt wie es
aussieht, wenn ein solcher Wirbel aufplatzt. [3] bietet noch mehr
quantitative Messergebnisse. Irgendwo geistert auch eine uebersichtliche
Prinzipskizze des Wirbelsystems ueber einem Delta rum, hab ich jetzt
leider nicht gefunden, sorry.
Jedenfalls ist es so, dass bei einem Delta (kleiner Streckung) zwar ein
Wirbel an der (scharfen) Vorderkante abloest, dieser sich aber wieder
auf der Saugseite anlegt, sehr schoen zu sehen auf Abb. 7 und 8 in [1].
Dabei entsteht auch ein Sekundaerwirbel. Diese auftriebserzeugenden
Wirbel findet man uebrigens auch beim Insektenflug.
Kritisch wird es erst, wenn die Wirbel aufplatzen. Wirbelaufplatzen,
ausgeloest durch positive Druckgradienten, tritt beispielsweise in
transonischen Axialverdichtern auf, wo der Schaufelspitzenwirbel in den
Verdichtungsstoss der Schaufeln hineinlaeuft, aber auch unter bestimmten
Flugzustaenden ueber Fluegeln. Die Wirbel, die von den Strakes an der
F/A 18 abgehen haben da schon jeher Probleme bereitet, und das Thema
wird immer wieder in der Literatur behandelt.
Wenn einer dieser Wirbel aufplatzt ([2] zeigt ein relativ symmetrisches
Verhalten, asymmetrisch ist natuerlich schlimmer), dann bricht der
Auftrieb ueber diesem Fluegel ein, und das Flugzeug rollt. Sieht man
schoen an den c_p-Verteilungen, such mal nach PSP-Versuchen zum
Wirbelaufplatzen. Gluecklicherweise sind die Vorderkantenwirbel recht
stabil, weswegen diese Fluegel (und auch Strakes) bei
Hochleistungsflugzeugen so beliebt sind.
> Muß es überhaupt das klassische 1/3 2/3 Verhältnis geben oder ist auch
> Flugzustand denkbar, wo nur noch der Überdruck unterm Flügel für
> Auftrieb sorgt und trotzdem ein stabiler Flugzustand möglich ist?
Meinst du jetzt auch bei Fluegeln hoher Streckung? Ich sage jetzt mal
pauschal, dass allein wegen des starken Widerstandsanstiegs im
post-stall-Bereich nur transiente Manoever moeglich sind.
HTH,
Robert
Heiko Bauer
> Jedenfalls ist es so, dass bei einem Delta (kleiner Streckung) zwar ein
> Wirbel an der (scharfen) Vorderkante abloest, dieser sich aber wieder
> auf der Saugseite anlegt, sehr schoen zu sehen auf Abb. 7 und 8 in [1].
> Dabei entsteht auch ein Sekundaerwirbel. Diese auftriebserzeugenden
> Wirbel findet man uebrigens auch beim Insektenflug.
Interessant. Die Grafik mit der F 18 entsprach dem Bild, das ich in
Erinnerung hatte. Wird mir vieles klarer.
>
> Kritisch wird es erst, wenn die Wirbel aufplatzen. Wirbelaufplatzen,
> ausgeloest durch positive Druckgradienten, tritt beispielsweise in
> transonischen Axialverdichtern auf, wo der Schaufelspitzenwirbel in den
> Verdichtungsstoss der Schaufeln hineinlaeuft, aber auch unter bestimmten
> Flugzustaenden ueber Fluegeln. Die Wirbel, die von den Strakes an der
> F/A 18 abgehen haben da schon jeher Probleme
Was meinst Du mit "aufplatzen"?
> Wenn einer dieser Wirbel aufplatzt ([2] zeigt ein relativ symmetrisches
> Verhalten, asymmetrisch ist natuerlich schlimmer), dann bricht der
> Auftrieb ueber diesem Fluegel ein, und das Flugzeug rollt. Sieht man
> schoen an den c_p-Verteilungen, such mal nach PSP-Versuchen zum
> Wirbelaufplatzen. Gluecklicherweise sind die Vorderkantenwirbel recht
> stabil, weswegen diese Fluegel (und auch Strakes) bei
> Hochleistungsflugzeugen so beliebt sind.
>> Muß es überhaupt das klassische 1/3 2/3 Verhältnis geben oder ist
>>auch ein Flugzustand denkbar, wo nur noch der Überdruck unterm Flügel
>>für Auftrieb sorgt und trotzdem ein stabiler Flugzustand möglich ist?
Ich kann mich an das "Sänger" Projekt erinnern, wos eigentlich gar keine
richtige Oberseitenwölbung mehr gab. Dafür eine extreme Pfeilung. Sah so
ähnlich aus wie der "DynoSoar" der Nasa. (Hab gerade keine Links parat,
Google halt). Der hatte eigentlich nur eine wannenförmige glatte
Unterseite, die Oberseite bestand aus Kabinehaube und
Stabilisierungsstummel.
> Meinst du jetzt auch bei Fluegeln hoher Streckung? Ich sage jetzt mal
> pauschal, dass allein wegen des starken Widerstandsanstiegs im
> post-stall-Bereich nur transiente Manoever moeglich sind.
Nein, ich dachte schon an diese Deltas. Je größer die Streckung umso
größer sind ja auch die Hebelarme bei ungleichmäßigem Auftrieb. Das kann
ja nicht stabil sein.
Aber jetzt ist mir vieles klarer. Danke für die Erläuterungen.
Gruß,
Heiko
Robert Schoell
Heiko Bauer wrote:
> Was meinst Du mit "aufplatzen"?
Wirbelaufplatzen ist, wenn in der Stroemung axiale und azimuthale
Stroemung zum Erliegen kommen, sich also ein freier Staupunkt bildet.
Das kann, je nach vorliegendem Problem, auch Ueberschallstroemung in
_Gegenrichtung_ bedeuten. Jedenfalls ist das immer ein kolossaler Fall
von Verstopfung und nicht gesund (Rotating Stall und Pumpen im
Verdichter, Rollmomente am Delta etc.).
> >> Muß es überhaupt das klassische 1/3 2/3 Verhältnis geben oder ist
> >>auch ein Flugzustand denkbar, wo nur noch der Überdruck unterm Flügel
> >>für Auftrieb sorgt und trotzdem ein stabiler Flugzustand möglich ist?
>
> Ich kann mich an das "Sänger" Projekt erinnern, wos eigentlich gar keine
> richtige Oberseitenwölbung mehr gab. Dafür eine extreme Pfeilung. Sah so
> ähnlich aus wie der "DynoSoar" der Nasa. (Hab gerade keine Links parat,
> Google halt). Der hatte eigentlich nur eine wannenförmige glatte
> Unterseite, die Oberseite bestand aus Kabinehaube und
> Stabilisierungsstummel.
Neben dem Saengerprojekt gab es auch den SFB 253, wo entsprechende
Unterstufen (ELAC) und Oberstufen (EOS) untersucht wurden... Im
Unterschall verhalten die sich mehr oder weniger wie "normale"
Flugzeuge. Man beachte, dass aus thermischen Gruenden keine scharfen
Vorderkanten verwendet werden.
In der Hochatmosphaere hat man es mit verduennten Stroemungen zu tun, da
sind die Kontinuumsannahmen der Navier-Stokes-Gleichungen so nicht mehr
gueltig. Dort kann man mit so einer Art Impulsaustausch zwischen
aufprallenden Teilchen und der Unterseite des Flugkoerpers rechnen. Das
entspricht in etwa dem was du geschrieben hast.
Gruesse,
Robert
Robert Schoell
gero....@web.de wrote:
> Na ja. Das mit den überdurchschnittlichen Flugeigenschaften der Dr.I
> ist eher Legende (Marketing?).
J.D. Anderson Jr. schreibt dazu in A History of Aerodynamics and Its
Impact on Flying Machines folgendes:
"There were two major benefits in Fokker's use of the thick airfoil:
(1) There was sufficient room for the wing structure to be made
completely internal. That is, the wings of the Dr-1 involved a
cantilever design, which obviated the need for the conventional wire
bracing used in other aircraft. In turn, that eliminated the high drag
associated with such wires. For that reason the Dr-1 had a zero-lift
drag coeffcient of 0.032 among the lowest for World War I airplanes (for
comparison, the zero-lift drag coefficient for the SPAD XIII was 0.037).
(2) The thick airfoil gave the Fokker Dr-1 a high maximum lift
coefficient, which gave it an exceptionally high rate of climb, as well
as enhanced maneuverability -- characteristics that were extemely useful
in close combat."
> Und die Göttingen Profile waren auch
> vor 1917 bereits sehr erfolgreich im Einsatz. Junkers hatte mit diesen
> Profilen damals schon Ganzmetallflugzeuge fliegen lassen (J-1 J-2)...
Hast du eine belastbare Quelle bezueglich des Profils an der J-1? Das
Photo bei Junkers scheint am Aussenfluegel auf ein duennes Profil
hinzudeuten.
Uebrigens gab es von J-1 und J-2 nur 1 respektive 6 Stueck, damit konnte
von "Erfolg" und "im Einsatz" noch nicht wirklich die Rede sein.
Viele Gruesse,
Robert
Stefan Lörchner
>Luftblasen, die an der Oberfläche haften bleiben und den Widerstand
>zusätzlich verringern.
>
>Mea culpa.
>Ruru
Danke, dass es nicht an mir liegt ;-) So verstehe ich das schon viel
besser. Um Kavitation zu erzeugen braucht es halt extrem viel Energie
und das hätte mich bei (Wirbel)tieren schon sehr gewundert, zumal die
hernach (bei Kollaps der Dampfblasen) freiwerdende Energie sehr
zerstörerische Wirkung haben kann.
Das mit dem Luftpolster hatte ich nicht gewusst, nur das die Pinguinform
erstaunlich strömungsgünstig ist, obwohl man es nicht erwartet, da sie
nicht "gleichbleibende" Radien hat.
Uwe Klein
die Bezeichnung "kavitationsähnlich" ist in dem Zusammenhang IMHO
einfach verkehrt da die Ähnlichkeit sich auf nachrangige Folgeeffekte
beschränkt.
Kavitation ist ( auch dem Namen nach ) Hohlraumbildung aus Dampf des
Fluids.
uwe
PS: Bei den Pinguinen bedeutet das aber dann 100% Sprinter
und dann im wahrsten Sinne Luft weg!?
Ruediger Hesse
> > Das mit dem Luftpolster hatte ich nicht gewusst, nur das die Pinguinform
> > erstaunlich strömungsgünstig ist, obwohl man es nicht erwartet, da sie
> > nicht "gleichbleibende" Radien hat.
>
> die Bezeichnung "kavitationsähnlich" ist in dem Zusammenhang IMHO
> einfach verkehrt da die Ähnlichkeit sich auf nachrangige Folgeeffekte
> beschränkt.
Nicht ganz...
> Kavitation ist ( auch dem Namen nach ) Hohlraumbildung aus Dampf des
> Fluids.
...weil an den entsprechenden (Unterdruck-)Stellen genau die Blasen
"gehalten" werden und sich auch 'dehnen'.
> PS: Bei den Pinguinen bedeutet das aber dann 100% Sprinter
> und dann im wahrsten Sinne Luft weg!?
Ich tippe eher auf nein: zunächst bleiben die Blasen da, wo sie gebraucht
werden (Unterdruck), zweitens tauchen die Viecher gerne mal auf und
"tanken" so wohl auch ihr Gefieder mit Luft.
Das sieht man auch z. B. im Frankfurter Zoo bei den an der
Scheibe vorbeitauchenden Pinguinen recht gut - auch die 'Luftblasenspur'
und das periodische "aus dem Wasser springen" kann man oft beobachten.
Egal.
Mein wissen ist jetzt auch >9,5 Jahre alt, und verbessert sich nicht
mit der Zeit, da ich seit dem (leider) was völlig anderes mache.
:(
Gruss
Ruru
(der sich damals schon lieber mit Anisopteren als mit Pygoscelis papua
auseinandergesetzt hat :)
--
Exchange Microsoft
Karl-Alfred Römer
>Scheibe vorbeitauchenden Pinguinen recht gut - auch die 'Luftblasenspur'
>und das periodische "aus dem Wasser springen" kann man oft beobachten.
Ist das auch der Grund warum Delphine regelmäßig aus dem Wasser
auftauchen und ein Stück "springen"? Ich dachte immer, das wäre pure
Lebensfreude:-)
Patrick Kormann
> Ist das auch der Grund warum Delphine regelmäßig aus dem Wasser
> auftauchen und ein Stück "springen"? Ich dachte immer, das wäre pure
> Lebensfreude:-)
Bin ja nun kein Biologe, aber das Gefieder mit Luftblasen auffüllen
werden die Delphine wohl eher nicht :)
Ruediger Hesse
> Ist das auch der Grund warum Delphine regelmäßig aus dem Wasser
> auftauchen und ein Stück "springen"? Ich dachte immer, das wäre pure
> Lebensfreude:-)
Ne, die haben eine 'bionische' Haut (wir erinnern uns an den bionischen
Finger in der Werbung...) zur Widerstandsverminderung - völlig anderer
Trick, funktioniert aber bestens - Da wo unterdruck ist beult sie sich
aus, wo Überdruck ist wird sie eingedrückt - so laminisiert man Strömungen
passiv.
Die mache das (vermutlich) wirklich nur aus Lebensfreude.
Haie legen um sich herum eine minimalturbulente Grenzschicht mittels
kleiner "Zähnchen" auf der Haut (tatsächlich sind das die einzigen echten
Zähne in der Natur neben den Säugetierzähnen),
Pinguine nutzen Ihr Gefieder & Luftblasen,
Fische sondern widerstandsvermindernden Schleim aus,
große Raubvögel nutzen Multiwinglets, Daumenfittiche und Rückstromtaschen,
kleinere Vögel fliegen in der Auftriebshysterese,...
...nur unsere Ingenieure lernen nix daraus. ;)
Gruss
Ruru
--
Exchange Microsoft
Andreas Maurer
<he...@mail.Uni-Mainz.DE> wrote:
>...nur unsere Ingenieure lernen nix daraus. ;)
Wäre mal was neues:
Der Airbus 950 taucht alle halbe Stunde in elegantem Sturzflug in das
Wasser des Atlantik, um auf dem Weg nach New York seine Riblets zu
reinigen...
>Gruss
>Ruru
SCNR
Bye
Andreas