Aerodynamik und Fluglehre Dieter Kohl - Flight Training 1 Technik Aerodynamik und Fluglehre.ppt Grundlagen der Aerodynamik Themen 1. Bezeichnungen am Tragflügelprofil 2. Auftrieb in der Strömung 3. Druckverteilung am Tragflügelprofil 4. Widerstand in der Strömung 5. Kräfte am Tragflügelprofil 6. Lilienthal - Polardiagramm 7. Auftriebshilfen 8. Geschwindigkeits - Polardiagramm Dieter Kohl - Flight Training 2 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 1. Bezeichnungen am Tragflügelprofil α Anstellwinkel α = Winkel zwischen Profilsehne und anströmender Luft Dieter Kohl - Flight Training 3 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 2. Druckverteilung (Auftrieb) in der Strömung Das Gesetz von Bernoulli Das Gesetz von Bernoulli beschreibt eine Relation zwischen Geschwindigkeits- und Druckfeld. In einem strömenden Fluid (Gas oder Flüssigkeit) ist ein Geschwindigkeitsanstieg von einem Druckabfall begleitet und umgekehrt. Dieter Kohl - Flight Training 4 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 3. Druckverteilung (Auftrieb) am Tragflügelprofil Dieter Kohl - Flight Training 5 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 3.1 Druckverteilung an veschiedenen Profilen Merke: Der Auftrieb eines Tragflügels ist u.a. abhängig von der Form seines Profils. Dieter Kohl - Flight Training 6 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 4. Widerstand in der Strömung Der Widerstand in der Strömung setzt sich zusammen aus 1) Druck-Widerstand 2) Reibungs-Widerstand 3) Induziertem Widerstand 4) Interferenz-Widerstand Dieter Kohl - Flight Training 7 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 4.1 Druck-Widerstand Der Druckwiderstand hängt ab von: - angeblasene Fläche F - relativer Luftgeschwindigkeit V - Luftdichte δ - Widerstandsbeiwert der Körperform W = cW * δ/2 * v² * F Widerstandsbeiwerte Cw von verschiedenen Körperformen Dieter Kohl - Flight Training 8 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 4.2 Reibungs-Widerstand Der Reibungswiderstand zwischen Luft und umströmten Körpern hängt ab von der: - Strömungsform - Grenzschichtausbildung der Luft - Oberflächenrauhigkeit des Körpers Strömungsformen: Dieter Kohl - Flight Training 9 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 4.2 Reibungs-Widerstand (Forts.) Grenzschichtausbildung der Luft: Merke: Die Übergangszone zwischen ruhender und ungehindert fließender Luft heißt „Grenzschicht“ Dieter Kohl - Flight Training 10 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 4.2 Reibungs-Widerstand (Forts.) Grenzschichtausbildung am Profil: Dieter Kohl - Flight Training 11 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 4.2 Reibungs-Widerstand (Forts.) Die Entwicklung der Grenzschichtarten am Tragflügelprofil Dieter Kohl - Flight Training 12 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 4.3 Induzierter Widerstand Dieter Kohl - Flight Training 13 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 4.3 Induzierter Widerstand (Forts.) Der induzierte Widerstand kann durch Endscheiben (Winglets) oder Randkeulen verringert werden. Dieter Kohl - Flight Training 14 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 4.3 Induzierter Widerstand (Forts.) Die Wirbelschleppen sind besonders stark ausgeprägt bei hohem Anstellwinkel und ausgefahrenen Klappen z.B. bei der Landung Dieter Kohl - Flight Training 15 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 4.4 Interferenz-Widerstand Der Interferenzwiderstand beschreibt die strömungstechnische Widerstandsgröße, die auftritt, wenn zwei vormals völlig unabhängige Strömungskörper zu beieinanderliegenden Strömungskörpern werden. Qualitativ betrachtet ist der Interferenz - Widerstand die gegen die Anströmrichtung wirkende Komponente der Luftkraft an einem Strömungskörper, die durch die gegenseitige Beeinflussung der von verschiedenen Teilen des Flugzeuges ausgelösten Wirbel entsteht. Beispiel: Flugzeugrumpf und Flugzeugtragfläche vor dem Zusammenbau und beide Luftfahrzeugbauteile nach der Montage aneinander. Ein Interferenzwiderstand ist positiv, wenn die Summe der Widerstände der Einzelbauteile kleiner ist als der Widerstand der aneinandermontierten Teile. Dieter Kohl - Flight Training 16 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 5. Kräfte am Tragflügelprofil Auftrieb Staudruck A = cA * F * q q = δ/2 x v² Widerstand W = cW * F * q Dieter Kohl - Flight Training δ = Luftdichte v = Strömungsgeschw. 17 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 5. Kräfte am Tragflügelprofil (Forts.) Kleiner Anstellwinkel α Mittlerer Anstellwinkel α Großer Anstellwinkel α Merke: Durch Vergrößerung des Anstellwinkels wandert der Druckpunkt nach vorne R = Luftkraftresultierende Dieter Kohl - Flight Training 18 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 6. Lilienthal – Polare (Auftrieb und Widerstand in Abhängigkeit vom Anstellwinkel) Auftrieb A = cA * F * q Widerstand W = cW * F * q Die Beiwerte CA und CW können nicht rechnerisch bestimmt werden. Sie werden daher experimentell im Windkanal ermittelt für Anstellwinkel von -12°bis +16°. Dieter Kohl - Flight Training 20 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 7.1 Auftriebshilfen Ł Vorflügel Airbus A-300 Dieter Kohl - Flight Training 21 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 7.2 Auftriebshilfen Ł (Lande-)Klappen Airbus A-300 Dieter Kohl - Flight Training 22 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 7.3 Klappenbedienung bei der Landung Funktion der Klappen: 1. Reduzierung der Überziehgeschwindigkeit durch erhöhten Auftrieb. Größter Auftriebszuwachs bei 15 bis 25 Grad Ausschlag. 2. Widerstandsanstieg, der zur Erhöhung der Sinkrate genutzt werden kann. Deutlich höherer Widerstands-, als Auftriebszuwachs ab ca. 25 Grad Klappenausschlag. Dieter Kohl - Flight Training 23 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 7.4 Lilienthal – Polare mit Klappen Dieter Kohl - Flight Training 24 Aerodynamik und Fluglehre.ppt 8. Geschwindigkeits – Polare Dieter Kohl - Flight Training 25 Aerodynamik und Fluglehre.ppt
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