Aerodynamik des Flugzeuges

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1 H. Schlichting, E. Truckenbrodt Aerodynamik des Flugzeuges Zweiter Band: Aerodynamik des Tragflügels (Teil II), des Rumpfes, der Flügel-Rumpf-Anordnung und der Leitwerke 3. Auflage Mit 381 Abbildungen Springer

2 Inhaltsverzeichnis Teil B Aerodynamik des Tragflügels (Teil II) VII. Tragflügel endlicher Spannweite bei inkompressibler Stromuut, 7.1 Grundzüge der Prandtlschen Tragflügeltheorie Wirbelsystem des Tragflügels endlicher Spannweite Auftrieb und induzierter Widerstand Prandtlsche Integralgleichung für die Zirkulationsverteilung Elliptische Zirkulationsverteilung Prandtlsche Umrechnungsformeln für den Tragflügel endlicher Spannweite Tragflügeltheorie nach der Methode der Wirbelbelegung Wirbelsystem der tragenden Fläche Integralgleichung für die Zirkulationsverteilung nach der Tragflächentheorie Integralgleichung für die Zirkulationsverteilung nach der erweiterten Traglinientheorie Potential der tragenden Fläche Geschwindigkeitspotential Beschleunigungspotential Berechnung des Auftriebes von Tragflügeln Überblick Berechnung des Gesamtauftriebes Einfache Traglinientheorie Grundgleichung Lösung durch Fourier-Polynome Tragflügel mit elliptischem Grundriß Quadraturverfahren von MULTHOPP Ringflügel Erweiterte Traglinientheorie Verfahren von WEISSINGER Flügel mit elliptischem Grundriß Übergang von der erweiterten zur einfachen Traglinientheorie Tragflächentheorie Allgemeiner Lösungsansatz Verfahren von MULTHOPP und TRUCKENBRODT Beispiele und Vergleich mit Messungen Nichtlineare Tragflügeltheorie 72

3 VTTI Inhaltsverzeichnis 7.4 Berechnung des induzierten Widerstandes von Tragflügeln Allgemeines Berechnung des induzierten Widerstandes Anwendung des Kutta-Joukowskyschen Satzes Anwendung des Energiesatzes Vereinfachte Betrachtung Beispiele zum induzierten Widerstand Tangentialkraft und Saugkraft Tangentialkraft Saugkraft Flugmechanische Beiwerte des Tragflügels Überblick Stabilitätsbeiwerte der Längsbewegung Geradeausflug Nickbewegung Stabilitätsbeiwerte der Seitenbewegung Schiebeflug Rollbewegung Gierbewegung Flügel endlicher Dicke bei Nullauftrieb Überblick Methode der Quell-Senkenbelegung Beispiele Rechteckflügel endlicher Spannweite Ellipsenflügel Gepfeilter Flügel Maximalauftrieb von Tragflügeln 122 Literatur 128 VIII. Tragflügel bei kompressibler Strömung 8.1 Tragflügel unendlicher Spannweite bei kompressibler Strömung (Profiltheorie) Allgemeines Profiltheorie bei Unterschallgeschwindigkeit Lineare Theorie bei Unterschallgeschwindigkeit (Prandtl- Glauertsche Regel) Höhere Näherungen bei Unterschallgeschwindigkeit (v. KÄRMÄN-TSIEN, KRAHN) Reibungseinfluß Profiltheorie bei Überschallgeschwindigkeit Lineare Theorie bei Überschallgeschwindigkeit (ACKERET) Höhere Näherungen bei Überschallgeschwindigkeit (BUSE- MANH) Räumliche Tragflügeltheorie bei kompressibler Strömung Geschwindigkeitspotential Allgemeine Potentialgleichung Linearisierung der Potentialgleichung 156

4 Inhaltsverzeichnis IX 8.22 Ähnlichkeitsregeln für Unterschall- und Überschallanströmung (PRANDTL, GLAUERT, ACKERET) Ähnlichkeitsregel für Schallanströmung (v. KARMAN) Tragflügel endlicher Spannweite bei Unterschallgeschwindigkeit Rechenverfahren Angestellter Tragflügel endlicher Spannweite (Auftriebsproblem) Allgemeine Formeln Beispiele Tragflügel endlicher Spannweite bei Nullauftrieb Allgemeine Formeln Pfeilflügel Tragflügel endlicher Spannweite bei Überschallgeschwindigkeit Grundlagen Grundbegriffe Kegelsymmetrische Überschallströmung Grundlösungen der kegelsymmetrischen Überschallströmung Überlagerungsprinzip Singularitätenmethode für Überschallströmung Angestellter Tragflügel endlicher Spannweite Allgemeines Rechteckflügel Dreieckflügel Beliebiger Flügel Tragflügel endlicher Spannweite bei Nullauftrieb Allgemeines Rechteckflügel bei Nullauftrieb Dreieckflügel bei Nullauftrieb Weitere Beispiele Tragflügel endlicher Spannweite bei Schallgeschwindigkeit 235 Literatur 239 Teil C Aerodynamik des Rumpfes und der Leitwerke IX. Aerodynamik des Rumpfes 9.1 Einführung in die Aerodynamik des Rumpfes Geometrie des Rumpfes Kräfte und Momente am Rumpf Rumpf bei inkompressibler Strömung Allgemeines Rumpf bei axialer Anströmung Druckverteilung nach der Methode der Quell-Senkenbelegung 250

5 X Inhaltsverzeichnis Exakte Lösungen Einfluß der Reibung Rumpf bei unsymmetrischer Anströmung Allgemeines Rumpfmoment nach der Impulsmethode von MUNK Druckverteilung nach der Methode der Dipolbelegung Exakte Lösungen Einfluß der Reibung Grundlagen der Rumpftheorie bei kompressibler Strömung Geschwindigkeitspotential Ähnlichkeitsregeln für Unterschall- und Uberschallanströmung Ähnlichkeitsregel für Schallanströmung Rumpf bei Unterschallgeschwindigkeit Rechenverfahren Rumpf bei axialer Anströmung Rumpf bei unsymmetrischer Anströmung Rumpf bei Überschallgeschwindigkeit Grundlagen Rumpf bei axialer Anströmung Druckverteilung Wellen widerstand Rumpf bei unsymmetrischer Anströmung 294 Literatur 297 X. Aerodynamik der Flügel-Rumpf-Anordnung 10.1 Einführung in die Aerodynamik der Flügel-Rumpf-Anordnung Allgemeines über die gegenseitige Beeinflussung der Flugzeugteile Geometrie der Flügel-Rumpf-Anordnung und aerodynamische Beiwerte Strömungsmechanische Grundlagen zur Flügel-Rumpf-Interferenz Flügel-Rumpf-Anordnung bei inkompressibler Strömung Flügel-Rumpf-Anordnung bei symmetrischer Anströmung Gesamtauftrieb einer Flügel-Rumpf-Anordnung Auftriebsverteilung des Rumpfes Auftriebsverteilung des Flügels Neutralpunktlage von Flügel-Rumpf-Anordnungen Widerstand und Maximalauftrieb von Flügel-Rumpf-Anordnungen Flügel-Rumpf-Anordnung bei unsymmetrischer Anströmung Schieberollmoment von Flügel-Rumpf-Anordnungen Schiebegiermoment und Schiebeseitenkraft von Flügel- Rumpf-Anordnungen Flügel-Rumpf-Anordnung bei Unterschallgeschwindigkeit Flügel-Rumpf-Anordnung bei Überschallgeschwindigkeit Allgemeines 342

6 Inhaltsverzeichnis XI Auftriebsverteilung des Rumpfes Auftriebsverteilung des Flügels Flügel-Rumpf-Anordnung bei transsonischer Strömung Schlanke Flugkörper 357 Literatur 368 XI. Aerodynamik der Leitwerke 11.1 Einführung in die Aerodynamik der Leitwerke Aufgabe der Leitwerke Geometrie der Leitwerke Aerodynamik des Höhenleitwerkes Beitrag des Höhenleitwerkes zur Luftkraft des ganzen Flugzeuges Flugzeug im Geradeausflug Flugzeug bei Nickbewegung Höhenleitwerk bei inkompressibler Strömung Unbeeinflußtes Höhenleitwerk Einfluß des Rumpfes auf das Höhenleitwerk Einfluß des Flügels auf das Höhenleitwerk Stabilisierung durch das Höhenleitwerk (Neutralpunktverschiebung) Höhenleitwerk bei Unterschallgeschwindigkeit Höhenleitwerk bei Überschallgeschwindigkeit Grundsätzliches Unbeeinflußtes Höhenleitwerk bei Überschallgeschwindigkeit Einfluß des Flügels auf das Höhenleitwerk bei Überschallgeschwindigkeit Aerodynamik des Seitenleitwerkes Beitrag des Seitenleitwerkes zur Luftkraft des ganzen Flugzeuges Unbeeinflußtes Seitenleitwerk Einfluß der Flügel-Rumpf-Anordnung auf das Seitenleitwerk Literatur 431 XII. Aerodynamik der Ruder und Klappen 12.1 Einführung in die Aerodynamik der Ruder und Klappen Aufgabe der Ruder und Klappen Geometrische Daten und aerodynamische Beiwerte der Ruder Klappenflügel unendlicher Spannweite Klappenflügel bei inkompressibler Strömung Klappenflügel bei kompressibler Strömung Ruder am Flügel endlicher Spannweite Ruder am Flügel bei inkompressibler Strömung Berechnungsverfahren Ergebnisse Ruder am Flügel bei kompressibler Strömung 455

7 XII Inhaltsverzeichnis 12.4 Ruder am Leitwerk Start-und Landehilfen 463 Literatur 476 Bibliographie 480 Anhang: Ausgeführte Flugzeuge, Entwurfsaerodynamik 486 Literatur (Anhang) 504 Namenverzeichnis 505 Sachverzeichnis 510

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