Aerodynamik des Abreißverhaltens Von Kunstflugzeugen

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Alma Hedwig Geiger
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Aerodynamik des Abreißverhaltens Von Kunstflugzeugen Forschungsprojekt für die Mü 32 Reißmeister der Akaflieg München Regine Pattermann,

1 Aerodynamik des Abreißverhaltens Von Kunstflugzeugen Forschungsprojekt für die Mü 32 Reißmeister der Akaflieg München Regine Pattermann, Weiterbildungslehrgang für Fluglehrer des Luftsportverband Bayern e.v. am Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 1

2 Themenbereich des heutigen Vortrages Die Besonderheiten des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen Untersuchungen diesbezüglich an Prototypen der Akaflieg München und ausgewählter Kunstflugzeugen Ausblick auf die Gesamtkonfiguration in der das Abreißverhalten in gerissenen und gestoßenen Figuren funktioniert Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 2

3 Theorie der gerissenen Rolle Nicht gesteuert sondern Autorotation durch einseitigen Strömungsabriss (Trudeln in Flugrichtung) Eingeleitet bei einer Geschwindigkeit von ca. 130 km/h durch gleichzeitiges Ziehen am Höhenruder und einen Seitenruderausschlag Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 3

4 Vorstellung der untersuchten Flugzeuge Mü 28 Mü 32 Reißmeister Mü 30 Schlacro MDM-1 Fox leki Extra 300 Swift S Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 4

5 Charakterisierung eines Abreißverhaltens Ausbreitung einer Ablösung in Profil- und Spannweitenrichtung Geschwindigkeit der Ausbreitung einer Ablösung Ankündigung für den Piloten Wie einfach ist es über Steuereingaben den Abgelösten Strömungszustand wieder zu beenden Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 5

6 Strömungsablösung in Profilrichtung Vorderkantenablösung Hinterkantenablösung Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 6

7 Ablösung bei Motorkunstflugzeugen Schlacro: Hinterkantenablösung EPPLER 473: sehr typische Motorkunstflugprofil (Extra 300) In der Weiterentwicklung werden keine symmetrischen Profile mehr verwendet, um einen kleineren Kurvenradius zu ermöglichen. (Extra 330) Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 7

8 Ablösung beim Profil der Mü 28 Reine Hinterkantenablösung Wortmann Profil FX71-L-150/20 mit Wölbklappe Ungeeignet für gerissene und gestoßene Figuren Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 8

9 Dynamische Anstellwinkeländerung Mü Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 9

Dynamische Anstellwinkeländerung Mü 28 26.03.

10 Dynamische Anstellwinkeländerung Mü Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 10

11 Strömungsablösung in Profilrichtung Kombinierte Vorder- und Hinterkantenablösung Nach Schlichting/Truckenbrodt: Vorderkantenablösung laminar (-> laminare Ablöseblase legt nicht wieder an) Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 11

Dynamische Anstellwinkelerhöhung Swift S1 26.03.

12 Dynamische Anstellwinkelerhöhung Swift S Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 12

13 Quasistationäre Anstellwinkelerhöhung Swift S Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 13

Das Diagramm von Gault Der Nasenradius eines Profils wirkt sich entscheidend auf die Entwicklung einer laminaren Ablöseblase aus Damit wird nach

14 Das Diagramm von Gault Der Nasenradius eines Profils wirkt sich entscheidend auf die Entwicklung einer laminaren Ablöseblase aus Damit wird nach Schlichting/Truckenbrodt auch die Vorderkantenablösung ob in Kombination mit Hinterkantenablösung oder nicht ermöglicht Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 14

15 Profil Mü % relative Dicke 33% Dickenrücklage Symmetrisch Wölbklappe mit 20% Profiltiefe Nasenradius an kombinierte Vorder- und Hinterkantenablösung angepasst Widerstandsoptimiert im Vergleich zu bisher verwendeten Profilen an Segelkunstflugzeugen Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 15

16 Laminare Ablöseblase an der Flügelvorderkante 1,6 1,4 1, Auftriebsbeiwert ca 1,0 0,8 0,6 0,4 20 0,2 0,0 Transitionsmodell ,2 Anstellwinkel α Profil Mü 13-33, CFX mit Transitionsmodell, Re=1,5 10^ Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 16

17 Auftriebspolaren NACA und Mü NACA , Re=1,5 10^6 Mü 13-33, Re=1,5 10^6 1,6 1,4 1,2 Auftriebsbeiwert ca 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2 CFX Transitionsmodell LWK Stuttgart Anstellwinkel α Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 17

18 Vorderkantenblase beim Fox Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 18

19 Vorderkantenblase am Fox Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 19

20 Vorderkantenblase am Fox Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 20

21 Vorderkantenblase am Profil Mü Re=1,0 10^6 Anstellwinkel α=10, Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 21

Vorderkantenblase am Profil Mü 13-33 Re=1,0 10^6 Anstellwinkel Druckverteilung α=13,89 Anstellwinkel Anstrichbild α=14,2 14,0 12,0 10,0

22 Vorderkantenblase am Profil Mü Re=1,0 10^6 Anstellwinkel Druckverteilung α=13,89 Anstellwinkel Anstrichbild α=14,2 14,0 12,0 10,0 Auftriebsbeiwert ca 8,0 6,0 4,0 2,0 LWK Stuttgart 0,0-2, Anstellwinkel α Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 22

23 Laminare Ablöseblase Die laminare Ablöseblase ist ein Sonderfall der Transition. S Wandschubspannung hat den Wert 0 und die Strömung löst laminar ab. T Rückströmung ist erkennbar Transition hat stattgefunden. R Wiederanlegepunkt der turbulenten Grenzschicht Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 23

24 Rolle der laminaren Ablöseblase an der Vorderkante Nach Schlichting/Truckenbrodt: Vorderkantenablösung laminar (-> laminare Ablöseblase legt sich nicht wieder an) Beobachtung bei der Profilvermessung des Profils mue : Die laminare Ablöseblase bleibt mit der Vorderkantenablösung bestehen Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 24

25 Auswirkung auf eine halbe gerissene Rolle Mü 28 Rollzeit: 2,5 s Höchste Rollrate: 100 /s Swift Rollzeit: 1,8 s Höchste Rollrate: 180 /s Steigung gesteuert und gerissen fast identisch Fox Rollzeit: 2,0 s Höchste Rollrate: 140 /s Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 25

26 Gesamtkonzept Mü 32 Reißmeister Kurze Spannweite von 12,5 m Streckung: 15 Zuspitzung: 0,4 Leitwerk in Normalanordnung Gerader Rumpf Ausreichende Höhenruderwirkung Gerade Flügelvorderkante Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 26

27 Fazit Das Abreißverhalten von Kunstflugzeugen unterscheidet sich stark von dem herkömmlicher Anwendungsgebiete. Die Auslegungsschwerpunkte von Kunstflugzeugen unterscheiden sich auch stark im Falle von Segel- oder Motorflug. Entscheidend ist das, was der Prüfer oder das Publikum erkennen Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 27

28 Danke für Ihr Interesse! Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 28

29 Abbildungsverzeichnis Folie 3: rc-network.de Folie 3: Extra 300 aus 00s.g-iiui.arp.jpg Folie 11/24: L.M.M BOERMANS: Vliegtuigaero II, Vorlesungsskript, Faculty of Aerospace Engineering, TU Delft, 1998 Folie 6: F. Sturm: BA, Entwurf eines Tragflügelprofils für Segelkunstflug und Untersuchung von dessen Abrisseigenschaften mittels numerischer Strömungssimulation Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 29

30 Studienarbeiten zum Thema Fabian Sturm - Entwurf eines Tragflügelprofils für Segelkunstflug und Untersuchung der Abrisseigenschaften mit ANSYS CFX Regine Pattermann - Untersuchungen der Ablösecharakteristik eines Tragflügels für ein Segelkunstflugzeug mittels numerischer Strömungssimulation Benedikt Döller Stationäre Windkanalversuche am Profil Mü Regine Pattermann Flugversuche auf dem Idaflieg- Sommertreffen mit Mü 28, Swift S1 und Fox leki Aerodynamik des Abreißverhaltens von Kunstflugzeugen 30

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