Der maximale Auftriebsbeiwert eines Flügels mit Hochauftriebssystem abgeschätzt nach Handbuchmethoden Kolloquium A.

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1 Der maximale Auftriebsbeiwert eines Flügels mit Hochauftriebssystem abgeschätzt nach Handbuchmethoden 1

2 Inhalt Rahmenbedingungen Berechnungsmethoden: Darstellung und Vergleich Zahlenbeispiele Zusammenfassung 2

3 Rahmenbedingungen Dimensionierung (Preliminary( Sizing) Annahme höherer Auftriebsbeiwerte während Start und Landung Flügelbeschreibung durch Flügelfläche und Flügelstreckung Entwurf (Conceptual( Design) Bestimmung weiterer Flügelparameter (clean( wing) Flügelschnitt Flügelgrundriss Bestimmung des Hochauftriebssystems (Iteratives Vorgehen) Auswahl des Hochauftriebssystems Festlegung der spannweitige Erstreckung Festlegung des Ausschlagswinkels (Vorflügeln und Klappen) Berechnung des maximalen Auftriebsbeiwert 3

4 Berechnungsmethoden Anwendbarkeit DATCOM kann angewandt werden auf: Ungeschränkte Trapezflügel Flügel mit über die Spannweite konstantem Profil Flügel mit großer Streckung 4 A > ( C ) c o s Λ L E ESDU berücksichtigt: Verwindung, Streckung, Zuspitzung, Pfeilung und Änderung der Wölbung über der Spannweite 4

5 Berechnungsmethoden Schema Profil mit HKS Profil clean Profil mit VKS Flügel mit HKS Flügel clean Flügel mit VKS Flügel mit VKS und HKS 5

6 Maximaler Auftriebsbeiwert des Profils (clean) DATCOM Hängt ab von: sharpness Parameter der Vorderkante Profildicke und Dickenrücklage Profilwölbung und Wölbungsrücklage Reynoldszahl Oberflächenrauhigkeit Machzahl f = 0 ( ) 6 C = c + c lm a x lm a x R = f 0, t c = 0, 3 + c + 2 f 0, t c 0, 3 3 R c + 4 ro u g h n ess 5 M a > 0, 2 6 c c 6

7 Maximaler Auftriebsbeiwert des Profils (clean) ESDU C = C + C F F Erforderliche Parameter: ( ) L m B L 0 L S M Ordinate der Oberseite an der Stelle 1,25% Ordinate der Profiloberseite an der Stelle 1 und 5% Nullauftriebswinkel oder Profilkoordinaten Auftriebsgradient (oder weitere Parameter) Profiloberseitenwinkel Reynoldszahl Machzahl 7

8 Profil mit Hochauftriebssystem an der VK DATCOM ( ) c theorie LER t c δ f δ = c opt lma x, s lδ ma x ma x δ f c η η δ Es werden benötigt: Verhältnis Klappen- zur Flügeltiefe Verhältnis Vorderkantenradius zur relative Profildicke Ausschlagswinkel Profiltiefe mit ausgefahrenen Klappen c 8

9 Profil mit Hochauftriebssystem an der VK ESDU c C 2 ( ) el Lml = KeKgKl δl δ c C = F c c C ( ) L m l R L m l Berechnung basierend auf der Profiltiefe mit ausgefahrenen Vorflügeln Umrechnung auf die Profiltiefe ohne Vorflügel 9

10 Profil mit Hinterkantensystem DATCOM ( c 0,25) f c δ δ c = K K ref K flapmotion c ( ) lmax, f lmax Base c f c= 0,25 Benötigte Parameter: Relative Profildicke Relative Klappentiefe Klappenausschlag 10

11 Profil mit Normalklappen an der HK ESDU C = K K T C Lmt G t L0t K K G t ρ = 1, , t = 0, 8 T = ( C C ) L m t L 0 t l T h eo rie 1 ct ct C L0t = 2jpδt π cos c c

12 Profil mit Spaltklappen an der HK ESDU C = c c δ C ( 1 )( 1 sin )( ) Lmt t1 LmB d + K K J C + K K J C T t1 t1 L1 T t2 t2 L2 + K K J C T t3 t3 L3 (C LmB ) d wird ermittelt für die Referenzreynoldszahl R d =3,5x10 6 Formel gültig für Einfach-,, Doppel- und Dreifachspaltklappen 12

13 Maximaler Auftriebsbeiwert des Flügels (clean( clean) DATCOM C C c C Lmax Lmax, clean = lmax + Lmax c lmax Ermittlung des maximalen Auftriebsbeiwerts des Profils mit der Profiltiefe mittlere aerodynamische Flügeltiefe Integration über die Spannweite Korrekturfaktor für die Machzahl Ma > 0,2 13

14 Maximaler Auftriebsbeiwert des Flügels (clean( clean) DATCOM 14

15 Maximaler Auftriebsbeiwert des Flügels (clean( clean) ESDU C C C C C C = LmB Lma x LM LR LΛ LT µ p Bedingung für C LmB : Profil mit der größten Anstellwinkelbelastung ( (η=η p ) Lokale zur Vorderkante normale Parameter 15

16 Maximaler Auftriebsbeiwert des Flügels (clean( clean) ESDU ( µ ) p = CLLp CL C ( ) L = lift qs 16

17 Flügel mit Hochauftriebssystem an der VK DATCOM Benötigt: experimenteller maximaler Auftriebsbeiwert des Vorflügelprofils Alternative: Abschätzung mit 1,28 C c c b f slat 2 Lma x, s = 1, 28 cos Λc 4 0,18 be 2 17

18 Flügel mit Hochauftriebssystem an der VK ESDU ( ) C = F K C µ Ψ Lma xl R Λl Lml p i Bedingung für C Lml Lml : Profil an der Stelle η=ηp Zur Vorderkante normale Parameter Referenzreynoldszahl R d =3,5x

19 Flügel mit Hochauftriebssystem an der HK DATCOM S Wf CLma x, f = clma x, f KΛ SW 19

20 Flügel mit Hochauftriebssystem an der HK ESDU cos( )( )( ) C = K K F Λ C µ Φ Φ Lma xt f Λt R ht Lmt p o i Bedingungen für C Lmt Lmt : Wird berechnet für das Profil an der Stelle η=ηp Parameter der Vorderkante normal hier zu Parameter der Hinterkante normal zur Scharnierlinie 20

21 Flügel mit Vorflügeln und Hinterkantenklappen DATCOM Über die Kombination: Vorflügeln - Hinterkantenklappen DATCOM: Keine Hinweise ESDU: C = C + C + C Lmax Lmax, clean Lmax, s Lmax, f Berechnung basierend auf der resultierenden Profiltiefe bei ausgefahrenen Vorflügeln und Hinterkantenklappen Umrechnung auf die Profiltiefe mit nicht ausgefahrenem Hochauftriebssystem 21

22 Zahlenbeispiele Vorflügel und Einfachspaltklappen Term Ref. DAT DAT.Diff. ESDU ESD.Diff. C LmaxB 1,7 1, % 1, % C Lmaxl 0,4 0, % 0, ,5 % C Lmaxt 0,9 0, % 0, ,85 % C Lmax 3,0 2, % 3, ,66 % 22

23 Zahlenbeispiele Vorflügel und Doppelspaltklappen Term Ref. DAT DAT.Diff. ESDU ESD.Diff. C LmaxB 1,7 1, % 1, % C Lmaxl 0,4 0, % 0, % C Lmaxt 1,2 0, % 1, % C Lmax 3,3 2, % 3,2205-2,4 % 23

24 Zusammenfassung Doppelspaltklappen DATCOM Parameter 22 Umrech. Par. 0 Diagramme 17 ESDU Parameter 27 Umrech. Par. 91 Diagramme 38 24