Alexander Janik und Michaela Schmid Projektpraktikum. Papierflugzeuge Optimierung der Flugweite bei vorgegebener Startgeschwindigkeit

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1 Alexander Janik und Michaela Schmid Projektpraktikum Papierflugzeuge Optimierung der Flugweite bei vorgegebener Startgeschwindigkeit

2 Seite 2 Inhalt Theoretische Grundlagen Versuchsaufbau und durchführung Ergebnisse Diskussion

3 Seite 3 Theoretische Grundlagen Stabilität Papierflieger sollten bei Störungen in ihre stabile Position zurückkehren

4 Seite 4 Nickstabilität o Schwerpunktlage entscheidend Gierstabilität o Positive Pfeilung, Seitenleitwerke hinten M v Rollstabilität o V-Stellung der Flügel, Seitenleitwerke: Stabilisierendes Drehmoment F A,2 F A,1

5 Seite 5 Auftriebs / Widerstandskraft 2 F = 0,5 c ρav F a w a = 0,5 c w ρav 2 : F a γ klein Fa F g ; γ γ F w Widerstandsbeiwert c w 2 a c = A + πb 2,656 Re : F g Gleitwinkel : γ F F w a = 1,328 A mg v ρ Re + mg πλρa v 2

6 Seite 6 Folgerungen o o o Geschwindigkeit für max. Flugweite berechenbar, sollte möglichst ähnlich der Startgeschwindigkeit sein Schwerpunktlage entscheidend für Stabilität Gewicht und Flügelgeometrie beeinflussen Gleitwinkel Variation dieser Parameter im Experiment

7 Seite 7 Projektplanung und Versuchsaufbau

8 Seite 8 Problemstellungen o Beschleunigung o Halterung & Öffnung o Durchführungsort Umsetzung o Elektrische Schaltung mit Widerstand als Auslöser o Beschleunigung mit Gewicht und Umlenkrolle o Portable Konstruktion

9 Seite 9 Schwerpunktbestimmung x S = 2mm Messung der Startgeschwindigkeit v = m ( 2,30 ± 0,14) s

10 Seite 10 Versuchsdurchführung

11 Seite 11 A-310 orelativ langsam o stabiler Flug Abwurfgeschwindigkeit zu niedrig keine Messung möglich

12 Seite 12 G-38 ogute Gleiteigenschaften oeher instabil(rollen) ovon Hand gute Flugweiten erzielbar

13 Seite 13 Flächengewicht: 80 g/m² Schwerpunkt bei 3,7cm: Kein Gleitflug Flächengewicht: 40 g/m² Schwerpunkt: 3,5cm Berechnete optimale Geschwindigkeit 80 g/m² m v = 3,56 s Gemessene Geschwindigkeit, geworfen m v = 3,50 s Berechnete Optimale Geschwindigkeit 40 g/m² m v = 2,66 s Aber: Sehr instabiles Flugverhalten wegen umgekehrter V-Form

14 Seite 14 Turmfalke ostabilster Gleiter ofliegt langsam oleicht kopflastig

15 Seite 15 Flächengewicht: 80 g/m² 80 g/m² : starker Einfluss des Schwerpunkts ersichtlich Flächengewicht: 40 g/m² 40 g/m² : Erster Messwerte für x S = 5,8cm nicht sinnvoll (Schwerpunktmessung) konstant große Entfernungen von x = ( 6,18 ± 0,24)m für 80 g/m² und = 6,5cm x S

16 Seite 16 Ergebnisse x s x S x = ( 6,2 ± 1,6) m = ( 3,5 ± 0,2) cm o Größte Weite erzielt von G-38 mit 40 g/m² und, aber sehr instabil o Stabilität und konstant große Entfernungen bis zu x = ( 6,18 ± 0,24)m erreicht von Turmfalke mit 80 g/m² und = ( 6,5 ± 0,2) cm

17 Seite 17 Diskussion o Niedrige Abwurfgeschwindigkeit Ursache: Ungenaue Geschwindigkeitsmessung des von Hand geworfenen Fliegers zu Beginn des Semesters ozeitmangel Viele Flieger mit normalem Papier ungeeignet Ursache: Entscheidungsfindung bei verschiedenen selbst entworfenen Details der Startvorrichtung nötig, oft mehrere Möglichkeiten der Umsetzung Nur relativ wenige Messungen möglich

18 Seite 18 Wir möchten uns für die vielen Ideen, Anregungen und die Unterstützung während des gesamten Projekts bedanken bei Prof. Dr. Othmar Marti Patrick Paul Martin Müller Reiner Keller und der Vorlesungssammlung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!