Segelflug Theorie Ausbildung Aerodynamic von Andreas Winkler.

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Segelflug Theorie Ausbildung

Aerodynamic

von Andreas Winkler

11/2001 by Andreas Winkler 2

Aerodynamic - Übersicht

• Strömungsgesetze• Auftrieb• Widerstand• Kräfte am Flugzeug• Flugleistungen• Stabilität

Aerodynamic - Strömungsgesetze

• Statischer Druck• Staudruck• Gesamtdruck• Gesetz nach Bernoulli• Reynoldszahl

Strömungsgesetze - Statischer Druck

• Statischer Druck Pst– Druck der umgebenden Luft– Sinkt mit zunehmender Höhe– Maß für Höhenmessung– Schwierige Messung an bewegenden Körpern

Strömungsgesetze - Staudruck

• Staudruck q– q = 0,5 * (ro * v2)– ro = Dichte– Maß für Geschwindigkeit– Fahrtnesser

Strömungsgesetze - Gesamtdruck

• Gesamtdruck Pges– Pges = Pst + q – Ist constant (gleich) an jeder Meßstelle

Strömungsgesetze - Bernoulli

• Gesetz nach Bernoulli– Engerer Querschnitt = Höhere Geschwindigkeit = geringerer Druck

Strömungsgesetze - Reynoldszahl

• Reynoldszahl Re– Maßzahl bei Vergleich von Strömungen– Re muß gleich sein– z.B. Vergleich Modell:Original

Aerodynamic - Auftrieb

• Strömung um Profil– Druckverteilung– Druckpunkt– Luftkraft

• Auftriebskraft– Auftriebsbeiwert– Anstellwinkel

• Polardiagramm– Druckpunktwanderung

• Tragflügel– Auftriebsverteilung

Auftrieb - Strömung um Profil

• Druckverteilung– Form abhängig von Anstellwinkel – Größe abhängig von Geschwindigkeit– V höher = geringerer Druck– V geringer = höherer Druck

– nur bis zum Strömungsabriß =– Ablösung an der Oberseite

• Druckpunkt– Gedanklicher Punkt am Profil wo Luftkraft angreift– Wandert mit gößerem Anstellwinkel nach vor

• Luftkraft– Gedankliche Luftkraft aus Druckverteilung– vom Druckpunkt aus– teilt sich in Auftrieb und Widerstand

Auftrieb - Auftriebskraft

• Auftriebskraft– Auftriebsbeiwert– Anstellwinkel

Auftrieb - Polardiagramm

• Polardiagramm– größerer Anstellwinkel = mehr Auftrieb

Auftrieb - Tragflügel

• Tragflügel– Auftriebsverteilung

– A = CA*q*S– A = Auftrieb– q = Staudruck = ro*v2/2– S = Flügelfläche– CA = Auftriebsbeiwert = Abhängig von Flügelform und vonAnstellwinkel

Aerodynamic - Widerstand

• Widerstandskraft• Profilwiderstand• Reibungswiderstand - Grenzschichte• Induzierter Widerstand• Schädlicher Widerstand• Interferenzwiderstand

Widerstand - Widerstandskraft

• W = Cw*q*S– W = Widerstandskraft– Cw = Gesamt Widerstandsbeiwert, abhängig von Anstellwinkel– q = Staudruck = ro*V2/s ro = Luftdichte– S = Fläche (Anströmfläche)– Cw = Reibung + Profil + Induziert + Interferenz

Widerstand - Profilwiderstand

• Abhängig von der Profilform– Profilform hat geringstes Cw

Widerstand - Reibungswiderstand

– Durch Luftreibung an der Oberfläche– Innerhalb der Grenzschichte– Abhängig ob Strömung Laminar oder Turbulent

Widerstand - Reibungswiderstand

– Abhängig von Grenzschichte

Widerstand - Induzierter Widerstand

• Cwi = Ca2 / П *Streckung– Cwi ist größer je größer Ca = geringer die Geschwindigkeit– Cwi ist kleiner je größer die Streckung– Streckung = b2/S b =Spannweite S = Flügelfläche

• Druckausgleich zwischen Flügeloberseite und Unterseite

Induzierter Widerstand - Streckung

• Streckung ist wesentlichster Widerstandsfaktor– Winglet und Flugelform verringert Cwi

Widerstand - Schädlicher Widerstand

• Formwiderstand

Widerstand - Interferenzwiderstand

• Im Grenzbereich unterschiedlicher Bauteile• Durch örtlichen Druckanstieg

Aerodynamic - Stömungsabriß

• Überschreiten des kritischen Anstellwinkels– Strömungsabriß am Tragflügelprofil– Auftriebsverlust– Widerstandsanstieg

Aerodynamic - Kräfte

• Stationärer Geradeausflug• Kräftegleichgewicht• Stationärer Kurvenflug• Abfangen• Windenstart• Motorflug-F-Schlepp• Lilienthalsches Polardiagramm

Kräfte - Stationärer Geradeausflug

• Stationärer Geradeausflug– Stationärer Flugzustand– Luftkraft kompensiert Gewicht– Geschwindigkeit ist konstant– n=1 n=Lastvielfaches

Kräfte - Kräftegleichgewicht

• Kräftegleichgewicht

Kräfte - Stationärer Kurvenflug

• Stationärer Kurvenflug– 60° entspricht n=2

Kräfte - Abfangen

• Abfangen– Instationärer Flugzustand– Luftkraft größer als Gewicht– n größer als 1

Kräfte - Windenstart

• Windenstart

Kräfte - Motorflug F-Schlepp

• Motorflug-F-Schlepp

Kräfte - Lilienthalsches Polardiagramm

• Lilienthalsches Polardiagramm

Aerodynamic - Flugleistungen

• Geschwindigkeitspolare– Windstille– Gegenwind– Flächenbelastung

• McCready• Rechner

Aerodynamic - Flugleistungen

Flugleistungen - Geschwindigkeitspolare

Flugleistungen - Mc Cready

• McCready– Wer ist der schnellste ?– Wie schnell muß ich fliegen?

Flugleistungen - Endanflugrechner

• Rechner– Bestimmung der Endanfluggeschwindigkeit– Tafelscheibe– E-Variometer– GPS Unterstützung– Logger– Kompassunterstützung - Windberechnung

Aerodynamic - Stabilität

• Gleichgewichtszustände• Längsstabilität

– Statisch– Dynamisch

• Neutralpunkt-Schwerpunkt• Querstabilität• Richtungsstabilität• Koppelungen• Trudeln

Stabilität - Gleichgewichtszustände

• Gleichgewichtszustände - Stabilität– Statisch– Dynamisch

Stabilität - Längsstabilität

• Längsstabilität

Stabilität - Neutralpunkt/Schwerpunkt

• Neutralpunkt-Schwerpunkt– Definition Neutralpunk = Aerodynamische Neutralität– Schwerpunkt immer vor Neutralpunkt

Stabilität - Querstabilität

• Querstabilität

Stabilität - Richtungsstabilität

• Richtungsstabilität

Stabilität - Koppelungen

• Koppelungen

Stabilität - Trudeln

• Trudeln

Segelflug Theorie Ausbildung Aerodynamic von Andreas Winkler.

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