Analyse Flugzustand
Flugzustände
Anhand der berechneten Profilpolaren und des bereitgestellten Analysemodells, können nun die Flugzustände simuliert werden. Dazu werden die einzelnen Bereiche geprüft.
Vorgängig werden die Vorgabewerte zusammengefasst, damit diese als erstes verifiziert werden können. Ebenso werden die etablierten Kenngrössen in der Auslegung herangezogen für die Verifikation.
(1) Re = v * l / ρ; wobei ρLuft = 1.5 * 10-5 m²/s
Entsprechend ist die Re-Zahl direkt von der Fluggeschwindigkeit v und der Flächentiefe l abhängig. Typischer Re- Zahlenbereich für dieses Modell liegt bei:
130'000 - 400'000 bei v = 10 - 30 m/s bei l = 20 mm bzw. an der Flügelspitze l = 30 mm --> 20'000 - 60'000
(2) cw = w / (ρ / 2 * v2 * F) = (µ / (ρ * v * l))1/2 ˜ 1.33/ Re1/2
Daraus ermitteln sich typische cw- Werte von 0.0034 (@ 10 m/s) - 0.002 (@ 30 m/s)
Zielsetzungen
Folgende Ziele sollen erreicht werden:
- Möglichst hohe Gleitzahl (Ca/Cw>>) im Streckenflug.
- Niedriger Widerstand (Cw<<) für Speed-Flug und
- max Auftrieb (Ca>>) für den Zeitflug.
Daraus Ergeben sich folgende folgende Teilziele für die unterschiedlichen Flugaufgaben, welche durch die Wölbung der Flügel beeinflusst werden soll.
Aktuell liegt der Fokus aber auf dem geringsten induzierten Widerstand.
(3) cwi = ca² / p * ρ
Bei ca- Werten von 0.5 - 0.7 ergeben sich somit cwi- Werte von 0.011 - 0.0056. Daraus resultieren Profilwiderstände cwp = 0.044 - 0.029
Der schädliche Widerstand cws ~ 0.02 - 0.01 ist in etwa in der gleichen Grössenordnung wie der Profilwiderstand und wird verursacht durch Rumpf, Übergänge, Leitwerksinterferenz usw.
Die Beiwerte des Gesamtwiderstandes cw,p am Tragflügel und die schädlichen Modellwidestände cws sollen so gering wie möglich gehalten werden. Dazu werden die geometrische Formgebung, die Torsionssteifigkeit, Rumpf- und Leitwerksform, sowie die aerodynamischen Übergänge beeinflusst.
Vorgehen bei der Analyse
Die Analyse erfolgt anschliessend in einem iterativen Verfahren. Zuerst erfolgt eine Stabilitätsanalyse zur Ermittlung von Neutralpunkt und Schwerpunkt des Modells. Anschliessend erfolgt eine Performance-Analyse, welche Rückschlüsse auf die Betriebsparameter ermöglicht. Gefolgt wird diese Beurteilung nun in iterativen Schritten für weitere parametrische Anpassungen, um geg. Detailoptimierungen zu ermöglichen.