Luftwiderstand durch Verunreinigungen

[Andi_ZH]

Hallo zusammen!

 

Beim Reinigen des Flugzeuges nach den Fliegen habe ich mich schon öfters gefragt, wie gross der Effekt der verunreinigten Tragflächen ist. Nach dem Flug sind die ja immer voller Insekten und Dreck (v.a. beim Start auf Grasplätzen :) . Macht das bei einem normalen Kleinflugzeug was aus bezüglich Treibstoffverbrauch? Wie gross ist der Effekt? Und wie ist das bei Airlinern und Helikoptern?

 

...Vielleicht weiss ja jemand was darüber. Auf jeden Fall beste Grüsse

Andi

[Sepl]

Sali Andi

 

Der Effekt von verdreckten - vor allem Flügel-Eintrittskanten - ist je nach Verschmutzung relativ gross. Die Aero-Revue Ausgabe 03/2005 befasst sich mit dieser Problematik bei Segelflugzeugen, da die Piloten massgeblich an sauberen Flügeleintrittskanten interessiert sind. Grundsätzlich gilt: Weniger Dreck = Weniger Widerstand = Bessere Gleitzahl.

Im Heft ist *glaubs* auch ein Gleitzahlvergleich zwischen "sauber" und "dreckig".

Das Ganze bei Motorflugzeugen in einen Mehrverbrauch umzuwandeln dürfte schwierig sein und vom Modell und Typ abhängen. Ich kann mir aber gut vorstellen, dass der Energiebedarf bei verschmutzter Zelle zwischen 5-10% höher sein kann. Helikopter sind im gleichen Stil betroffen. Jedoch ist der Rotor weniger stark betroffen, da er sich relativ schnell im Luftstrom bewegt. Die Airliner erwischen auch Viecher (hauptsächlich Insekten), sind aber 1. relativ schnell auf grossen Höhen, wo praktisch keine Insekten mehr fliegen, 2. sind sie ebenfalls schnell unterwegs (d.h. vom Insekt bleibt auf der Zelle nicht viel übrig) und 3. fliegen Airliner selten von Graspisten aus, tief über Flüsse und Bäche.

 

Bei Segelfliegern macht es am meisten aus (siehe Aero-Revue), Motorflugzeuge und Helikopter brauchen ein wenig mehr Treibstoff, bei Airlinern wird es normalerweise kaum ins Gewicht fallen.

 

Gruess

mark

[Andi_ZH]

[...] 3. fliegen Airliner selten von Graspisten aus[...]

 

Da ist was dran... :p

 

Merci Mark für die schnelle Antwort!

 

Gruss Andi

[Christian Thomann]

...Weniger Dreck = Weniger Widerstand = Bessere Gleitzahl...

... und 3. fliegen Airliner selten von Graspisten aus, tief über Flüsse und Bäche.

Bei Segelfliegern macht es am meisten aus (siehe Aero-Revue), Motorflugzeuge und Helikopter brauchen ein wenig mehr Treibstoff, bei Airlinern wird es normalerweise kaum ins Gewicht fallen.

 

Hier hat Andi ein wirklich sehr interessanten Thema angesprochen.

 

In der Tat gibt es einen riesigen Unterschied zwischen Segelflugzeugen und sagen wir mal, "anderen" Fluggeräten.

 

Dazu ist zu bemerken, dass der Dreck nicht eigentlich der Widerstand selbst ist, sondern die sehr feinen Turbulenzen, die an der Eintrittskante entstehen. Jede Turbulenz, auch jene hinter dem Objekt, macht Luftwiderstand. Deshalb die Abrisskante bei Autos. Da moderne Segelflugzeuge alle im Laminarbereich konstruiert sind, macht es eben sehr viel aus, wenn vor dem Umschlagpunkt, also dort, wo auf der Oberseite sich die laminare Strömung vom Profil ablöst, auch noch Wirbel durch Mücken an der Eintrittskante erzeugt werden.

 

Das sieht man jeweils sehr gut, wenn wir in den Frühlingsmonaten frühmorgens um 6 Uhr Windentrainings machen. Auf dem Flügel schlägt sich der Morgentau ab. Im Flug entstehen hinter den Mückenleichen fingerbreite Bahnen, wo sich der Morgentau abgewischt hat. Dies zieht sich bis zum Umschlagpunt etwa bei 80 % der Flügeltiefe.

 

Durch Mücken stark verdreckte Eintrittskanten verschlechtern die Polare des Profils um bis zu 20 %. Aus diesem Grund gibt es spezielle Mückenputzer, wie während des Fluges einen sehr grossen Wert wieder zurückbringen.

 

Es ist also nicht die direkte Angriffsfläche der vielen Mücken als Luftwiderstand zu verstehen, sondern das Resultat der Microwirbel auf dem Profil. Entsprechend wird auch beim Umschlagpunkt durch erzeugen eines Unterdruckes bewirkt (Grenzschichtabsaugung), dass die Strömung wieder anliegt, oder sich mindestens länger anbehält. Das funktioniert tatsächlich!

 

Ich weiss nicht mehr genau, Boeing oder Airbus, die übrigens auch schon sehr nahe an Laminarprofilen sind, hat Versuche mit Oberflächen gemacht, welche der Haifischhaut ähnlich sind. Diese entsprechende Rauhigkeit wurde nachempfunden. Weitere Versuche waren oder sind am laufen, die Oberfläche glitschig, wie jene des Delfins zu machen.

 

Man sieht also, dass hier noch viel drin liegt, sonst täte man es nicht.

 

Es gibt ja auch entsprechende Pflegeprodukte, welche der Verschmutzung der Oberfläche vorbeugen. Teils mit Nano-Technik, teils mit Oberflächenbildung.

In der Eile hier nur zwei Anbieter (sorry bei Unvollständigkeit):

http://www.schorr-aviation-multimedia.de/

http://www.3h-heller.ch/Uniglace2000/INDEX.HTML

 

Ich brauche wohl nicht mehr darauf hinzuweisen, ob es bei Oberflächen, welche mit Blechnieten befestigt sind, etwas bringt, diese plan zu machen oder ob ein Buckel belassen werden darf! Über Prozente von Treibstoffersparnis kann ich mich leider nicht austoben! Dennoch hoffe ich, ihnen die Wichtigkeit eines Qualitativ hochstehenden Finish von Oberflächen mindestens aus Segelfliegersicht verdeutlicht zu haben.

 

Gruss

Chregel

[Andi_ZH]

Danke Chregel! Interessant zu hören wie das bei den Seglern ein Thema ist. Bei den Motorfliegern ist das sicher ein weniger beachtetes Thema. Gerade deshalb würden mich aber Zahlen bezüglich Treibstoffverbrauch noch interessieren - wahrscheinlich gibt's das aber (noch) gar nicht. Ich weiss zwar schon: Bei der von mir geflogenenCessna 152 ist nicht der Dreck der grösste Widerstand :p

 

Grüsse Andi

[Hunter58]

Ich weiss nicht mehr genau, Boeing oder Airbus, die übrigens auch schon sehr nahe an Laminarprofilen sind, hat Versuche mit Oberflächen gemacht, welche der Haifischhaut ähnlich sind. Diese entsprechende Rauhigkeit wurde nachempfunden. Weitere Versuche waren oder sind am laufen, die Oberfläche glitschig, wie jene des Delfins zu machen.

 

Man sieht also, dass hier noch viel drin liegt, sonst täte man es nicht.

 

Es war Airbus. Eine A330 der Cathay ist dann tatsächlich auch mit aufgeklebten Folien für eine Zeitlang durch die Welt gedüst (also hauptsächlich durch Asien...). Das an sich gute Projekt wurde dann aber als in der Praxis als zu aufwendig wieder aufgegeben. Man hatte errechnet dass ein Airliner mit den Folien bis zu 1.5% weniger Treibstoff verbrauchen würde. Das war an sich richtig, nur (der Teufel steckt wie immer im Detail) ging man auch davon aus dass die Folien ca. alle 2 Jahre zu ersetzen wären. in der Praxis hat sich nun aber gezeigt dass die Folien bereits nach wenigen Wochen so stark verschmutzt sind (Mücken und dergestalt), dass die Trebstoffeffizienz nicht mehr gegeben ist und ein Auswechseln der Folien so früh erfolgt dass dies den wirtschaftlichen Nutzen auch nicht aufkommen lässt. Man könnte die Folien natürlich auch reinigen, nur ist der Aufwand dafür so gross dass er sich auch nicht rechnet (die Stillstandszeit wäre einfach zu gross).

 

Ein sauberer Airliner hat überigens einen verringerten Widerstand von ca 0.25 bis 0.5% gegenüber einem stark Verschmutztem. Wenn also aus Spargründen die Flieger aussen nicht mehr gereinigt werden dann hat der Finanzchef den Maintenancechef nicht verstanden.