Winglet meets Höhenruder

[Avimore]

Hallo

 

Also mal was für alle Physiker.

Wie schon viele hier beschäftige ich mich mit meiner Maturarbeit, die ich gerne über ein Thema der Aviatik schreiben möchte.

Nach einigem Überlegen bin ich nun auf eine etwas gewagte Idee gekommen,

die vielleicht totaler Müll ist oder doch wirklich Sinn macht. Leider spuckt google ausnahmsweise mal nichts darüber aus und auch im Forum steht nichts darüber.

 

So nun zu der These. In den letzten Jahren wurde die Aerodynamik an den Tragflächen durch Winglets verbessert. Wie das ganze funktioniert steht im Netz, das wichtigste ist dass sie die Luftverwirbelungen reduzieren und und so mit wenig Wiederstand viel Auftrieb generieren. Jetzt wird natürlich rumexperimentiert mit neuen Varianten. Doch was wenn man solche Winglets auch am Höhenruder anbringen würde. Wie gesagt es ist nur ne Idee, wollte mal wissen was man hier so darüber denkt. Natürlich müsste ich dann auch noch den Einfluss auf verstellte Höhenruder etc beachten, aber zuvor muss ich herausfinden ob es sich überhaupt loht das weiter zu verfolgen.

Naja es wäre toll wenn sich jemand mit erfahrung in physik das mal überlegen könnte.

 

Vielen Dank für alle fundierten Antworten im Voraus!

[J-MikeBravo]

Hallo,

 

bei allen aerodynamischen Verbesserungen spielt auch die Frage nach der Wirtschaftlichkeit eine große Rolle. Die Winglets am Ende der Tragflächen reduzieren zwar den induzierten Widerstand, auf Grund der größeren Stirnfläche erhöht sich aber der Formwiderstand und auch die Masse des Flugzeugs wird durch die Winglets erhöht.

Winglets am Flügel lohnen sich also nur, wenn ihr Nutzen (Kraftstoffeinsparung) größer ist als die Aufwendungen, sprich erhöhter Kraftstoffverbrauch durch oben genannte Faktoren. Darum ist meine These, dass Winglets am Höhenruder schlicht und einfach nicht genügend Widerstand "einsparen" im Vergleich zu dem Gewinn an Masse und Stirnfläche, den sie mit sich bringen.

[Avimore]

Hmm...das ist wohl die grosse Frage dies zu klären gilt.

Wirtschafltichkeit spielt keine Rolle, da es sich um eine

rein naturwissenschaftliche Arbeit handeln würde. Es muss ja auch nicht unbedingt funktionieren, sondern die Untersuchung muss da sein. Und ohne diese können wir wohl keine unsere Thesen beweisen. Das würde heissen dei Arbeit ist machbar.

 

Bei den Winglets an sich ist der Vorteil klar gegeben, wenn man also die grösse bzw. das Gewicht und gleichzeitig den Luftwiderstand and die Flächendifferenz von der TF zum Höhenruder anpasst, sollte man doch mit einer proportionalen Anpassung den selben prozentualen (jedoch um den Faktor c kleineren) Effekt erhalten. Das ist mal einfach so in die Luft hinausgedacht, du hast wahrscheinlich mehr Aerodynamik gehabt als ich und wirst mit vielleicht jetzt sagen dass das nicht proportional ist mit den verwirbelungen.

[J-MikeBravo]

Na gut, dann lassen wir mal die Wirtschaftlichkeit außen vor, auch wenn ich nicht ganz verstehe weshalb, denn die Wirtschaftlichkeit ist der einzige Grund aus dem solche Winglets oder Raked Wingtips und was es da sonst noch alles gibt entwickelt wurden und werden.

 

Die Winglets verringern den induzierten Widerstand am Tragflügel, der durch die Verwirbelungen an den Tragflügelenden entsteht. Der Gesamtwiderstand des Tragflügels setzt sich aus dem Profilwiderstand und dem induzierten Widerstand zusammen. Angenommen, der Profilwiderstand der Tragflächen wurde schon so weit wie konstruktionsmäßig möglich gesenkt. Dann besteht noch die Möglichkeit, mit Winglets den induzierten Widerstand zu verringern. Aber das macht eben nur dann Sinn, wenn die Bilanz hinterher stimmt, das heißt, wenn der Flieger hinterher auch tatsächlich weniger Kraftstoff verbraucht.

 

Am Höhenleitwerk sieht die Sache anders aus. Das Höhenleitwerk erzeugt eine ausgleichende Kraft, um über den Hebelarm zwischen Leitwerk und Tragflügel (korrekterweise zwischen den genauen Angriffspunkten der Luftkräfte) ein stabilisierendes Moment zu erzeugen. Daher auch der englische Name horizontal stabilizer. Um dieses Momentengleichgewicht zu erzeugen, muss die Auftriebskraft an der Höhenflosse negativ sein. Das bewirkt einen Auftriebsverlust, der durch die Tragfläche ausgeglichen werden muss. Günstiger wäre eine Entenflügel- oder Canardkonstruktion, denn da ist der Auftrieb an der Höhenflosse nicht negativ.

 

Bevor ich also darüber nachdenke, ob ich zusätzliches Blech plus Niete (oder entsprechende Verbundwerkstoffe) dranbaue, oder eben lieber das Höhenleitwerk nach vorne lege und so eine "Ente" fliegen lasse, müsste ich berechnen, ob die Winglets an der Höhenflosse überhaupt eine Kraftstoffersparnis bringen.

Ich meine, die zusätzliche Masse plus auftretende Belastungen (höhere Schwingungen und dadurch schnellere Materialermüdung) lässt aus dieser Idee leider nicht mehr als eben eine Idee werden.

[Avimore]

Das ganze hat was. Werde mal den Physikprofi danach fragen, aber das mit dem Leitwerk hab ich schon wo gelesen. Danke für die Zeit auf jeden Fall mal.

 

Was passiert eigentlich wenn man die Winglets "drehen" würde, sie also nach unten zeigen. Die Minderung der Verwirbelungen sollte ja dennoch da sein, geht dann die zusätzlich geschaffene negative kraft auch ins negative. Was bedeutet das wenn diese Kraft grösser wird für die Grösse des Höhenleitwerks, kann dieses dann verkleinert werden (was ja dann an Masse einspart)? Es gibt ausserdem solche Winglets, die dienen aber hauptsächlich der Stabilität und nicht der Aerodynamik.

 

Zum Wirtschaftlichen. Mir ist schon klar dass das ein Hauptkriterium ist. Ziel der Arbeit wäre wie du schon als Bedingung festgestellt hast, dass ich durch Berechnung und praktische Versuche herausfinde, ob der zusätzlich geschaffene Widerstand und die Masse den Nutzen aufhebt. Wenn nicht würde das ja einen niedrigeren Kerosinverbrauch bedeuten, womit wir doch wieder ein wenig auch in der Wirtschaft wären. Ich kann in der Arbeit auch nicht alle Aspekte behandeln (Verschleiss etc), da mir schlicht und einfach die Zeit fehlt

[rolfuwe]

Der Auftrieb entsteht doch durch Druckunterschiede der Tragflächenober- u. Unterseite. Durch die Ausgleichsströmung zwischen Oben u. Unten entstehen an den tragflächenenden Wirbel. Diese Ausgleichströmungen will man minimieren, weil der Druckausgleich natürlich auch Auftriebsverlust ist. Aber am Leitwerk entstehen solche Druckunterscheide doch nur bei Änderungen der Fluglage. Im normalen Reiseflug, bei idealer Trimmung u. Beladung gibt es theoretisch keine Druckunterschiede (keine Momente). Am Leitwerk werden solche Einrichtungen kaum nutzbare Vorteile bringen.

Aber das ist jetzt von mir nur eine Schnell-Einschätzung, ohne das ich mich damit beschäftigt habe. Evtl. kann man sich von den Vögeln eine optimale Form abgucken? Airbus u. Boeing bauten die Dinger ja erst sehr unterschiedlich, aber nun werden Sie immer ähnlicher.

[sirdir]

Der Auftrieb entsteht doch durch Druckunterschiede der Tragflächenober- u. Unterseite. Durch die Ausgleichsströmung zwischen Oben u. Unten entstehen an den tragflächenenden Wirbel. Diese Ausgleichströmungen will man minimieren, weil der Druckausgleich natürlich auch Auftriebsverlust ist. Aber am Leitwerk entstehen solche Druckunterscheide doch nur bei Änderungen der Fluglage. Im normalen Reiseflug, bei idealer Trimmung u. Beladung gibt es theoretisch keine Druckunterschiede (keine Momente). Am Leitwerk werden solche Einrichtungen kaum nutzbare Vorteile bringen.

Aber das ist jetzt von mir nur eine Schnell-Einschätzung, ohne das ich mich damit beschäftigt habe. Evtl. kann man sich von den Vögeln eine optimale Form abgucken? Airbus u. Boeing bauten die Dinger ja erst sehr unterschiedlich, aber nun werden Sie immer ähnlicher.

 

Nicht? Ich kenn mich bei den grossen Vögeln nicht aus, aber zumindest die Kleinen (konventioneller Bauweise, also nicht Canard etc.) sind doch gemeinhin kopflastig und und demnach brauchst du an der Höhenflosse einen Abtrieb im Levelflug.

[Marco Burger]

Hallo zusammen,

 

Ich finde das eine sehr interessante Frage!

 

(Ich muss allerdings vorausschicken, dass Physik nie meine besondere Stärke war, und ich mich im folgenden darauf beziehe, was ich in der Ausbildung gelernt (nicht zwingend verstanden:009:) habe, bzw. sonstwo gehört/gelesen habe)

 

Man muß sich vorher überlegen wozu die Winglets da sind. Denn sie reduzieren nicht nur den Widerstand! Sondern obwohl es sehr schwer vorstellbar ist (übrigens auch für mich:009:) ist es aerodynamisch so, dass sie auch zusätzlich Auftrieb erzeugen, nämlich in etwa soviel als wenn man die länge der Winglets waagerecht zu der Spannweite addieren würde, was auch der größere Effekt sein soll.

Deshalb sind sie auch so groß (rein für den Widerstand würden kleine Stummel reichen)

Deshalb hat sich Boeing für raked Wingtips entschieden (größere Spannweite, durch die Pfeilung reduzierter Widerstand)

 

Deshalb denke ich sind "klassische" Winglets, wie sie bei der 737/767/744/320neo/330/340 installiert sind, völlig unsinnig/ungeeignet fürs Höhenruder.

 

ABER der Ansatz ist trotzdem super konzentriert man sich REIN auf den Widerstand. Und da fallen mir die Riblets (habe mal wo gelesen, dass die so heißen sollen, ist aber schon lange her), die Flügelspitzen der "normalen" A32S und A300/310 ein. Die sind so klein, dass sie kaum zusätzlichen Auftrieb bieten können, sich aber sicher auf den Widerstand auswirken - aus Schönheitsgründen wird Airbus die nicht installiert haben...

 

Sich die mal am Höhenruder genauer anzusehen könnte sicher interessant sein, womöglich auch für dei Hersteller. Heute geht es ja um jedes Gramm Sprit, das gespart werden kann.

 

Und Boeing ist auch erst jetzt bei den neuen B737 mit SkyInterior darauf gekommen den Rotating Beacon aerodynamisch zu verkleiden... Über den Spareffekt kann man dabei sicher diskutieren, aber eigentlich liegen solche simplen Sachen auf der Hand und trotzdem kommt man erst nach 45 Jahren Bobby darauf (und die blended Winglets waren nicht mal Boeings eigene Idee...)

 

Wenn du das Thema weiter verfolgst würde ich mich freuen, wenn du deine Erkenntnisse mit mir/uns teilst!

 

Gruß Marco

 

PS vgl oben theortisch sollten die Winglets nach unten gedreht auch funktionieren, denke wird aber wegen der dann fehlenden Bodenfreiheit nicht gemacht...

[PeterH]

Was die grossen Vögel betrifft: Sowas wurde auch schon versucht, Stichwort "Winggrids". Ob die komplizierte Konstruktion die Vorteile rechtfertigt, möchte ich bezweifeln. Der nächste Schritt wären dann wohl flexibel veränderbare Profile... :009:

 

Viele Grüsse

Peter

[Andreas M]

Winglets (nach unten gerichtet am Höhenleitwerk): Dann schau dir doch mal die Beech 1900 an! Eine Ansammlung von Winglets, Vortexgens, anderen kuriosen Flächen...um etwas etwas Flugzeug herum.

 

Ich hab immer den Eindruck, dass an diesem Gefährt - sorry: Geflügel - ungefähr 7 Aerodynamiker gegeneinander gearbeitet haben - ohne zu wissen, dass es noch 6 andere gibt mit ähnlichem Auftrag :-)

 

Gruess Andreas

[Avimore]

Aber am Leitwerk entstehen solche Druckunterscheide doch nur bei Änderungen der Fluglage. Im normalen Reiseflug, bei idealer Trimmung u. Beladung gibt es theoretisch keine Druckunterschiede (keine Momente).

 

Äh. Das ist glaub ich wunschdenken der meisten Physiker^^. Nein das ist tatsächlich auch bei grossen Maschinen nicht der Fall.

 

 

Das Höhenleitwerk besteht [...] und einem beweglichen Höhenruder und übt beim statischen Geradeausflug auf das Heck eine abwärts gerichtete Kraft aus, um das kopflastige Drehmoment der Gewichtstrimmung auszugleichen

Das ist jetzt nur Wikipedia, es ist aber tatsächlich so.

 

Deshalb denke ich sind "klassische" Winglets, wie sie bei der 737/767/744/320neo/330/340 installiert sind, völlig unsinnig/ungeeignet fürs Höhenruder.

 

Klar die würden ja auftrieb begünstigen^^

 

PS vgl oben theortisch sollten die Winglets nach unten gedreht auch funktionieren, denke wird aber wegen der dann fehlenden Bodenfreiheit nicht gemacht...

 

Hmm...das sollen ja keine drei Meter Latten sein...meinst du wegen Take-Off, aber das könnte doch nicht mal nen Wingstrike (nennt man das so?) geben, denn das Tail kommt vorher.

 

Ich bekomm langsam Kopfschmerzen wenn ich an die Rechnung denke, die das alles geben würde^^. Mal schauen was mein Lehrer bzw. Betreuer dazu sagt

 

Winglets (nach unten gerichtet am Höhenleitwerk): Dann schau dir doch mal die Beech 1900 an! Eine Ansammlung von Winglets, Vortexgens, anderen kuriosen Flächen...um etwas etwas Flugzeug herum.

 

Jo das Beispiel ist bekannt. Jedoch handelt es sich nach Meinung der User aus Anet dabei um Stabilyser. Weil wenn man die Position am Leitwerk betrachtet stellt man fest dass sie nicht an der Spitze sondern hinter den Propellern angebracht sind, sie haben also nichts mit den ominösen luftwirbeln zu tun, sondern Stabilisieren die Maschine (unter anderem auch bei einen einseitigen Antriebsausfall). Diese Teile gibt es bei vielen zweimotorigen Props

[rolfuwe]

Bitte diesen Teil des Satzes noch mal auf der Zungen zergehen lassen:

"bei idealer Trimmung u. Beladung gibt es theoretisch keine Druckunterschiede"

und schon sind wir wieder einer Meinung u. reden nicht mehr aneinander vorbei.

Entscheident ist, daß die ständige minimierung der Auftriebsverluste durch Winglets an der Tragfläche einen Nutzen bring. Am Leitwerk handelt sich um wesentlich geringere Verlust, die abhängig von Fluglage, Geschwindigkeit u. Lastverteilung auch noch richtungswechselnd sind u. im Unterschied zur Tragfläche im IDEALFALL gegen Null gehen. Trimmungen, die ein hohes Moment erzeugen, will man ja vermieden, deshalb gibt es auch bei einigen Typen Möglichkeiten den Treibstoff hin u- her zu pumpem, es gab auch schon Fälle da wurden die Passagiere umplaziert.

Ich glaube kaum, daß Winglets am Leitwerk mehr Vor- als Nachteile haben.

[Avimore]

Das ist theoretisch so, wird aber in der Praxis wie wir ja beide gleicher Meinung sind kaum möglich sein. Ob der Verlust am Leitwerk wirklich so niedrig ist wage ich zu bezweiflen, wenn er aber natürlich wesentlich geringer ist wie du sagst. Das müsste man mal an einem Aerodynamischen Profil testen.

[Volume]

und einem beweglichen Höhenruder und übt beim statischen Geradeausflug auf das Heck eine abwärts gerichtete Kraft aus, um das kopflastige Drehmoment der Gewichtstrimmung auszugleichen

*Seufz* Wikipedia...

Also es ist natürlich das Höhenleitwerk, nicht das Höhenruder, und was es ausgleicht ist das aerodynamische Nickmoment des Flügels, nicht die Gewichtstrimmung. Und je nach Flugzustand und Flugzeugauslegung produziert das Höhenleitwerk durchaus auch Auftrieb.

Um stabil zu fliegen muß grob vereinfachend gesagt (Vorausgesetzt die Streckung bzw. genauer gesagt der Auftriebsanstieg mit dem Anstellwinkel von Hauptflügel und Höhenleitwerk sind relativ ähnlich, was normalerweise gegeben ist) die vorzeichenbehaftete Flächenbelastung des Hauptflügels größer sein, als die vorzeichenbehaftete Flächenbelastung des Höhenleitwerks. Da die Flächenbelastung des Hauptflügels üblicherweise sehr groß ist, darf auch die des Höhenleichtwerks leicht positiv sein, sprich das Höhenleitwerk darf Auftrieb produzieren. Die Gelehrten streiten sich seit geraumer Zeit, ob nun ein Höhenleitwerk dann optimal ausgelegt ist, wenn es im Betriebszustand (Reiseflug) genau keinen Auf-/Abtrieb erzeugt, oder ob es, wenn es sowieso schon Widerstand erzeugt, dann doch wenigstens auch soviel Auftrieb erzeugen soll, dass sein Verhältnis Auftrieb zu Widerstand optimal ist. Andererseits erzeugt Auftrieb im Abwindfeld hinter dem Flügel sehr viel induzierten Widerstand, daher ist es u.U. für den Gesamtwiderstand des Höhenleitwerks bezogen auf das Gesamtflugzeug am besten, ganz leichten Abtrieb zu erzeugen.

 

Definitiv erzeugt ein gutes Höhenleitwerk kaum Auf-/Abtrieb und wird nahe dem Nullauftrieb betrieben, damit machen Winglets dort aerodynamisch wenig Sinn. Sie könnten allenfalls ihre Berechtigung haben, um darin das Logo-Light, die Trimmtankbelüftung, Antennen oder das Ausgleichsgewicht des Höhenruders geschickt unterzubringen...

 

Gruß

Ralf

[rolfuwe]

Endlich werde ich mal in meiner Meinung unterstützt. Ich dachte schon, ich bin zu alt, um das vor ca. 40 Jahren Gelernte umzusetzen.:005:

[Brufi]

Ralfs Beitrag bringt es auf den Punkt. Dem ist kaum noch etwas hinzuzufügen.

 

Winglets (nach unten gerichtet am Höhenleitwerk): Dann schau dir doch mal die Beech 1900 an! Eine Ansammlung von Winglets, Vortexgens, anderen kuriosen Flächen...um etwas etwas Flugzeug herum.

 

Ich hab immer den Eindruck, dass an diesem Gefährt - sorry: Geflügel - ungefähr 7 Aerodynamiker gegeneinander gearbeitet haben - ohne zu wissen, dass es noch 6 andere gibt mit ähnlichem Auftrag :-)

Ja, das Flugzeug sieht "lustig" :007:aus. Unser gemeinsamer erster Fluglehrer und Tycoon der Lüfte hätte für diese Konstruktion wohl wenig schmeichelhafte Bezeichnungen gefunden, "Krüppelbock" oder "Gschwür" wären noch die politisch korrektesten gewesen.

Es ist ja leicht zu erkennen, dass die Beech 1900 eine unkonventionell vergrösserte Super King Air ist, sozusagen eine King Air mit Grössenwahn. Der Rumpfquerschnitt wurde vergössert und der Rumpf verlängert, aber der Cockpitbereich der King Air beibehalten. Dadurch erinnert der Rumpf irgendwie an die Beluga, eine Faust aufs Auge. Das Höhenleitwerk wurde mit diversen Finnen und sonstigen Kunstgriffen bestückt um all die Erfordernisse an die Stabilität und Manöverierbarkeit zu erfüllen, ganz offensichtlich wollte das Entwicklungsteam auch hier keine komplette Neukonstruktion des Leitwerks in Angriff nehmen. Sieht aus wie nachträglich "geflickt", ist es wahrscheinlich auch.

Aus meinem Berufsalltag kenne ich ähnliche Phänomene, bei unseren eigenen Produkten aber auch bei jenen der Konkurrenz. Häufig werden solche ästhetischen Schandtaten aus der Not geboren, "man" hat die gloriose Idee ein bestehendes Produkt zu "upraten" um ein neues oder erfolgversprechendes Marktsegment zu erobern. Das bestehende Design fällt aber zu kurz, es muss massiv vergrössert/verstärkt werden. Für ein komplettes Neudesign fehlt aber die Zeit, der Mut und die Kraft (das Geld) und man beschliesst, das vorhandene Produkt zu überarbeiten und soweit aufzublasen, dass die gewünschten Leistungen erreicht werden. Im späteren Verlauf des Projekts treten dann Schwierigkeiten auf, die am Anfang so nicht erwartet wurden. Nun ist es inzwischen endgültig zu spät, um das Problem an der Wurzel auszurotten und man muss eine andere Lösung finden, welche das Problem "zeitnah" (schönes Managerwort) soweit bodigt, dass es zulässig ist. Naturgemäss sind solche Lösungen nicht elegant und im Bereich von Flugzeugaerodynamik sehen sie nicht gerade ästhetisch aus.

Trotzdem ist es perverserweise so, dass solche Designs häufig wirtschaftlich sind. Die bisherigen Produktionsmittel können zu einem grossen Anteil weiter verwendet werden, die Entwicklungszeit ist kurz und das Risiko von Nachentwicklungen und Projektverzögerungen ist geringer als bei einer Neuauslegung. Die Schwächen des Designs sind meistens besser bekannt und dadurch beherrschbar als bei einer glänzenden, eleganten Neukonstruktion. Komplett Neues sieht auf dem Papier nämlich deshalb gut aus, weil man die Fehler noch gar nicht kennt. Diese kommen erst später zum Vorschein, wenn die Hardware mal in die Welt gesetzt wurde.

Ein weiteres Phänomen ist, dass Totgesagte länger leben. So ein brutal aussehendes Design erfüllt häufiger als man denken würde die Kundenwünsche und ich habe es schon mehrfach erlebt, dass solche ingenieurmässigen Verzweiflungstaten sich am Ende verkauften wie warme Weggli und noch lange produziert wurden. Irgendwie verwunderlich, oder?

 

Gruss

 

Philipp

[Frank_Willfeld]

Hallo,

 

wie schon zuvor geschrieben die Kraft des Höhenleitwerks wird zum Ausgleich verwendet, im Reiseflug, also der grössten Portion des Fluges, ist der Tragflügel idR ein wenig positiv angestellt, d.h. das Höhenruder nach oben ausgeschlagen und der Horizontal Stabilizer wirkt entgegen dem Hauptauftrieb nach unten.

Und es gibt in der Tat den einen oder anderen Hersteller von Luftfahrzeugen der sich schon genau diese Gedanken gemacht hat, ob man nicht erhöhte Richtungs Stabilität und eine Reduktion des Randwirbelwiderstands am Höhenleitwerk miteinander kombiniert und eventuell eine Art negative Winglets anbringt siehe z.B

 

http://www.skystead.com/desktops/DA_42_airtoair.jpg

 

Deshalb meine Antwort: Die Idee ist nicht doof und allemal eine interessante Matura Arbeit. Ob hinterher dann der erhoffte Nutzen rumkommt ist bei wissenschaftlichen Arbeiten zunächst einmal aussen vor. Wir sind alle gespannt auf die Ergebnisse deiner Arbeit, viel Spass!

[Avimore]

*Seufz* Wikipedia...

Also es ist natürlich das Höhenleitwerk, nicht das Höhenruder,

 

Wenn du jetzt noch richtig liest und nicht die Einleitung des satz ignorieren würdest, in dem steht dass es unter anderem aus dem höhenruder besteht, dann stimmst du mit wikipedia und mir sicher wieder überein.

:rolleyes:

 

Aber ich will mal nicht so pingelig sein...also

 

Was sagtst du u dem:

 

http://www.skystead.com/desktops/DA_42_airtoair.jpg

 

Es ist nun einfach so dass mittlerweile der Pilot sagt dass meine Überlegung stimmt, und der andere sagt es ist habakuck. Nur so komm ich nicht zum Punkt. Ich werde mich nun wohl mal an Profiphysiker wenden müssen, um die Frage zuerst zu klären, ob jetzt das Höhenleitwerk eine negative Kraft verursacht oder nicht. Denn liest man so einiges (nicht wikipedia:rolleyes:), dann steht dort meistens dass diese Kraft da ist, das heisst das prinzip so wie auf dem Bild oben sollte funktionieren

[Roberto]

Naja Winglet hin und Winglet her.......vielleicht kannst Du ja bei Deiner Arbeit auch alternative Flügelformen und deren Effizienz betrachten.

 

Was wäre z.B. wenn die Form des HLW gesehen von vorn ein in sich geschlossenen "Kreis" darstellt (ovale Form, Dreiecksform mit abgerundeten Ecken etc.?

 

Was wäre auch wenn man ein V Leitwerk an dessen Enden durch einen quasi ovalen Halbbogen von einer Seite zur anderen verbindet.

Oder wo sich das HLW konventionell befindet dort rechts und links so einen Konstrukt installiert?

 

Sicher müsste an irgendeinem Punkt dann das Profil wieder "gedreht" werden.

oder bleibt das Gesamtprofil dadurch Auftriebsneutral? Obwohl......entfällt das doch eigentlich bei symmetrischem (HLW, SLW üblichem) Profil.

 

M.E. hättest Du dann eine horizontale Stabilisierung, eine vertikale (Richtungs-) Stabilisierung und auch das Problem des Tragflügelendes "gelöst", da es nämlich in dem Sinne kein Ende (keinen Wirbelzopf) gibt.

 

[OT on]

Eine andere Vorstellung meines kranken Hirns (vielleicht auch ein Thema für eine Matura) ist......was würde

geschehen, würde man den oberen kongruenten (rechteckigen) Flügel eines Doppeldeckers dicht (also so 50cm bis 1m, eventuell auch am Boden verstellbar, für verschiedene Abstände zwischen oTF und uTF) übereinander, also über den unteren Flügel installieren und ihn dabei aber umgekehrt also mit "downside up" positioniert. Dabei sind die sonst konventionellen Streben glatte gerade Flächen welche oTF und uTF am Flügelende und am Rumpf verbinden und so einen geschlossenen Kasten darstellen.

 

Würde dieses Gerät (meinetwegen ein Modell) fliegen oder hebt sich die Wirkung des oberen TF und des unteren TF auf. Wie weit kann man diese Flügel (bei welchem Effekt) zusammenführen. Entsteht eine Düsenwirkung, beschleunigt diese das Gerät zusätzlich? etc. pp.

[OT off]

 

So genug gesponnen User Roberto......:D!

 

Ich wünsch Dir auf jeden Fall viel Erfolg bei Deiner Matura, Du wirst ein interessantes Thema in der Aviartik finden, Du bist jung und voller Ideen.

Manchmal dürfen sie auch unorthodox sein.

 

Da fällt mir gerade noch ein........öhmm.....ist eigentlich ein Einblattpropeller effizienter als ein 2, 3,4,5.....Blatt.....................[autsch......duck und wech]

[Avimore]

das mit den props wurde gerade dieses jahr gemacht. Aber ansonsten ein genialer beitrag, danke!

[J-MikeBravo]

Hallo Alex,

 

check mal http://www.dassaultfalcon.com/whatsnew/shared/w_prelease_details.jsp?DOCNUM=193649, vielleicht findest du noch weitere Informationen dazu. So wird die Sache heutzutage angegangen. Nichts dranbauen - besser bauen ;)

[RomeoZwo]

Es ist nun einfach so dass mittlerweile der Pilot sagt dass meine Überlegung stimmt, und der andere sagt es ist habakuck. Nur so komm ich nicht zum Punkt

 

Dann lass dir von einem studierten Luft und Raumfahrttechniker sagen, dass die Beschreibung von Ralf ("Volume") im grossen und ganzen korrekt ist. Die Möglichkeit am HLW Auftrieb zu haben kommt durch den Unterschied zwischen dem Flügel- und Flugzeugneutralpunkt. Liegt dein Schwerpunkt dazwischen ist das Flugzeug zwar stabil (Schwerpunkt VOR Flugzeugneutralpunkt) aber der Profilneutralpunkt KANN vor dem Schwerpunkt liegen und erzeugt ein Moment, dass mit Auftrieb am HLW ausgeglichen wird. Für mehr Details bring 2 Seiten weisses Din A4 Papier und ein paar Bierchen mit :007:

Wie Ralf schon geschrieben hat versucht man aber in der Regel am HLW nur leichten oder gar keinen Auftrieb zu haben. Winglets nützen hier durch den kaum vorhandenen induzierten Widerstand also nicht viel. Die "Flossen" an der Da42 kommen übrigens daher, dass man ein Leitwerk das auf der Da20 basiert so gross bekommen musste um ausreichend Fläche für die Da42 zu haben. Da das Seitenleitwerk auch von der Katana kommt und man daher auch zu wenig Stabilität um die Hochachse hat, hat man hier mit diesen Flossen gleich beide Probleme gemindert.

 

Gruss

Holger

 

P.S.: Glaubst du deinem Busfahrer oder dem Mercedesingenieur mehr über die Details der Fahrwerksauslegung?

 

P.P.S.: Aus dem Skript Flugzeugentwurf, Prof. Voit Nitschmann, Uni-Stuttgart

[Christian H.]

Allgemein zum Winglet...

 

Im Link ein alter Beitrag eines Menschen der mich bei meinen eigenen aerodynamischen Versuchen (gepfeilte Nurflügel) und Ueberlegungen seit langem verfolgt :-) Der Mensch hat glaube ich auch den Pylon Flügelübergang bei Airbus massgeblich mitgeprägt.

 

Einfach gesagt, erhöht ein Winglet die Streckung eines Flügels was ja bei hohen ca Verbesserungen bringt. Alles was an Fläche stehend hinter dem Neutralpunkt erhöht die Stabilität um die Hochachse.

 

Bei einem Höhenleitwerk bringt dies nicht sehr viel aus den oben genannten Gründen.

 

http://www.mh-aerotools.de/airfoils/winglets.htm

 

Gruss Christian

[Brufi]

... Die "Flossen" an der Da42 kommen übrigens daher, dass man ein Leitwerk das auf der Da20 basiert so gross bekommen musste um ausreichend Fläche für die Da42 zu haben. Da das Seitenleitwerk auch von der Katana kommt und man daher auch .....

Sollte das nicht heissen: DA40 bzw Diamond Star? Ich weiss sehr wohl, dass alle drei (DA20/40/42) verwandt sind, aber die DA20 ist ja zwei Nummern kleiner, während die DA42 eigentlich eine zweimotorige DA40 ist.

 

Gruss

Philipp

[RomeoZwo]

Sollte das nicht heissen: DA40 bzw Diamond Star? Ich weiss sehr wohl, dass alle drei (DA20/40/42) verwandt sind, aber die DA20 ist ja zwei Nummern kleiner, während die DA42 eigentlich eine zweimotorige DA40 ist.

 

Hallo Philipp,

ja es heisst DA20 - und das ist (ähnlich der Beech1900) auch das Problem. In folgenden Bilder der DA20 und DA40 sieht man schön, dass die Leitwerke fast identisch sind (auch die DA40 hat schon kleine Flossen am HLW, zusätzlich wurde das Seitenleitwerk unten nach vorne gezogen)

 

Da20 Bild

Da40 Bild

Da42 Bild

 

Das Leitwerk der DA42 wurde gegenüber der DA40 zusätzlich unter der Rumpfröhre massiv vergrössert, ebenso das Seitenruder um den Ausfall eines Triebwerks ausgleichen zu können. Im Grunde basiert aber alles auf dem Entwurf der DA20 (bzw. um es genau zu nehmen der HK36 Dimona).

 

Die DA42 ist ein schönes Beispiel dafür wie weit man eine Konstruktion ausreizen kann - und auch hier wieder die Parallele zur Beech1900 und ihrem Ursprung der KingAir 90.