26.08.13 | PH-3S3 | UL/EV-97 | Kriegsfeld RL-Pfalz | Luftzerleger?

[Dierk]

Natuerlich sagt die FAA nicht wie ein Flugzeug over MTOW am besten zu fliegen ist, weil keiner ueber MTOW zu fliegen hat. Man geht von MTOW als Maximum aus und alle anderen weights sind selbstverstaendlich tiefer. Dafuer steht das M in MTOW fuer Max und nach Max gibt es nichts. Jedenfalls nicht in der legalen Welt.

 

Ja ;-)

 

Um es vereinfachend zu sagen: unter der MTOW muss man die Geschwindigkeit verringern, weil die Struktur der Zelle (Motorträger) limitierend wirkt, während bei MTOW der Hauptholm bzw. seine Verbindung mit der Zelle limitierend wirkt (aber nicht primär wegen dem MTOW, sondern weil die Auftriebskräfte am Flügel jenseits dieses Va zu gross werden könnten). Höher als MTOW existiert kein offizielles Va, wenn das Ul aber plötzlich baugleich als LSA zugelassen wird, kann das neue Va nicht höher als das alte sein sondern müsste eher etwas sinken?

[Dierk]

Hier werden vermutlich wieder Äpfel mit Birnen verglichen...

Es gibt Design Speeds (auf deutsch Bemessungsgeschwindigkeiten) und Airspeed Limitations (auf deutsch Betriebsgrenzen). Das eine braucht der Ingenieur (beim Hersteller und bei der Behörde), das andere braucht der Pilot.

Es gibt die Regel, das Va (als Design Speed!) nicht größer zu sein braucht als Vc. Vc hängt nun von der Flächenbelastung ab, steigt also mit dem MTOW. Für sehr feste oder sehr schnelle Flugzeuge (Vs hoch) ist Va immer höher als Vc, damit steigt die design Va mit dem MTOW.

Dazu kommt, dass Vc auch als Referenzgeschwindigkeit für Böen benutzt wird, bei besagten Flugzeugen ist also auch Va mit den Böen verknüpft, da Va = Vc. Und bei Böen sind (wie richtig gesagt) die g´s und damit die Lasten auf einige Strukturteile (wie z.B. Motorträger) höher je leichter man ist.

 

Um hier noch ein bisschen von Hölzchen auf Stöckchen zu kommen.... Die Formel für Vc in der Far 23 (wo sie ursprünglich herkommt) ist simpel : Vc = 33 x Wurzel(Flächenbelastung).

In diese Formel geht weder die aerodynamische Güte, noch die Motorisierung ein. Solange man Pa18 oder Cessna 150 damit zulösst funktioniert das prima, wenn man (spezifisch) völlig übermotorisierte ULs aus hochwertigem Kunststoff baut, ist Vc völlig unrealistisch niedrig.

Das hat man in Deutschland seinerzeit bei den Motorseglern (aerodynamisch hervorragend, eher nicht gerade übermotorisiert...) verstanden, und in der LFSM noch Vh eingeführt, die Horizontalfluggeschwindigkeit bei höchster, zulässiger Dauerleistung. Diese berücksichtigt aerodynamische Güte und Motorisierung korrekt.

Beim Übergang von der BFU95 zur LTF-UL hat man ebenfalls diese realistischere Geschwindigkeitsdefinition eingeführt, und die Böengeschwindigkeiten an die Vh und die Va gebunden.

 

Gruß

Ralf

 

Hm Ralf,

 

Das verschiebt das Problem nur auf die Vc.

 

Schnelle Flugzeuge erreichen eine hohe Reisegeschwindigkeit, aber haben sie auch automatisch eine hohe Va?

 

Das hängt doch sehr von der verbauten Struktur ab. Ein Flugzeug kann mit einem ultraflachen Flügelprofil enorm schnittig mit kaum Widerstand gebaut werden, aber ist dann noch Platz für einen gross dimensionierten I-Träger? Da eine schnelle Maschine mehr Auftrieb erzeugen kann braucht sie stärker dimensionierte Flügelholme als ein 70 kts-Ul.

 

Als Pilot muss ich wissen, ab wann ich mit Strukturversagen rechnen muss. Wie man den zugehörigen Parameter nennt ist mir eigentlich egal, solange er das abbildet, was tatsächlich passiert. Natürlich muss ich auch die legalen Betriebsgrenzen kennen. Wichtiger für mein Überleben sind jedoch die physikalischen Betriebsgrenzen, insbesondere wenn sie je nach Konfiguration und Situation tiefer liegen als die legalen. So ist zum Beispiel schon die Luftdichte nicht überall gleich. Mit am höchsten dürfte sie z.B. beim Abflug im Winter auf Sea Level - 40 Fuss bei -25 Grad und Hochdruck von 1030 hPa sein. Beim Go-Around über vereistem holländischem Polder kann man unter diesen Bedingungen bei Vc sicher mehr als 4 G ziehen... und ein Strukturversagen trotz Beachten offizieller Betriebgrenzen herbeiführen.

[Silberfuchs]

Beim Go-Around über vereistem holländischem Polder kann man unter diesen Bedingungen bei Vc sicher mehr als 4 G ziehen... und ein Strukturversagen trotz Beachten offizieller Betriebgrenzen herbeiführen.

 

Nein, weil sich die hohe Luftdichte auch auf den Staudruck und damit auf den Fahrtmesser auswirkt.

 

 

Grüße

Holger

[Dierk]

Nein, weil sich die hohe Luftdichte auch auf den Staudruck und damit auf den Fahrtmesser auswirkt.

 

Grüße

Holger

 

Stimmt. Trotzdem fühlt sich das Höhenruder im Winter "knackiger" an und die Maschine wirkt agiler und steigt deutlich besser - bei gleicher IAS. Vielleicht hat auch einfach der Motor im Winter mehr Power (da die Luftdichte höher ist).

[Gast theturbofantastic]

Wenn es da wirklich soviel Spielraum gäbe, wozu gibt es dann die CS? (Rhetorische Frage natürlich). Wenn du es ganz genau nehmen willst: Stichwort "dynamic similarity".

 

Grüße

Jonas

[Gast theturbofantastic]

Schnelle Flugzeuge erreichen eine hohe Reisegeschwindigkeit, aber haben sie auch automatisch eine hohe Va?

 

Das hängt doch sehr von der verbauten Struktur ab. Ein Flugzeug kann mit einem ultraflachen Flügelprofil enorm schnittig mit kaum Widerstand gebaut werden, aber ist dann noch Platz für einen gross dimensionierten I-Träger? Da eine schnelle Maschine mehr Auftrieb erzeugen kann braucht sie stärker dimensionierte Flügelholme als ein 70 kts-Ul.

So einfach kann man das nicht verallgemeinern. Ein Flügel ist nicht automatisch widerstandsarm, nur weil er "ultraflach" und "enorm schnittig" ist. Das wollen dir vielleicht die Marketingtypen verkaufen. Wir sprechen hier ja außerdem nicht von überschallfähigen Flugzeugen, sondern von ULs. Tatsächlich ist der theoretische CLmax am größten für ein Verhältnis Profildicke/Profilsehne zwischen 12 und 15 Prozent.

 

Natürlich sind dabei auch allerhand strukturelle Überlegungen anzustellen. Eine Überlegung wäre z.B.: ist ein I-Träger in diesem Fall überhaupt die beste Wahl?. Ist die gewünschte Spannweite mit den durch das Profil vorgegebenen Abmessungen überhaupt möglich? Auf der anderen Seite, wie verhalten sich Spannweite, Flügelfläche, AR, Materialauswahl und gewünschte Reisegeschwindigkeit zueinander? Die CTSW, für short wing, hat z.B. gekürzte Flügel für höhere Geschwindigkeiten gegenüber der CT2K.

 

Grüße

Jonas

[Volume]

Tatsächlich ist der theoretische CLmax am größten für ein Verhältnis Profildicke/Profilsehne zwischen 12 und 15 Prozent.

Diese Diskussion findet sich auch immer wieder in den Theoriebüchern und Fragenkatalogen... Die Dicke des Profils ist vergleichsweise egal, sie hat allenfalls indirekt eine Wirkung wenn ich ein gegebenes Profil einfach proportional dicker mache (was oft passiert).

Für das Clmax ist der Nasenradius und die Wölbung viel wichtiger als die Dicke.

 

Schnelle Flugzeuge erreichen eine hohe Reisegeschwindigkeit, aber haben sie auch automatisch eine hohe Va?

Schnelle Flugzeuge haben meist hohe Flächenbelastung und dünne Profile mit wenig Wölbung, und deshalb eine hohe Vs. Damit wird auch Va automatisch groß, und oft größer als Vc. Somit ist für schnelle Flugzeuge das Va normalerweise durch Vc definiert.

 

Gruß

Ralf

[Gast theturbofantastic]

Für das Clmax ist der Nasenradius und die Wölbung viel wichtiger als die Dicke.

Ja natürlich spielt die LE sharpness eine große Rolle. Da wir hier über ULs sprechen, gibt es jedoch Grenzen der strukturellen und geometrischen Machbarkeit und nicht umsonst haben viele ULs Profile mit diesen t/c, da es offenbar einen guten Kompromiss darstellt. Insofern hat Dierk recht, als dass es immer schwieriger wird, immer dünnere Profile mit entsprechenden Strukturen innerhalb der Rahmenbedingungen zu konstruieren.

 

Grüße

Jonas

[PeterH]

...

Für das Clmax ist der Nasenradius und die Wölbung viel wichtiger als die Dicke.

...

Gruß

Ralf

 

Sollte man nochmal GROSS schreiben: WÖLBUNG!

 

Auftrieb und Widerstand kann man mathematisch auf den (durch das Profil erzwungenen) Krümmungsradius der Strömung zurückführen - je kleiner der Krümmungsradius (je stärker die Wölbung), desto höherer Druckgradient (gemessen orthogonal von der Oberfläche weg), Oberseite positiv (weil konvex), Unterseite negativ (weil konkav)

 

Nasenradius: Stichwort Laminarprofil: Der Ort größter Wölbung wird nach hinten verschoben, den Nasenradius macht man klein.

 

UL-Beispiel mit Laminarprofil: Die FK9 (auch ein angenehmer und "ehrlicher" Flieger, schwebt aber länger aus und slippt nicht so willig wie eine C42, stallt auch etwas "giftiger").

 

Viele Grüße

Peter

[Volume]

Ja, ungefähr so.

C42 hat ja den Flügelholm in der Nasenleiste, daher einen mörderisch großen Nasenradius. Das hilft beim Überziehen natürlich ungemein.

Unterseite negativ (weil konkav)

Du kannst auch durchaus positiv gewölbte Profile mit konvexer Unterseite haben, da sich ja Wölbung und Dickenverteilung addieren. Das Clark Y ist z.B. positiv gewölbt, hat aber eine vorne konvexe und hinten plane Unterseite.

Nasenradius: Stichwort Laminarprofil: Der Ort größter Wölbung wird nach hinten verschoben, den Nasenradius macht man klein

Nicht unbedingt, weder noch. Der Ort der Größten Dicke wird in der Regel nach hinten verschoben, allenfalls bei Muskelkraftflugzeugen ist man so krass, auch noch die Wölbungsrücklage zu maximieren, um aus der bei hohen Auftriebsbeiwerten entscheidenden Oberseite noch das letzte rauszukratzen. Es gibt ja auch Laminarprofile fürs Leitwerk, ganz ohne Wölbung. Und beim Nasenradius ist man auch nur bei der ersten Generation Laminarprofile krass auf Minimierung gegangen, heute macht man in der Regel den Nasenradius wieder deutlich größer, auch um die Laminardelle breiter zu machen.

Insofern hat Dierk recht, als dass es immer schwieriger wird, immer dünnere Profile mit entsprechenden Strukturen innerhalb der Rahmenbedingungen zu konstruieren.

Man braucht auch heutzutage gar nicht mehr so dünne Profile zu benutzen. Ein 19% Dickes Eppler 603 schlägt ein 12% dickes NACA 23012 über den gesamten Geschwindigkeitsbereich. Jedenfalls solange es nicht regnet... Seit wir vernünftige Laminarprofile haben, brauchen wir nicht mehr auf Teufel-komm-raus dünne Profile zu benutzen, um Widerstand zu sparen.

 

Gruß

Ralf

[PeterH]

Natürlich, sorry: Der Ort der größten Dicke ist beim Laminarprofil nach hinten verschoben, nicht der Ort der stärksten Wölbung. Manchmal stimmt das natürlich überein.

 

Und selbstverständlich, natürlich gibt es Profile mit konvexer Unterseite. Du hast ganz Recht, es geht schließlich nur um die Druckdifferenz oben/unten. Was die Strömung betrifft: Jede gekrümmte Strömung geht mit einem Durckgradienten einher, der zum Krümmungsradius umgekehrt proportional ist, wobei der höhere Druck in Richtung der konvexen Seite (der Strömung) liegt. Die relativ unkomplizierte Ableitung spare ich mir wegen der Formeln, die müßte man hier als Bild einstellen. Ober- und Unterseite des Profils kann man in erster Näherung(!) getrennt betrachten.

 

Ich hätte halt nicht spontan losschreiben sollen... :005: Deshalb spar' ich mir jetzt auch schnelle Bemerkungen zum Druckverlauf bei Profilen mit S-Schlag (z.B. bei manchen Hängegleitern (Drachen) - gerüchteweise auch bei den Horten-Fliegern (?). :rolleyes:

 

Um noch etwas direkter zum Thema beizutragen: Der Flügel des Eurostar (EV-97), der hier in Frage steht, hat einen recht großen Nasenradius, noch mehr als die C42. Das Profil wirkt richtig "dick," ist aber garnicht so sehr gewölbt. Das Stall-Verhalten der Maschine ist auch sehr gutmütig, ich konnte sie sogar noch besser und bei 5 km/h geringerer Geschwindigkeit (60 vs. 65 km/h) im stabilen Sackflug halten als die C42. Die FK9 ist da durchaus weniger "benutzerfreundlich".

 

Gruß

Peter

[Gast theturbofantastic]

Die EV-97 hat ein modifiziertes NACA 2315 Profil, die C42 ein NACA 2412. Da soweit ich weiß die Flügeltiefe der C42 im Vergleich größer ist, bedeutet das nicht unbedingt, dass der Flügel der EV-97 tatsächlich dicker ist.

 

Man braucht auch heutzutage gar nicht mehr so dünne Profile zu benutzen. Ein 19% Dickes Eppler 603 schlägt ein 12% dickes NACA 23012 über den gesamten Geschwindigkeitsbereich. Jedenfalls solange es nicht regnet... Seit wir vernünftige Laminarprofile haben, brauchen wir nicht mehr auf Teufel-komm-raus dünne Profile zu benutzen, um Widerstand zu sparen.

 

Genau darauf wollte ich ja hinaus.

 

Grüße

Jonas

[PeterH]

NACA 2412 (C42): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NACA_2412.svg

 

NACA 2315 (EV97): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NACA_2315.svg

 

Zumindest SCHEINT mir das 2315 dicker, das auch, wenn ich die Flügel in der Realität am Platz sehe... :005: Da SCHEINT mir optisch auch die Flügeltiefe der EV97 größer zu sein. Na, wenn's Wetter morgen mitmacht, bin ich wohl am Platz und kann das mal genauer feststellen..

 

Ist aber vermutlich nicht von weltbewegender Wichtigkeit...

 

Viele Grüße

Peter

[Volume]

Zumindest SCHEINT mir das 2315 dicker

Das würde auch erklären, warum das 2315 auf 15 endet, und das 2412 auf 12...

The NACA four-digit wing sections define the profile by:

1.First digit describing maximum camber as percentage of the chord.

2.Second digit describing the distance of maximum camber from the airfoil leading edge in tens of percents of the chord.

3.Last two digits describing maximum thickness of the airfoil as percent of the chord.

:009:

 

Gruß

Ralf