Tragflügelquerschnitt

[Arepo]

Hallo

Ich bin neu hier und suche nach Tragflügelquerschnitten für den Modellbau.
Mich beschäftigt dabei die Frage welcher Tragflügelquerschnitt für welche Fluggeschwindigkeit nun den stärksten Auftrieb erzeugt.

Im Moment weiss ich nur dass ich die Tragflügel kürzer und dicker bauen sollte je langsamer ich fliege. Gibt es da vielleicht handliche pi*Daumen Regeln ?

Auch beschäftigt mich die Frage warum es nur Doppeldecker gab und niemand mal ein Flugzeug gebaut hat mit den Flügeln hintereinander. Soviel ich weiss bilden die Flügel ja Luftwirbel.

Mit welcher Flügelform (Querschnitt) kann ich bei geringer Fluggeschwindigkeit möglichst viel Auftrieb erzeugen und die Wirbelbildung möglichst klein halten. So dass ich vielleicht die Flügel nicht wie beim Doppeldecker übereinander sondern hintereinander setzen kann ?

Bekommt ihr Probleme beim fliegen mit Drachen wenn ihr hintereinander herfliegt auf gleicher Höhe ? Ab welchem Abstand kommt es dann zu Turbolenzen oder Auftriebsverlust ?

Wenn mir jemand Links geben kann wo das Thema bildlich anschaulich erklärt wird
und nicht direkt auf Integrale verwiesen wird bin ich sehr dankbar.

Grüße Arepo

[paraopa]

AW: Tragflügelquerschnitt

Servus
lade dir mal das Programm Foilsim von der Nasa herunter. Damit kannst du schön ausprobieren, welchen Einfluß welche Parameter bei einem Profil habt.

http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/foil2.html

Ansonsten such mal im www nach Aerodynamik. Dann bist du die nächsten Jahre beschäftigt....
PS auf deine Fragen gibt es imho keine einfachen und kurzen Antworten
cu
Ernst

[Arepo]

AW: Tragflügelquerschnitt

Hallo paraopa

Danke für den Link. Ich bin mir das grade am anschauen und finde es total intressant. Eigentlich genau das was ich gesucht habe.

http://www.flugtheorie.de/auftrieb.htm

Dort gibt es ein paar Grafiken beim Thema "Der Durchflug" die mich persönlich beschäftigen. Die Luft wird ja praktisch vor! und hinter dem fliegenden Objekt großräumig umgeschichtet. Ich denke mir jetzt einmal das diese Wirbel möglichst groß gehalten werden sollen. Da ja eine günstige aerodynamische Form daraus ersichtlich ist das keine Luftverwirblungen am Flugkörper direkt festgestellt werden können.

Fahrradfahrer und Rennautos fahren ja gerne im Windschatten um schneller zu sein. Warum dann nicht die Flugzeuge auch ?

Segelflieger wie Adler haben ja eine so Große Spannweite damit sie wohl mehr Wind abbremsen , damit in Auftrieb verwandeln und so Ihre Flugrichtung verändern können. Anders sieht es dagegen mit kleinen schwebenden Tieren aus. Diese halten ja irgendwie eine Große Fläche Luft in Schwingung.

Wenn ich nun einen Antrieb an einem Flugkörper habe bin ich ja nicht mehr so am Luftabbremsem um den Gegenwind in Auftrieb zu verwandeln intressiert. Schnelle Düsenflugzeuge haben ja eher kurze Flügel. Dafür sind die fast so lang wie der Rumpf.
Eine kleine Maise hat im Verhältnis zu der Flügelspannweite einen riesigen Körper. Der ist richtig mit Federn aufgebläht. Ich denk mir ja persönlich das die ihre Flügel benutzt um Luft über Ihrem Körper wegzuschaufeln und es unter ihn zu packen.

Wenn ich nun ein Flugzeug baue das die Tragflächen hintereinander hat. Dann könnte ich den Aufstrom des Abstroms der ersten Tragfläche nutzen.
Eigentlich dürften Vögel nicht ohne Grund ein "Leitwerk" besitzen.
Ideal platziert könnte es den Auftrieb des Abtriebs der Segelflügel einfangen und so für einen energetisch günstigereres Flugverhalten sorgen.

Um zu verhindern das sich die tragende Druckwelle mehr als nötig in alle 3 Dimensionen bewegt besitzen Vögel an ihren Flügelenden ja kleine Federfingerchen mit denen sie geschickt den Luftstrom umlenken. Vielleicht sorgen die auch dafür das die Druckwelle passend auf das Leitwerk trifft ?

Wenn ein solcher Effekt besteht und durch Forderflügel eine tragende Druckwelle
ausgelöst werden kann. Und diese mehr als nur einmal Auftrieb zu erzeugen in der Lage ist, könnte es für Flugzeuge sinnvoll sein mehrere Flügel hintereinander zu setzen.

Formationsflug der Schwalben fällt mir da noch in diesem Zusammenhang ein.

[wolle]

AW: Tragflügelquerschnitt

tragflächen übereinander sind sicher effektiver da hier der bodeneffekt und Deckeneffekt auftritt

hoff ich irre mich nicht

[manfred.ullrich]

AW: Tragflügelquerschnitt

Auch beschäftigt mich die Frage warum es nur Doppeldecker gab und niemand mal ein Flugzeug gebaut hat mit den Flügeln hintereinander. Soviel ich weiss bilden die Flügel ja Luftwirbel.

Du solltest bei Deinen Betrachtungen im Auge behalten, was die EIGENTLICHE Ursache des
Auftriebs ist: Die Luft wird nach unten umgelenkt.
Damit wird auch klar, warum Flügel hintereinander nichts bzw. nicht viel bringt.

Siehe dazu auch

http://www.aa.washington.edu/faculty/eberhardt/lift.htm

Gruß, Manfred

[paraopa]

AW: Tragflügelquerschnitt

Servus
ich will deinen Tatendrang nicht bremsen, leider entsprechen fast alle deiner bildhaften Vorstellungen nicht der Physik

Hallo paraopa

Danke für den Link. Ich bin mir das grade am anschauen und finde es total intressant. Eigentlich genau das was ich gesucht habe.

http://www.flugtheorie.de/auftrieb.htm

Leider hast du hier genau das falsche Buch erwischt. Der gute Mann verbreitet da eine Lehrmeinung, die, außer von seinen Anhängern, von keinem ersnthaften Wissenschaftler geteilt wird. Wenn du damit arbeitest, wird deine Verwirrung immer größer.

Dort gibt es ein paar Grafiken beim Thema "Der Durchflug" die mich persönlich beschäftigen. Die Luft wird ja praktisch vor! und hinter dem fliegenden Objekt großräumig umgeschichtet. Ich denke mir jetzt einmal das diese Wirbel möglichst groß gehalten werden sollen. Da ja eine günstige aerodynamische Form daraus ersichtlich ist das keine Luftverwirblungen am Flugkörper direkt festgestellt werden können.

Fahrradfahrer und Rennautos fahren ja gerne im Windschatten um schneller zu sein. Warum dann nicht die Flugzeuge auch ?

Segelflieger wie Adler haben ja eine so Große Spannweite damit sie wohl mehr Wind abbremsen , damit in Auftrieb verwandeln und so Ihre Flugrichtung verändern können. Anders sieht es dagegen mit kleinen schwebenden Tieren aus. Diese halten ja irgendwie eine Große Fläche Luft in Schwingung.

Der Auftrieb, den eine Tragfläche erzeugt, ist proportional zur Flügelfläche, der halben Luftdichte und der Anströmgeschwindigkeit zum Quadrat . Wenn als die Tragfläche im Windschatten (Totwasser) eines Widerstandskörpers liegt, dann ist die Anstömgeschwindigkeit Null und damit auch der Auftrieb.

Wenn ich nun ein Flugzeug baue das die Tragflächen hintereinander hat. Dann könnte ich den Aufstrom des Abstroms der ersten Tragfläche nutzen.
Eigentlich dürften Vögel nicht ohne Grund ein "Leitwerk" besitzen.
Ideal platziert könnte es den Auftrieb des Abtriebs der Segelflügel einfangen und so für einen energetisch günstigereres Flugverhalten sorgen. .

Die Strömungsgeschwindigkeit hinter einem Tragflügel ist auch nicht höher wie die Anströmgeschwindigkeit vornedran. Also, was soll das bringn. Ein Leitwerk beim Vogel und beim Flugzeug dient zum Momentenausgleich. Ein Tragflügel liefert nämlich nicht nur Auftrieb, sondern auch Widerstand und ein Moment.

Um zu verhindern das sich die tragende Druckwelle mehr als nötig in alle 3 Dimensionen bewegt besitzen Vögel an ihren Flügelenden ja kleine Federfingerchen mit denen sie geschickt den Luftstrom umlenken. Vielleicht sorgen die auch dafür das die Druckwelle passend auf das Leitwerk trifft ?.

Am Flächenende ist keine tragende "Druckwelle", sondern ein Wirbelzopf, der durch Druckausgleich zwischen Profilober- und Unterseite entsteht. Die hochgestellten Federfingerchen minimieren diesen Wirbelzopf(und damit den induzierten Widerstand), Das mach man sich heute bei großen Flugzeugen auch zu Nutze. Dort heißen die Dinger Winglets.

Formationsflug der Schwalben fällt mir da noch in diesem Zusammenhang ein.

Das ist wiederum ein anderer Effekt, der in Richtung des vorherigen geht.

Ich empfehle dir, einmal ein grundlegendes Buch über Aerodynamik zu lesen. Leicht verdaulich ist z.B. "Dubbs: Aerodynamik der reinen Unterschallströmung"
cu
Ernst

[pmhausen]

AW: Tragflügelquerschnitt

Nachschlag in Sachen Auftriebserzeugung:

http://www.schlechtflieger.de/engineering/kolleg_auftrieb/text.htm

Gruß,
Patrick

[georgweb]

AW: Tragflügelquerschnitt

Hallo,
klar ist Aerodynamik irgendwie doof und kompliziert (aber auch interessant). Umso erfrischender sind dann die Entwürfe von Tandemflügeln, die einfach gebaut und geflogen werden (ja ich musste da ja nicht drinsitzen :-) Konstruktiv sind diese mit dem Entenprinzip sehr verwandt.
Wer Bock hat, kann ja die Namen von den Fliegern raten, ich versuch sie mal dranzuhaengen. Der mit dem Ballon hat es nicht besonders lange ueberlebt (Konstrukteur war nicht gleich Testpilot).
Bis bis,
Georg

[hangglider]

AW: Tragflügelquerschnitt

Flugzeugbau wird nun schon seit mehr als 100 Jahren betrieben, sehr exzessiv im 2. Weltkrieg. Es wurden so fast alle Flügelanordnungen durchgetestet, Luftfahrtgeschichtsbücher dokumentieren das.

Durchgesetzt hat sich dabei die Flügel / Höhen- + Seitenleitwerks Konstruktion die wir alle kennen.
Warum ?
Es ist der technisch und kostruktiv beste Kompromiss um ein steuerbares, sicheres und aeordynamisch effektives Flugzeug zu bauen.
Konstruktionen die aerodynamisch günstiger sind (Nurflügler) haben sich steuerungs- und sicherheitsmäßig als ungünstig erwiesen.

Der Nurflügler Drachen holt seine Steuerbarkeit (dynamische Stabilität, Schwerpunktsbereich) aus dem tiefhängenden Piloten.
(bitte nicht verwechseln mit der statischen Stabilität, hierfür werden die Kräfte und Momente am Fluggerät ins Gleichgewicht gebracht, auch Auswiegen genannt. ->Schränkung, Aufhängungspunkt)
Beim Gleitschim ist das mit dem tieferhängen dann noch extremer.
Der Widerstand des freihängenden Piloten schlägt sich aber in einem höheren Gesamtwiderstand des Fluggerätes nieder und macht damit den Effektivitätsgewinn des Nurflügels wieder mehr als zunichte.

Flügel, die hintereinander angeordnet sind, beeinflussen sich über die Richtungsänderung der Stromlinien. (um beim schlechtfliegerbeispiel zu bleiben) Das wäre ja weiters nicht schlimm, da man das über den Einstellwinkel der Flügel berücksichtigen könnte. Diese Einstellung stimmmt aber nur bei einer Geschwindigkeit bzw. einem Anstellwinkel des Gesamtsystems.
Ändert sich die Geschwindigkeit, ändern sich auch die notwendigen Einstellwinkel.
Führt man das nicht nach, dann funktioniert das Gesamtsystem nicht mehr effektiv.

Bei Entenflüglern z. B. macht die Wirbelschleppe des vorne liegenden Höhenleitwerks am Tragflügel mehr Auftrieb wieder zunichte als es selbst erzeugt. Kritisch ist das vorallem bei hohen Anstellwinkeln, was Starten und Landen sehr ungünstig beeinflußt.

Das o. G. ist aus dem Sichtwinkel "Effektivität und Sicherheit" betrachtet.

Im Modellbau dagegen ist alles erlaubt, denn zum Fliegen bringt man mit dem richtigen Triebwerk letztlich alles. (Ein Käfer z.B. hebt bei ca. 300 ab, ein alter GTI steht bei 190 nur noch mit ca. 15 Kg pro Rad auf der Strasse, ...)
Und sicher fliegen muß das Gerät auch nicht unbedingt. Steuern sollte man es allerdings können.

HG

[Arepo]

AW: Tragflügelquerschnitt

Hallo

Danke an alle für die Antworten und Links. Auch für die Bilder.

Das hier habe ich im freien Lexikon Wikipedia zum Thema "Propeller" gefunden:

Des Weiteren bilden sich sowohl in Luft als auch in Wasser Wirbel an den Flügelspitzen. Dies ist auf den Helmholz'schen Wirbelsatz zurückzuführen. Dynamischen Auftrieb kann der einzelne Flügel nämlich nur aufbringen, indem sich seiner Umströmung eine Wirbelbewegung überlagert, und ein Wirbel kann nach Helmholz nicht an der Flügelspitze einfach aufhören. Die Wirbelfäden knicken an den Flügelspitzen nach hinten ab und sind schraubenförmig ineinander verdreht. Sie stellen einen Teil der Leistung dar, die der Propeller nutzlos im Medium hinterlässt. Generell verbessert sich der Wirkungsgrad eines Propellers, wenn im Wasser bzw. in der Luft weniger Drall verbleibt. Im Schiffbau gab und gibt es unterschiedliche Ansätze, die Strömung zu entdrallen: ein asymmetrisches Hinterschiff, das Grimm'sche Leitrad (ein antriebsloser gegenläufiger Propeller) sowie in letzter Zeit Ruder mit verschieden angestellter oberer und unterer Hälfte ("twisted spade rudder").


Da beschäftigt mich nun das "Grimm'sche Leitrad" Also die bauen da einen Repeller? ein um die Strömung zu entdrallen. Vorhin habe ich immer wieder
"Vortex" gelesen.

Also um die perfekte Tragfläche zu bauen muss ich fast unendlich viel Luft mit fast keiner Bewegung nach unten leiten. Dann schwebe ich fast ohne jeglichen Energieaufwand.


Zitat von hangglider

"
Flügel, die hintereinander angeordnet sind, beeinflussen sich über die Richtungsänderung der Stromlinien. (um beim schlechtfliegerbeispiel zu bleiben) Das wäre ja weiters nicht schlimm, da man das über den Einstellwinkel der Flügel berücksichtigen könnte. Diese Einstellung stimmmt aber nur bei einer Geschwindigkeit bzw. einem Anstellwinkel des Gesamtsystems.
Ändert sich die Geschwindigkeit, ändern sich auch die notwendigen Einstellwinkel.
Führt man das nicht nach, dann funktioniert das Gesamtsystem nicht mehr effektiv.
"


Wenn ich nun mit meinem ersten Tragflügel die Luft nach unten Leite dann stell ich eben meinen Tragflügel dahinter in einem andren Winkel an. Den Tragflügelabstand muss ich wohl nur so wählen das ich keinen Abriß im Luftstrom bekomme. Damit kann ich dann Luft in immer steileren Winkeln nach unten ablenken , über meine Tragflächen induzieren bei wohl sehr geringer Geschwindigkeit.

Dazu habe ich nun eine kleine Skizze beigefügt.


Ja das finde ich sehr intressant. Die Wirbelschleppe liegt ja an den Enden der Tragfläche so wie ich das verstanden habe. Also muss der 1. Tragflügel eine größere Spannweite besitzen als die nachfolgenden.
Gut so ein Leitwerk hinten am normalen Flugzeug das ist wohl so ein 2. Tragflügel. Merk ich mir mal das der einen steileren Anstellwinkel bekommt.

Wenn ich Propeller benutze, würden diese jedenfalls an den Flügelspitzen angebracht wunderbar der Wirbelschleppe entgegenwirken. Nach dem Prinzip des "Grimm'schen Leitrads" täte es sogar ein Repeller. Vielleicht ein Propeller im 1. Flügel und dann Repeller die den Propeller antreiben ? Das nenne ich inverse Kinematic.

Oder ist die Wirbelschleppe der Gegenwirbel des gesamten Tragflügels ? Das Ding was sich wie Qualm einer Dampflokomotive periodisch bildet und sich dann und wann mal vom Tragflächenende ablöst und wo in der Landschaft hängen bleibt ?
So wie ich das mitbekommen habe ist Bildung der Wirbelschleppe vom Anstellwinkel des Tragflügels relativ zum Luftstrom abhängig. Mehr als 15grad sind nicht erlaubt. Abreißen des Luftstroms nennt sich das auch dann.

Das verwirtt mich nun doch ein wenig das ich ja laut den Theoretikern immer einen Gegenwirbel haben muss der meinem Auftriebswirbel entgegenwirkt.
Obwohl ja die Luft die ich nach unten Puste ja zwangsläufig irgendwann wieder nach oben kommen wird...

Und Luft wirbelt ja immer solang sie nicht flüssig ist.

[manfred.ullrich]

AW: Tragflügelquerschnitt

....
Oder ist die Wirbelschleppe der Gegenwirbel des gesamten Tragflügels ? ....

Hallo Arepo,
Ich möchte Deine Aufmerksamkeit auf folgenden, meist nicht gesehenen Aspekt der Wirbelbildung lenken:
Ein idealer Flügel lenkt die Luft zunächst ohne Wirbelbildung nach unten, und zwar idealisierterweise einen
runden Luftkanal, in dem das Flugzeug mit den Flügeln gerade hineinpasst. Die Abwärtsgeschwindigkeit der
Luft ist dabei - idealisierterweise - das Doppelte der Sinkgeschwindigkeit des Gleitflugzeuges.

In dieser Abwärtsgeschwindigkeit der Luft steckt Impuls und Energie - beides bleibt erhalten! Der
Impuls des runden Luftkanals teilt sich mit hoher Geschwindigkeit auf die umliegende Luft mit (bis zum
Erdboden). Wenn dieser Impuls das Vierfache der ursprünglichen Luftmenge erfasst hat, so könnte deren
Abwärtsgeschwindigkeit geviertelt sein - von der Impulserhaltung her. Das aber passt nicht zu der
Energieerhaltung. Was folgt daraus?:

Machen wir eine Rechnung und nehmen an, die vierfache Menge der Luft ist also erfasst worden.
Diesen Widerspruch zwischen Impuls- und Energieerhaltung kann man nur lösen, indem man annimmt,
diese vierfache Luftmenge ist ein Wirbel, der mit 43,3% der ürsprünglichen Abwärtsbewegung rotiert
und sich dabei mit 25% der ursprünglichen Abwärtsbewegung nach unten bewegt. (Rechne nach:
Impuls und Energie ist dabei erhalten)

Das heißt also, durch die zwangsläufige Aufteilung des den Auftrieb bewirkenden Impulses der Luft
auf immer größer werdende Luftmassen MÜSSEN Wirbel entstehen. Es geht nicht anders.

Gruß, Manfred