Strömung und deren Beeinflussung durch Winglets, Wingtips und Co.

Seite 3:

"Flugzeuge" die sich aufgrund des statischen Auftriebs bewegen, wie Ballons oder Luftschiffe, fahren auch und fliegen nicht.
neu (und ich hoffe nicht zu nah an deiner Formulierung):

[FONT=&quot]Nach dem archimedischem Prinzip des statischen Auftriebs, ist ,,die Auftriebskraft eines Körpers in einem Medium genau so groß, wie die Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Mediums"(Zitat)[1], doch obwohl das Flugzeug, was wesentlich mehr Masse hat, bei gleichem Volumen, wie Luft, fliegt es und deswegen wirken bei einem Flugzeug weitere Kräfte, die es zum Fliegen bringen. Unterschieden von klassischen Flugzeugen, werden hier Luftfahrzeuge, wie Ballons und Luftschiffe, die aufgrund des statischen Auftriebs schweben und deshalb auch fahren und nicht fliegen.[/FONT]



Seite5:

Ich weiß, wie es gemeint ist, technisch aber nicht ganz korrekt ausgedrückt, der Auftriebskraft steht eine "Gewichtskraft" entgegen (die aber mitnichten immer der Masse des Flugzeugs entsprechen muss).
Da bin ich mir nicht so sicher, reicht das so ?:

Der Auftriebskraft steht mit der Gewichtskraft des Widerstands allerdings eine starke Kraft entgegen...
Seite 6:

Also hier muss man wirklich differenzieren. So stimmt deine Aussage zwar für Segelflugzeuge oder andere "langsamen" Flugzeugen, sobald ein Flugzeug aber "schneller fliegt" (eigentlich in höheren RE-Zahlen bewegt, wie es ein Airliner tut), kann es genau anders rum sein.

Der Widerstand eines Profils wird ja von Reibungswiderstand und Formwiderstand geprägt. Grob kann man sagen, dass eine laminare Strömung zwar den geringeren Reibungswiderstand hat, aber dafür schlechter an einer Oberfläche haften kann, was dafür sorgt, dass der Formwiderstand höher ist.
Andersrum ist es mit tubulenter Strömung, der Reibungswiderstand ist hoch, der Formwiderstand allerdings geringer (weil die turbulente Strömung besser an der Oberfläche haften kann). Wenn du einen Wasserhahn mit Perlator zuhause hast, lässt sich das ganz schön sehen: wenn der Strahl "turbulent" ist, also durch den Perlator gejagt wird, dann haftet er hervorragend an der Hand und fließt sehr schön um die Hand. Ohne Perlator löst sich der Wasserfilm schneller von der Hand.

Je nach Fluggeschwindigkeit (wie gesagt, eigentlich RE-Zahl, aber mann muss es ja nicht zu kompliziert machen) kann es sich unterm Strich durchaus lohnen, auf einen turbulente Strömung zu setzten, weil der Gesamtwiderstand dadurch runter geht.
sieht jetzt so aus:

[FONT=&quot]Die Grenzschicht stellt dann den Bereich dar, in dem sich die schnell fließende Strömung und die angestaute Luft ausgleichen, dabei verursacht die Grenzschicht einen Reibungswiderstand, der bei langsamen Flugzeugen, wie z.B. Segelflugzeugen, bei einer laminaren Strömung an der Grenzschicht relativ gering wäre. Bei den meisten Verkehrsflugzeugen jedoch, die mit höheren Geschwindigkeiten fliegen ist die Strömung dort sehr turbulent, was aber aufgrund von Anomalien nicht unbedingt einen höheren Gesamtwiderstand bedingt. Diese Abweichungen entstehen, weil der erhöhte Reibungswiderstand durch einen geringeren Formwiderstand ausgeglichen werden kann und das auch nur, weil turbulente Strömung besser an der Flügeloberfläche haftet, als laminare. [/FONT]
 
Seite9:

Würde ich zwar so im Text stehen lassen, aber irgendwann kippt auch der Vorteil wieder, denn mit erhöhter Spannweite steigt auch wieder die projizierte Fläche -> Widerstand und zudem muss der Flügel dann konstruktiv anders ausgelegt werden, was ihn schwerer macht.
Trifft es das als Ergänzung?

[FONT=&quot]Auch die konstruktiv bedingte Auslegung und die Vergrößerung der projizierten Fläche, also der Widerstand der gesamten wirksamen Fläche der Flügelvorderkante, schränken die maximale Streckung ein und können für eine Umkehrung des positiven Effekts sorgen.[/FONT]
Seite 11:

AHHHHH !!!!! ;D
Also ein Stabilizer oder Trimm"flosse" wie er an nahezu jedem Verkehrsflugzeug angebracht ist, produziert immer einen Abtrieb. Das ist ein ganz wichtiger Punkt, denn so ist ein Flugzeug aerodynamisch stabil ausgelegt und genau das ist es, was man vor allem während "kritischer" Flugphasen wie Start und Landung haben will.
Der Schwerpunkt liegt idR vorm Aufstriebsmittelpunkt und dieser dadurch entstandene "Hebelarm" wird durch den Stabilizer mit einer Kraft nach unten ausgeglichen. Der Stabi ist also eine umgedrehte Tragfläche.
Logisch wird das, wenn man sich vorstellt, dass das Flugzeug (aufgrund einer Böe oder sonst was) nach "oben" gedrückt wird, nun "sinkt" der Anstellwinkel an der umgedrehten Stabi-Fläche und produziert weniger Abtrieb und sorgt dafür, dass das Flugzeug wieder die Nase nach unten nimmt, ohne das der Pilot etwas dazu tun muss -> längsstabiles Flugzeug.
Allerdings ist zu beachten, dass dieser Abtrieb des Stabis auch von den Tragflächen durch Auftrieb kompensiert werden muss, weswegen man diesen eben so klein wie möglich und so groß wie nötig hält.
Mit Hilfe von Fly By Wire-Systemen kann man diese Längsstabilität aber auch "künstlich" erzeugen und so auf zu aerodynamische Nachteile zum Teil verzichten. Bei "Kampfjets" ist diese "relaxed Stability" gang und gäbe. Bei Airliner muss ein Ausfall dieser Hilfen natürlich mit bedacht werden und deswegen kann man es hier nicht zu weit treiben.
So, überarbeitet:

[FONT=&quot]Das Höhenleitwerk hingegen trägt nicht zum Auftrieb bei, denn es fungiert als Trimminstrument und Höhensteuerung und wirkt zur Stabilisierung des Flugzeuges in die entgegengesetzte Richtung, doch hat es die gleichen Eigenschaften, wie eine Tragfläche und erzeugt so sogar Abtrieb. Der Stabilizer, wie das Höhenruder auch genannt wird, wirkt so auch Aufwärtsbewegungen des Flugzeuges entgegen und gleicht somit auch den vor den Tragflächen liegenden Schwerpunkt aus, was ein Hauptmerkmal eines längsstabilen Flugzeuges ist. Dieser Abtrieb des Stabilizers muss allerdings von den Tragflächen kompensiert werden, weswegen es stark auf das Verhältnis der beiden Komponenten ankommt. Die Höhenruderflächen können noch verkleinert werden, indem man durch Fly-by-Wire Systeme diese Längsstabilität künstlich erzeugt, was bei Kampfjets standardmäßig angewandt wird. Beide, sowohl das Höhen-, als auch das Seitenleitwerk werden so hauptsächlich zur Steuerung und Stabilisierung benötigt, während der Rumpf, als größter Widerstand, auch wesentlichen Auftrieb erzeugt. [/FONT]

So und dem letzen widme ich mich morgen
 
So, also zuerst mal: das ist deine Arbeit, deswegen dies bitte nur als "meine Version" ansehen, wobei mir das egal ist, ob und was du davon nutzt.

Nach dem archimedischem Prinzip des statischen Auftriebs, ist ,,die Auftriebskraft eines Körpers in einem Medium genau so groß, wie die Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Mediums"(Zitat)[1], doch obwohl das Flugzeug, was wesentlich mehr Masse hat, bei gleichem Volumen, wie Luft, fliegt es und deswegen wirken bei einem Flugzeug weitere Kräfte, die es zum Fliegen bringen. Unterschieden von klassischen Flugzeugen, werden hier Luftfahrzeuge, wie Ballons und Luftschiffe, die aufgrund des statischen Auftriebs schweben und deshalb auch fahren und nicht fliegen.

Nach dem archimedischem Prinzip des statischen Auftriebs, ist "die Auftriebskraft eines Körpers in einem Medium genau so groß, wie die Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Mediums"(Zitat)[1], doch obwohl das Flugzeug eine wesentlich höhere Dichte wie die umgebende Luft ausweist, fliegt es. Infolge dessen, wirken bei einem Flugzeug weitere Kräfte die für nötigen Auftrieb sorgen.
Unterschieden vom klassischen Flugzeug werden hier Luftfahrzeuge, die "leichter als Luft" sind, wie Ballone (anm.: Ballons ist auch korrekt) oder Luftschiffe, und sich aufgrund des statischen Auftriebs in der Luft halten, weswegen diese auch "fahren" und nicht "fliegen".

Der Auftriebskraft steht mit der Gewichtskraft des Widerstands allerdings eine starke Kraft entgegen...
Das ist irgendwie noch "Komischer" oder ich verstehs einfach nicht.

Generell steht dem Auftrieb das Gewicht (oder die resultierende Gewichtskraft) entgegen, dem Widerstand dann der Schub. Das gilt so für den konstanten Geradeausflug, ein Segelflugzeug erzeugt ja keinen Schub, kann aber dennoch fliegen.

Man könnte das wie folgt erläutern:
Während der Auftriebskraft die resultierende Gewichtskraft entgegen steht, muss das Flugzeug mittels Schub die Widerstandskräfte, unter anderem die Reibung der Luft, überwinden. Die Atmosphäre, als
zähes Gas auf molekularer Ebene, erzeugt zusätzliche Reibung, welche eine Verschiebungen der Luftmoleküle untereinander erschwert.

Vielleicht kann man das in einem noch besseren Deutsch ausdrücken, aber so geht's schon mal.


Die Grenzschicht stellt dann den Bereich dar, in dem sich die schnell fließende Strömung und die angestaute Luft ausgleichen, dabei verursacht die Grenzschicht einen Reibungswiderstand, der bei langsamen Flugzeugen, wie z.B. Segelflugzeugen, bei einer laminaren Strömung an der Grenzschicht relativ gering wäre. Bei den meisten Verkehrsflugzeugen jedoch, die mit höheren Geschwindigkeiten fliegen ist die Strömung dort sehr turbulent, was aber aufgrund von Anomalien nicht unbedingt einen höheren Gesamtwiderstand bedingt. Diese Abweichungen entstehen, weil der erhöhte Reibungswiderstand durch einen geringeren Formwiderstand ausgeglichen werden kann und das auch nur, weil turbulente Strömung besser an der Flügeloberfläche haftet, als laminare.

Ein wenig "umständlich" geschrieben, und eine "Anomalie" ist der geringere Formwiderstand in einer turbulenten Strömung auch nicht.

"Die Grenzschicht stellt dann den Bereich dar, in dem sich die Geschwindigkeiten der schnell fließende Strömung und die der profilnahen Luft ausgleichen, dabei verursacht die Grenzschicht einen Reibungswiderstand, der in einer laminaren Strömung gering ist und in einer turbulenten Strömung ansteigt. Dem entgegen steht der Formwiderstand, welcher, umgekehrt zum Reibungswiderstand, in einer turbulenten Strömung weniger Widerstand erzeugt, als in einer Laminaren.
So macht es für langsame Flugzeuge, wie z.B. Segelflugzeugen, Sinn, ein Profil zu wählen, welches über einen langen Zeitraum eine laminare Strömung am Flügel halten kann. Hier ist die Höhe des Reibungswiderstands bedeutender als die des Formwiderstands, weil sich damit der resultierende Gesamtwiderstand reduzieren lässt.
Schnellere Flugobjekte, allen voran Verkehrsflugzeuge, können von einer überwiegend turbulenten Grenzschicht profitieren, der Gesamtwiderstand kann hier geringer Ausfallen, weil dieser überwiegend aus dem Formwiderstand resultiert."

(anm.: Sog. Vortex Generators dienen z.B. genau hierfür, sprich hier wird die laminare Grenzschicht künstlich in eine turbulente Grenzschicht "umgewandelt". Die Kuhlen auf einem Golfball haben eine ähnliche Aufgabe.)


Dann viel Erfolg ;)

Wie gesagt, nimm, was du brauchen kannst, veränder was du willst.
 
Ja Maxi, und jetzt in aller gebotenen Kürze noch die nichtlinearen Flugzustände:

index.php
 
Generell steht dem Auftrieb das Gewicht (oder die resultierende Gewichtskraft) entgegen, dem Widerstand dann der Schub. Das gilt so für den konstanten Geradeausflug, ein Segelflugzeug erzeugt ja keinen Schub, kann aber dennoch fliegen.

Das stimmt doch alles überhaupt nicht ... :p

Aus eigener Erfahrung sieht es eher so aus:

ForcesOfFlight.JPG

Gruß Max
 
Wie gesagt, kein Problem, bedenke aber, dass nicht alle Lehrer völlig doof sind. Die können aus dem Gesamtbild durchaus raus lesen (auch ohne spezifische Fachkenntnis), ob nun der eine oder andere Absatz aus deiner Feder stammt oder nicht.
 
... (anm.: Sog. Vortex Generators dienen z.B. genau hierfür, sprich hier wird die laminare Grenzschicht künstlich in eine turbulente Grenzschicht "umgewandelt". ....)
Genaugenommen ist der Vortex Generator ein Flügel senkrecht auf dem Flügel. Er ragt aus der Grenzschicht heraus und sein Randwirbel vermischt sich mit der Grenzschicht. Damit wird ihr zusätzlich Energie zugeführt. Der Übergang von der laminaren zur turbulenten Grenzschicht wird damit nach hinten verschoben.
 
Das ist zumindest die gängigste Bauart, nachdem aber auch Vortex Generatoren in Form von Zick-Zack-Bändern oder Noppenbändern, ect. pp verwendet werden, ist dieser "Randwirbel" nicht charakteristisch für einen Vortex Generator.

Der Übergang von der laminaren zur turbulenten Grenzschicht wird damit nach hinten verschoben.
Sorry, aber einfach nicht korrekt, der Umschlagpunkt ist im Bereich des Vortex Generators, deswegen wird er ja auch genau dort eingebaut, den Ablösepunkt der Strömung kann man dadurch aber nach hinten verschieben.
 
Wie gesagt, kein Problem, bedenke aber, dass nicht alle Lehrer völlig doof sind. Die können aus dem Gesamtbild durchaus raus lesen (auch ohne spezifische Fachkenntnis), ob nun der eine oder andere Absatz aus deiner Feder stammt oder nicht.
Ich hab dich ja als Quelle und in der 2-Zeiligen "Danksagung" erwähnt, da ist das in Ordnung!
 
... Sorry, aber einfach nicht korrekt, der Umschlagpunkt ist im Bereich des Vortex Generators, deswegen wird er ja auch genau dort eingebaut, den Ablösepunkt der Strömung kann man dadurch aber nach hinten verschieben.
Verd****, man sollte nicht aus dem Gedächtnis schreiben. Ich habe es jetzt noch mal nachgelesen.
Danke für die Korrektur.
 
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