Unterschiede bei Tragflächen

[tobi193]

Hallo,
ich muss demnächst ein Referat über die Fliegerei halte und habe da ein paar Probleme.
Welchen Einfluss hat die Fläche der Tragfläche auf den Auftrieb und die nötige Schubkraft etc. ? Am besten am Beispiel einer Antonov An-225 und eines Eurofighters. Und wie sind die Unterschiede im Tragflächenprofil ?
Die Antonov ist ja so gebaut, dass sie möglichst viel zuladen kann, aber erreicht man durch eine größere Tragfläche (905m²) ein höheres maximales Abfluggewicht?
Ich hoffe ihr könnt mir helfen.
Gruß tobi

 

[Schorsch]

Hallo,
ich muss demnächst ein Referat über die Fliegerei halte und habe da ein paar Probleme.
Welchen Einfluss hat die Fläche der Tragfläche auf den Auftrieb und die nötige Schubkraft etc. ? Am besten am Beispiel einer Antonov An-225 und eines Eurofighters. Und wie sind die Unterschiede im Tragflächenprofil ?
Die Antonov ist ja so gebaut, dass sie möglichst viel zuladen kann, aber erreicht man durch eine größere Tragfläche (905m²) ein höheres maximales Abfluggewicht?
Ich hoffe ihr könnt mir helfen.
Gruß tobi

Auftrieb [N] = Staudruck [N/m²] * Fläche [m²] * Auftriebsbeiwert [-]

Staudruck ist dabei = 0.5 * Luftdichte [kg/m³] * (Fluggeschwindigkeit [m/s])²
Der Auftriebsbeiwert ist ne andere Sache, ist aber beim Start zwischen 1.2 und 1.5, beim Flug eher so 0.5. Jetzt kannst Du eigentlich bequem alles selbst ausrechnen.

Deine Beispiele sind leider beide etwas abgefahren. Nehme lieber einen Airbus und eine Cessna, die haben nämlich viel unterschiedlichere Flächenbelastung.

 

[tobi193]

Hallo,
nach deiner Rechnung komme ich jetzt beim Eurofighter auf 148 837 500 N und bei der Antonov auf 818 165 250 N . Ist das nicht ein bisschen viel?
Irgendwie muss ich auch noch das Profil und den Winkel der Tragfläche zum Rumpf mit einbringen. Nur wie?
gruß tobi

 

[micco]

Leider habe ich die Auftriebsformel nicht direkt ins Forum bekommen, selbst in WORD war es schwer genug :-)))
Ich hoffe, die Zusammenhänge sind nun etwas klarer, den Vergleich zwischen den Flugzeugtypen kriegst Du sicher (angenähert) selbst hin. Wichtig sind im Wesentlichen der Vergleich von Fläche und Geschwindigkeit.

 

[Schorsch]

Hallo,
nach deiner Rechnung komme ich jetzt beim Eurofighter auf 148 837 500 N und bei der Antonov auf 818 165 250 N . Ist das nicht ein bisschen viel?
Irgendwie muss ich auch noch das Profil und den Winkel der Tragfläche zum Rumpf mit einbringen. Nur wie?
gruß tobi

Tu mir den Gefallen und gebe mir Deine Zahlen für Geschwindigkeit, Auftriebsbeiwert und Fläche.

 

[Intrepid]

... und den Winkel der Tragfläche zum Rumpf ...

Nicht den Winkel der Tragfläche zum Rumpf, der ist ziemlich bedeutungslos und entscheidet nur über dem Komfort der Besatzung :D).

 

[micco]

Tobi,
ist nicht ganz exakt! Der Einstellwinkel ist der Winkel zwischen Flugzeuglängsachse und der Sehne des Tragflächenprofils und damit Konstruktionsbedingt. Der Anstellwinkel ist der Winkel zwischen der Profilsehne des Tragflügels und der anströmenden Luft. Ein Flugzeug mit Einstellwinkel Null muss also "die Nase heben", um einen positiven Anstellwinkel zu erreichen. Ist das Tragflächenprofil z.B. symmetrisch, hat also oben und unten die gleiche Wölbung, und ist dann noch der Einstellwinkel Null, tut sich in Sachen Auftrieb ohne Bug heben (damit Schaffen eines Anstellwinkels) gar nichts.
Diese Zusammenhänge lassen sich an einem einfachem Modellflugzeug gut nachvollziehen. Besser sichtbar natürlich im Strömungskanal, aber wer hat den schon zu Hause rumstehen :-)))

 

[tobi193]

Tu mir den Gefallen und gebe mir Deine Zahlen für Geschwindigkeit, Auftriebsbeiwert und Fläche.

Staudruck = 0,5 * 1125kg/m³ * (820km/h*3,6)² = 5337511200 N/m²

5337511200 N/m² *905m²*0,5= 2415223818000 N
Ich habe da bloß keine Vorstelleung davon, wieviel das ist, aber eigentlich kommts mir sehr viel vor :?!

Sorry, wenn ich mich so doof anstelle, aber irgendwie versteh ich das immernoch nicht so ganz. Am Ende muss halt auf jedenfall herauskommen, und so ist es ja auch, dass die Antonov deutlich mehr Autrieb in Bezug aufs Gewicht hat als der Eurofighter.

Und wirkt sich das nun auf den Autrieb aus, mit dem Winkel der Tragflächen? Bei manchen Jets wird der ja während des Fluges verkleinert, indem die Tragfläche zurückgefahren werden (oder auch Schwenkflügel genannt)?

Gruß tobi

 

[Schorsch]

Staudruck = 0,5 * 1125kg/m³ * (820km/h*3,6)² = 5337511200 N/m²

3,6 km/h = 1 m/s
Rho = 1.225 kg/m³

5337511200 N/m² *905m²*0,5= 2415223818000 N
Ich habe da bloß keine Vorstelleung davon, wieviel das ist, aber eigentlich kommts mir sehr viel vor :?!

Sorry, wenn ich mich so doof anstelle, aber irgendwie versteh ich das immernoch nicht so ganz. Am Ende muss halt auf jedenfall herauskommen, und so ist es ja auch, dass die Antonov deutlich mehr Autrieb in Bezug aufs Gewicht hat als der Eurofighter.

Und wirkt sich das nun auf den Autrieb aus, mit dem Winkel der Tragflächen? Bei manchen Jets wird der ja während des Fluges verkleinert, indem die Tragfläche zurückgefahren werden (oder auch Schwenkflügel genannt)?

Gruß tobi

Am Ende muss vor allem rauskommen, dass das Gewicht gleich dem Auftrieb ist. Dafür nehmen wir mal vier Beispiele, nämlich:

1. F-4F Start (OEW+Int Fuel) (Flügel = 49m²)
2. F-4F Flug M0.8@30kft (OEW+Int Fuel)
3. A380 Start (MTOW) (Flügel = 825m²)
4. A380 Reiseflug (0.9*MTOW)

1. Gewicht sind 44000lbs oder etwa 20t. Geschwindigkeit 150kts = ~77 m/s
   Staudruck = 0.5 * 1.225 kg/m³ * (77 m/s)² = 3630 N/m²
   Auftriebsbeiwert = 20000daN/(3630 N/m² * 49m²) = 1.12
2. Gewicht wie oben. Geschwindigkeit etwa 480 kts = 247 m/s
   Staudruck = 0.5 * 0.458 kg/m³ * (247 m/s)² = 13970 N/m²
   Auftriebsbeiwert = 20000daN/(13970 N/m² * 49m²) = 0.3
3. Gewicht 560t, Geschwindigkeit 170kts = ~87 m/s
   Staudruck = 0.5 * 1.225 kg/m³ * (87 m/s)² = 4640 N/m²
   Auftriebsbeiwert = 560000daN/(4640 N/m² * 825m²) = 1.46
4. Gewicht 504t, Geschwindigkeit etwa 480 kts = 247 m/s
   Staudruck = 0.5 * 0.458 kg/m³ * (247 m/s)² = 13970 N/m²
   Auftriebsbeiwert = 509000daN/(13970 N/m² * 825m²) = 0.44

Prinzip ist hoffentlich klar geworden.

Irgendwie muss ich auch noch das Profil und den Winkel der Tragfläche zum Rumpf mit einbringen. Nur wie?

Gar nicht. Diese ganzen Sachen sind im Auftriebsbeiwert verwurstet. Der ist ne Funktion von Profil, Anstellwinkel, Einstellwinkel, Bla, Etc, Hastenichgesehen. Zu kompliziert um tatsächlich drauf einzugehen. Anhaltswerte oben.