Abschätzung Strukturmasse der Tragfläche

Diskutiere Abschätzung Strukturmasse der Tragfläche im Luftfahrzeugtechnik u. Ausrüstung Forum im Bereich Grundlagen, Navigation u. Technik; Hallo! Ich brauche Eure Hilfe bei einer Abschätzung der Rüstmasse einer Tragfläche aus der Leermasse des Luftfahrzeugs. Es handelt sich hierbei...

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  1. #1 Toryu, 29.05.2012
    Zuletzt bearbeitet: 29.05.2012
    Toryu

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    Hallo!

    Ich brauche Eure Hilfe bei einer Abschätzung der Rüstmasse einer Tragfläche aus der Leermasse des Luftfahrzeugs.

    Es handelt sich hierbei um ein einmotoriges ECHO-Klasse Kleinflugzeug (Tiefdecker).


    Meine Annahme wäre folgende:

    Masse beider Tragflächen etwa ein Drittel der Leermasse des Flugzeugs => Masse einer Tragfläche etwa ein Sechstel der Leermasse das Gesamtflugzeugs (der Rest verteilt sich auf Motor, Rumpf, Leitwerk, usw).

    Bei einer Leermasse von knapp 600kg käme ich auf eine Masse von 100kg pro Tragfläche, was mir auf den ersten Blick recht plausibel erscheint.

    Ist diese Annahme durch eure Erfahrung gedeckt und unter einer Fehlermarge von 10% belastbar?

    Danke :)
     
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  3. gero

    gero Alien

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    Hallo Toryu,

    Ich fürchte, das hängt noch von weiteren Parametern (Tanks? Ruder? Klappen? Fahrwerk am Flügel?) ab, aber m.E. sind die Tragflächen leichter.

    OK, mein Skyranger ist wahrscheinlich nicht allzu typisch, aber auch bei den anderen (Klein-)Flugzeugen, deren Tragflächen ich kenne ist es eher die Hälfte von Deinem Überschlag.

    gero

     
  4. Toryu

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    LFZ ist eine MS 893 E-D und hat Fowlerklappen, Slats, je einen Tank, Querruder und ein Festfahrwerk (jeweils an Tragfläche angebracht).

    Wenn ich die Masse mit Hilfe eines sehr vereinfachten Modells (Blechstärke 2mm!) berechne (unter Zuhilfenahme der Halbspannweite und der Dichte für Aluminium), komme ich auf etwa 69kg pro Flügel.

    Berücksichtigt man die Vereinfachung des Berechnungsprofils (das dicke Blech!) und die im Flügel unterbrachten Teile (Steuergestänge, Tanks, Fahrwerk, etc) sollten die fehlenden ~31kg mMn auf den Flügel zu verteilen sein.


    Ich ändere die Bezeichnung besser in "Rüstmasse"...
     
  5. dhc-4

    dhc-4 Flieger-Ass

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    Ne Morane Fläche mit 2mm Blechstärke? Ist die gepanzert?:FFTeufel:
     
  6. Toryu

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    Nö, aber irgendwo muss ich ja die Vereinfachung unterbringen, wenn ich Slats über die gesamte Spannweite und ein paar Rippen unterzubringen habe. :wink:
     
  7. #6 Taliesin, 29.05.2012
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    Taliesin Astronaut

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    Im "Raymer" müsste dazu etwas drin sein, aber ich weiss nicht, ob da auch Formeln für Flugzeuge dieser "Kragenweite" drin sind. Wir haben in der Flugzeugbau-Übung jedenfalls Formeln benutzt, mit denen man das Gewicht des Flügels als Funktion der Gesamtmasse und der Flügelfläche abschätzen konnte, ich habe aber meine Unterlagen im Moment nicht hier. Wenn es eine Woche Zeit hat, dann gucke ich nächste Woche mal nach.
     
  8. #7 Toryu, 29.05.2012
    Zuletzt bearbeitet: 29.05.2012
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    Gute Idee mit dem Raymer! :)

    Habe mich mal durch den imperialen Einheitensalat gewurschtelt, und komme auf eine Masse von 290,36lb (also ~131,7kg).
    Ich nehme an, das gilt für beide Flächen, wodurch ich auf 65,85kg für eine Fläche käme.

    Das würde sich ganz gut mit der Berechnung über das vereinfachte Profil decken :D:

    Ich nehme an, das Ergebnis entspricht eher Geros Erfahrung :)
     
  9. #8 164340-Jonny, 29.05.2012
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    Falls zur Hand lohnt sich auch noch ein Blick in den Roskam. Raymer ist jedoch für solche ersten Abschätzungen wirklich ganz gut, hab damit selber erst grad n ganzen Flieger gemacht! :)
     
  10. gero

    gero Alien

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    Hallo,

    Das erscheint mir deutlich realistischer.

    In "Airplane Design: Component Weight Estimation, Teil 5" von Jan Roskam gibt es ein Kapitel 5.1 "Wing weight estimation". Da werden einige verschiedene Faustformeln für Dein Problem gegenübergestellt. Für Rechteck oder Trapezflügel. Für Freitragende und abgestrebte. Für Kleinflugzeuge oder große.

    Google hat Ausschnitte davon suchbar.

    gero
     
  11. #10 Del Sönkos, 30.05.2012
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    Wenn ich dir auch noch zwei Tips geben darf:
    1. Das Ausrüstungsverzeichnis:
    Je nach Flugzeug kann man hier schon eine Menge an Informationen (also Gewichtsangaben und ungefähre Position) gewinnen.
    2. Wägebericht:
    Sind zwar auf den ersten Blick nicht viele Informationen, allerdings kann man daraus wunderbar die Momente und Gewichte ablesen, die auf den Rädern lasten.

    Wenn du die Leermasse hast, kannst du damit hoffentlich bessere Rückschlüsse auf die Flächen ziehen.
    Ich war mal dabei, als bei einer TB-20 die Fläche gezogen wurde, die konnte von 3 Personen locker gehalten werden.
    Also ich würde mal max. 60kg schätzen, aber das ist natürlich nicht wissenschaftlich :rolleyes:
     
  12. #11 Schorsch, 01.06.2012
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    Empfehle Roskam, Part V, Seite 67.
    Kapitel 5.1.1.1
    Cessna Methode.

    Raymer ist für "General Aviation" Flieger idR zu großes Kaliber.
     
  13. Toryu

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    Mit Roskam komme ich interessantereise auf 93kg, was wieder eher meiner ersten Abschätzung (±10%) entspricht. :headscratch:
     
  14. #13 Taliesin, 01.06.2012
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    Ist doch auch logisch, dass der Wert größer ist, oder? Wenn man den Flügel eines Verkehrsflugzeugs runter skaliert, dann wären die Lasten und Momente zwar geringer, aber das Verhätnis von Blechdicke zu Spannweite steigt im Kleinflugzeug überproportional an, weil man bei einer Reduzierung der Spannweite um den Faktor 10 nicht das Blech 10 Mal dünner machen kann, also wird der Flügel schwerer.
    Das wäre jedenfalls meine eher simplistische Einschätzung..
     
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    Hallo

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  16. Toryu

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    Schon, nur hatte ich Raymers Formel für "General Aviation" genommen. Das ist natürlich recht allgemein gefasst, allerdings war mir klar, dass "Transport" und "Fighter" nicht in Frage kamen.

    Der Punkt ist nun jedoch, dass ich einerseits die sich mit den Erfahrungswerten deckenden ~60-70kg habe (aus dem vereinfachten Querschnitt und der Raymer-Formel), andererseits die entgegen der Erfahrungwerte liegenden ~93-100kg (aus Pi-mal-Daumen Abschätzung und Roskam).
     
  17. #15 mATRatze, 02.06.2012
    mATRatze

    mATRatze Guest

    Eure Einschätzungen klingen nicht schlecht,aber im Falle einer Morane denke ich,daß ihr falsch liegt.
    1. Die beweglichen (rein mechanisch über simple Federn gesteuert) Slats wiegen min 30 kg pro Fläche.
    2. Die Fahrwerksaufnahmen in den Flächen sind sehr massiv,und müssen auf Grund der fehlenden Bugradsteuerung
    beim Rollen eine Menge Kräfte aufnehmen.
    3. Die Flächen sind nicht einfach angeschraubt,sondern sind mit durchgehendem Holm das Zentrum des Fliegers,
    und verbinden zusätzlich noch Cockpit/Treibwerk mit dem Tail,ohne "tragenden Rumpf".
    4. Durch das große Canopy fehlt dem Konstrukt eine gewisse Stabilität,was der massive Flügelkasten ausgleichen muß.

    Ich habe von Konstruktion keinen Plan,hab aber C172 Flächen zusammen genietet und an der Morane mal
    die Slats überholt,eingestellt und eingeflogen.
    Deshalb nach meiner Schätzung 230 kg für beide (aber ein Teil) Flächen in total.
     
Moderatoren: Skysurfer
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