Auftriebsbeiwert Segelflugzeug

Diskutiere Auftriebsbeiwert Segelflugzeug im Luftfahrzeuge allgemein Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Hallo liebe Community, ich arbeite derzeit an meiner Präsentationsprüfung für das Abitur. Zur Berechnung des dynamischen Auftriebs benötige ich...

Moderatoren: Skysurfer
  1. Ossa

    Ossa Flugschüler

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    Hallo liebe Community,

    ich arbeite derzeit an meiner Präsentationsprüfung für das Abitur. Zur Berechnung des dynamischen Auftriebs benötige ich den Auftriebsbeiwert (Ca). Da ich dazu nichts gefunden habe im Internet (spezifisch für Segelflugzeuge) möchte ich fragen, ob jemand zufällig Beispielauftriebsbeiwerte weiß für Segelflugzeuge.

    Gruß
    Ossa
     
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  3. #2 Whisky Papa, 23.05.2015
    Whisky Papa

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    Setze dich doch mal mit dem/den Autoren dieser Präsentation in Verbindung, vielleicht können die dir weiterhelfen.

    Oder halt die Designer/Hersteller von Segelflugzeugen...

    :wink: WP
     
  4. #3 atlantic, 23.05.2015
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  5. #4 alphamike, 23.05.2015
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    Einfach selber ausrechnen:

    Du kennst die bekannte Formel für den Auftrieb

    F_A = 1/2 * Ca * v^2 * roh * F


    F_A = Der Auftrieb in Newton, im geraden Flug ist das das Fluggewicht, kannst Du im Internet für nahezu jedes Segelflugzeug finden

    v = Mindestgeschwindigkeit, ebenso im Internet zu finden

    In die Formel kommen noch Luftdichte roh und Flügelfläche F, beides ebenfalls im Internet zu finden

    --> Voila, damit läßt sich der Auftiebsbeiwert sehr exakt ableiten.



    Bei anderen abschreiben wäre doof und zu einfach, oder?


    Viele Grüße
    Andreas


    BTW: Was soll "dynamischer Auftrieb" sein?
     
  6. gero

    gero Alien

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    und damit hast Du gleich noch was gelernt. Da das Fluggewicht (Wasserballast vergessen wir mal) konstant bleibt, gibt es einen schönen Zusammenhang zwischen Fluggeschwindigkeit und Auftriebsbeiwert. Der Pilot kann den Auftriebsbeiwert nämlich seuern, indem er den Anstellwinkel verändert (Nase hoch oder runter). Und genau damit steuert er die Fluggeschwindigkeit. Nur für den Fall der Frage, wie man denn bei einem Segelflugzeug die Geschwindigkeit steuern kann, so ganz ohne Propeller ...

    gero
     
  7. #6 Flusirainer, 24.05.2015
    Flusirainer

    Flusirainer Space Cadet

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    Also da möchte ich mal widersprechen, das man mit dem Anstellwinkel die Fluggeschwindigkeit steuert (harte Manöver mit den Höhenruder mal ausgeschlossen).
    Der Anstellwinkel verändert sich in Abhängigkeit der Geschwindigkeit und nicht umgekehrt. Die Fluggeschwindigkeit steuert man über die Sinkrate und letzteres über den Pitch. Den dann bitte nicht mit dem AOA verwechseln.
     
  8. gero

    gero Alien

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    Der Unterschied zwischen Pitch (Winkel zwischen Flugzeuglängstachse und Horizont) und Anstellwinkel (Winkel zwischen Profilbezugslinie uns Luftströmung) ist natürlich nicht unwichtig. Aber da der Segelflugzeugführer für dieSteuerung um die Querachse nun mal nur den Steuerknüppel (Wölb- und Landeklappen mal beiseite gelassen) hat, steuert er sehr wohl den Anstellwinkel mit dem Höhenruder. (der Gleitwinkel (Sinkrate) unterscheidet sich zwischen Gleitzahl 15 und 30 um gerade einmal 2 Grad). Höherer Pitch bedeutet erst einmal höherer Anstellwinkel und damit größeren Auftriebsbeiwert. Das Gleichgewicht findet sich dann bei einer niedrigeren Geschwindigkeit wieder. Dabei spielt natürlich auch der höhere Luftwiderstand(sbeiwert) bei höherem Anstellwinkel eine Rolle...

    gero
     
  9. Toryu

    Toryu inaktiv

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    Man muss unterscheiden zwischen Steady-State und Transient - ich denke, dass letzteres mit "dynamischem Auftrieb" gemeint ist.
    Eine Formel einfach nach Ca umzustellen traue ich dem Eingangsposter auch ohne Hilfe von außen zu...

    Zunächst steuert man mit dem Stick eine Pitch-Rate (ergibt sich aus dem Momentenhaushalt), die dann in Abhängigkeit der Trägheit des Flugzeugs und der Strömungscharakteristika* des Profils einen AoA und einen Auftriebsbeiwert ergeben.

    Man kann nicht einfach den AoA (direkt) steuern, indem man mit dem Knüppel ein bisschen umher rührt. Um den Steady-State Zusammenhang zwischen AoA und v herzustellen, muss auch noch die dazugehörige Leistung zur Verfügung stehen**.
    Auf Deutsch: Man fliegt ausgetrimmt.
    Wie schnell sich dieser Zustand herstellt (und ob er bei größeren Abweichungen überhaupt von selbst zustande kommt), ist abhängig von der stat. Stabilität des Flugzeugs und der Ausgangslage.
    Dabei ist zu beachten dass der spez. Leistungsüberschuss eines Segelflugzeugs immer negativ ist.

    Dass höherer Pitch nicht zwangsläufig einen höheren Auftriebsbeiwert bedeutet, kann man leicht bei ±90° Pitch nachvollziehen.
    Pitchwinkel und Auftrieb sind entkoppelt. Es ist die Äderung des Pitchwinkels, die im Zusammenspiel mit der Trägheit des Flugzeugs (ergo: Änderung des Anströmwinkels gegenüber dem Geschwindigkeitsvektor des Flugzeugs) eine Änderung des Anstellwinkels und damit eine Änderung des Auftriebsbeiwerts bewirkt.

    Das ist wie mit dem Huhn und dem Ei - Anstellwinkel und Geschwindigkeit sind im Steady-State Bereich nunmal verknüpft***.
    Habe ich einen Wert, muss ich den anderen Wert zuordnen, sonst klappts nicht mit dem Flug bei xy g.

    Ob man die Sinkrate über den Pitch verstellt, hängt vom Flugzustand ab. Man kann die Sinkrate (speziell wenn es um einen Sollgleitpfad geht) sehr prima mit dem Leistungsüberschuss steuern - das geht dann eben nur so weit, wie mein L/D es zulässt.

    Die Sinkrate ergibt sich aus der Fluggeschwindigkeit - die ist nämlich auch nur ein Vektor, der sich in Vertikal- und Horizontalkomponente zerlegen lässt.
    Wie groß das "benötigte Sinken" ist, ergibt sich aus dem Leistungsüberschuss des gewünschten Flugzustands. Da sind wir dann wieder beim Gashebel und der virtuellen L/D-Veränderung.

    Prinzipiell ist die Betrachtung der Polare (v => Ca und andersherum) nicht falsch. Man sollte aber nicht vergessen, welchen Randbedingungen diese Zuweisung obliegt.

    ___
    * z.B. partielle Ablösungen, High Speed Stall, etc.
    Das sind alles Phänomene, die im Steady State Bereich eher keine Rolle spielen, in der wirklichen Fliegerei (je nach dynamik des Manövers) aber schnell mal die einfache Theorie bei Seite pusten.

    ** Man kann den Gashebel im Sinne der Leistungskontrolle als Gleitwinkeleinstellung verstehen. Dabei ändert sich nicht der tatsächliche, aerodynamische L/D, aber der Gleitwinkel kann durch Entnahme oder Zugabe von Leistung von außen flacher oder steiler gewählt werden. Das kann man als virtuelle Veränderung des L/D betrachten. Virtuell deswegen, weil in der Flugleistungsbetrachtung nur der tatsächliche L/D zählt.
    Je nachdem, wie weit man vom Trimmzustand entfernt ist, dauert das Einstellen jenes Zustands eine Weile. Man kann nicht bei x-beliebiger Geschwindigkeit einfach einen AoA-Wert einstellen, und erwarten, dass sich zügig die dazugehörige Fluggeschwindigkeit einstellt.

    *** Wenn es mir meine Richtungsstabilität und Motorleistung zulässt, kann ich auch bei 80° AoA noch prima im Horizontalflug fliegen! Rechne ich den Post-Stall Bereich hinzu, habe ich also nicht nur zwei ausgetrimmte Geschwindigkeiten für einen Leistungspunkt, sondern auch theoretisch (!) zwei mögliche Anstellwinkel (Ca_1 = Ca_2) für eine Geschwindigkeit!
     
  10. #9 Flusirainer, 24.05.2015
    Flusirainer

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    Klingt aber irgendwie alles nach motorisiertem Flugzeug.
    Der Motor beim Segelflieger ist ja die Schwerkraft und somit leistungsmäßig nicht regelbar.


    Das ist schon logisch, das es (konstruktionsbedingt und vom Gewicht abhängig) zur Geschwindigkeit immer den passenden Anstellwinkel gibt und umgekehrt. Das ändert aber nichts daran, das ich nur durch die Änderung der Geschwindigkeit auch den Anstellwinkel verändere und nicht umgekehrt.
    Das wäre ja dann quasi, das ich die Flügelstellung variiere (zB. durch Änderung des Pitch), wärend dabei die horizontale Flugrichtung, sprich der Gleitweg, konstant bleibt.
     
  11. n/a

    n/a Guest

    Hallo Toryu,

    beantworte doch einfach mal die Frage des Themenstarters...

    Bitte ohne den berechneten > Post-Stall Bereich < und ohne Gashebel/Motorleistung denn er hat nach dem Ca eines Segelflugzeugs gefragt. :wink:

    Gruß Rolf
     
  12. Toryu

    Toryu inaktiv

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    Ob motorisiert oder nicht, spielt bei der Betrachtung der spez. Überschussleistung keine Rolle.
    Das Segelflugzeug ist da nur ein Spezialfall des Motorflugs.
    Durch Betätigung der Bremsklappen kann ich auch beim Segelflugzeug die spez. Überschussleistung bei gegebener Fluggeschwindigkeit variieren.

    Merke: Ps= ((T-D)/W)*v

    Segelflugzeug: T=0
    Motorflugzeug: T= variabel

    Das ist ein bisschen eine Frage der Betrachtungsweise. Man kann ein Flugzeug auch locker ohne ASI fliegen und stattdessen auf eine Anstellwinkelanzeige gucken. Dort regelst du dann eben nicht den Anstellwinkel über die Fluggeschwindigkeit, sondern die Fluggeschwindigkeit über den Anstellwinkel.
    So läuft das beispielsweise bei allen Trägerflugzeugen.

    Du gehörst auch mehr zur Spaßvogelfraktion, oder?
    Die möglichen Ca-Werte sind durch die Lilienthalpolare definiert.
    Ohne das nennen konkreter Randbedingungen/ Flugzustände, kann er sich einen aussuchen.
     
  13. #12 n/a, 24.05.2015
    Zuletzt von einem Moderator bearbeitet: 24.05.2015
    n/a

    n/a Guest

    Hallo Toryu, keineswegs...

    ich weis nur das der Themenstarter mit deinen (sehr) theoretischen Einlassungen nichts anfängt.

    Ich beantworte die Frage nach dem Ca eines Segelflugzeugs mal numerisch aus meiner Erfahrung als (Modell)Segelflieger.

    Max (möglich) = ~ 1,2 ...mehr geht nicht, dann folgt der Strömungsabriß.

    Min = ~ - 0,4 ... (sagt die theoretische Polare, je nach Re-Zahl)

    Ich fliege gerne das MH 32 vom Martin Hepperle.
    http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=mh32-il

    Praktisch fliegbar dürfte sich der Ca- Bereich zwischen 0,1 --> 0,8 bewegen (Sturzflug bis Thermikrumschleichen). Im stationären Gleitflug etwa Ca = 0,6.
    Zu jedem Ca gehört ein ganz bestimmter Anstellwinkel, den steuere ich mit dem Höhenruder, siehe im link beim Diagramm Cl/alpha...
    Der Bereich geht von -5° --> +10°.

    Gruß Rolf
     
  14. Toryu

    Toryu inaktiv

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    Damit bist du näher an einem echten Profil - Rn möglichst bei 10^6:
    http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=du861372-il

    ...und da greift wieder der "theoretische Ansatz" - siehe vorherige Posts und was das Höhenruder nun eigentlich steuert.
     
  15. #14 n/a, 24.05.2015
    Zuletzt von einem Moderator bearbeitet: 24.05.2015
    n/a

    n/a Guest


    Hallo Toryu,

    nööö, das mit dem Steuerknüppel das Höhenruder gesteuert wird, das ist ein ganz "praktischer Ansatz" :!:

    Gruß Rolf

    ps... was du mir mit dem (echten) du-Profil sagen willst, versteh ich nicht :headscratch:
     
  16. Toryu

    Toryu inaktiv

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    Ein F3-Klasse Modellsegler hat nicht so viel mit einem echten Segelflugzeug zu tun.
    Das DU-86 ist wesentlich näher an einem echten Segelflugzeugprofil.

    Und das hat was genau mit dem Anstellwinkel zu tun?
    Die Transferfunktion für Höhenruderausschlag => Anstellwinkel ist komplizierter als Höhenruderausschlag => Pitch Rate.
     
  17. n/a

    n/a Guest

    ...die fliegen "nur" nach der gleichen Physik...:!:

    ...das glaubst aber auch nur du, das Profil DU 86-137/25 ist ein symmetrisches :FFEEK:

    Gruß Rolf
     
  18. Toryu

    Toryu inaktiv

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    Und?
    Es ist ein ordentliches Laminarprofil, was in seinen Eigenschaften deutlich näher an einem DU99 (z.B. in einer ASW-28) ist, als dein Spielzeuggleiterprofil.
     
  19. n/a

    n/a Guest

    ...du fängst an diskreditierend zu werden...=> Spielzeuggleiterprofil...

    Die ASW-28 hat kein symmetrisches Profil...jedenfalls nicht an der Tragfläche, am Höhenleitwerk sehr wohl...:tongue:

    Wenn für dich ein echtes Segelflugzeugprofil ...

    ...ein Symmetrisches ist, dann ist es für mich hier verschwendete Lebenszeit weiter zu argumentieren.

    Mit nicht mehr freundlichen Grüßen

    Rolf
     
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    Hallo

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  21. #19 H.-J.Fischer, 24.05.2015
    H.-J.Fischer

    H.-J.Fischer Alien

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    Profil ASW 28 innen: DU99-147

    Gruß
    Hans-Jürgen
     
  22. Toryu

    Toryu inaktiv

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    Du kannst ja zur Abwechslung mal einen Blick auf die Ca-Werte werfen, und erklären, was daran so furchtbar symmetrisch sein soll. Klar, die Wölbung ist nicht die größte, aber wir haben hier trotzdem etwa 2000% mehr echtes Segelflugzeugprofil, als an einem Modellgleiter.

    Natürlich kannst du diese sinnlose Nebelkerze auch links liegen lassen, und wieder zum Thema zurückkehren.
    Wobei, so richtig Inhalt hast du ja bisher nicht geliefert. Schonmal über einen Beitritt in "Die Partei" nachgedacht?
     
Moderatoren: Skysurfer
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