Auftriebsbeiwerte für B777 in Flugsimulatoren?

Diskutiere Auftriebsbeiwerte für B777 in Flugsimulatoren? im Verkehrsflugzeuge Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Hallo, vor kurzem habe ich ja einen Beitrag zur Berechnung des Schubs und des Auftriebs erstellt. Ich bin dabei, einen Flugsimulator für eine...

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  1. #1 stefanpc81, 26.01.2016
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    Hallo,

    vor kurzem habe ich ja einen Beitrag zur Berechnung des Schubs und des Auftriebs erstellt. Ich bin dabei, einen Flugsimulator für eine B777-200ER zu programmieren. Bisher habe ich mich den Auftriebsbeiwerten des A380 begnügt (da ich für die B777 nichts gefunden habe) und diese für mich ein wenig angepasst:
    bis 100m Höhe ca = 1.5
    bis 1 km ca = 1.4
    bis 5 km ca = 1
    und darüber ca = 0.45

    Das hat zur Folge, dass meine Simulation nach Abzug der Gewichtskraft Fg einen Auftrieb von ca. 3m/sec bei ca. 190 Knoten erzeugt. Das kommt mir nicht realistisch vor. Frage: Woher nehmen Flugsimulatoren wie der MS Flightsimulator 2000 oder der FlightGear 3.4.0 die Auftriebsbeiwerte hierfür her? Oder gibt es Formeln unter Berücksichtigung von Fluggeschwindigkeit, Stellung der Flaps und des Anstellwinkels? Für Hilfen bedanke ich mich schon mal.
     
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  3. #2 Taliesin, 27.01.2016
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    Im Prinzip kannst du dir die Auftriebswerte ausrechnen, wenn du alles andere hast.
    Auftrieb = C[SUB]A[/SUB] * Fläche * 0,5 * Dichte * Geschwindigkeit²
    Solange du das Gewicht und die Geschwindigkeit kennst, kannst du die Dichte über die Flughöhe approximieren und einfach nach C[SUB]A[/SUB] umstellen.

    Das setzt natürlich einen Geradeausflug ohne Vertikalgeschwindigkeit voraus, aber für eine erste Abschätzung vielleicht brauchbar?
     
  4. #3 Schorsch, 27.01.2016
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    Es ist schwer darauf zu antworten, weil die Frage an sich schon falsch ist. Das ist kein Herabwürdigung, Flugsimulation ist zwar nicht fürchterlich kompliziert, aber die dahinter stehende Flugmechanik auch ne Wissenschaft. Das mischt sich mit Allgemeinplätzen aus Internet und Foren, und jeder Hobby-Programmierer stellt irgendwann selbst in einem Forum die Frage nach dem Auftriebsbeiwert.

    Kurz: vergiss ihn.

    Rechenweg wie folgt:
    Auftrieb = Gewicht (Festlegung!)
    Widerstand = 1/18 * Gewicht (1/(12-X) bei Landeanflug, 1/(14-X) Start, X=2 für ausgefahrenes Fahrwerk)
    Es ergibt sich eine resultierende X-Kraft bei konstantem Schub, welche man in Beschleunigung übersetzen kann.
    Höhenänderung wird durch Nicken (> Google) und einem "gewichtsabhängigen Zusatzwiderstand" (> Google: Schiefe Ebene) modelliert.

    Wenn Du das hinkriegst, dann reden wir weiter. Vorher nicht.
    Was ist aus dem letzten Thema geworden?
     
  5. #4 mcgyvr81, 27.01.2016
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    Just seen what you did there...

    :wink:
     
  6. #5 Schorsch, 28.01.2016
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    Und es erstaunt immer wieder welch nützliches Tool das Internet ist.
    In diesem Artikel:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Drag_Polar
    Sind die Lift-Drag Werte eines modernen Single Aisle Verkehrsfliegers praktisch aufgeschrieben und eine Formel gegeben, mit der sich alle Probleme erübrigen.

    Im Prinzip ist es so leicht, aber ich verstehe die "Anfangshürden" ganz gut. Daher ist jedes Detail weniger gleich besser.
     
    mcgyvr81 gefällt das.
  7. #6 stefanpc81, 28.01.2016
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    (Unabhängig zu Schorschs Beitrag) An dem Tag nachdem ich den Beitrag schrieb, habe ich noch gemerkt, dass die Schubkraft Fn nicht horizontal, sondern in Richtung des Anstellwinkels (oder anders ausgedrückt: parallel zur schiefen Ebene) wirkt. Mit dieser Erkenntnis habe ich dann die Kraft in z- und x-Richtung zerlegt. Z also zum Auftrieb Fa durch die Tragfläche addiert und x zur Fortbewegung in horizontaler Richtung addiert. Letztere wiederum um den Luftwiderstand Fw verringert.

    Jetzt habe ich mich über die schiefe Ebene informiert und bin jetzt aufgrund verschiedener Seiten im Web verunsichert, wie ich die Kräfte von der schiefen Ebene im Falle eines fliegenden Flugzeugs umsetzen soll. Die Gewichtskraft FG wirkt senkrecht nach unten. Die Auftriebskraft Fa wirkt FG entgegen. BTW: Ist meine Überlegung richtig, dass der Auftrieb mit größerem Anstellwinkel kleiner wird, da die Flügelfläche von unten gesehen quasi kleiner wird? Auftrieb = CA * Fläche * 0,5 * Dichte * Geschwindigkeit²
    In welche Richtung wirkt aber der Widerstand Fw, für den Schorsch die Gleichung aufstellte? Ist das der Luftwiderstand? Laut Wikipedia wirkt Fw parallel zur Erdoberfläche.
    Meint Schorsch mit dem "gewichtsabhängigen Zusatzwiderstand" die Haftreibungskraft FR, welche den Schub sozusagen unterstützt? Ist also FR = Fw (Luftwiderstand) * cos Alpha?

    Zum Nicken: Die Formel lautet M = r * F. Der Abstand r = ungefähr 30m habe ich anhand eines Modellflugzeugs gemessen. Wie groß die Kraft sein kann, die das Höhenruder erzeugt, weiß ich nicht. Eben habe ich mich noch mit der Winkelgeschwindigkeit befasst, welche Omega = d Phi / d t ist. Da meine Programmierung jede 1 sek. neu berechnet wird, bei der ich auch möglichst bleiben möchte, müsste ich als Ergebnis aus Omega = Winkeländerung gleich setzen.

    Womit ich auch noch nicht ganz klar bin, ist die Flugrichtung (bspw. schräg nach oben beim Start) durch mehr oder weniger Schub und Auftrieb sowie dem Anstellwinkel. Denn das Flugzeug kann ja im Landeanflug mit der Nase nach oben, also Anstellwinkel > Flugwinkel, fliegen und sich trotzdem in Flugrichtung schräg nach unten befinden.

    Die ersten Sachen, die Schorsch mir als "Aufgabe" gestellt hat, habe ich verstanden:
    beim Start mit ausgefahrenem Fahrwerk wäre "Widerstand von Schorsch" (ist das Fw?) = 1/12 * m (295155.555 kg) = 24596.29625 N.
    Unter der Voraussetzung von m = 295155.555 kg (also schon recht stark beladen) und v = 162 kts = 83.34 m/s soll die Auftriebskraft etwa der Gewichtskraft entsprechen. Also mit den o.g. Werten Fa = 2895243.183 N.
    Die Beschleunigung des Auftriebs wäre nach Umstellung der Formel a = 0.9744 * 427.8 (Flügelfläche) * v^2 / 295155.555 und mit 83.34 m/s ist a = 9.8092 m/s^2
     
  8. #7 Boogi, 29.01.2016
    Zuletzt bearbeitet: 29.01.2016
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    Hallo Stefan,

    mal ein paar Ideen und Korrekturen von mir:
    Muss heißen: in Richtung der Längsachse
    Genau, und zwar immer.
    Der Auftrieb wirkt definitionsgemäß senkrecht zur Anströmung, im Steigflug also nach "schräg hinten", im Kurvenflug "nach innen" und im Rückenflug nach unten (es sei denn er ist negativ).
    Der Widerstand wirkt definitionsgemäß parallel zur Anströmung, im Allgemeinen also nicht parallel zur Erdoberfläche.
    Haftreibungskraft, die den Schub unterstützt???

    So würde ich eine einfache Flugsimmulation in der Ebene (ohne Roll- und Gierwinkel), also nur mit Rotation um die Querachse machen:

    1. Aktuellen Flugzustand nehmen: Geschwindigkeit und Winkel der Flugbahn, Richtung der Flugzeuglängsachse, Rotationsgeschwindigkeit um die Querachse.

    2.: Anstellwinkel berechnen => ca, cw, cm über die Polaren bestimmen. Entweder aus tabellierten Werten interpolieren oder analytische Polaren verwenden.

    3. Die Beiwerte in Kräfte umrechnen: Fa, Fw, M(Neutralpunkt). Schub in Abhängigkeit von V bestimmen.

    4. Kräfte ins globale Koordinatensystem drehen: Fx, Fy. Moment umrechnen bezüglich des Schwerpunktes: M(Schwerpunkt)

    5. Flugzustand unter Annahme konstanter Kräfte updaten => neue Position, Geschwindigkeit Winkel und Rotation.

    Und bitte: nutze gleich variable Zeitschritte! Nur wenn dt in den Gleichungen auftaucht passen die Einheiten und Du bist flexibel mit dem Code. Auch wenn es erst mal etwas mehr Arbeit macht.

    Gruß
    Boogi

    PS.: Ich habe das alles schon mal gemacht, da sollte es hier im Forum auch noch ein paar Beiträge von mir geben. Vielleicht finde ich auch noch den Code von damals. Damit konnte man immerhin mit nem Segelflugzeug Windenstart machen...

    Edit: Das Internet vergisst nie...
    http://www.flugzeugforum.de/threads/34639-Flugbewegungen-berechnen
     
  9. #8 Schorsch, 29.01.2016
    Zuletzt bearbeitet: 29.01.2016
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    Und ich würde es noch viel einfacher machen.
    Anstellwinkel? Braucht man nicht, nur Ballast.

    Koordinatensystem am Flugzeug. Es gilt bei Flug ohne Höhenänderung.
    in z-Richtung gilt: A = m*g (und zwar immer!)
    in x-Richtung gilt: Schub (T) - Widerstand (W) = Freie Beschleunigung (m*a)

    Nehme ich nun den Bahnwinkel hinzu (der Winkel zwischen Horizont und Flugbahn), kann ich schreiben:
    Schub - (sin(gamma) * m * g + Widerstand) = m*x_pkt_xpkt
    x_pkt = x_pkt_pkt * ds
    x = x_pkt * ds;

    x ist Flugzeugfest. Will ich Geschwindigkeit über Grund, dann muss ich den Bahnwinkel rausrechnen:
    x_pkt_erde = x_pkt_flugzeug / cos(Gamma)
    Gleiches gilt für z. Da es keine BEschleunigung in z-FLugzeug-Richtung gibt (siehe erste Definition), gilt für die Höhenänderung:
    z_pkt = x_pkt * sin(Gamma)

    Ich habe nun eine wunderbare Flugsimulation mit nur zwei Eingabewerten:
    Gamma: der vom Piloten gesteuerte Flugbahnwinkel
    Schub: der vom Piloten gesteuerte Schub
    Die einzige "komplizierte" Größe ist der Widerstand, hier aber kann ich sagen:
    W = A/Gleitzahl

    Dieses Modell kennt keinen Stall. Das ist aber egal, wenn man die Geschwindigkeit immer schön im grünen Bereich belässt.
     
  10. #9 Schorsch, 29.01.2016
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    Eine Bitte: Du hast ein krudes Modell, so passe auch die Genauigkeit an. 10 aussagekräftige Stellen wenn Du durch einen Schätzwert teilst? Das Ergebnis niemals genauer haben als die ungenaueste Annahme.
    Richtig wäre hier als 25kN.
    Und ja, genau so ist das Konzept gemeint.
     
  11. #10 Schorsch, 29.01.2016
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    Es gibt meist CA-CW Polaren, da braucht man den Anstellwinkel gar nicht wissen. Der ist nämlich tatsächlich eher akademisch, wenn man eine Performance-Simulation macht. "Die Großen" machen es im Übrigen auch so.
     
  12. #11 stefanpc81, 30.01.2016
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    Danke soweit, vor allem an Schorsch!
    Zitat:
    Die einzige "komplizierte" Größe ist der Widerstand, hier aber kann ich sagen:
    W = A/Gleitzahl

    Wenn ich die Formel zur Berechnung der Gleitzahl beim Start ausrechne, komme ich auf 117.72. Ist diese Zahl das Verhältnis von der Gleichung L/D = CL/CD, welche auf der Seite https://en.wikipedia.org/wiki/Drag_Polar genannt wird? Wenn nein, wie komme ich auf den Wert der Gleitzahl?

    Frage: Gilt der Widerstand = 1/18 * Gewicht nur für den Reiseflug? Und beim Rollen am Boden mit Fahrwerk und ohne Auftrieb 1/12?
    Wenn ich mir den CD-Koeffizienten ausrechne (z.B. mit 1/12 des Gewichts: CD = 0.083), möchte ich mit folgenden Werten arbeiten:
    CD = Reise 0.055, Landung 0.083, Start 0.071. Hinzu käme noch der Widerstand vom Fahrwerk mit 0.015, welche sich auch mit der Angabe im Internet für eine B777 bei http://www.fzt.haw-hamburg.de/pers/Scholz/GF/SEECKT-RE-KTH_Re-Design_B777_08-09-28.pdf deckt. Auf S. 62 des Dokuments bei http://web.mit.edu/amarch/www/files/March_thesis_SM.pdf gibt es ein Kurvendiagramm CDflap / Flap deflection. Diesen Wert, z.B. ca. 0.08 für 10° Flaps, müsste ich also zum o.g. CD hinzurechnen.

    Ist das soweit korrekt, was ich vor habe, zu berechnen?
     
  13. #12 Schorsch, 30.01.2016
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    Du musst ein Gefühl für Dimensionen entwickeln! Gleitzahl unter 6 ist falsch, über 22 ebenso.

    Nebenbei:
    :mad::mad::mad::mad::mad::mad::mad:
    Wenn Du - 'tschuldigung - Scheiße ausrechnest, dann erspare mir bitte die 4 aussagefreien Stellen. Du machst Dich lächerlich!


    Wieso willst Du mit CD arbeiten? Davon verstehst Du nichts, was Deine Google suche zeigt.
    Beide Beispiele sind schlecht und hier nicht passend (hier ist Google nicht Dein Freund), da nirgendwo Gesamtwiderstandspolaren gezeigt werden. Du baust Dir fleißig Fehler ins Modell.
    Seite 63 des deutschen Dokuments enthält jedoch gute Werte für Gleitzahlen, an denen würde ich mich orientieren.
    Speziell im Falle Take-Off und Landing sind die Gleitzahlen weitgehend Geschwindigkeitsunabhängig (innerhalb des validen Bereichs). Die im Dokument genannten Zahlen sind mit unter 10 im Take-Off Fall allerdings eher pessimistisch (die B777 auch nicht gerade der Platzhirsch in Sachen High Lift Performance; die gezeigte Methode auch eher eine Pfeil & Bogen Methode zum Flugzeuge entwerfen).
    Viel mehr Mühe würde ich in die Modellierung Deines Triebwerks stecken, denn dort steckt der große Fehler (den Du allerdings noch nicht entdeckt hast).

    Wenn man unbedingt mit CD = f(CL) arbeiten will, dann so wie Schorsch es sagt:
    CD = CD0 + k*(CL-CL0)^2
    Werte dafür habe ich oben gegeben. Ist zu 90-95% genau.
    Dies benötigt man aber erst dann, wenn man seine Simulation um Kurvenflug erweitert (weil dann Lastvielfache größer 1). Die minimalen Lastvielfache beim Rotieren kann man hingegen getrost vernachlässigen.
     
  14. #13 stefanpc81, 30.01.2016
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    Entschuldigung, aber du schreibst doch: W = A/Gleitzahl
    Das gibt umgestellt Gleitzahl = A/W
    Meine Werte Widerstand beim Start 24596 N und Fa = 2895243 N stimmen ja offenbar und eingesetzt in die Formel ergibt das rund 117.72! Wie auch immer, die Gleitzahl entnehme ich jetzt dem PDF-Dokument.

    Da ich eben nicht alles wissen kann, habe ich ja nachgefragt.
    Vielleicht habe ich mich auch missverständlich ausgedrückt: 1/12 = 0.083, dieser Wert müsste m.E. also etwa CDp sein. Bei ausgefahrenem Fahrwerk wäre CDgear 0.015. Dieser Wert von 0.015 scheint doch gut zu sein, denn der Unterschied deiner Bruchzahlen bei der Landung entspricht 0.016 und beim Start 0.012. Der gesamte CD-Wert wäre für mich also vereinfacht ausgedrückt = CDp+CDgear+CDflaps. Dann hätte ich zusätzliche Widerstände, wenn ich das Fahrwerk ausklappe oder die Flaps ausfahre. Rechnen müsste ich dann also nicht z.B. 1/10 * Gewicht bei der Landung, sondern z.B. (0.083 + 0.015 = 0.098) 0.098 * Gewicht.

    Was soll da falsch sein? Ein Triebwerk einer B777-200ER hat 86760 lbf = 386 kN. 386 kN * 2 = 772 kN. Fn = m * a. Umgestellt a = Fn / m = 772000 N / 295155.555 kg = 2.6 m/s^2 = 5 Knoten.
     
  15. Boogi

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    @Schorsch
    Dein einfaches Modell ist sicherlich gut für den Anfang geeignet. Damit sollte Stefan relativ schnell was funktionierendes basteln können. Die Frage ist: was bringt ihm ein vereinfachtes Modell, wenn er nicht weiß, wie überhaupt vereinfacht worden ist, wo dadurch die Grenzen liegen und was das noch mit Physik zu tun hat?

    @Stefan
    Darf ich mal fragen welche Vorbildung Du hast? Mathe, Physik etc.? Ich habe irgendwie das Gefühl, dass Du Dich mit den Grundlagen schon ziemlich schwer tust. Sagen Dir Ausdrücke wie "x_pkt" in Schorschs Post denn was?

    PS.: Einmal steht x_pkt_xpkt statt x_pkt_pkt :)
     
  16. #15 arneh, 30.01.2016
    Zuletzt bearbeitet: 30.01.2016
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    Mit Deinem Gefühl -ähh- Widerstand stimmt was nicht. Der ist um Faktor ~10 zu niedrig

    Ääähhemmm.
    Schau Dir mal die '2' genauer an. Die macht aus dem Ganzen ein Meter pro Sekunde zum Quadrat, will sagen eine Beschleunigung. Nix Knoten. (Wenn schon dann Knoten pro Sekunde, was aber eine ähnlich unsinnige Einheit wie Angstroem pro Woche :FFTeufel: ist). Wenn man damit weiterrechnen will, sollte man auch besser bei den SI Einheiten bleiben. Damit kann man wunderbar plausibilisieren.
     
  17. #16 stefanpc81, 31.01.2016
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    @arneh
    Der Widerstand beim Start ist laut "Schorsch" FW = 1/12 * m = 0.083 * 295155.555 kg = 24596 N. Mit der gegebenen "Gleitzahl-Formel" wäre beim Start mit 83.34 m/s FW = 346735 N. Für eine andere Berechnung des Widerstandes wäre ich dankbar. Die Gleitzahl bei einer 777-200LR ist übrigens beim Start 8.35, im Reiseflug 19.6 und im Landeanflug 7.85.

    Ich wüsste mal gerne, mit welchen Zahlen ich die Berechnung CD = CD0 + k*(CL-CL0)^2 durchführen soll. Gefunden habe ich k = 1/PI * Aspect ratio AR * efficiency factor e. AR einer B777 ist 8.7, e im Reiseflug 0.85 und 0.7 bei der Landung. BTW: Welchen Wert kann ich für den Start nehmen?
    CD0 = parasitic and wave drag = ???, CL0 = ???.
    Auftrieb FA = v^2 * CL * luftdichte 1.2 kg/m^3 * 0.5 * 427.8 m^2
    ergibt umgestellt und mit v = 83.34 m/s und FA = 2895243 N ist CL = FA / (v^2 * luftdichte 1.2 kg/m^3 * 0.5 * 427.8 m^2) = 1.624 (ein m.E. sehr realistischer Wert). Wie komme ich an die anderen CL-Werte, also für Reiseflug und im Landeanflug?

    Im Dokument http://www.fzt.haw-hamburg.de/pers/Scholz/GF/SEECKT-RE-KTH_Re-Design_B777_08-09-28.pdf steht auf S. 26
    Welches CD in diesen o.g. Formeln entspricht dem Wert 1/12 etc. von "Schorsch"?

    @Boogie
    Danke für den Beitrag...
    Also, erstmal Mittlere Reife mit Mathematik-Noten 1-2, danach 11./12. Klasse einer Wirtschaftsschule (Mathematik) und nach abgeschlossener Ausbildung FH-Reife bzw. Fachabi. Nach ein paar Jahren Berufsleben habe ich ein knappes Semester Elektrotechnik studiert, wo ich allerdings durch Stress schnell krank wurde und es abbrechen musste. Bei letzterem habe ich Differential- und Integralrechnungen gelernt und nach einer Nachhilfe ganz gut verstanden. Physik hatte ich in der Realschule und auf der FH, habe allerdings nicht immer alles verstanden. Mit "x_pkt" ist die Ableitung "x punkt" nach der Zeit gemeint, welche ich ehrlich gesagt erst mal googeln musste. Ich kenne nur f(x) und f'(x) usw. beim Differenzieren an der FH.

    Nochmal @arneh
    Dass 2.6 m/s^2 = 5 Knoten nicht ganz korrekt ist, ist mir klar. Ich hätte noch dazuschreiben sollen, das dies bedeutet, dass mein Programm nach jeder berechneten 1 Sekunde in diesem Fall die Geschwindigkeit um 5 Knoten zunimmt.

    Ich habe eine grafische Oberfläche für mein Programm geschaffen, mit u.a. Schubhebeln, einem Steuerknüppel, "Fuel run"-Hebeln und diversen Schaltern und Monitoren. Der Steuerknüppel wurde aufgrund der mir noch fehlenden Informationen noch nicht endgültig eingearbeitet. Wäre hier 1 bis 2° Abweichung beim Nicken und Gieren/Rollen pro Sek. realistisch? (Bei mir wird einfach die Richtung um min. 1° geändert, ohne dass das Flugzeug giert oder rollt. Ich weiß, das ist nicht realistisch aber bedeutend einfacher zu programmieren.)
    Eine Stall-Warnung wollte ich ursprünglich schon mit einbauen.
    Was mir noch unbeantwortet blieb, ist die Frage nach der Höhenänderung durch Nicken und wie sich die Flaps, welche ich gerne noch einbauen würde, "mathematisch" auf den Auftrieb auswirken.

    Die Berechnungen der Änderung nach der Zeit fallen bei meinem Vorhaben praktisch weg, da ich wie gesagt alle 1 Sek. neu die Flugrichtung, Flughöhe, Geschwindigkeit etc. neu berechne bzw. addiere. - Hier als auch bei meinem anderen Beitrag in diese Forum habe ich mit lbs- und Knoten-Angaben fälschlicherweise vermuten lassen, dass ich mit falschen Einheiten rechne. Ich habe diese bloß angegeben, da ich diese im englischsprachigen Internet gefunden habe und sie dann in meiner Programmierung umgerechnet habe bzw. sie in der grafischen Oberfläche in englischen Maßeinheiten anzeigen lasse.
     
  18. #17 Schorsch, 31.01.2016
    Zuletzt bearbeitet: 31.01.2016
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    Wenn man sein Modell hinreichend modular aufbaut, kann man es später "aufbohren".
    Hier der Prozess:
    1. 2D (x-z-Ebene) Massepunkt simulieren. Sprich: Gleichungen für beide Achsen erstellen, Transformation von flugzeugfestem Koordinatensystem (darin berechne ich meine Kräfte) zu erdfesten (darin habe ich die Bewegung)
    2. Kräfte sind erst mal ganz simpel: Auftrieb gleich Gewicht, Widerstand gleich Schub. Anfangsbedingungen eines horizontalen Flugs.
    3. wenn das klappt (ist ja halbwegs trivial), führe ich den Bahnwinkel Gamma ein (erst mal ohne Einfluss auf die Kräftebilanz in X-Richtung)
    4. Kräfte in X-Richtung nun als Funktion von Gamma (Prinzip Schiefe Ebene). Jetzt sollte man in der Simulation erkennen, dass bei Bahnwinkeländerung die Geschwindigkeit sinkt.
    5. einfache Steuer- bzw. Reglersysteme implementieren (Änderung von Gamma als Funktion der Zeit oder, fortgeschrittener, als Funktion der Geschwindigkeit)
    6. wenn das funktioniert kann ich das Modell verfeinern, also die Kraftberechnung
      1. Schub als Funktion von Geschwindigkeit und Höhe
      2. Widerstand als Funktion des Auftriebs
      3. Fahrwerk
      4. Konfigurationsänderung (Klappen)
      5. Ändernde Massen durch Treibstiffverbrauch
    7. jetzt kann ich mich langsam an knifflige Flugphasen mit stark transienten* Verhalten machen: Start
    Man sieht: der ominöse Widerstandsbeiwert kommt an Stelle 6.2, nicht bei 1.

    Der Schub eines Turbofan ist Funktion von Höhe und Geschwindigkeit, bereits zum Ende des Starts sind 20% des Referenz-Schubs nicht mehr da.
    Siehe:
    http://adg.stanford.edu/aa241/propulsion/tvshv.html

    Ich beantworte nicht brav Deine Fragen, sondern versuche Dich dazu zu bringen, Dein Ziel zu erreichen. Wenn Du stattdessen lieber im Klein-Klein der Widerstandsmodellierung bleibst (und anscheinend noch Probleme mit dem generellen Prinzip der Beiwerte hast, siehe Referenzfläche), ich bin Großmeister darin. Machzahlabhängige Widerstandsbeiwerte für Abwurftanks haben es mir mal angetan, hat die B777 leider nicht.

    Schritt 6.4
    Das klären wir dann.

    In einer Simulation, bei der ich aus Kräften (Schub, Auftrieb) am Ende auf Bewegung im 2D/3D Raum schließen will, muss ich das aber machen. Kräfte führen eben zu Beschleunigungen. Deswegen muss man Differentialgleichungen lösen nicht unbedingt könne (das macht ja der Computer). Ein paar Grundlagen sind allerdings wichtig, und eine ist etwa, dass Deine Schrittweite von 1 Sekunde für manche Flugphasen zu viel ist (ich würde mindestens 10Hz nehmen).



    * "Start" zu simulieren ist selbst in der professionellen Welt eine Herausfordderung. Das fängt beim Triebwerksverhalten an, geht über den Rollwiderstand, Flugzeugwiderstand im Bodeneffekt und so weiter. Königsdisziplin.
     
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  19. arneh

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    Naja.
    0,083*295155.555kg = 24498kg. Das ist die Masse. Die korrespondierende Kraft ist m*g, mithin 240325N. :!:
    Massen werden in kg angegeben, Kräfte in N (oder kg*m/s^2).
     
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    Hallo

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  21. #19 stefanpc81, 01.02.2016
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    Danke. Die Einheiten sind mir bewusst, aber ich wusste ja nicht ob 0.083 nur ein Wert oder auch eine Einheit ist, das ging aus Schorschs Angaben nicht draus hervor.
     
  22. #20 stefanpc81, 01.02.2016
    stefanpc81

    stefanpc81 Berufspilot

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    Okay, okay, dann muss ich eben umdenken und mich gedulden, bis ich das Modell Schritt für Schritt umgesetzt habe.
    Ich lege mich jetzt mal auf ein Intervall von 100 ms für die Kräfteberechnungen fest.

    Ich werde mich jetzt dransetzen, Schritt 1-7 nach und nach umzusetzen:

    Auftrieb FA = Gewicht FG = 295155.555 kg * 9.81 m/s^2 = 2895476 N
    Sorry für die Genauigkeit des Gewichts, aber ich gehe von exakt 650818 lbs aus.

    Die Einbeziehung des Bahnwinkels (Gamma) ergäbe folgendes (siehe Zeichnung):
    Schub FT in N - (sin(gamma) * Gewichtskraft FG (= 295155.555 kg * 9.81 m/s^2) + Widerstand FW in N) = 295155.555 kg * x_pkt_pkt_flugzeug (bzw. a) in m/s^2
    Wenn ich das richtig verstanden habe, dann ist
    x_flugzeug = x_pkt_pkt_flugzeug * ds^2 (ds = 0.1 beim Intervall von 100 ms)
    x_flugzeug wäre also die Bewegung um x meter nach der Zeit ds in x-Richtung des Flugzeugs, also nach vorne.

    Nun zum Auftrieb:
    z_pkt_flugzeug = x_pkt_flugzeug (= x_pkt_pkt_flugzeug * ds) * ds * sin(Gamma)
    z_pkt_flugzeug wäre also die Höhenänderung um x meter nach der Zeit ds in z-Richtung des Flugzeugs, also nach oben.

    Ich hoffe, dass stimmt soweit.

    Was ich jetzt noch nicht verstehe, wieso der Auftrieb durch den Flügel nicht mit einbezogen wird?! Eigentlich wäre doch (unter Einbeziehung eines (Gamma)-Winkels) die z-Flugzeug-Richtung bei einem Gleichgewicht so zu berechnen:
    FA in N = FG in N * cos(Gamma)
     
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Thema: Auftriebsbeiwerte für B777 in Flugsimulatoren?
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