auftriebsberechnung?

Diskutiere auftriebsberechnung? im Luftfahrzeugtechnik u. Ausrüstung Forum im Bereich Grundlagen, Navigation u. Technik; hi, ich schreibe demnäst ne arbeit und habe hierzu eine frage die ich trotz bücherwissen und wiki nicht beantworten kann evtl könnte mir hier ja...

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  1. #1 thelili, 31.03.2008
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    hi, ich schreibe demnäst ne arbeit und habe hierzu eine frage die ich trotz bücherwissen und wiki nicht beantworten kann evtl könnte mir hier ja wer helfen

    es geht um ein flugzeug
    an einer tragfläche strömt mit ausgefahrenen klappen die luft an der oberen seite der tragfäche um 40% schneller vorbei als an der unterseite.
    stargewicht: 560t
    fläche der tragflügel: A=845m²
    luftdichte: pL= 1,,kg/m³

    fragen:
    a) welche startgeschindigkeit vs benötigt die maschine
    b) die 4 treibwerke haben 311kN kann die maschine damit auf einer strecke von l=3,5km starten? ohne luft-rollwiderstand gerechnet.


    bin für jede hilfe dankbar.
     
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  3. VJ101

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    Das ist irgendwie ne komische Aufgabe. Was sollen einem die 40% Geschwindigkeitsunterschied sagen?

    Für deine erste Frage brauchst du den Auftriebsbeiwert CA. Dann kannst du die Geschwindigkeit einfach mit der Auftriebsformel A = CA * ½ ρ * v² * S ausrechnen.
    Nach dem Gewicht und der Fläche klingt das schwer nach A380, da ist der Auftriebsbeiwert beim Start ca. 1,3.

    Eventuell könnte man nach viel hinundhergefummel den Auftriebsbeiwert aus diesen 40 % ausrechnen, aber da hab ich irgendwie meine Zweifel. Sind das wirklich alle Angaben in deiner Aufgabe?

    Bei der Startstrecke warte mal auf eine Anwort von Schorsch:cool:
     
  4. VJ101

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    Oder, fällt mir gerade auf, kann man einfach behaupten, 40% schneller sind ja 1,4 gegenüber der Geschwindigkeit an der Unterseite? ist dann CA=1,4? Hmm wie könnte man das beweisen? Der Auftriebsbeiwert ist ja auch nur das Verhältnis von irgendwas zueinander...
     
  5. #4 Schorsch, 31.03.2008
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    Danke für die Vorschusslorbeeren, ich werde mich aufs zitieren beschränken (selber "Balanced Field Length" zu berechnen ist ne haarige Sache, es gibt allerdings einige brauchbare Schätzformeln, die wiederum einige Daten benötigen).

    311kN sind ja quasi 31100daN und somit ziemlich genau 70klbs, also schon mal ein unbekanntes Thrust Setting für'n A380 (normal sind 72klbs).
    Egal, bei solch einem Szenario wäre die Startbahnlänge etwa 2800m, also die gute alte 8000ft Runway.

    In welcher Bildungseinrichtung schreibt man solche Arbeiten? Wohl kaum an der Schule, verbleibt Uni. Wer stellt solche Aufgaben?
    Die Luft strömt 40% schneller? :?!
    Will hier jemand nachweisen, dass ein Flugzeug mit Bernoulli allein nicht abheben wird?
    Ich hoffe auch, dass Rechtschreibung nicht in Deiner Arbeit bewertet wird (selbst ohne Groß- und Kleinschreibung zähle ich ein halbes Dutzend).
     
  6. #5 Schorsch, 31.03.2008
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    Der Auftriebsbeiwert ist Auftriebskraft normiert mit dem Staudruck (0.5 Rho v²) und der tragenden Fläche. C'est tout. Ob und wie da Luft schneller oder langsamer strömt ist für die Bestimmung des CA latte. Das für ein höheres CA natürlich die Differenz größer wäre (wegen mehr Auftriebserzeugung, ergo stärkerer Ablenkung) ist logisch.

    Ich halte es auch für unlauter, mit irgendwelchen aerodynamischen Basisformeln Startstrecken zu berechnen. Dafür gibt es Schätzwerte von Rollwiderstand und Luftwiderstand, und die Sache ist in Büchern erschöpfend behandelt (man kann sogar einige runterladen).
     
  7. #6 Acanthurus, 31.03.2008
    Zuletzt bearbeitet: 31.03.2008
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    Hi..

    die Aufgabe ist so, ohne weitere Angaben nicht lösbar.

    Hier mal der Ansatz:

    Wir setzen für die Oberseite und die Unterseite zunächst mal den gutenn alten Herrn Bernoulli an:

    Oberseite
    p_o=p_unendlich-rho/2 v_o^2

    Unterseite
    p_u=p_unendlich-rho/2 v_u^2

    Auftriebskraft ist F=m*g=A*(p_u-p_o)

    Alles eingesetzt ergibt dann

    m*g=rho/2 A (v_o^2-v_u^2)

    Mit v_o 40% größer als v_u: v_o=1.4*v_u können wir zusammenfassen:

    m*g=rho/2 A *(1.4^2-1^2)*v_u^2= rho/2 A *0.96*v_u^2

    Das ganze nach v_u aufgelöst:

    v_u=wurzel(2*m*g/(0.96* rho A))

    Jetzt haben wir zwar das v_u ausgerechnet, und können auch das v_o ausrechnen als v_o=1.4*v_u, aber das sagt uns noch lange nicht, wie groß die Rollgeschwindigkeit beim Abheben ist, da sowohl v_o als auch v_u in der Realität nicht der Fluggeschwindigkeit entsprechen!
    Der Aufgabensteller soll seine Hausaufgaben machen (oder weitere Angaben machen, z.B. v_u sei die Fluggeschwindigkeit o.Ä.)

    Was den Teil b angeht: wir haben keinerlei Angaben, um Roll- und Luftwiderstand der ganzen Fuhre auszurechnen. Also können wir nur völlig unrealistisch reibungsfrei rechnen.

    Einfachster Rechenansatz wäre:

    F=m*a ;)

    a=F_triebwerke/m_flugzeug
    Aus den weiteren bekannten "Schulformeln" s=0.5*a*t^2 und v=a*t folgt dann
    s=0.5*v^2/a=0.5*v^2*m_flugzeug/F_triebwerke

    Mit dem Wert für v aus Teil a kann man also die (reibungsfreie)Startrollstrecke ausrechnen.

    Alles in allem eine ziemlich an den Haaren herbeigezogene Aufgabe, welche im Teil a einen deutlichen Fehler in der Aufgabenstellung hat. Ich hab versucht, das zu reparieren, aber wer steckt schon im Hirn eines Le(h)(e)rers drin.


    @VJ101: wenn wir tatsächlich v_u=v_flug ansetzen, dann ergibt sich (wie man leicht sieht ;) , ich LIEBE diesen Satz) der Auftreibsbeiwert als ca=((v_o^2-v_u^2)/v_u^2)



    gruß

    A.P.

    *Edit* hab da grad noch einen Rechenfehler korrigiert...erst quadrieren, dann Abziehen, nicht umgekehrt... da war doch was mit Punkt vor Strich...
     
  8. VJ101

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    Ja mensch, wo du das so dahinschreibst...ich hab irgendwie schon wieder viel vergessen. Wenn mans nicht mehr braucht...damit ist meine Theorie also hinfällig, schade, hätte ja ganz gut gepasst. ca=0,96 wäre dann allerdings etwas wenig.
     
  9. #8 Acanthurus, 31.03.2008
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    Stimmt. Das ist nicht viel. Allerdings sollte vielleicht jemand die Rechnung mal kurz durchgehen, bervor man´s glaubt. Ich neige mit gefrässiger Wollust dazu, Fehler zu machen.

    *offtopic*
    Deine Sig hast du ja angepasst, aber um deinem Benutzerbild fehlt ein schwarzer Rahmen... nein, halt Keir Dullea lebt noch...


    gruß

    A.P.
    (der auch vom Tod seines Lieblingsautors sehr betroffen war)
     
  10. VJ101

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    Da muss ich erstmal zu hause in den Keller gehen und die gesammelten aerodynamik werke vom guten alten Prof Siegfried W. raussuchen...mach ich vllt mal heut abend, irgendwann hatte ich mir mal eine Formelsammlung zusammengeschrieben...
     
  11. #10 Acanthurus, 31.03.2008
    Acanthurus

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    Ich habs grad nochmal nachgerechnet.
    v_u=wurzel(2*m*g/(0.96* rho A)) stimmt ziemlich sicher.
     
  12. radist

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    Womit ich dann bei den gegebenen Zahlenwerten auf v_u von ca.382km/h komme - wenn das die Startgeschwindigkeit ist - ganz schön schnell, oder?
     
  13. #12 Acanthurus, 31.03.2008
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    Ja, das mag schön schnell sein, aber a) ist die Aufgabe nicht sonderlich sinnvoll gestellt und b) ist das lediglich eine völlig fiktive mittlere Strömungsgeschwindigkeit unterdem Flügel. Wenn der Flügel z.b. sehr dick ist, dann ist diese Geschwindigkeit deutlich größer als die Geschwindigkeit des Fliegers selbst. Dazu müsste man aber, wie schon angedeutet, mehr Informationen über den Flügel haben.

    Mit Airlinern kenn ich mich nun wirklich nicht aus, was wäre denn für nen A380 einigermaßen typisch? Ok, ich könnte versuchen das auszurechnen, aber spätestens Schorsch hat doch diese Zahlen parat?

    a.p.
     
  14. #13 Schorsch, 31.03.2008
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    Ich meine typische Rotation/Lift-Off Geschwindigkeiten sind so 150kts bis 180kts, also etwa 277 bis 333 km/h. Schwere Jets könnten noch schneller sein, der A380 sollte aber etwa auch bei ~160kts liegen, da er gute Take-Off Performance hat. Ne B747-400 mit eher grottiger TO-Performance liegt wahrscheinlich eher am oberen Ende.

    Hier was von der B737-700.

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  15. #14 thelili, 31.03.2008
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    sry

    hi, ja hatte heute morgen nicht viel zeit und muss jetzt grad auch wieder los
    daher nur kurz.
    ja ich bin an einer uni
    der pl wert war 1,3 und nicht 1,,

    war heute bei meiner lerngurppe und wir habens herraus gefunden:

    wurzel (2m)xg / pl * A * 1,6

    a ist die fläche des flügels und die 1,6 kommen durch die 40% zustande
    0,5/pl * A (1,40-1)²
    daraus resultieren die 1,6 soweit ich weiß

    die lösung der startgeschwindigkeit ist
    79,06m/s

    die der startbahn wobei man die startgeschwindigkeit benötigt ist
    1407,76meter

    s= 79,06² / 2xA

    A ist schub / gewicht

    bei fragen bin ich heute abend nochmal da.

    by
    und danke für eure aufmerksamkeit
     
  16. gero

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    Hallo,

    Das mag ich! Wir rechnen mal mit ner Luftdichte von 1.3 und bekommen die Startstrecke auf den Zentimeter. (Die Unsinnigkeit der Aufgabe, und die fehlende Auftriebstheorie ganz beiseite gelassen).

    Welche Fakultät welcher Uni stellt denn solche Aufgaben?

    gero
     
    Schorsch gefällt das.
  17. #16 phantomas2f4, 31.03.2008
    phantomas2f4

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    Ist ja fast so wie bei einer F 104....

    Klaus
     
  18. #17 radist, 31.03.2008
    Zuletzt bearbeitet: 31.03.2008
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    Da sind ja gleich mehrere Fehler:
    1) wie acanthurus schon schrieb: Punkt- vor Strichrechnung, denn 1,4^2-1^2 ist nich gleich (1,4-1)^2
    2) selbst wenn (was es nicht ist) (1,4-1)^2 richtig währen, so sind das 0,16 und nich 1,6


    Der Bewertung bezüglich Unsinn scließe ich mich nun an.

    P.S. zum Thema Rundung (Nachkomma Rundug bei Multiplikation und der damit verbundenen Scheingenauigkeit) hatt Schorsch unjüngst einige treffende Bemerkungen gemacht.
     
  19. #18 Schorsch, 31.03.2008
    Zuletzt bearbeitet: 31.03.2008
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    Ahh! Virtuelle Genauigkeit at it's best. Endlich hab ich ein Beispiel zum zitieren!
    Das Ausrechnen siebenstelliger Flügelwurzelbiegemomente (was ein Wooooort) ist ja inzwischen mein täglich Brot. Der Computer gibt sogar noch Nachkommastellen. Wenn einer die das Klo zwei Meter weiter nach hinten schiebt, ändern sich die letzten 4 Stellen. Was soll's, das System infiltrieren, die Leiter hochklettern und von innen ändern. :TD:

    Aber die Erdbeschleunigung immer mit 9.81 ...
    Wie sagte mein KL-Prof mal: pi² kürzt sich gegen g ... das timmt sogar ziemlich genau!

    154kts ist ne annehmbare, vielleicht sogar etwas niedrige vLOF (für MTOW), aber bei einem angenommenen CA von 1.6 natürlich logisch (und einer Pressure Altitude von -2100ft bzw -1.5°C Außentemperatur).

    Oh oh, Semesteranfang und schon die "lerngurppe" aufgesucht. Das wird ein heiteres Sommersemester. Ich denke das war die Aufwärmaufgabe.

    Das ist also meine gute alte TU Berlin ... oder etwa nicht?
     
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    Hallo

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  21. radist

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    Dann war ich ja doch gar nicht so mutig, als ich in der Formel von Acanthurus die 9,6*10^-1 gegen g gekürzt habe.:FFTeufel:
     
  22. #20 thelili, 31.03.2008
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    danke leute

    also muss nochmals n lob an dieses forum aussprechen
    lese mir gerade mit schmunzeln den thread durch.
    scheint echt funny leute hier zu geben

    studiere an der fhtw berlin
    nachrichtentechnik 2 semester.
    schreibe morgen physik aus dem 1. sem. nach.
    den genaue wortlaut der aufgabe werd ich nun nochmal zum besten geben (auch wenns tiparbeit ist)

    bei dem A380 strömt mit ausgefahrenen startklappen die luft an der oberen seite der tragfläche um 40% schneller vorbei als an der unterseite.
    gegeben:
    stargewicht: Ms=560t
    fläche der flügel: A=845m²
    luftdichte: pL= 1,3kg/m³

    a) welche startgeschindigkeit (v) benötigt die maschine?
    b) die gesammtschubkraft der vier triebwerke beträgt 4*311kN.
    kann damit der A380 in Tegel mit einer startbahnläänge von l=3,5km starten?
    luft und rollwiderstand bleiben unberücksichtigt


    ^^ so stehts in der klausur die ich verhauen habe sowie einige andere aufgaben zu radar und satelliten technik sowie einfache schallberechnungen und winkel/geschwindigkeits sachen(vektoren).

    und dass mit den 0,16 stimmt. habe den fehler heute nachmittag auch gesehen aber dieser kann leich mit *10 kompensiert werden :)

    als ergebnis kommt herraus das er starten kann.
    den rest habe ich ja schon geschrieben.

    nochmals danke
     
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