Auftriebsfrage

[Darkstar]

Tragflächen...

Im TV hab ich mal ne Sendung, über ein U-Boot gesehen. Dieses hatte nicht die Möglichkeit durch die grössere dichte als Wasser zu tauchen, sondern durch Abtrieb, erzeugt durch Flügel.
Der Vorteil: Im Falle eines Ausfall, würde das Boot automatisch an die Oberfläche zurückkehren.
Ausserdem sah ich Aufnahmen eines gelben U-Boot (US-Forschungsprojekt), welches aussieht wie ein Flugzeug.

 

[Acela]

Dieses hatte nicht die Möglichkeit durch die grössere dichte als Wasser zu tauchen

Kein U-Boot macht das, sondern durch Füllung der Ballasttanks...

sondern durch Abtrieb, erzeugt durch Flügel. Der Vorteil: Im Falle eines Ausfall, würde das Boot automatisch an die Oberfläche zurückkehren.

Der Große Nachteil wäre aber das das Boot IMMER in Bewegung bleiben muss. Weder fürs Militär noch für Forschung geeignet wenn Du mich fragst.

 

[Schorsch]

Und was man bedenken muss, der Autrieb entsteht auch bei Überschall und da drehen sich die Gesetze um (Düse wird zum Defusor und anders herum,.....), weshalb die längerer Weg-Theorien/ Venturierohr nicht wirklich den Auftrieb erklären.

Also, Überschall ist ne ganz andere Sache. Da verändert eine Strömung ihren Charakter. Schließlich funktionieren wichtige Elemente wie Downwash nicht mehr. Allerdings ist die Berechnung im Überschall recht leicht. Bei Überschall benötigt man auch kein "Profil", da bedarf es nur einer Platte.

Zum Thema Theorie: Flugzeuge fliegen, dass sei sicher. Was ich oben geschrieben habe ist auch richtig. Viskosität und Widerstand der ebenen Platte. Alles andere sind nur Theorien zur BERECHNUNG des Auftriebes. Man möchte halt Formeln haben, damit man nicht raten muss. Diese Formeln müsse auf bestimmten mathematischen Dingen beruhen. So kann man eben den Auftrieb als eine Potentialströmung sehen. Das heißt aber nicht, dass der Auftrieb so etwas ist.
Diese Formeln sind hervorragend geeignet um threoretische Überlegungen über den Auftrieb zu machen und ihn zu berechnen.

 

[Acela]

Bei Überschall benötigt man auch kein "Profil", da bedarf es nur einer Platte.

Präzise gesagt ein Parallelogramm. Leider verhält sich diese Form im Unterschallbreich äusserst instabil, weswegen man sie so nicht einsetzen kann...

 

[MiG-Mech]

@ Schorsch
Soll heißen, dass der Auftrieb entsteht, egal ob Unter- oder Überschall und dementsprechend Gesetze geben muss, die trotz unterschiedlicher Bedingungen gelten müssen.

@ Acela
Sehe ich alles auch so .

@ Spargellaster
Wat soll ich mit Deinen Mails? :?!

 

[Schorsch]

@ Schorsch
Soll heißen, dass der Auftrieb entsteht, egal ob Unter- oder Überschall und dementsprechend Gesetze geben muss, die trotz unterschiedlicher Bedingungen gelten müssen.

Das verstehe ich nicht. :?!

 

[Darkstar]

korrektur?

Zitat: Kein U-Boot macht das, sondern durch Füllung der Ballasttanks...


-> durch das Füllen der Ballasttanks, erreicht das U-Boot eine grössere Dichte als Wasser, und beginnt zu tauchen....

Zitat: Der Große Nachteil wäre aber das das Boot IMMER in Bewegung bleiben muss. Weder fürs Militär noch für Forschung geeignet wenn Du mich fragst.

-> Genau wie Flugzeuge, wenn sie im Einsatzgebiet verbleiben müssen, was nicht selten der Fall ist. Ausserdem würde ich mein ''konventinelles'' U-Boot auch in Friedenszeiten immer in Bewegung halten. Zukünftige U-Boote sollen einige hundert Km/h ereichen, durch Flügel Wendigkeit bekommen.....
Es existiert seit dem Kalten Krieg mindestens ein einatzbereites Rettungsboot (US), welches nach diesem Prinzip Funktioniert. Es ist innerhalb von 24H an jedem Ort einatzbereit, falls nötig durch ein Flugzeug ins Einsatzgebiet gebracht.

 

[Gargelblaster]

Zukünftige U-Boote sollen einige hundert Km/h ereichen

wäre doch mal was anderes

Ausserdem würde ich mein ''konventinelles'' U-Boot auch in Friedenszeiten immer in Bewegung halten.

ist doof:
Bewegung macht immer krach, kommt voll auf den anwendungszweck an

Jagd Uboote: Schnell aber acuh mal schleichfahrt
Boomer: Net so schnell, meist schleichfahrrt / stehend
deutsche Uboote (Küstenschutz): lauern, lauern, lauern

also ist mE ein Abtriebbasierendes Uboot für das militär (ausser bei wenigen anwendungen) net wirklcih sinnvoll

 

[daMic]

hier ist eine sehr schön anschauliche Erklärung des Auftriebes zu finden.

http://www.aviation-history.com/theory/lift.htm

Demnach nutzt der Flügel die Viskosität der Luft aus um sie nach unten umzuleiten. Ungefähr so, wie ein Wasserstrahl teilweise an einem Hindernis "klebenbleibt" und umgeleitet wird.

Der Bodeneffekt wird auf der Seite auch sehr zufriedenstellend erklärt.

 

[Schorsch]

hier ist eine sehr schön anschauliche Erklärung des Auftriebes zu finden.

http://www.aviation-history.com/theory/lift.htm

Demnach nutzt der Flügel die Viskosität der Luft aus um sie nach unten umzuleiten. Ungefähr so, wie ein Wasserstrahl teilweise an einem Hindernis "klebenbleibt" und umgeleitet wird.

Der Bodeneffekt wird auf der Seite auch sehr zufriedenstellend erklärt.

Bei dem Autor, Scott Eberhardt, hatte ich in den USA Vorlesung. Daher ist mir seine Sichtweise bekannt und die Erläuterung in meinen Augen auch sehr stimmig. Wirst möglicherweise gesehen haben, dass mein gepostetes Bild auch auf der Seite ist. Ich habe es allerdings aus seinen Vorlesungsunterlagen.

 

[manuma]

Nachdem ich von der Theorie mit den Wirbeln und der Zirkulationsströmung selber nicht mehr "begeistert" war, habe ich mich nun mal der Theorie von Scott Eberhard angenommen.

Wenn ich ihn richtig verstehe, dann tut Luft aufgrund seiner Viskosität dem Tragflächenprofil folgen. Der Auftrieb entsteht deswegen, weil am obersten Punkt der Tragfläche (er schreibt Top of Surface) die Luft über dem Flügel abwärts zur Tragflächenhinterkante mitbeschleunigt wird. Diese Mitbeschleunigung der Luft über der Tragfläche ist deswegen notwendig, damit in der Luft keine Löcher entstehen. Außerdem entsteht durch diese Beschleunigung der Luft am obersten Punkt der Tragfläche ein Druckunterschied, der zum Auftrieb führt. Auch durch Erhöhung des Anstellwinkels kann die Luft, die am Top of Surface zur Tragflächenhinterkane geleitet wird, noch beschleunigt werden. Da aber irgendwann die Viskosität der Luft nicht mehr groß genug ist, um die Tragfläche ausreichend zu umströmen, käme es dann zum Stall. Dieser Punkt wäre dann der Stall AOA.

Die Theorie ist logisch und auch verständlich, sofern ich es korrekt verstanden habe, nur warum würden dort Löcher in der Luft entstehen?

Ich bin aber aus bisher auch erst bei der Hälfte von "Air has viscosity".

Aerodynamik ist aber auch nicht gerade meine Stärke, muss man dazusagen.

 

[Gelöschtes Mitglied 7691]

Wie fast alle "populärwissenschaftlichen" Beschreibungen ist das eine zweischneidige Sache.

Nach dieser Sprechweise wäre der Auftrieb fast nur vom Hinterkantenwinkel bzw. von der Oberseitengeometrie hinter der dicksten Stelle abhängig... damit versagt die Theorie schon mal weitestgehend bei S-Schlag-Profilen. Es ist eine Vereinfachung aus Zirkulationstheorie und der sog. Kutta-Joukowski-Bedingung, welche zwar gute Aussagen über den VERLAUF der Strömung macht, aber nicht den Auftrieb erklärt.

Was deine "fehlende "Begeisterung" für Wirbeltheorie angeht: Diese Theorie liefter verlässliche quantitative Ergebnisse. Mit "Begeisterung" oder leichtem Verständnis darf man eben nicht rechnen. Auf den ersten Blick gefällt den meisten leuten eine "Newton´sche Mechanik" auch viel mehr als eine relativistische Mechanik oder gar die Quantentheo(log)(r)ie (nichtzutreffendes streichen)

Die Sprechweise "damit keine Löcher entstehen" ist auch irreführend, da sie dem strömenden Medium eine Absicht oder Intelligenz unterstellt. Solche Formulierungen findet man oft (der Lichtstrahl "sucht" den kürzesten Weg o.Ä.). Das ist nur eine vermenschlichung der Ergebnisse, welche auf tieferliegenden Gesetzen basieren.
Im Ingenieurwissenschaftlichen Bereich sind solche Formulierungen aber eine nützliche Gedankenstütze in der Anwendung - aber niemand (außer dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik ) zwingt ein unterschallströmendes Medium dazu, kein Vakuum entstehen zu lassen.


Für eine umfassende qualitative und quantitative Auftriebserklärung bedarf es sehr viel mehr.
Man benötigt Zirkulationstheorie UND Impulssatz UND Bernoulli UND Viskosität und muss diese Dinge in der richtigen Weise anwenden.

 

[manuma]

Ich habe mich mal durchgearbeitet. Ist wirklich in der Tat interessant und auf jeden Fall besser als die Theorie "Luft fließt oben schneller als unten, da sich die Luftmoleküle wieder treffen müssen".

Dass einzige, was ich nicht ganz verstanden habe, ist die Sache mit der Beschleunigung des Downwash. Wieso tut eine Erhöhung des AOA den Downwash beschleunigen?


Acanthurus:
Ansonsten schaue ich mir selbstverständlich noch weitere Theorien an. Die Tatsache, dass ich diese Theorie nun kenne, heißt nicht, dass diese nun für immer das "One and Only" sein muss.

Das hier möchte ich mir dann auch mal ansehen.
http://www.lerc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/right2.html