Engste fliegbare Kurvenradien

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Agena

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Wie enge Kurven kann ein gegebenes Flugzeug bei einer gegebenen Geschwindigkeit prinzipiell fliegen? In wie weit hängt dies von der Größe des Flugzeugs ab? Bei der Beantwortung dieser Frage soll von einem Fluggerät ausgegangen werden, daß höchsten G-Kräften widersteht, was auch für das Steuersystem gilt (es ist kein menschlicher Pilot an Bord).
 
pok

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Die theoretische Antwort ist wohl, dass ein Flugzeug, das infitisimal klein und leicht ist, einen infitisimal kleinen Radius fliegen kann, da es auch mit einer infitisimal kleinen Geschwindigkeit fliegen kann. Quasi ein Staubkorn oder noch kleiner.

Reale Flugzeuge haben natürlich Masse, Stallspeed und entgegen Deiner Annahme ein G-Limit, das sich logischerweise an dem orientiert, was ein Mensch ertragen kann, also etwa 14g bei 500 knots.

Eine Drohne kann theoretisch natürlich mehr Beschleunigung vertragen und dann enger kurven. Genauso wie Air to Air Missiles, die auch gerne bis zu 60g ziehen, der AIM-9X Sidewinder zum Beispiel macht das bei Mach 3, also etwa 3700 km/h.
Wenn diese Drohne auch noch eine Schubvektorsteuerung hat kann man vielleicht auch noch mehr g's ziehen.
Wenn mir keiner zuvorkommt, rechne ich das morgen mal in einen Kurvenradius um.
 
Stovebolt

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Willst du ein Flächenflugzeug, Drehflügler oder ein Fluggerät mit Raketenmotor betrachten?
Muss beim Kurvenmanöver die Auftriebserzeugende Komponente noch korrekt/laminar umströmt sein?
Man sollte die Kurvenleistung dabei vielleicht besser in Relation zur Größe des Fluggeräts setzen.

Weiß jemand hier wie gut eine Gee-Bee kurven kann?

Gruß!
 
Alpha

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Er hat gesagt, dass kein Mensch an Bord sei und die Geschwindigkeit gegeben ist.

Grundsätzlich ist der Kurvenradius:

r= v^2 / (g * tan(B))

v ist gegeben, B als Schräglage ist bei 90 maximal (erzeugt dann keinen Vertikalen Auftrieb mehr, also "nur" 89,9999... nutzbar :-) )

Also ist die einzige Variable die erzeugbare G Kraft. Flügel/Schubvektor senkrecht zur Flugrichtung/Alientechnik/... des gewünschten Flugzeuges muss also einfach höchstmögliche G erzeugen und aushalten müssen.

Die Größe des Ganzen ist für diese Frage nicht relevant.
 
A.G.I.L

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...Die Größe des Ganzen ist für diese Frage nicht relevant.
Wirklich nicht? Mit einem 1,50m RC Modell fliege ich locker eine Kurve mit 2,5m Radius, auch ohne hohe G Belastung. Ein A 380 hätte dabei wohl Probleme
 
Alpha

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Siehe obige Formel zum Kurvenradius. Wenn beide die gleiche Geschwindigkeit fliegen, dann ist nur relevant, wieviel G dabei geflogen werden können.
 
A.G.I.L

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Sorry, das ist mir zu theoretisch. Ein A 380 in einer 5m durchmessenden Kehrtkurve ist wahrscheinlich ein lustiger Anblick. :biggrin:
 
Alpha

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Ja, ist etwas eine schräge Vorstellung ;-) Du musst aber die Geschwindigkeiten gleich machen. Denk dir dein 1,5m RC Flieger auf die Geschwindigkeit des A380 auf seiner "Airshow" und es wird deutlicher. Bei z.b. 400 km/h fliegt auch dein 1,5m-flieger keinen 2,5m Radius -> beim gleichen G Wert, wie der große A380 <- Die Formel stimmt schon und ist so auch real Alltag ;-)
 
TomTom1969

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Wirklich nicht? Mit einem 1,50m RC Modell fliege ich locker eine Kurve mit 2,5m Radius, auch ohne hohe G Belastung. Ein A 380 hätte dabei wohl Probleme
Da unterschätzt Du die g-Belastung auf dem RC-Modell. Kannst ja mal aus der Formel ausrechnen :smile1:.
g ist ja „nur“ die Beschleunigung, mit der Masse m wird daraus eine Kraft.
 

arneh

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Wirklich nicht? Mit einem 1,50m RC Modell fliege ich locker eine Kurve mit 2,5m Radius, auch ohne hohe G Belastung. Ein A 380 hätte dabei wohl Probleme
Das liegt aber erst mal im ersten Schritt nicht primär an der strukturell möglichen g- Last. Für den Kurvenradius ist erst mal das Verhältnis aus maximalem Auftrieb der Flächen (Funktion aus Flächenbelastung und ca max) und dem Gewicht des Flugzeugs relevant. Dies wird dann eben durch die strukturelle Grenze limitiert. D.h. die Kombination aus ca max, Flächenbelastung und strukturellem g limit bestimmt den minimal möglichen Kurvenradius. Unabhängig von der Größe des Fliegers.
Aaaber: Die Tragfläche skaliert mit dem Quadrat der Abmessungen, das Gewicht mit dem Kubus (wenn man das gleiche Grunddesign zugrunde legt). Damit hat ein doppelt so großes Flugzeug (komplett 2:1 hochskaliert) bei ansonsten gleichem Design eben erst mal die doppelte Flächenbelastung.
Der Radius skaliert bei gleichem strukturellem g limit linear mit der Flächenbelastung und bei gleicher Flächenbelastung mit dem g limit.
 
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Schorsch

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Wirklich nicht? Mit einem 1,50m RC Modell fliege ich locker eine Kurve mit 2,5m Radius, auch ohne hohe G Belastung. Ein A 380 hätte dabei wohl Probleme
Wir können ja sagen:
R_Kurve = 2* L/W_FLugzeug ... also analog 1,5m und 2,5m.

Aus dieser Gleichung von Alpha

r= v^2 / (g * tan(B))
sehen wir, dass wir eher ein niedriges als ein zu hohes V nehmen sollten. Nehmen wir mal 170kts an, da fliegt ein A380 noch mit Take-Off Flaps gut daher.
r = 2*L = 160m (ich hab einen A380 jetzt mal als 80m Flieger eingestuft)

Wir nehmen mal Lift=Weight aus der Gleichung raus, dann wird das allgemeiner zu:
a = v^2/r = (170nm/h*1.852/3.6)^2 / 160m = 48 m/s^2 ~= 5g
5g klingt ja noch halbwegs irdisch.
Natürlich wäre bei 170kts bei etwas über 2g Schluss. Mehr Auftrieb gibt es da nicht.
Da ein RC-Modell ja nicht für Streckenflug gebaut ist, hat es eine wahrscheinlich um eine bis zwei Größenordnungen geringere Flächenbelastung (A380@MTOW: 680kg/m²).
Die Größe kommt wie arneh sagt dann ins Spiel, wenn ich mir vorstelle, dass dieser Auftrieb (F = m*g) ja strukturell "verteilt" werden muss.
 

arneh

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Da ein RC-Modell ja nicht für Streckenflug gebaut ist, hat es eine wahrscheinlich um eine bis zwei Größenordnungen geringere Flächenbelastung (A380@MTOW: 680kg/m²).
Modellflugzeuge liegen so in der Größenordnung 5 - 10 kg/m^2, also etwa 1/100. Und so sieht dann auch der übliche Wenderadius im Verhältnis zum Airliner aus. Mal ganz davon abgesehen, dass die i.d.R. aus Sicht der g Belastung 'etwas' weniger Rücksicht auf die Insassen nehmen müssen und auch strukturell im Vorteil sind.
 
Doppelnik

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Hinzu kommt, dass man die Antströmung der Tragflächen nicht vernachlässigen kann, wenn ein A380 einen Radius von 10 m fliegen soll, die Größe spielt da auch rein von der Geometrie her eine große Rolle!
 
pok

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Die theoretische Antwort ist wohl, dass ein Flugzeug, das infitisimal klein und leicht ist, einen infitisimal kleinen Radius fliegen kann, da es auch mit einer infitisimal kleinen Geschwindigkeit fliegen kann. Quasi ein Staubkorn oder noch kleiner.

Reale Flugzeuge haben natürlich Masse, Stallspeed und entgegen Deiner Annahme ein G-Limit, das sich logischerweise an dem orientiert, was ein Mensch ertragen kann, also etwa 14g bei 500 knots.

Eine Drohne kann theoretisch natürlich mehr Beschleunigung vertragen und dann enger kurven. Genauso wie Air to Air Missiles, die auch gerne bis zu 60g ziehen, der AIM-9X Sidewinder zum Beispiel macht das bei Mach 3, also etwa 3700 km/h.
Wenn diese Drohne auch noch eine Schubvektorsteuerung hat kann man vielleicht auch noch mehr g's ziehen.
Wenn mir keiner zuvorkommt, rechne ich das morgen mal in einen Kurvenradius um.
Sollten theoretisch 1,934 km Wenderadius sein, was der Sidewinder angeblich kann. Hier mein Lösungsweg.

Wenn man ihm jetzt anstelle der kleinen Steuerflächen Tragflächen spendiert, und wenn die weiterhin 60g aushalten, und man eine Stallspeed von 60 knoten schafft, dann werden das 1.74 m Wenderadius.

Aber es gibt wohl keine echte Antwort, denn man könnte theoretisch die Festigkeit erhöhen und die Stallspeed herabsetzen und schon meine Sidewinder mit Hochauftriebsprofil ist in Wirklichkeit komplett unrealistisch.
 
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arneh

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Siegen
Wenn man ihm jetzt anstelle der kleinen Steuerflächen Tragflächen spendiert, und wenn die weiterhin 60g aushalten, und man eine Stallspeed von 60 knoten schafft, dann werden das 1.74 m Wenderadius.
Bei einer 60g stall speed von 60kts wäre das richtig. Normalerweise wird als 'klassische' stall speed die 1g Stall speed angegeben. Da wäre der Radius dann 60x so groß.
 
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Flint

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So, nachdem jetzt hier die Hausaufgabe für das Gemini Target Vehicle gelöst wurde, wäre es mal schön eine Aussage von ihm zu erhalten ….
 

78587?

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Solange es noch nicht den Strom aus den Akkus, oder den Schmierstoff aus den Lagern presst, geht noch mehr.. :biggrin:
Guggst du: FASTEST RC GLIDER OVER 500 KMH 310 MPH MODEL JET TURBINE POWERED RC GFK GLIDER / Jetpower Messe 2015 - YouTube
500 km/h RC HOTLINER OPUS-V/JET-CC-BF & OPUS-V-XL PAF-FLUGMODELLE INTERVIEW PETER ADOLFS [4K] - YouTube

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So, nachdem jetzt hier die Hausaufgabe für das Gemini Target Vehicle gelöst wurde, wäre es mal schön eine Aussage von ihm zu erhalten ….

Gemini Target Vehicle ... Großartig, bin grad vor Lachen fast vom Stuhl gekippt! :014:

Sorry für OT! :wink2:
 
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Es gibt noch einen Faktor, der den Kurvenradius beeinflusst: Die Reynold-Zahl. Je höher sie ist, also je schneller ein Flugzeug fliegt und je größer die Bezugslänge ist, umso mehr Auftrieb kann es erzeugen, umso geringer ist die Stallgeschwindigkeit bezogen auf die Flächenbelastung und umso kleiner der Kurvenradius. Auch, wenn das für einen A380 natürlich irrelevant ist. Aber es ging mir dabei um die Frage, wie eng kann theoretisch und aus aerodynamischer Sicht eine Kurve geflogen werden.

Aber es gibt noch das andere Ende des Re-Zahlbandes. Mich würde mal der Kurvenradius einer Schwalbe (Re ca. 15000) oder einer Fledermaus interessieren. Bei letzterer könnte die Re-Zahl zumindest in engen Kurven so gering sein, dass nicht die Luftzähigkeit, sondern die Massenträgheit die überwiegende Rolle spielt, wie bei Insekten. Da dürften dann instationäre Strömungseffekte (delayed Stall) i.V. mit Vorderkantenwirbeln zu extrem großen Anstellwinkeln führen.
 
Cupra

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Spielt nicht auch noch der Antrieb mit rein? Wenn man 500kts jetzt mal nimmt, dann muss bei der entsprechenden g-Zahl die Geschwindigkeit ja auch gehalten werden können oder? Es bringt ja nichts in 2km kurven zu können, aber schon nach 2 Sekunden wegen fehlendem Vor/Auftrieb runter zu fallen....
 
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