Formel für die Größe der Tragflächen

Diskutiere Formel für die Größe der Tragflächen im Luftfahrzeugtechnik u. Ausrüstung Forum im Bereich Grundlagen, Navigation u. Technik; Hi Leute, ich habe ein Problem: Ich habe vor mir ein Flugzeug zu bauen, was dann später auch fliegen soll. Nun will ich das Flugzeug...

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  1. #1 Weasle94, 12.08.2010
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    Hi Leute, ich habe ein Problem:

    Ich habe vor mir ein Flugzeug zu bauen, was dann später auch fliegen soll.
    Nun will ich das Flugzeug ersteinmal konstruieren, bevor ich anfange zu bauen.
    Ich weiss, wie schwer mein Flugzeug wird und auch welche Höhe ich maximal erreichen will und auch, auf wieviel km/h meine Antriebe das Flugzeug bringen können (Durschnittsgeschwindigkeit). Ich habe auch den Auftrieb der Luft ausgerechnet, also wie Luftströmung sich auf meinen Auftrieb auswirkt.

    Kann ich jetzt ausrechnen, wie groß die Tragflächen sein müssen, um das Gewicht meines Flugzeuges in die Luft zu befördern???

    Danke schon mal im Vorraus ;-)
     
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  3. gero

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    Hallo Weasle94,

    Vorausgesetzt, Deine Frage ist zumindest ein kleines bischen ernst gemeint, schlage ich Dir vor, mit einem Flugmodell anzufangen. Ist zwar nicht ganz so eindrucksvoll, aber die Chancen, etwas halbwegs funktionierendes dabei herauszubekommen, sind da um Größenordnungen besser.

    Ganz allgemein gesagt gibt es einen einfachen Zusammenhang zwischen Fluggewicht, Geschwindigkeit und Flügelfläche.

    Auftrieb = 0.5 * Luftdichte * Geschwindigkeit^2 * Flügelfläche * Auftriebsbeiwert.

    Der Auftriebsbeiwert ist ein dimensionsloser Koeffizient, der vom Tragflächenprofil und seinem Anstellwinkel abhängt. Den kann man zum Beispiel aus entsprechenden Diagrammen herauslesen.

    Die ganzen Zusammenhänge kann man zum Beispiel hier verstehen lernen. Oder man besorgt sich eines der vielen Bücher zu diesem Thema.

    gero
     
  4. #3 Taliesin, 12.08.2010
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    Wenn ich das richtig verstanden habe, dann ist er schon etwas weiter als 0,5*rho*v²*Ca*S

    Es gibt Formeln, mit denen man die Gewichte abschätzen kann. Zunächst musst du wissen, welches Profil du benutzen möchtest und wie die Widerstandspolare dazu aussieht. Dann musst du eine Abschätzung des Oswaldfaktors machen und kannst Abschätzen, wie groß der Gesamtwiderstand deines Fluggeräts etwa sein wird. Abhängig vom Flugzeugtyp kannst du auch Rumpf- und Flügelgewichte abschätzen.

    Wenn du das wirklich alles selber machen willst und nicht stumpf ein Modell nachbauen willst, dann würde ich dazu nach guter Fachliteratur suchen
     
  5. #4 Schorsch, 12.08.2010
    Schorsch

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    Oder man sagt:
    Luftdichte: 1.225
    Auftriebsbeiwert bestes Gleiten: ~0.5
    Max Auftriebsbeiwert: 0.8

    Dann als Beispiel: 10kg, 36 km/h Start & Landung, 54 km/h Reiseflug

    A1 = 10m/s² * 10kg / [1.225 kg/m³* 0.5 * (15 m/s)² = 100/138 = .73m²
    A2 = 10m/s² * 10kg / [1.225 kg/m³* 0.8 * (10 m/s)² = 100/138 = 1m²

    Der Flügel muss also 1m² groß sein.
    Streckung nehmen wir 6, dann ist die Spannweite etwa 2.5m.
    Der Flügel wird durch den Start bzw die Landung dimensioniert.
     
  6. #5 Weasle94, 13.08.2010
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    Also, es ist sehr schwer euch allen Gleichzeitig zu antworten. Deswegen werde ich erst einmal weitere Fakten schreiben.

    Der Rumpf ist soll 80 cm lang sein. Er soll einen Radius von 16 cm besitzen. (Also sowohl in der Breite als auch in der Höhe 16 cm haben) (ca. 400g)

    Die Getriebe sollen 2 kleine Elektromotoren mit Propeller bilden, die jeweils an den Tragflächen befestigt sind. (Ein Motor mit Batterie hat ein Gewicht von 241g)

    Ich möchte ein halbsymmetrisches Tragflächenprofil verwenden, da ich davon ausgehe, das dieses Profil auch schon bei geringen Auftriebswerten erfolg hat. [ Wikipedia ist mein Freund :-) ]

    Das Fahrwerk, das aus 3 Rädern, wie üblich, besteht, wiegt ca. 300g.

    Fraglich ist die Größe des Höhenruders, der Tragflächen und des Seitenruders.

    Das Flugzeug wiegt ohne Tragflächen ca. 1,2 kg. Die Propeller können bei 1,2 kg mit einer Drehzahl von 4650 U/m auf 700m die Spitzengeschwindigkeit von 37.8 km/h erreichen.

    Meine Frage stellt sich aus dem Grunde, weil die Klappen sowie die Tragflächen und Ruder eine bestimmte Größe haben müssen, um etwas bewirken zu können.

    Ich hoffe ich konnte euch ein paar nützliche Details geben THX
     
  7. #6 Weasle94, 13.08.2010
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    Ich möchte ein ziemlich einfaches Flugzeug bauen: Einen Rumpf mit den 2 Tragflächen. An den Tragflächen hinten dran sind die Klappen, mit denen man das Flugzeug nach links bzw. rechts kippen kann. Am Leitwerk soll das Seitenruder natürlich vertikal :-) befestigt sein und in horizontaler Lage das Höhenruder. Die Klappen, die ausfahren sollen, wenn ich kurz vor bzw. in der Landung bin, sollen auf den Tragflächen sein.
    Und zu guter Letzt noch die 2 Getriebe. (Elektromotor und Propeller)

    Mein Projekt richtet sich sehr stark nach den "Beechcraft" Modell: "Baron 58"

    Wenn ihr wisst, wie der funktioniert, wisst ihr auch, wie mein Flugzeug funktionieren soll...

    Falls Euch auffallen sollte, das irgendetwas nicht hinhaut von der Konstruktion her, dann sagt es bitte. (Außer, dass das ganze Projekt nicht funktioniert)

    Danke fürs Zuhören und Antworten
     
  8. #7 gero, 13.08.2010
    Zuletzt bearbeitet: 13.08.2010
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    Hallo Weasle94,

    mit diesen Informationen kommt man schon ein wenig weiter. Ich zerpflück mal Deinen Text...

    Also ein Flugmodell. Damit kenn ich mich ein wenig aus. Die 16cm erscheinen mir in der Breite recht großzügig. Was soll denn bei den 400g alles dabei sein? Wenn Du da Fernsteueranlage und Servos mit einbezogen hast, erschient es realistisch.

    Zweimotorig ist natürlich eine Herausforderung, falls Du Brushlessmotoren vorsiehst, brauchst Du für jeden Deiner Motoren einen eigenen Regler. Der nicht ganz exakte Syncronlauf beider Motoren ist wahrscheinlich kein soo greoßes Problem, solange das Seitenleitwerk recht groß ist.

    Achte darauf, ein Profil auszuwählen was zu der Re-Zahl paßt und auch zu der Herstellungsgenauigkeit (Styro/Balsa/GFK...) und oberflächengüte (Styro/Papier/Folie).


    Da solltest Du sparen. Ich fürchte, Du denkst an ein Einziehfahrwerk? Würde ich für den ersten Versuch sein lassen. eine GfK-Schwinge am Rumpf, oder einfache Drahtbeine tun es auch.

    Und noch 782 weitere Sachen, an die Du momentan nur noch nicht denkst.

    Also nehmen wir für den ersten Überschlag mal 1.8kg Abfluggewicht an.
    Ohne jetzt viel zu rechnen, würde dazu eine Tragfläche mit 1.3 - 1.5m Spannweite bei einer Flächentiefe von 0.25-0.3m passen. Eine Flächenbelastung von 40-50 g/dm^2 ist für ein Flugmodell dieser Größe gut beherrschbar.

    Gerade diese Zahlen sind beim Flugmodell mehr oder weniger Theorie. Und, wie schon gesagt, die Tragflächenauslegung sollte für den Fall Start/Landung gemacht werden.

    Falls Du mit "Klappen" Landeklappen gemeint haben solltes, kannst Du bei einem Flugmodell dieser Größe getrost weglassen, bringt außer Masse nichts.

    Ich auch.


    gero
     
  9. #8 Weasle94, 13.08.2010
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    Ja Gero, du hast mir in der Tat mehr als ein Stück weiter geholfen. Dafür schon einmal ein sehr sehr GROßES Dankeschön

    Ich habe beschlossen, den Rumpf auf den Radius von 12cm zu verringern, falls das ein besseres Längen/Breiten Verhältnis bietet.

    Ohne Fahrwerk ist das Flugzeug nur noch 900g schwer.

    "Was soll denn bei den 400g alles dabei sein? Wenn Du da Fernsteueranlage und Servos mit einbezogen hast, erschient es realistisch."

    Ja, ich möchte in der Tat eine Fernsteueranlage mit Servos einbauen.

    Mit den Klappen meinte ich die Landeklappen, richtig...ok die lass ich also auch weg.

    Das Flugzeug wollte ich über die Tragflächenruder (um das Flugzeug zu kippen) und über das Höhenruder und über das Seitenruder lenken.

    Über die Servos wollte ich diese Teile lenkbar machen. Die Fernsteueranlage dazu erklärt sich ja von selbst :-)

    Doch wie viel kostet eine Fernsteueranlage...mehr als ich denke vermutlich

    THX
     
  10. #9 Schorsch, 14.08.2010
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    Braucht man bei so einem Flieger überhaupt ein Seitenruder?
    Wäre ein üppiges Seitenleitwerk nicht ausreichend?
    IdR wird man als Fernsteuerer eh einen potentiellen Schiebewinkel nicht sehen können und +/-10° ... who cares? Wenn das Seitenlerk groß und mächtg ist, benötigt man eigentlich kein Ruder ... meine ich. Ist bei großen Airlinern nicht anders, nur das die Nutzlast eben Fan vom Gierdämpfer sind.
     
  11. #10 mike november, 14.08.2010
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    Erstaunlicherweise werden einfache R/C Modelle ausschliesslich mit Seiten- und Höhenruder geflogen... :FFEEK:
     
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  13. #11 Schorsch, 14.08.2010
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    Wahrscheinlich auch besser, weil Querruder so ihre Nachteile haben. Abgesehen davon, dass es mechanisch kompliziert ist, kann man mit so einer Rollsteuerung sein RC-Flieger schnell in den Acker fliegen. Reine Ruder-Kontrolle erlaubt flache Kurven.
     
  14. gero

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    Hallo,

    Die Frage ob Quer- oder Seitenruder oder beides ist so alt wie die RC-Fliegerei. Früher waren die Servos groß und sperrig und teuer. Und i.d.R. nur ein Servo für beide QR im Einsatz. Mit Mechanik und mechanischer Differenzierung u.s.w.

    Heute baut man kleine (und preiswerte) Servos direkt in den Tragflächen ein, der Aufwand ist minimal.

    Ein Modell mit Querruder ist genauso einfach oder kompliziert zu steuern wie eins mit Seitenruder, auf die Auslegung (Größe, Ausschläge, V-Stellung) kommt es an. Nachteil bei reiner Querrudersteuerung: Bodenstart kann zum Problem werden.

    Im Gegensatz zu "richtigen" Flugzeugen ist der koordinierte Quer und Seitenrudereinsatz für kleine Modelle (außerhalb vom Kunstflug) meistens nicht erforderlich.


    gero
     
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