Kampfflugzeugauslegung " Canards vs Strakes"

Diskutiere Kampfflugzeugauslegung " Canards vs Strakes" im Jets Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Die z.Zt. im Einsatz befindlichen Kampfflugzeuge ( Ausnahme F 22 ) sind Konstruktionsstand etwa Mitte 70er / Ende 80er Jahre. Während die...

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  1. #1 phantomas2f4, 05.01.2013
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    Die z.Zt. im Einsatz befindlichen Kampfflugzeuge ( Ausnahme F 22 ) sind Konstruktionsstand etwa Mitte 70er / Ende 80er Jahre. Während die europäischen Hersteller SAAB, Dassault u. EF GmbH auf eine Konfiguration mit Canards setz(t)en, waren die US-Entwürfe und ( fast ) alle sowjetischen Entwürfe "konventionell" mit Höhenruder hinter dem Tragflügel ausgelegt, allerdings unter Anwendung der "Strakes"-Technologie.

    Insbesondere mit dem HiMat u. X 29 / X 31 sowie F 15/ F 16 AFTI Programmen untersuchte die amerikanische Seite die Canard- Konfigurationen, blieb jedoch bei der konventionellen Auslegung und setzte auf "Stealth".

    Frage:
    Warum sind die Europäer diesen Weg ( Canards ) gegangen und die US / sowjetische Konstrukteure weiterhin beim konventionellem Höhenruder ( oder sogar Hybridkonfiguration Strakes, Kopfflügel u. HR ala SU27 / 35 Familie) geblieben ?

    Hoffe auf eine interessante Diskussion.

    Klaus
     
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  3. #2 AMeyer76, 06.01.2013
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    Schwer zu sagen, scheint sich dort nicht durchgesetzt zu haben, zu wenig konventionell.

    Z.B. die F-16 XL (zwar ohne Canards, aber ein Delta) war nachweislich viel leistungsfähiger als die normale F-16,
    aber trotzdem wurde sie nie in Serie gebaut.
     
  4. #3 Swiss Mirage, 06.01.2013
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    Koennte eventuell damit zu tun haben, dass die Flieger von Dassault, Saab und EF Konsortium eher Deltas sind und die US sowie russischen eher konventionelle Flieger sind. Das Ganze ist aber nur mein uneducated guess.

    Greetings from Texas.
     
  5. #4 FastEagle107, 06.01.2013
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    Cooles Thema!
    Das würde mich auch interessieren. Ein Kampfflugzeug ist im Design immer ein Kompromiss für verschiedene Leistungen. Wie aber genau diese Kompromisse aussehen und welches Design, welche Vorteile, bzw. Nachteile hat würde mich auch interessieren.

    Ich glaube die F-16XL hat als Long Range Fighter Bomber (Deep Strike) mit nur einem Treibwerk gegen die F-15E (mit zwei Triebwerken) das Nachsehen gehabt.
     
  6. Toryu

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    Canards und Stealth vertragen sich nicht sonderlich gut.
    Ich glaube, dass die Europäer einfach nach pragmatischeren Lösungen gesucht haben. Ein Stealthflugzeug (selbstständig) zu entwickeln, zu erproben und zu beschaffen ist ja auch kein allzu geringer Kostenaufwand.

    MMn. ist die Lösung der Europäer die (zumindest kurz- und mittelfristig) Sinnvollere.
    Langfristig wird ein großer Teil der Kampfflugzeugbestände wohl durch Dronen ersetzt, wodurch der Zwischenschritt über Stealthflugzeuge fragwürdig erscheint.
     
  7. Xena

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    Um überlebensfähig zu sein müssen aber auch Drohnen Stealth sein. Also muß die Technologie sowieso entwickelt werden. Die Amis haben sie nun eben am bemannten Flugzeug entwickelt. Die Europäer machen es derzeit an den Kampfdrohnen. Aber bemanntes Flugzeug oder Drohnen ist eh eine Glaubensfrage und keiner weiß heute wie weit bemannte Flugzeuge durch Drohnen ersetzt werden und in welchem Zeitrahmen. Diese Diskussion sollten wir also hier heraus lassen.
     
  8. #7 phantomas2f4, 06.01.2013
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    Ich will das Thema "Stealth" oder Drohnen hier nicht weiter ansprechen. Mir geht es um Entscheidungen zu einem generellen Layout ( Schwerpunkt Aerodynamik, Flugmechanik) mit Konstruktionsstand Mitte 70er bis Ende der 80er Jahre, also Flugzeuge der Kategorie F 15, F 16, F 18A incl. E, F 20, EF 2000, Mirage 2000, Rafale, MiG 29/35 u. SU 27 bis 35, SAAB 37 / 39 etc.

    Klaus
     
  9. Toryu

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    Ich weis, dass du die Diskussion nicht gerne auf das Thema "Stealth" abgleiten lassen möchtest.
    Dennoch kommt man nicht darum, es zu besprechen. Die Auslegung der F-22 ist eine direkte Folge des Anforderungskatalogs.
    Da dieser keine Canards vorsah, gabs ein Paar 2D-Düsen mit konventionellem Tail.
    Die Konkurrentin der F-22, die F-23, hat das Stealthkonzept noch weiter geführt und verzichtete gänzlich auf irgendwelche beweglichkeitssteigernde Maßnahmen.

    Stealth und Flugmechanik sind miteinander verknüpft.
     
  10. Peeder

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    Hallo,

    ich kann mich noch gut an unseren Dozenten erinnern, der einmal sagte: "Der beste Platz für ein Canard ist das gegnerische Flugzeug" :wink: (aus der Aerodynamik/Flugmechanik/Flugregelungs-Sicht). Ich weiß leider nicht mehr genau, welche Argumente dagegen gesprochen haben, aber soweit ich das verstanden habe, waren die letztendlichen Ergebnisse beim EF recht ernüchternd :headscratch: Ich meine auch, dass dort z.B. ein Canard im High-Alpha-Bereich so gut wie keinen Wert hat und einfach "parallel" zur Strömung gerichtet wird.

    Ich gebe zu, dass das recht vage Informationen sind (eher hirngespinste aus meiner Studienzeit). Ich versuche aber in meinen Unterlagen noch mehr und konkretere Informationen zu finden... :!:
     
  11. #10 phantomas2f4, 06.01.2013
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    Nochmals !!!
    Ich spreche hier von Kampfflugzeugentwürfen ab Anfang de 70er Jahre.....da steckte Stealth noch in den Kinderschuhen und war kein Faktor für operationelle Kampfflugzeuge...da war mal gerade "Fly by wire" das Thema.....

    Klaus
     
  12. arneh

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    Ist in der Tat auffällig.
    Wobei man sagen muss, dass die Russen dem Canard nicht ganz so abgeneigt sind.
    In der SU-30MKx nutzen sie Canards und die T-50 hat, wenn man so will, 'Blended Canards'.

    Die haben damit wohl versucht, einen Kompromiss aus den Vorteilen der Canard- Tri Plane Auslegung und brauchbaren Stealth Eigenschaften zu erzielen.

    Bei den Ami's kann man das Thema wohl nicht beantworten ohne Stealth zu berücksichtigen.
    Die haben diese Zwsichenepoche einfach übersprungen, da sie lange Zeit mit F-15 und F-16 ausreichend leistungsfähige Muster hatten, die auch noch nicht so alt waren.
    Der evtl. mögliche leichte Vorteil von Canards für extreme Manövrierfähigkeit und Agilität hätte sicher eine Neuentwicklung nicht gerechtfertigt, da man ja schon den nächsten großen Schritt, wenn auch in eine etwas andere Richtung plante (ATF Beginn/Entwicklung ist etwa synchron mit EF) auch wenn man derzeit wohl davon ausgehen muss, dass in Bezug auf Flugleistungen und Manövrierfähigkeit der EF den beiden (F-15/16) doch einigermaßen überlegen ist.

    Die Ami's haben dagegen dann halt mit dem ATF (F-22) mit Stealth gleich den nächsten größeren Schritt getan, dieser verträgt sich aber wie gesagt nicht wirklich gut mit Canards.

    Ich würde die Canard Delta und Canard Tri-Plane Auslegung als Endzweig einer Entwicklung in Richtung Manövrierfähigkeit/Flugleistung betrachten, der aber in eine gewisse Sackgase zu führen scheint.
    Man verfolgt in Amerika und z.T. Russland und 50/50 auch in China jetzt einen anderen Zweig.
    Den scheinen die Europäer aber auszulassen. Ist halt bedingt durch die mittlerweile sehr langen Lebenszyklen von Kampfflugzeugen. Da macht man eben notgedrungen nicht merh jede Entwicklung mit.
    Mal sehen, was der nächste große Sprung wird !?
     
  13. #12 Toryu, 06.01.2013
    Zuletzt bearbeitet: 06.01.2013
    Toryu

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    Die (Y)F-22 ist eine Zeitgenossin der Eurocanards. Sie greift außerdem aufgrund ihrer großen Einläufe (wie auch die F-15) auf Straketechnologie zurück. Warum da jetzt ein Aufriss um "Stealth" gemacht wird, erschließt sich mir nicht. Gewisse Eigenschaften setzen eben gewisse Auslegungen voraus. Nicht mehr, und nicht weniger.

    Fly-by-Wire gab es (in Teilen) schon im Mistel-Gespann, als komplette Flugsteuerung in der A3J Vigilante, bei der Raumfahrt ab der Mercury. Also spätestens seit Anfang der 60er "State of the Art".
    Anfang der 70er war das keinesfalls Neuland.

    Die Rechenleistung wurde bis Anfang der 70er allerdings vergrößert, was zu Auslegungen führte, die teilweise indifferent (in gewissen Bereichen des Flight-Envelope) waren.

    ===
    Die Canardflugzeuge haben in Europa Flugzeuge ersetzt, die bei den Amerikanern schon 10 Jahre vorher ersetzt wurden.
    Es gab also keine Rechtfertigung für eine Entwicklung von Canardflugzeugen für die USA.


    Interessant ist eigentlich eher der Entwicklungsbaum von Canardflugzeugen in Ländern, die gerne mal außen vor gelassen werden.

    - Schweden:
    1967 Erstflug der Viggen - damit ein früher Lösungsansatz für das Runway-Performance-Problem von Deltaflügeln

    - Frankreich/ Schweiz:
    Entwicklung der "Moustaches" für die Mirage III/ 5 um 1968.
    Trotz recht vielversprechender Versuche gab es keine Serienfertigung.
    10 Jahre später erhält die Mirage 2000 kleine Strakes hinter den Einläufen.

    - Israel:
    Geht das Problem der Runway-Performance/ Low-Speed-Performance der Mirage III/ 5/ Kfir an und entwickelt feste Canards. Zur Verbesserung der Richtungsstabilität bei großen Anstellwinkeln werden Nasenstrakes entwickelt. Bis Mitte der 70er war beides entwickelt und verhalf zu erstaunlichen Performancezuwächsen. Eine "Mirage IIING" (Frankreich) hätte die Strake-Canard-Combo mit FBW verbunden.
    Die Schweizer, die weiterhin an Lösungsansätzen für die Mirage arbeiteten, haben später nach Erfahrungsaustausch eigene Strakes und Canards (70% der Fläche der isr. Canards) entwickelt.
    Die Lavi war dann das erste "morderne" Canardflugzeug der Israelis - wohl auch mit einiger Unterstützung der USA.


    Die Sowjetunion hatte zu der Zeit, als man im Wesen mit der Kombination "Delta + Canard" experimentierte, anscheinend nicht die Computerrechenleistung, um solche Designs auszulegen und zu fliegen. Generell arbeitete man aber auch eher an Abfangjägern, als an Flugzeugen, die gegnerische Luftwaffen in großem Umfang niederkämpfen sollten.
    Da die Sowjetunion - ähnlich wie die Amerikaner - Anfang/ Mitte der 80er gerade ihre Flotte überholte, gab es Anfang der 90er keinen Bedarf an Canardflugzeugen.
    Die Canards an den Su-27-Evolutionen kann man ja nicht als eigenstädige Canards bezeichnen. Sieht mehr nach einer Minimum-Change Entwicklung der Flanker hin zu einem neuen Missionsspektrum aus. Wahrscheinlich brauchte man mehr Pitch-Authority - aufgrund der vergrößerten Landeklappen an der Su-33.

    Ich sehe das ähnlich wie arneh - die Canardflugzeuge sind ein Entwicklungsschritt, die einige Länder einfach aufgrund der Rahmenbedingungen ausgelassen haben.
    Designvorschläge gab es ja genug in (auch amerikanischen) Schubladen.
     
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  14. #13 El Nebuloso, 06.01.2013
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  15. #14 Schorsch, 07.01.2013
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    Lockheed hatte durchaus mit Canards gearbeitet, jedenfalls implizieren das "Artist Impressions":
    The Advanced Tactical Fighter
    (so ein Viertel bis Drittel nach unten scollen).

    Was ist eigentlich der Vorteil des Canard? An sich ja eine etwas bessere Gleitzahl im engen Turn, da zur Erzeugung eines Momentengelichgewichts kein Abtrieb sondern Auftrieb erzeugt wird.
    Weiterhin kann der Canard als "Wirbelerzeuger" für der Tragfläche dienen, hängt aber vom Abstand ab (der Eurofighter unterscheidet sich da ja deutlich von den anderen umgesetzten Canards).
    Es besteht immer das Problem, dass der Canard den Hauptflügel negativ beeinflusst. Schlussendlich würde ich behaupten, dass beide Auslegungen als optimierte Konfiguration am Ende sich sehr nahe stehen, vielleicht mit leichten Vorteilen hier und da. Der Canard scheint aber die insgesamt günstigere Auslegung zu sein, wenn man mal praktische Erwägungen wie subsonischer CG-Bereich außen vor lässt.
    Der Rest ist wohl Entwicklungsgeschichte und - nie zu unterschätzen - Zeitgeist. In den 80ern viele Milliarden Entwicklungskosten für ein Flugzeug zu fordern, dass aussieht wie eine getunte Phantom. Ne, keine Chance.
     
  16. arneh

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    Wobei das für die instabile Canard- Delta Auslegung nur sehr begrenzt zutrifft. Das war eher das Prinzip der 'alten' canards wie Saab Viggen oder die Kfir.

    Guter Punkt! Da unterscheiden sich die Ansätze von Rafale und EF doch schon etwas.
    Die Close Coupled Canards der Rafale erfüllen eher die Funktion von adaptiven strakes, erzeugen also primär einen hochenergetischen Wirbel über der Hauptragfläche. Dies verbessert vor allem das High Alpha Verhalten und damit primär die instationäre Wenderate und Mindestgeschwindigkeit.
    Beim EF hat man die Long Coulped Canard dagegen für eine Längs- instabilere Aulegung genutzt, was vor allem der stationären Wenderate und Enegrgieerhaltung sowie der Supersonischen Wenderaten zu Gute kommt.

    Das sehe ich nicht generell so, siehe Close Coupled Canard, da ist die Funktion im Gegenteil primär Flow Conditioning für die Haupttragfläche.
     
  17. Lubeo

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    Immer, warum? Sehe es wie arneh, in vielen Fällen für mich nachvollziehbar. Nur, was wäre wenn man eine J-10 nehmen und die Canards für den subsonischen Reiseflug fixieren würde damit sie nicht permanent herum zappeln?

    Wenn der Canard den Hauptflügel immer negativ beeinflusst, dann müsste man einen Langstrecken-Jäger (Su-27, F-15, F-35, Suchoi T-50) ohne, einen Kurzstrecken-Verteidiger (JAS-39, J-10, MiG-29?, Mirage 2000?) mit, und ein Luftpolizeiflieger der möglichst lange in der Luft patroullieren sollte (Mitsubishi F-2, JF-17, KAI T-50, AIDC F-CK-1) ohne Canards herstellen. :headscratch:
    Habe da meine Zweifel.


    Falls man das Geld unter Arbeitsbeschaffungsmassnahme abbucht um die Anzahl an Arbeitslosen zu verringern und niemand daran sehr gut verdient, warum nicht? Nur widerspricht dem "manchmal" leider der Zeitgeist.
     
  18. #17 Schorsch, 08.01.2013
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    Subsonische Gleitzahl ist nicht das Optimierungskriterium.
    Ein Flügel vor dem Hauptflügel ist sicherlich kein Segen für die Flügelaerodynamik. Wenn er keine Luftkräfte erzeugt, dann hat er wenig Einfluss. Aber auch wenig Sinn. Wenn er starke Luftkräfte erzeugt, dann wird das negative Auswirkungen auf den Hauptflügel haben. Die lassen sich aber mit etwas mehr Flügelfläche wieder gerade biegen.
     
  19. Toryu

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    Sowas macht man nur in Ländern, in denen "Abreitsbeschaffungsmaßnahmen" Teil des politischen Modells sind.
    Hersteller entwickeln nur Technologien, die sie für absatzfähig halten.
    Die Zeiten des "Entwickelt unter Selbstkosten" sind vorbei - das liegt zumeist an den "positiven" Erfahrungen, die man damit gemacht hat.

    ____

    Subsonische Gleitzahl ist auch nicht unbedingt das, was man unter Verwendung eines Deltas zu maximieren versucht.
    Alleine daran kann man ja schon ablesen, was wohl der grobe Hintergedanke des Designs ist.
     
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  21. #19 Fliegernase, 12.01.2013
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    Ich stecke nicht besonders tief in der Aerodynamik und kann daher nur Vermutungen äussern und allgemeine Zusammenhänge erkennen. Hier nun meine Annahmen zu den Thema.

    1.
    Die Kampfflugzeuge bewegen sich in einem technologischen Extrembereich. Wenn die Forschung eines Landes, Firma oder Gruppe viel know how und Erfahrungen auf einer Technologie (Strakes oder Canard) gesammelt haben ist es auch sinnvoll diese einzusetzen. Daher wird immer die Technologie Vorzug erhalten die weiter entwickelt und bekannter ist. Die Europäer haben lange Zeit amerikanische Muster geflogen oder Deltas entwickelt. Es ist daher logisch, dass die Europäer weiter an Deltas festhalten wohingegen die Amerikaner und Soviets an der "konventionellen" Auslegung festhalten.

    2.
    Europäer und Soviets/Amerikaner haben prinzipiell leicht unterschiedliche Anforderungen an ihre Kampfflugzeuge.
    - Die Europäischen Länder sind vergleichsweise klein. Dagegen ist Russland (die Sovietunion) riesig und die Amerikaner haben ihre Luftwaffe auf der ganzen Welt stationiert.
    - Die Europäer haben ihre Flugzeuge hauptsächlich für die Luftraumverteidigung. Die Amerikaner setzen ihre Luftwaffe aktiv im Ausland ein und entwickeln ihre Flugzeuge auch für diesen Einsatz. Auch die Soviets haben ihre Luftwaffe für den Einsatz im Ausland geplant aber Russland ist bereits so gross, dass ein Flug über Sibiren einem Aulandseinsatz gleich kommt.

    Daraus ergeben sich unterschiedliche Anforderungsprofiele. So sind die Europäischen Flieger eher klein, reaktionsschnell, mit gerigerer Reichweite und geringerer Waffenlast. Sovietische und amerikanische Flieger sind eher gross, mit grösserer Reichweite und Waffenlast.

    Stealth mag auch Einfluss auf die Entscheidung gehabt haben. Da die Amerikaner das Eindringen in fremde Lufträume fest einplanen hat stealth bei ihnen natürlich eine höhere Bedeutung. Ich denke aber auch ohne Stealth hätten die AMerikaner aus den anderen genannten Gründen an der konventionellen Aulegung festgehalten.

    3.
    In der Vergangenheit haben Soviets und Amerikaner eine Reihe von verschiedenen und teilweise spezialisierten Mustern gebaut und eingesetzt. Darunter waren auch Deltas. Bei den Flugzeugmustern über die wir nun reden handelt es sich um universell einsetzbahre Kampfflugzeuge.

    Deltas haben ihre Vor- und Nachteile. Die Europäer an ihrer Delta Erfahrung festgehalten haben und die Canards zur Behebung der Nachteile und Verstärkung der Vorteile des Delta Designs eingeführt. Dabei sollen die jeweiligen Muster prinzipiell alle Aufgaben erfüllen können.

    Die Amerikaner und Soviets haben leicht andere Anforderungen an ihre Kampfflugzeuge. Eine konventionellere Auslegung mit denen Sie mehr Erfahrung haben und die besser auf das Anforderungsprofil passt hat daher den Vorzug erhalten. Die Schwächen dieser Auslegungen werden von ihnen mit Schub Vector Düsen kompensiert.
     
  22. #20 AMeyer76, 12.01.2013
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    Deltas haben prinzipiell den Vorteil ( nicht Nachteil ) der größeren Reichweite, weil in ein Deltatragwerk viel Treibstoff passt bei geringeren Flächenbelastung.

    Daran kann es also nicht liegen. Besonders der EF hat eine enorme Deltefläche, entsprechend groß ist das Fassungsvermögen.

    Bis auf begrenztem Stealth ( und seinem Preis ) hat der Eurofighter keine Nachteile !!
     
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