Maximale Größe von Luftfahrzeugen, die nach dem Prinzip des aerodynamischen Auftriebs funktionieren

Diskutiere Maximale Größe von Luftfahrzeugen, die nach dem Prinzip des aerodynamischen Auftriebs funktionieren im Luftfahrzeuge allgemein Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Welches ist eigentlich die maximale Größe für ein Luftfahrzeug, daß seinen Auftrieb mittels Tragflächen und/oder Rotoren erhält? Wie groß könnte...

Agena

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Welches ist eigentlich die maximale Größe für ein Luftfahrzeug, daß seinen Auftrieb mittels Tragflächen und/oder Rotoren erhält? Wie groß könnte man Multikopter prinzipiell bauen, gibt es eine maximale Anzahl von Rotoren?
Welche Projekte für nicht realsierte Flugzeuge, die größer und schwerer hätten sein sollen, als alle bisher realisierten Flugzeuge gab und gibt es?
 
WaS

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Die Antwort auf den ersten Teil deiner Frage dürfte mit der Reynolds-Zahl zusammenhängen, und mit den möglichen Eigeschaften zukünftiger Werkstoffe.

Auf den zweiten Teil antworte ich mal, aus der Hüfte geschossen: Der Cargolifter. (Ok, "Luftfahrzeug", aber kein "Flugzeug".)
 
Doppelnik

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Ich hab zu dem Thema mal eine schöne Betrachtung aus den 20er Jahren gefunden, ich glaub die war von Junkers. Man kann bei einer Vergrößerung von FLugzeugen versuchen, die Tragflächenbelastung konstant zu halten, um mit gleichem Leistungsgewicht fliegen zu können, aber damit werden die Tragflächen im Verhältnis zum Rumpf immer größer und das Strukturgewicht erhöht sich zwangsläufig. Alternativ (und darauf lief es dann auch praktisch hinaus), kann man versuchen die Proportionen des Flugzeugs bei einer Vergrößerung gleich zu halten, wodurch aber die spezifische Tragflächenbelastung ansteigt und mehr Leistung pro Kilogram Flugzeug erforderlich werden. Der Verbrauch steigt hierdruch nicht an, weil das Flugzeug schneller fliegt. Die maximal realisierbare Flugzeuggröße ist in dieser Betrachtung nur von Leistungsgewicht der Triebwerke abhängig und in der Tat wurden die Triebwerke immer leistungsfähiger und die Flugzeuge immer größer.

Den ersten Ansatz hat Junkers mit den (mehr oder weniger) Nurflügelflugzeugen verfolgt, solange keine Antriebe zur Verfügung standen für große und schnelle FLugzeuge. Spätestens beim A380 hat man dann gesehen, dass es auch noch wirtschaftliche Grenzen gibt...
 
Intrepid

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Spätestens beim A380 hat man dann gesehen, dass es auch noch wirtschaftliche Grenzen gibt ...
Beim Betrachten der Proportionen des A380 kann man den Trend zum Nurflügelflugzeug erkennen :FFTeufel:
 
Doppelnik

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ich gehe davon aus, das ist ironisch gemeint.

Ich weiß allerdings nicht, ob Du meine Aussage verstanden hast, der A380 kommt mit "Stummelflügel" zurecht, weil die Triebwerke so leistungsfähig geworden sind. Die G38 bestand hingegen zum größten Teil aus Flügel, weil man durch die damaligen Motoren sehr limitiert war. Große Flugzeuge gingen nur mit sehr viel Auftrieb bei niedriger Geschwindigkeit => ganz viel Flügelfläche.
 
Schorsch

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Welches ist eigentlich die maximale Größe für ein Luftfahrzeug, daß seinen Auftrieb mittels Tragflächen und/oder Rotoren erhält? Wie groß könnte man Multikopter prinzipiell bauen, gibt es eine maximale Anzahl von Rotoren?
Welche Projekte für nicht realsierte Flugzeuge, die größer und schwerer hätten sein sollen, als alle bisher realisierten Flugzeuge gab und gibt es?
Mir fällt keine ein.
Bleiben wir mal bei unserer gängigen Konfiguration, dann tritt irgendwann das ein, was Doppelnik beschreibt. Das Strukturgewicht des Flügels wächst schneller als seine Fähigkeit Auftrieb zu produzieren. Das ist ganz einfach deswegen, weil das Gewicht mit dem Volumen und der Auftrieb mit der Fläche korreliert. Daher auch Square-Cube-Law. Damit haben alle Flugzeuge zu kämpfen, und daher wird optimaler Materialeinsatz und Materialmix bei größeren Flugzeugen immer entscheidender.
In den 60ern hat man "Span Loader" untersucht mit 1.2-1.5 Millionen Pfund Abfluggewicht, also bummelig 680t.
Ich habe bis zu 880t MTOW in Studien gesehen.
Der A380 ist etwa bis 650t MTOW ausgelegt (also rein aerodynamisch), dann liegt die Flächenbelastung knapp über 800kg/m², was in der zivilen Luftfahrt das Ende der Fahnenstange darstellt (B77W hat bis 850kg/m²).

Sonst mal selbst nachlesen:
"size effects in conventional aircraft design"
Da gibt es ein Paper zu, recht lang, vom damaligen Chef(?)-Design von Lockheed, welcher für die C-5 (mit-)verantwortlich war.
 
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Die Flügel des A380 sind überdimensioniert, da Airbus auch mal gestreckte Versionen -900 oder -1000 mit entsprechend höherem MTOM angedacht hatte. Ich nehme an, dass das die von Schorsch genannten 650 t sind. Das entspräche 770 kg/m². Ich sehe keinen Grund, dass es nicht noch schwerer ginge, zumal der A380 mit nur Einfachspaltklappen und zwei Reverser auskommt.
Wo bautechnisch die Grenze wäre, vermag ich nicht zu beurteilen, aber ich kann mir zumindest nicht vorstellen, dass sich z.B. Airbus mit dem A380 in die Nähe einer unüberwindbaren (unbeherrschbaren) Grenze gewagt hätte.

Einzig die Aerodynamik stellt prinzipiell keine Grenze dar.
 
Doppelnik

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OK, ich hatte mal gelesen, dass der A380 eine eigentlich zu kleine Spannweite hätte, um an die Terminals zu passen, das bedeutet natürlich nicht, dass die Flügelfläche klein ist, hatte ich aber fälschlicherweise daraus geschlossen.
 

Lime

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OK, ich hatte mal gelesen, dass der A380 eine eigentlich zu kleine Spannweite hätte, um an die Terminals zu passen, das bedeutet natürlich nicht, dass die Flügelfläche klein ist, hatte ich aber fälschlicherweise daraus geschlossen.
Eine zu kleine Spannweite, um an die Terminals zu passen? Wenn, dann wäre wohl eher eine zu große Spannweite ein Problem... :-60:
 
Doppelnik

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beachte das Komma!

"komm wir essen Opi" ist nicht dasselbe wie "komm, wir essen, Opi"

das gefällt mir war ein Versehen...
 
_Michael

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Kann man aus den Posts von @Doppelnik und @Schorsch eigentlich herauslesen, dass die derzeitig grössten Flugzeuge schon recht nahe an ein technisches Maximum herangehen? Also dass beispielsweise 150 Meter Spannweite oder 1500 Tonnen MTOW nicht mehr sinnvoll realisierbar wären? (Rein technisch und mal abgesehen von Überlegungen betreffend Flughäfen und Auslastung.)
 
Doppelnik

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rein theoretisch könnte man ein Nurflügelflugzeug mit gleichmäßiger Lastverteilung und irrsinniger Spannweite auch so groß machen, bis einem die Erdkrümmung Probleme bereitet, weil dabei das Strukturgewicht nicht vergrößert werden müsste (Winböen, Landekräfte, alle anderen Probleme bleiben). Bei Flugzeugen mit Rumpf und Flügeln gibt es halt mechanische Grenzen (die natürlich auch nicht fix sind, sondern von Werkstoffen, Bauweise u.s.w abhängen).
 
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Mit zunehmender Tragflügeltiefe, die in etwa proportional mit der Tragflügelfläche zunimmt, nimmt auch die Re-Zahl zu. Mit zunehmender Re-Zahl wird die aerodynamische Effektivität größer. Das macht ja erst die hohen Flächenbelastungen von großen Flugzeugen gegenüber etwa Sportflugzeugen möglich. Eine damit beherrschbare Flächenbelastung von 900 kg/m² fordert z.B. für 900 t MTOM eine Fläche von 1000 m² (A380 hat 845 m²). Und so spräche auch nichts gegen eine Flächenbelastung von z.B. 1100 kg/m², wenn die Fläche bei einem MTOM = 1500 t ca. 1360 m² wäre. Damit hätten wir bei einer üblichen Streckung von 9,0 eine Spannweite von 110 m... usw, usw, usw.

Ob das bautechnisch vielleicht mit blended wing body´s möglich wäre? Keine Ahnung. Nutzbringend betreiben kann man derzeit ja schon viel kleinere Flugzeuge nicht. Aber wie gesagt, die Aerodynamik ist es nicht, die Grenzen setzt.
 

Ta152

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Bei der Dicke und Tiefe der Tragfläche wird es irgedwo ein Aerodynamisches Limit geben. Aber was die ausmaße des Flugzeuges angeht würde ich behaupten nein. Man kann ja mehrer Flugzeuge starr oder halbstarr verbinden. So in die Richtung B-36 Tip Tow oder auch übereinander oder hintereinander.
 
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Verstehe ich nicht. Solange ein Auftriebskörper, ganz gleich welcher Form, sich innerhalb eines Luftraums befindet und genug Vortriebskraft hat, kann er noch so dick und tief sein, wie er will; solange er nicht aus der Atmosphäre heraustritt, wird er durch die Luft bewegt und erzeugt Auftrieb. Genau da sehe ich kein Limit. Dieses physikalisch Prinzip gilt.
Aber gerade die räumliche Ausdehnung eines Fluggerätes, das womöglich sogar aus einzelnen, mit einander verbundenen Flugzeugen bestehen soll und angesichts seiner Ausdehnung verschiedenen vertikalen oder auch horizontalen Luftströmungen und Turbulenzen ausgesetzt ist, wird schnell an seine Festigkeitsgrenzen gelangen. Das tun ja in Extremsituationen schon normale Flugzeuge.
 

78587?

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Welches ist eigentlich die maximale Größe für ein Luftfahrzeug, daß seinen Auftrieb mittels Tragflächen und/oder Rotoren erhält? Wie groß könnte man Multikopter prinzipiell bauen, gibt es eine maximale Anzahl von Rotoren?
Welche Projekte für nicht realsierte Flugzeuge, die größer und schwerer hätten sein sollen, als alle bisher realisierten Flugzeuge gab und gibt es?
Schau mal da rein: Howard Hughes and the Spruce Goose' First Flight - Stock Footage - YouTube
Hughes H-4 – Wikipedia
.
 

wilco

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Spätestens, wenn der Aerodynamiker im Team anfängt, über Coriolis-Kräfte nachzudenken, sollte man die Dimension des Projekts mal ernsthaft infrage stellen!
 
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Jety

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Irgendwann wird die Größe eines Flugzeuges auch zu einem ökonomischen Problem, wenn man einen solchen Riesenflieger nicht unter freiem Himmel zusammen Schrauben möchte braucht es auch entsprechende Hallen, Werkzeuge und so weiter.
 
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