Nach vorne gepfeilte Flügel

Die Amerikaner haben schon vorher damit experimentiert - mit der X-29. Davon versprach man sich eine verbesserte Manövrierfähigkeit, bessere Überschall-Performance und eine leichtere Flügelstruktur.

Der Hauptvorteil sollte die bessere Manövrierfähigkeit sein, vor allem bei hohen Anstellwinkeln. Denn "normale" Tragflächen (nach hinten gepfeilt) haben eine Luftströmung durch die Pfeilung etwa entlang der Flügelvorderkanten vom Rumpf zur Flugelspitze.

Bei rückwärts gepfeilten Flügeln fließt dieser Luftstrom von den Tragflächenspitzen zum Rumpf hin. Dadurch kann, gerade bei hohen Anstellwinkeln, vermieden werden, dass die Flügelspitzen und die Querruder an Auftrieb bzw. Wirkung verlieren. Die X-29 konnte so bis 45° AOA stabil geflogen werden.

Soweit ich weiss hat man aber die Torsionsmomente auf den Flügel nie richtig in den Griff bekommen.

 

Hi,
also hier die Vorteile die mir bekannt sind:
- Bessere Aerodynamik beim Manövrieren mit geringen Geschwindigkeiten
- Allgemein bessere Langsamflugeigenschaften/besseres Handling
- Ein um bis zu 30 % größerer Auftrieb bei gleicher Tragflächengröße
- Höhere Reichweite im Unterschallbereich wegen des geringeren Widerstandes beim Längsmomentenausgleich
- bessere Start-/Landecharakteristiken
- niedrigere Abrißgeschwindigkeiten
- Kleinere Radarrückstrahlfläche in der vorderen Halbsphäre
- Größere innere Volumina, vor allem beim Rumpf-Flächenübergang
- Niedrigere Biegekräfte, da größerer Teil des Auftriebs im Innenbereich des Flügels erzeugt wird. Theoretisch sind so leichtere Strukturen möglich oder man kann die Streckung erhöhen, was bei Manövern mit hohen Beitriebswerten auf den induzierten Luftwiderstand positiv auswirkt
- Querruder bleiben bis in hohe Anstellwinkel wirksam
- mehr Gestaltungsmöglichkeiten bei den Rumpfkonturen

@Dimitrij
Schau mal in den Thread "S-37 Berkut". Dort habe ich auf Seite 1 und 2 in drei Postings meinen selbstverfassten Bericht über die Su-47 Berkut gepostet. Dort findest Du vielleicht auch Antworten auf weitere Fragen zu der Maschine.

 

@Scorpion: Kannst du mir das mit dem geringeren Widerstand beim Längsmomentausgleich erklären, bzw. was dort unter Längsmoment verstanden wird? Und warum die Radarrückstrahlfläche in d. v. H. geringer sein soll? Auch die Punkte "größere innere Volumina" und "mehr Gest-mögl. in den rumpfkonturen" würden mich interessieren.

Zu den "niedrigeren Biegekräften": naja, das ist ja eines der Probleme der positiven Pfeilung, das sich dieser Vorteil in der Praxis nicht zeigt, bzw. andersrum auswirkt. In der Praxis kommt es zu besagten Torsionsmomenten auf den Flügel, der diese Verdrehen will. Und zwar an den "vorne" liegenden Flächenspitzen nach oben. Dadurch erhöht sich außen weiter der Auftrieb, was das Torsionsmoment erhöht,..., was den Flügel gelegendlich zerstört.

Ein anderer Nachteil der positiven Pfeilung ist, dass diese Pfeilung keinen positiven Beitrag zur Kursstabilität leistet, sondenr dem entgegenwirkt. Schiebt das Flugzeug also über eine Tragfläche erzeugt diese (im Gegensatz zur "normalen" negativen Pfeilung) noch mehr Widerstand -> das Flugzeug schiebt noch mehr. Dem muss mit größerem Seitenleitwerk bzw. Hilfsflächen entgegengewirkt werden.

Sollte man aber die Probleme in den Griff bekommen wäre positive Pfeilung in der Tat vorteilhaft.

 

Hi Alpha!
Warum schickst Du die Jugend immer zu den Amis?:D
Schau mal die "Deutsche Ingeneurkunst" von 1943-45 an! Ich hoffe daß die Namen: Horten, Junkers, Messerschmitt für dich ein Begriff sind!
Was die Torsionsmomente angeht, hast Du recht! Es ist nur mit modernen Materialien möglich geworden, Steifigkeit der Tragflächen in Griff zu bekommen. Kompensation der Induzirter Widerstände der Flächen war wie vorher ein kompliziertes Spiel aus Profilstracks und der geometrischen und aerodinamischen Schrenkungen. ...die Wissenschaft an sich:?!

 

Hi Alpha,
ich kann Dir das leider auch nicht genauer erklären, ich habe diese Informationen aus verschiedenen Ausgaben der Flug- und Flieger Revue (Ende 99). Die Probleme mit den negativ gepfeilten Flügeln sollen bei der Su-47 behoben worden sein. Möglich wird das durch eine entsprechende Ausrichtung der Fasern. Die Aussenhaut der Su-47 insbesondere die Tragflächen bestehen ja vorwiegend aus modernen Verbundwerkstoffen.

 

@Scorpion
Zu den Tragenden Elementen gerören normallerweise die Holme!
Steifigkeit der Holme ist ausschlaggebend für die Konstruktion der Flügel. Moderne Verbundstoffe wie Bor-, Carbon-, Aramid-, Glas- und Wanadiumfassern haben normallerweise enorme Zug-und Biegesteifigkeit nur in eine Richtung. Anordnung dieser Fasern in mehreren Schichten in verschidenen Winkeln z.B 1) 0° + 2) 45°x45° + 3)60°x60° u.s.w. in Verbindung mit Stützstoffen wie Waben bring zusätzliche Stärke auch bei der Beplankung. Allerdings, werden die Tragflächen für Mach2 und Co. immer noch aus Stahl gebaut, denn die Temperaturbelastungen, die da auftretten sind nur mit Stoffen der Familie "Ferum" zu beweltigen!

 

@Wit: Hallo Wit. Gut dass du wieder "dabei" bist ;)
Soweit ich weiss waren die deutschen Projekte noch extrem in den Kinderschuhen, daher hab ich da nichts drüber gesagt. Sonst könnten wir ja die halbe Luftfahrt mit D erklären ;) :D

Ja, kann gut sein, das moderne Werkstoffe die Probleme überwinden können. Mal schauen, was da kommt - "unmöglich" gilt ja eh immer nur zeitlich begrenzt ;)

@Scorpion. Ach,so. Schade, dass die das nicht näher erläutern.

 

Hi Wit,
danke für die nähere Aufklärung. Allerdings verwirrt mich die Aussage:

Die Tragflächen so einiger Mach 2 Flugzeuge sind zu einem grossen, teilweise auch überwiegenden Teil aus Titan gefertigt. Gute Beispiele dafür sind der Eurofighter oder auch die japanische F-2. Auch die Su-47 soll bis zu 2200 km/h schnell fliegen können.

 

Sind das nicht ur die Nasenkanten bei den Tragflächen?

 

Ups da hab ich mich voll verschrieben. Ich meine nicht Titan sondern aus Verbundwerkstoffen.:red:

 

aus was die neumodernen flugzeuge (zelle) gebaut werden entzieht sich meiner kenntnis. aber die MiG 23-zelle bestand aus "DURAL" ; irgendeine aluminiumlegierung die allerhand aushielt. denn die MiG 23 war nicht unbedingt langsam.

 

Es scheint mir, daß die HFB 320 Hansa Jet auch hier vergessen wird :?!

 

@all, also, wir sprechen von verschiedenen Sachen. Mit Mach 2 und mehr fliegen können, heist noch lange nicht, bei dem Tempo operieren. Diese Geschwindigkeiten hilt die Zelle und das Tragwerk nicht die ganze Zeit und das ist nicht die Marschgeschwindigkeit. Wenn man tatsächlich so ein Flug auseinander nimmt, dan siht man, daß die Maschinen nur kurze Zeit sich im Überschall befinden. Überschallflug ist nicht die "Dienstgeschwindigkeit" für diese Maschinen. Daher können an den "nicht so anschpruchsfollen Stellen" die andere Stoffe, die auch noch leichter als Stahl sind, verwendet werden! Kompositstoffe werden überwiegend für Steuerelemente und für hintere Ftagflächenteilen verwendet.
Wenn man wirklich die "Überschaller" anschaut: MiG-25, MiG-31, SR-71, sind die aus Stahl. Vielleich hat man bei NASA/DASA/PROGRESS u.d.ä. schon die Stoffe die dazu geeignet sind,weis ich nicht, nur die verwenden selber ausser Stahl nur noch Keramik.
Wenn wir hier Meterialkunde noch diskutieren werden, brauchen wir eigendlich einen richtigen Dozenten dafür:D

 

@wit: Wenn meine Deutschkenntnisse nicht ganz daneben sind, dann werden bei Verbundswerkstoffen die Faser nicht in Waben, sondern in einen sogenannten Matrix eingebettet, der aus einem Harz wie z.B. Epoxy besteht. Waben (englisch: Honeycomb) ist ein mit Harz getränktes, papierartiges Material, das vor der Aushärtung wie Waben in einem Bienennest geformt werden. Wenn ich mich korrekt an meiner Diplomarbeit erinnere (ein Flugzeugpropeller aus Karbon und Kevlar in einem Epoxymatrix - :D ) müssten die meisten modernen Werkstoffen dieser Art die Temperaturen bei Überschallgeschwindgkeiten aushalten können, denn wie hoch sind diese Temperaturen eigentlich? Bei der Concorde werden, sofern ich weiß, nicht mehr als etwa 200°C erreicht, welcher weit unter der Wert in einer Autoklave (wo die Teile ausgehärtet werden) liegen dürfte. Daß die SR-71 nicht aus solchen Werkstoffen bestand (sondern hauptsächlich Titanium) lag m.E. daran, daß sie damals nicht weit genug entwickelt waren. Mangelnder Erfahrung bei MiG mit diesen Materialen (ohne daß ich jetzt jemand auf den Füßen treten möchte...) dürfte wohl auch ein Grund für die Materialwahl bei der MiG-25 gewesen sein (Edelstahl? - wurde auch von Bristol in der Bristol 188 ausprobiert und als zu schwer bewertet)

Gruß
Kenneth

 

Ja, Kenneth hat recht. Moderne Faserkunststoffe können so einiges an Temperatur ab... Und nicht nur an Temperatur ;)

@Kenneth: Der Hansa Jet hatte die positive Pfeilung vor allem deshalb, damit der Flügelkasten hinter der Kabine plaziert werden konnte, so dass in der Kabine durchgängig Stehhöhe erreicht wurde.

 

@kenneth
Gut, daß wir einen Diplomspezialisten hier haben(im ernst)

aber erst von der Leitung weg gehen, nicht drauf stehen!:D
zweitens, guuuuut lesen! Habe ich gesagt, das die Waben Matrix sind? kann mich nicht erinnern:?! Ich sagte- "z.B."!!! Und die Waben müssen nicht unbedingt aus Aramid sein, Alu und Magnesium gibts auch. Das die Teile nicht mit Holzleim gemacht werden, sondern mit Verwendung von Bisphenol und Epichlorhydrin war zumindest für mich selstverständlich.
Die Teile, wo die Glasübergangstemperatur auftreten kann, werden kaum aus Verbundstoffen gefertigt, wenn die auch mit anhydrid Aminen gehärtet werden oder? ich glaub nicht, daß wir so ins Detail gehen sollen und noch einzelne Faser wie E/S/R Glas und Martenstabellen beschreiben müssen, oder?!

Wenn ich schlecht Deutsch kann, sorry(so schlecht nun auch wieder nicht), muß noch lange nicht heisen, das ich im Kopf eine Macke habe!:D

 

@Wit: Ich habe meine Deutschkenntnisse gemeint, da Deutsch nicht meine Muttersprache ist, natürlich nicht deine! War mir nicht 100% sicher, genau was mit Wabe gemeint war, daher diesen Vorbehalt. Und der ganze Beitrag stellte nur meine Sicht der Dinger dar, auf keinem Fall wollte ich damit andeuten, daß jemand eine Macke haben sollte!! Hoffe also hiermit, daß diese Missverständnisse ausgeräumt sind :D

 

@Kenneth
ich bin ja nicht böse und mit macke meinte ich GFK/CFK...FKK:D Zeugs! Kennst Du dich mit Kunsstoffen aus! Ich kann zurzeit ein Problemm mit Kalthärtung nicht lösen:HOT Dalamination!!! und tempern kann ich wegen des Urmodels nicht!!