Otto Celera 500L- einmotoriges Mehrzweckflugzeug mit Dieselmotor

[Intrepid]

Wer sorgt dafür, daß es dann geradeaus fliegt?

So eine Aufgabe würde ich einer Trimmung übertragen. Ist bei Propeller vorne ja auch so (Seitenruder- und gegebenenfalls Querrudertrimmung bei nennenswerten Triebwerksleistungen).

 

[gero]

So eine Aufgabe würde ich einer Trimmung übertragen. Ist bei Propeller vorne ja auch so (Seitenruder- und gegebenenfalls Querrudertrimmung bei nennenswerten Triebwerksleistungen).

Yep, das ist selbstverständlich. Ein lustiges Beispiel aus der Welt der Modellfliegerei. Da gleicht man die Seiten / Quereffekte des Propellerdralls meistens mit Seitenzug aus. Irgendwann hatte ich ein Elektrosegler-Modell mit so schmalem Rumpf, daß Seitenzug (und Motorsturz) unmöglich war. Die Lösung war natürlich eine Trimmung (damals hochtrabend als "elektronischer Motorsturz" genannt). Das Signal für die Motorleistung wurde entsprechend auf Seiten und Höhenruder gemischt. Hat großartig funktioniert. Bis zu dem Tage, als ich nach einem längeren Flug den Akku ziemlich leergenuckelt hatte und versucht habe, den Landeanflug durch einen kurzen Gasstoß zu strecken. Der Motor ging nicht mehr, aber die Mixer auf Höhe und Seite schlugen voll zu. Wurde ein spektakulärer Absturz.

Lange Rede: All die Optimierungsmaßnahmen haben Seiteneffekte, die man beachten muß. Sonst hat die großartigste Idee schnell einen schlechten Ruf. Oder schlimmer.

gero

 

[Intrepid]

All die Optimierungsmaßnahmen haben Seiteneffekte, die man beachten muß.

Das trifft sogar extrem stark auf irgendwelche Vorschläge zu, die in Foren gemacht werden. Meistens werden sie von Leuten gemacht, die nur das eine genannte Problem im Blick haben und nicht das große Ganze sehen. Wie soll es auch anders sein, sie sind ja in der Regel unbeteiligt

 

[Doppelnik]

Bei Heckpropellern ändert sich durch den Vordrall nichts gegenüber dem Zustand ohne Vordrall. Wenn man ohne Vordrall fliegt, muss das Motordrehmoment durch die Trimmung ausgeglichen werden, fällt der Motor aus, will sich der Rumpf durch die Trimung um die Längsachse drehen. Beim Vordrall geschieht genau das selbe in genau dem selben Ausmaß, nur dass das Leitwerk zur Trimmung um die Längsachse eingesetzt wird.

Durch die Drallerhaltung ist bei 0 Drall in dem Propellerstrahl immer der optimale Vordrall eingestellt wenn man die Trimmung am Leitwerk zur Erzeugung eines Vordralls macht. Gegenüber einer drallfreien Anströmung mit konventionellen Leitwerk entfällt zusätzlich der Trimwiderstand. Kompensiert man den Drall mit außenliegenden Trimklappen an den Tragfächen, erzeugt man einen Außendrall und mit dem Propeller einen Innendrall. Beides ist verschenkte Energie die hunderte Meter hinter dem Flieger zu sinnlosen Wirbeln führt. Besser ist, man legt beides so übereinander, dass eine parallele Strömung entsteht.

 

[HoHun]

Moin!

Bei Schiffen tut sich übrigends ne Menge um die Anströmung der Propeller zu verbessern, meistens versucht man einen Vordrall auf die Anströmung aufzubringen. Bin gespannt ob man dies auch in ähnlicher Form auf Flugzeuge übertragen kann. Man könnte z.B. durch ein asymetrisches Heck oder verschränkte Klappen am Heck (dann kann man ggf. wieder auf neutral zurückstellen) auch einen Vordrall für den Propeller erzeugen (das hat hoffentlich schon vor mir jemand patentiert, bevor ich mich noch ärgere :-).

Beim RFB Fantrainer, der einen in den Rumpf integrierten Mantelschraubenantrieb hat, soll die Gestaltung des Austrittstrakts zu einer Gesamtwirkungsgradsteigerung dieser Art geführt haben, glaube ich.

Natürlich hatte der Fantrainer bauartbedingt eine ganze Menge Struktur in einem ziemlich kleinen Austrittsquerschnitt ... :-D

Tschüs!

Henning (HoHun)

 

[HoHun]

Moin!

Hat großartig funktioniert. Bis zu dem Tage, als ich nach einem längeren Flug den Akku ziemlich leergenuckelt hatte und versucht habe, den Landeanflug durch einen kurzen Gasstoß zu strecken. Der Motor ging nicht mehr, aber die Mixer auf Höhe und Seite schlugen voll zu. Wurde ein spektakulärer Absturz.

Bei den großzügig motorisierten Propeller-Jagdflugzeugen des 2. Weltkriegs war es auch überlebenswichtig, bei niedrigen Geschwindigkeiten ganz vorsichtig mit dem Gashebel umzugehen. Zwar hatten die keine automatische Trimmung, aber die Schere zwischen Trimmung im Hochgeschwindigkeitsflug und im Langsamflug klaffte dort auch weit auseinander ...

Tschüs!

Henning (HoHun)

 

[Transporter]

Zitat von HoHun: Beim RFB Fantrainer, der einen in den Rumpf integrierten Mantelschraubenantrieb hat, soll die Gestaltung des Austrittstrakts zu einer Gesamtwirkungsgradsteigerung dieser Art geführt haben, glaube ich.

Ich lebte in meiner Jugend in der Bahnverlängerung des Flugplatzes Mönchengladbach. Dort testete die Fa. RFB den OV-10 Bronco mit zusätzlichem Strahltriebwerk und den RFB-Trainer. Beides ein akustischer Genuss. Meine Eltern empfanden das nicht so.
Der Trainer hatte durch seinen Heckausleger, der aus dem Mantel heraustrat, automatisch eine Ausrichtung des Schubstrahls zur Folge. Ich denke auch, dass ein Manteltriebwerk eine Wirkungsgradsteigerung gegenüber eines normalen Propellers erfährt. Die Blattspitzenwirbel werden unterbunden und der Mantel, wenn er die passende Profilierung hat, sorgt für einen Druckgewinn.
Dass er im großen Stil keine Anwendung fand, liegt wohl im Bauaufwand, dem Lärm und evtl. dem Gewicht begründet. Immerhin hat sich aber Airbus 2015 bei der Entwicklung des E-Fan wieder für einen Mantelantrieb entschieden. Da es sich dabei um einen Elektroflieger handelt und man vor allen seine energetische Tauglichkeit beweisen wollte, suchte man hier wohl nach der kompromisslos effektivsten Antriebsform.

 

[cool]

Der Motor ging nicht mehr, aber die Mixer auf Höhe und Seite schlugen voll zu. Wurde ein spektakulärer Absturz.

Lessons learned. Passiert wohl im Bereich der "Entwickung". Man könnte nun hergehen und den Strom des Motors als Führungsgröße des automatischen Trimmers nutzen. Strom am Motor = Drehmoment am Motor, könnte also gut funktionieren.
Man könnte auch eine FMEA machen, also was passiert, wenn: Akku fast leer, Kabel zum Motor ab, .... und dann entsprechende Lösungsansätze entwickeln.

 

[volumic]

Was war das noch mal ... 330$ pro Flugstunde? Endlich könnten die unzähligen Regionalflughäfen einen Existenzsinn bekommen! Passagierflüge zwischen Kontinenten vom Acker zum Acker. Das wäre doch mal eine Revolution. "Interkontinentalackerflieger". Vielleicht noch eine kostensparende Variante von ILS noch dazu, damit jedes Flugplatz sich sowas leisten kann. Das wäre eine Flut von neuen Geschäftszweigen, Infrastruktur ...

 

[Intrepid]

... Vielleicht noch eine kostensparende Variante von ILS noch dazu, damit jedes Flugplatz sich sowas leisten kann ...

PB-AOM heißt das: jeder Betreiber hat sein eigenes Minima ja nach Ausrüstung des Fluggerätes und Erfahrungsstand der Besatzung - ohne bodenseitige Anlagen.

 

[innwolf]

Hallo,
einmotoriges Flugzeug für sehr lange Strecken und Flugzeiten. Wieweit ist es da aerodynamsich sinnvoll die Konstruktion NICHT vollständig symetrisch zu bauen sondern das Motordrehmoment mit unterschiedlicher ( wenn auch wenig ) Spannweite rechts und links oder weiteren Möglchkeiten hineinzukonstruieren?

Nicht so extrem wie mit dem BV-Aufklärer vor 80 Jahren...

2- und 4-Mots baute man ja teils mit unterschiedlich drehenden Motoren.

 

[Del Sönkos]

Wenn du dir mal den Spinner einer einmotorigen Turboprop wie der TMB von vorn anschaust, wirst du feststellen, dass das Triebwerk nicht parallel zur Längsachse eingebaut ist.
Ich traue da den Ingenieuren zu, dass sie die Vor- und Nachteile genau abgewogen haben und daher eben bei dem aktuellen Design gelandet sind...

 

[Doppelnik]

Hallo,
einmotoriges Flugzeug für sehr lange Strecken und Flugzeiten. Wieweit ist es da aerodynamsich sinnvoll die Konstruktion NICHT vollständig symetrisch zu bauen sondern das Motordrehmoment mit unterschiedlicher ( wenn auch wenig ) Spannweite rechts und links oder weiteren Möglchkeiten hineinzukonstruieren?

Nicht so extrem wie mit dem BV-Aufklärer vor 80 Jahren...

2- und 4-Mots baute man ja teils mit unterschiedlich drehenden Motoren.

ich bin mir sicher, dass das etwas bringen würde, allerdings weniger als mein Lösungsansatz mit Vordrall :-)

Nachteilig ist bei einer fixen Unsymetrie, dass bei einem Motorausfall dann tatsächlich mehr gegengesteuert werden müsste (ein stehender Propeller dreht das Flugzeug andersrum als ein laufernder, allerdings mit geringerem Moment).

 

[Intrepid]

... einmotoriges Flugzeug für sehr lange Strecken und Flugzeiten. Wieweit ist es da aerodynamsich sinnvoll die Konstruktion NICHT vollständig symetrisch zu bauen sondern das Motordrehmoment mit unterschiedlicher (wenn auch wenig) Spannweite rechts und links oder weiteren Möglchkeiten hineinzukonstruieren?

Das der Motor nicht gerade eingebaut ist, wurde schon erwähnt. Unterschiedliche Einstellwinkel der Tragfäche gibt es noch. Ein nicht genau parallel zur Längsachse verlaufendes Seitenruder fällt mir noch ein. Und natürlich als einfachste Maßnahme ein trimmbares Seitenruder.

Beispiel AN-2: jede Geschwindigkeitsänderung hat eine Änderung des Anstellwnkels zur Folge. Die Änderung des Anstellwinkels hat unterschiedlichen Schub linke rechte Seite des Propellers zur Folge. Jede Änderung im asymmetrischen Schub muss mit der Seitenrudertrimmung ausgeglichen werden, sonst hängt eine der beiden Tragflächen und der Kraftstoff fließt von einer zur anderen Seite oder nicht gleichmäßig von beiden Seiten zum Motor. Bis 120 Liter Unterschied sind zulässig.

Ein Flugzeug mit ungerader Anzahl an Propellern ist immer asymmetrisch. Ein Flugzeug mit gerader Anzahl an Propellern, wenn sie gleichlaufend sind. Ein zweimotoriges mit gegenläufige Propellern ist symmetrisch und entsprechend einfach zum Beispiel im Bereich des Stall zu fliegen - solange beide Motoren funktionieren.

 

[innwolf]

Hallo,
die Frage ist ob das bei der aerodynamischen Konstruktion und im Windkanal für Langstrecke "en route" optimiert wird. Und nicht nur auf Geradeausflug getrimmt.

Grüße

 

[Intrepid]

Wofür würdest Du Dich entscheiden, wenn Du das Flugzeug mit einem guten Handbuch- bzw. Verkaufsprospekt-Wert anpreisen willst?

 

[Doppelnik]

@HoHun :

diese Disskussion würde ich gerne unter dem Otto Celera thread weiterführen. Wenn deren Gleitzahl von 22:1 (ohne Propeller) realistisch ist und das Ding nicht viel mehr als 3,5 t wiegt, geht die Rechnung auf.

So, dann disskutieren wir hier weiter. Ich kann nicht wirklich beurteilen ob die Gleitzahl von 22 realistisch ist, aber mir kommt sie nicht unerreichbar hoch vor. Die Flügel der Otto kommen mir allerdings ein bisschen zu klein für eine große Gleitzahl vor, je mehr Flügel und je weniger Rumpf man hat, desto größer wird die Gleitzahl.

Für das Gewicht hab ich nur externe Abschätzungen gefunden, einmal 7000 lb einmal 12500 lb, also 3175 kg einmal 5,67 kg als maximales Abfluggewicht. Ich nehme einfach mal 4000 kg in Reiseflughöhe an, damit bin ich eher auf der schweren Seite (das Fluzeug wird ja kontinuierlich leichter). Die Geschwindigkeit wird mit 400 knots angegeben, das entspricht 205 m/s. Mit einer Gleitzahl von 22 benötige ich theoretisch:

4000*9,81*205*1/22=365 kW das sind ziemlich genau 500 PS die der Motor auch haben soll.

Der Propeller hat natürlich keinen Wirkungsgrad von 100 %, nehmen wir also 15 % Verlust an, damit würde die Rechnung nicht aufgehen. Wie ich aber schon an anderer Stelle in diesem Thread geschrieben habe, kann man mit einem guten Kühlsystem (Meredith Effekt) zusätzlichen Schub generieren und mit mit dem Abgasstrahl ist bei der großen Höhe und Geschindigkeit auch noch mal 15 % drin. Zum Vergleich, bei Grob Höhenforschungsflugzeug kamen 20% des Vortriebs aus der Abgasenergie und den Kühlern.

Die auf den ersten Blick phantastischen Werte der Otto Celera sind, wenn die Gleitzahl stimmt, nicht unrealistisch.

 

[HoHun]

Moin!

Für das Gewicht hab ich nur externe Abschätzungen gefunden, einmal 7000 lb einmal 12500 lb, also 3175 kg einmal 5,67 kg als maximales Abfluggewicht. Ich nehme einfach mal 4000 kg in Reiseflughöhe an, damit bin ich eher auf der schweren Seite (das Fluzeug wird ja kontinuierlich leichter). Die Geschwindigkeit wird mit 400 knots angegeben, das entspricht 205 m/s. Mit einer Gleitzahl von 22 benötige ich theoretisch:

4000*9,81*205*1/22=365 kW das sind ziemlich genau 500 PS die der Motor auch haben soll.

Was würdest Du denn für einen spezifischen Verbrauch für eine aufgeladenen Diesel annehmen?

Mein Punkt für den Moment ist erstmal, dass selbst wenn die behaupteten Werte für maximale Reisegeschwindigkeit (> 460 mph) und maximale Reichweite (4500 Seemeilen) stimmen, die beiden nicht gleichzeitig erreicht werden, weil die maximale Reisegeschwindigkeit deutlich über der Geschwindigkeit für beste Reichweite liegt.

Ich habe oben ja mal für 3500 kg Fluggewicht und eine Gleitzahl von 24 gerechnet, in etwas höherem Detaillierungsgrad. Ich gehe dabei davon aus, daß die auf der Celera-Performance-Seite genannte Gleitzahl von 22 für den Fall eines Motorausfalls gilt, nicht wie von Dir angenommen für den Reiseflug, da auf der Celera-Seite spezifisch vorgerechnet wird, daß man aus 30.000 ft noch 125 Meilen weit gleiten kann ... was bei der Verwendung von Statue Miles genau aufgeht. (Bei der Reichweite sind auf der Startseite ausdrücklich Nautical Miles/Seemeilen angegeben ... ich bringe da also nicht die Einheiten durcheinander :-D)

Damit komme ich mit der höchsten Dauerleistung des Diesels von 460 PS plus ein bißchen Strahlschub (wenn der Turbolader noch was nachläßt) auf eine Reisegeschwindigkeit von 480 km/h, was gegenüber den 740 km/h von der Celera-Seite doch ein bißchen langsamer ist. Wie weit man damit kommt, könnte man anhand des spezifischen Verbrauchs grob abschätzen ... Tankkapazität ist ja auch nicht genau bekannt.

Die Geschwindigkeit für die beste Reichweite wird aber noch ein Stück unterhalb der 480 km/h liegen, und das ist dann auch ungefähr die Geschwindigkeit, bei der die angegebene Gleitzahl erreicht wird.

Selbst, wenn die 4500 Seemeilen = 8330 km Reichweite bei den vollen 480 km/h erreicht würden ... klar, damit kannst Du dann Hamburg-Houston nonstop fliegen ... aber 17 Stunden in einer 6-Mann-Kabine, während dicht hinter Dir ein Diesel dröhnt? Bei näherer Betrachtung glaube ich, daß die große Reichweite eher nicht so das primäre Verkaufsargument sein wird ... ;-)

Tschüs!

Henning (HoHun)

 

[Doppelnik]

Die Continentaldiesel haben ein ähnliches Drehzahlniveau und Zylindergröße wie der Redair Diesel, sind halt alle mehr oder weniger von PKW Dieseln abgeleitet. Conti gibt 215 bis 220 g/kwh bei Nennleistung an, das halte ich auch für realistisch.

Bei welcher Geschwindigkeit die beste Gleitzahl erreicht wird ist wie gesagt eine Frage der Flughöhe und die ist hier ja deutlich oberhab dessen war man konventioneller Weise annehmen würde. Gehen wir (aufgrund der verschiedenen Angaben bezüglich der Flughöhe) einfach mal davon aus, dass wir die Flughöhe so weit nach oben schieben, bis die optimale Gleitzahl bei 740 km/h erreicht wird. Man kann (mit den zuvor erwähnten Einschränkungen bezüglich Machzahl und Reynoldszahl) jedes Flugzeug bei jeder Höhe mit der optimalen Gleitzahl betreiben, nur muss/kann man die Geschwindigkeit mit zunehmender Höhe immer weiter erhöhen.

Mit den 500 PS + 15- 20 % Schub aus Abgasenergie und Meredith Effekt ist dies möglich (alternativ mit 460 PS und 3500 kg). Meine einfache Formel (Gewicht mal Erdbeschleunigung mal Geschwindigkeit geteilt durch die Gleitzahl = Antriebsleistung) ist, denke ich, leicht nachvollziehbar. Natürlich wissen wir weder das genaue Gewicht noch die genaue Motorleistung des weiterentwickelten Motors (eine Doppelaufladung muß auf jeden Fall nachgerüstet werden).

Bist Du mal in einem C-Klasse Mercedes Diesel mit über 200 auf der Bahn gefahren? Da dröhnt nix, das einzige was man höhrt sind die Wind und Reifengeräusche. Die Otto Celera wird, wenn alles funktioniert, wie ich schon schrieb innen extrem leise sein, aufgrund des Heckpropellers und der laminaren Umströmung.

Noch mal nen Edit zur Akkustik: bei einer Aufladung mit hohen Ladedrücken, noch dazu mehrstufig, werden die Ansaug und Abgasgeräusche so stark gedämmt, dass man sie nicht mehr wahnimmt. Ich kenn das von einem Renndiesel, bei niedrigen Lasten klang er aggressiv wie ein Sportmotor, an der Vollast höhrte man nur noch das Pfeifen des Turboladers. Zudem ist das ein Zwölfzylinder und Motoren (bei vernüftiger Anordnung) mit 6,8 oder 12 Zylindern hat man einen vollständigen Massenausgleich, da sind die Vibrationen sehr gering. Auch die Drehmomentabgabe bei 12 Zylindern ist sehr gleichmäßig, das Teil läuft eher leiser als eine Turbine (weniger Luftdurchsatz bei gleicher Leistung)

 

[HoHun]

Moin!

Die Continentaldiesel haben ein ähnliches Drehzahlniveau und Zylindergröße wie der Redair Diesel, sind halt alle mehr oder weniger von PKW Dieseln abgeleitet. Conti gibt 215 bis 220 g/kwh bei Nennleistung an, das halte ich auch für realistisch.

Dann wären wir bei 460 PS = 338 kW bei ca. 75 kg/h. Wenn wir einfach mal 1000 kg Treibstoff annehmen, kommen wir auf etwa 13 h Flugzeit, was vielleicht ungefähr zur angepeilten Reichweite von 8300 km passen würde.

Bei welcher Geschwindigkeit die beste Gleitzahl erreicht wird ist wie gesagt eine Frage der Flughöhe und die ist hier ja deutlich oberhab dessen war man konventioneller Weise annehmen würde. Gehen wir (aufgrund der verschiedenen Angaben bezüglich der Flughöhe) einfach mal davon aus, dass wir die Flughöhe so weit nach oben schieben, bis die optimale Gleitzahl bei 740 km/h erreicht wird.

Diese Geschwindigkeit kann man nicht so einfach verschieben, sie ist vor allem eine Funktion des verwendeten Profils und der Flächenbelastung.

Du kannst die Flächenbelastung erhöhen, um Deine optimale Gleitzahl auf eine hohe Geschwindigkeit zu bringen, aber dann hast Du ein Flugzeug, das ausschließlich bei hohen Geschwindigkeiten gut fliegt. Es wird dann im gedrosselten Flug unwirtschaftlich, und für gute Start-, Lade- und Manövereigenschaften brauchst Du Hochauftriebshilfen.

Durchaus möglich, daß Otto mit der Celera ein Stück in diese Richtung gegangen ist, denn die Erwähnung des Flugs mit konstantem Anstellwinkel könnte auf die Verwendung von fahrtabhängigen Wölbklappen hinweisen.

Ich glaube aber nicht, daß die Auslegung so extrem ist, daß man erst bei höchster Reisegeschwindigkeit die Geschwindigkeit größter Reichweite trifft. Das wäre immerhin die Geschwindigkeit, mit der man bei einem Motorausfall die größte Gleitstrecke erzielen würde. Die beste Gleitzahl bei 740 km/h in 11 km Höhe hieße, beim Motorausfall wären dann ca. 220 KIAS fürs beste Gleiten gefragt. Zum Vergleich: Die North American F-86K - ein transsonischer Düsenjäger! - hat ihr bestes Gleiten bei 185 KIAS.

Selbst, wenn es Dir gelänge, das Flugzeug so zu bauen, daß Deine Auslegung klappt ... es könnte schwierig werden, es zertifiziert zu bekommen, weil es zahlreiche zu erfüllende Randbedingungen gibt, die den sicheren Betrieb von Luftfahrzeugen sicherstellen sollen.

Daher gehe ich fest davon aus, daß der theoretische Optimalfall auch in der Celera nicht verwirklicht wurde, auch wenn die Konstrukteure ihn vielleicht besser angenähert haben, als das bei konventionellen Mustern bisher der Fall war.

Tschüs!

Henning (HoHun)