Otto Celera 500L- einmotoriges Mehrzweckflugzeug mit Dieselmotor

Diskutiere Otto Celera 500L- einmotoriges Mehrzweckflugzeug mit Dieselmotor im Luftfahrzeuge allgemein Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Die von RED Aircraft mit dem 500PS-Diesel ausgestattete Yak 18T erreicht mit dem sicherlich aerodynamisch suboptimalen Rumpf bereits rund 400km/h...
bodo

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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 von RED Aircraft mit dem 500PS-Diesel ausgestattete Yak 18T erreicht mit dem sicherlich aerodynamisch suboptimalen Rumpf bereits rund 400km/h: RED aircraft GmbH Showcases RED A03 Powered YAK-18T - RED Aircraft GmbH - Aviation Piston Engine Manufacturers (red-aircraft.com)
 
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Moin,

ich bin bei meinen Überlegungen von einer konstanten Tragflächenbelastung ausgegangen. Für 45.000 ft. finde ich auf die Schnelle keinen Wert, aber bei 40.000 ft, also etwa 12.000 m beträgt die Dichte etwa 1/4 des Werts am Boden. Wenn "Otto" dort bei 740 km/h die optimale Gleitzahl erreicht, dann wird dies in Bodennähe bei 370 km/h erreicht werden, zum Vergleich, für einen Learjet hab ich einen Wert von 314 km/h gefunden (Learjet 25 - gaz.wiki). Angenommen die optimale Gleitzahl von Otto läge bei 24 und die real geflogene im Reiseflug läge bei 22 (man findet ja beide Angaben), und man 45.000 ft anstelle von 40.000 ft berücksichtigt, dann läge Otto gar nicht so weit oberhalb des Lear Jets.
 
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Übrigends, die Lanceair Evolution erreicht auch eine Gleitzahl von 22 (Lancair Evolution) der Wert ist anscheinend realistisch für ein sehr strömungsgünstig gestaltetes Flugzeug. Die Otto Celera geht von der Aerodynamik sicher noch einen Schritt weiter als die Evolution, andererseits wird es bei hohen Reynoldszahlen (schneller Flug in kalter Luft) sicher schwieriger eine laminare Strömung zu erreichen. Ich würde sagen, die Werte für Otto sind ambitioniert, aber nicht unmöglich.
 
HoHun

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Angenommen die optimale Gleitzahl von Otto läge bei 24 und die real geflogene im Reiseflug läge bei 22 (man findet ja beide Angaben)
Die 24 habe ich ins Spiel gebracht, weil die von Otto angegebene Gleitzahl von 22 bei einem Motorausfall sicher den stehenden Propeller berücksichtigt, so daß die Gleitzahl bei drehendem Propeller sicher ein bißchen höher ist.

45000 ft ist schon eine anspruchsvolle Flughöhe, und Flugeigenschaften im Düsenjäger-Bereich sind ebenfalls ambitioniert.

Außerdem wärest Du mit einem Reiseflug von 400 KTAS schon bei Mach 0,7, also einer Geschwindigkeit, wo man die Kompressiblität gerade beim Propellerantrieb nicht mehr so einfach vernachlässigen kann.

In Bezug auf die Machbarkeit ist dieser Artikel ganz interessant: Going with the flow - Royal Aeronautical Society

Die befragten Experten halten die Gleitzahl für 22 für realisierbar, weisen aber genau auf die Unvereinbarkeit von hohen Geschwindigkeiten und großer Reichweite hin:

However, the experts agreed that the 460mph max cruise speed claimed for the Celera 500 was achievable, commenting that: ‘This is comparable to speeds achieved by other propeller-driven aircraft. However, these are ‘maximum’ speeds, not ‘cruise’ speeds. Cruise speeds for props are lower than for jets because of the engine characteristics – jets cruise at ~ max ML/D, props at ~ max L/D.’ The 4,500nm range was also possible: ‘but this can be achieved through fuel capacity as well as performance.’
Das ist genau, was ich auch betone ... ein Propellerflugzeug erreicht seine größte Reichweite an einem wesentlich langsameren Arbeitspunkt als ein Düsenflugzeug. Die Aussage, man könne eine große Reichweite auch durch einen großen Treibstoffvorrat erreichen, paßt also zur langsamen Fluggeschwindigkeit, wirft aber eben auch die Frage auf, ob das von mir verwendete Fluggewicht nicht zu niedrig angesetzt ist ... und zusätzliches Gewicht steigert den induzierten Widerstand, den man auch mit einem Laminarflügel nicht reduziert bekommt.

Tschüs!

Henning (HoHun)
 

wilco

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Sachtma,

ist die Ähnlichkeit zwischen der 500L und der Eviation Alice (DHL-Bestellung) jetzt Zufall (unwahrscheinlich), oder was habe ich da nicht gemerkt?

Ist die 500L vielleicht nur eine aerodynamische Erprobungsstufe für was größeres elektrisches?

Die Zwillingsantriebe am Heck könnten ja gleich noch einige Probleme der 500L mit lösen helfen.
 
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@HoHun :Ob das Flugzeug von einem Propeller oder von Jets angetrieben wird, spielt bei der optimalen Gleitzahl und der dazugehörigen Geschwindigkeit keine Rolle. Die zitierten Experten liefern eine in sich geschlossene Begründung, quasi "ein Propellerflugzeug kann nicht so schnell fliegen, weil Propelerflugzeuge nicht so schnell fliegen können". Die Experten mögen viel von Aerodynamik verstehen, aber nicht von Motorentechnik: "Cruise speeds for props are lower than for jets because of the engine characteristics". Die denken halt an einen Lycosaurus dem bei weit niedrigeren Flughöhen die Puste ausgeht, dabei übersehen die, dass z.B. das Höhenflugzeug von Grob dank Dreifachaufladung (mit einer umgebauten PT6 Turbine als Niederdrucklader) eine noch viel höhere Volldruckhöhe hatte. Ich hab in diesem Thred ja eine Doppelaufladung durchgerechnet und herausbekommen dass auch bei 15.000 m Höhe noch der volle Ladedruck
bereitgestellt werden kann.

Ich finde 4000 kg max. Abfluggewicht für ein Flugzeug mit 6 Sitzplätzen und 1000 kg Kraftstoff an Bord nicht unrealistisch, an anderer Stelle hat ein Experte einen Wert von 7000 lb geschätzt. Mit der Gleitzahl von 22 ist, wie gesagt, mit der Motorleistung von 550 PS (das wird mit der weile von Redair angegeben) durchaus eine Geschwindigkeit von 740 km/h möglich.

@wilco die Ähnlichkeit sehe ich ehrlich gesagt nicht, Otto hat einen kreisrunden Rumpfquerschnitt bei dem die höchte Dicke deutlich hinter der halben Rumpflänge liegt, Alice hingegen hat einen halbkreisförmigen bis dreieickigen Rumpfquerschnitt mit einem anderen Dickenverlauf. Das Leitwerk ist auch völlig anders. Ein elektrischer Antrieb passt auch nicht zu einer extrmen Flughöhe, das wäre die Batterie leer bevor man auf 15.000 m angekommen ist.... Davon abgesehen, ein Heckpropeller ist kein Nachteil, grade wenn der Rumpf für einen möglichst hohen Laminaranteil ausgelegt wird. Die Propelleranströmung verbesert sich dadurch und umgekehrt hilft der Propeller durch den Unterdruck das Anliegen der Strömung zu verbesser (größerer Laminaranteil). Bei Alice hat man sich vom theoretischen Optimum zu einer konventionelleren Anordnung bewegt, angesichts dessen müssten eigentlich die Zielwerte nach unten korrigiert werden.
 
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Zum Vergleich, die Grob Strato 2C erreicht offenbar in 18.000 m Höhe eine Geschwindigkeit von 750 km/h und 18.000 km Reichweite, angetrieben von 2 dreifach aufgeladenen Kolbenmotoren und Propellern. Die Werte von Otto sind da noch bescheiden...


Edit: ups, da hab ich aus Versehen 48 und 24 h verwechselt, die Grub flog die 18.000 km offenbar in 48 h mit 375 km/h. Die Otto Celera hat allerdings rund doppelt so viel Leistung pro Tonne, damit könnte sie (Annahme: beide Flugzeuge fliegen bei optimaler Gleitzahl) auch rund doppelt so schnell fliegen.
 
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@HoHun :Ob das Flugzeug von einem Propeller oder von Jets angetrieben wird, spielt bei der optimalen Gleitzahl und der dazugehörigen Geschwindigkeit keine Rolle.
Für die Gleitzahl vielleicht nicht, aber für die Geschwindigkeit der größten Reichweite.

Propellerantrieb bei konstantem Treibstofffluß: P = const (annähernd)
Düsenantrieb bei konstantem Treibstofffluß: P ~ V (annähernd)

Darum fliegt ein Propellerflugzeug (annähernd) beim Maximum von Cl/Cd am weitesten, ein Düsenflugzeug dagegen beim Maximum von V*Cl/Cd.

Das ist ein fundamentaler Unterschied. In einer Ecke des Leistungsbereiches mag das Maximum von Cl/Cd mal mit der höchsten verfügbaren Leistung zusammenfallen, und Celera mag auf diese Ecke zielen, aber für Jet-ähnliche Reisegeschwindigkeiten wird die Luft da im Wortsinne ziemlich dünn.

Schau Dir mal "<edit>Aerodynamics for Naval Aviators</edit>" an, das geht da ins Detail - mit sehr brauchbaren Diagrammen etc.: https://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aviation/media/00-80T-80.pdf

Die Reichweitendiskussion beginnt ab S. 158 (S. 178 fürs PDF-Eingabefeld, warum auch immer! :-)

Tschüs!

Henning (HoHun)
 
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@HoHun Hi, irgendwann werden wir wohl anfangen uns im Kreis zu drehen... Ich mache eine kurze stichpunktartige Zusammenfassung meiner Thesen:

- die Otto Celera fliegt bei 740 km/und und ca. 15.000 m naher ihrer optimalen Gleitzahl (irgendwas zwischen 22 und 24)

- Mit einem Gewicht von ca. 4000 kg(max Take Off) und ca. 550 Ps reicht die Antriebsleistung aus, um mit einer Gleitzahl von 22 die Geschwindigkeit von 740 km/h zu erreichen (in großer Höhe)

-Eine Gleitzahl von 22 wird auch von anderen, aerodynamisch gut ausgebildeten Flugzeugen wie der Lanceair Evolution erreicht und ist nicht unrealistisch

- die optimale Gleitzahl wird bei einem konstanten Anstellwinkel erreicht, dabei ist die dazugehörige Geschwindigkeit luftdichten- bzw. höhenabhängig

- bei 15.000 m beträgt die Luftdichte weniger als 1/4 der bodennahen Luftdichte, daher ist die Geschwindigkeit für die optimale Gleitzahl in bodennähe nur etwa halb so hoch wie in 15.000 m Höhe

-die bodennahe Geschwindigkeit für bestes Gleiten beträgt irgendwas um die 350-360 km, ist aber vergleichbar zu der von einem Learjet

- Anders als bei Strahltriebwerken, ermöglicht eine Doppelaufladung bei einem Dieselmotor eine konstante Leistung auch bis zu 15.000 m und mehr.

- die thermische Energie des Abgas reicht aus, um mit einer Doppelaufladung vollen Ladedruck bei 15.000 m zu erreichen (siehe Rechnung)

- die Reisegeschwindigkeit von 740 km/h ist schnell, liegt aber im Rahmen dessen was Turbopropmaschinen mit einfachen Propellern erreichen (A400m 750 km/h)

-der spezifische Kraftstoffverbrauch liegt bei ca. 220 g/kwh damit sind bei einer realistischen Kraftstoffmenge von 1000 kg rund 9000 km Reichweite möglich


Danke für den Link. Auch wenn es viele fortschrittliche Konstruktionen bei den großen Kolbenmotoren gegeben hat, eine doppelte Turboaufladung ist mir nicht bekannt. Grade bei extremen Flughöhen gewinnt die Turboaufladung gegenüber der mechanischen Aufladung.

Aus meiner Sicht sind der Werte von Otto Celera erreichbar, das einzige was mich zweifeln läßt, ist dass keine Toilette in den Bildern erkennbar ist...
 
HoHun

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@HoHun Hi, irgendwann werden wir wohl anfangen uns im Kreis zu drehen...
Wir sind schon dabei ;-) Laß mich mal einen Punkt ausräumen: Mir ist erstmal nicht wichtig, ob die Werte von Otto und besonders die Gleitzahl jetzt erreichbar sind oder nicht. Ich möchte darauf hinweisen, daß der "Envelope" eines Flugzeuges ein komplexes Kennlinienfeld ist, in dem bestimmte Arbeitspunkte angefahren werden können, und wo diese Arbeitspunkte liegen, wird auch durch die Art des Antriebes bestimmt. Ein Flugzeug mit Propellerantrieb kann daher niemals genau so funktionieren wie ein Jet, weil man eben zum Erzwingen eines bestimmten Arbeitspunktes das gesamte Kennlinienfeld ändern muß.

Tschüs!

Henning (HoHun)
 
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nun, es hat schnellere und noch höhere Propellermaschinen schon zuvor gegeben. Der Unterschied in unserer Denkweise ist, dass Du von einem "handelsüblichen" Propellerflugzeug nach oben (zu größeren Flughöhen) extrapolierst und ich von den gegeben Randbedingungen (15.000 m Höhe, 740 km/h, 550 PS, Gleitzahl 1:22) nach unten. Mit diesen Randbedingungen versuche ich herauszufinden, ob man mit diesem Flugzeug noch irgendwie landen könnte und wie es sich im Vergleich zu einem Businessjet wie dem Lear Jet verhält. Ich ignoriere hierbei völlig, dass diese Flugzeug nicht für die Flugplätze taugen wird, auf denen man mit einer Chessna 172 landen könnte. Die Otto Celera ist nicht dafür gebaut, eine Alternative zu konventionellen SEP zu sein, sondern zu Businessjets. Von dem einzig halbwegs bekannten Betriebspuntk beim Reiseflug läßt sich nach unten die Geschwindigkeit für das beste Gleiten errechnen (unter meine Annahme, dass auf 15.000 m Höhe mit oder nahe der Geschwindigkeit des bestens Gleitens geflogen wird. Ich hab noch mal nachgerechnet (es ist schwer einen Wert für die Luftdichte in 15.000 m Höhe zu finden) und komme damit auf ca. 320 km/h in Bodennähe, das ist ziemlich genau gleich die der Leajet 25. Mit diesem Wert wird sehr wahrscheinlich eine Landung überall da möglich sein, wo man auch mit einem Learjet starten und landen kann.

Löse Dich einfach gedanklich von konventionellen SEP mit Kolbenmotor, Grob Strato C2 und die Ta152 passen auch nicht in dasSchema Chessna 172, Beachcraft Bonanza etc..
 
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nun, es hat schnellere und noch höhere Propellermaschinen schon zuvor gegeben.
Aber keine, die ihre größte Reichweite eingekuschelt in die Coffin Corner erreicht haben.

Es hat schon einen Grund, wenn Otto selbst sagt, "Max cruise speed projected to be in excess of 460 mph" und "Maximum range 4500 nm". Das sind zwei im Widerspruch stehende Zielparameter, und Du versuchst jetzt einen Fall zu finden, in dem sie beide gleichzeitig erreicht werden. Da Otto das nicht einmal beansprucht hat, ist das vielleicht eine intellektuell interessante Fingerübung, die aber nicht wirklich etwas mit der potentiellen Performance der Celera zu tun hat.

Tschüs!

Henning (HoHun)
 
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ich denke die Grob Strato 2C wird genau das erreicht haben, Fliegen bei optimaler Gleitzahl in großer Höhe für maximale Reichweite. Das Flugzeug konnte in 18.000 m Höhe 18.000 km weit fliegen mit 375 km/h. Darüberhinaus konnte es noch deutlich höher fliegen (24.000 m), war dann aber langsamer und hatte weniger Reichweite. Bei 24.000 m befand flog man offenbar schon mit einem noch größeren Anstellwinkel als das Optimum bezüglich der Gleitzahl um die Höhe als Selbstzweck zu erreichen. Bei niedrigen Flughöhen war das FLugzeug natürlich auch in der Lage schneller als mit der optimalen Gleitzahl zu fliegen.

Wenn man ein Diagram zeichnet mit Höhe auf der Y-Achse und der Geschwindigkeit auf der X Achse mit einmal der Geschwindigkeit fürs optimale Gleiten und einmal der maximalen Geschwndigkeit, dann werden diese aus den o.g. Gründen sich schneiden. Unterhalb des Schnittpunkts kann das Flugzeug schneller fliegen als die optimale Geschwindigkeit, oberhalb des Schnittpunkts kann das Flugzeug die optimale Geschwindigkeit nicht mehr erreichen. Ich bin mir sehr sicher, dass die Grob Strato 2C diesen Shnittpunkt bei 18.000 m hatte. Die Otto Celera wird genau das gleiche tuen, solange mit optimaler Gleitzahl steigen lassen, bis sich die Höhe von alleine einpendelt.

Es versteht sich, dass mit abnehmenden Gewicht (Kraftstoffverbrauch) die optimale FLughöhe sich natürlich langsam weiter nach oben verschiebt.

Unter einer Coffin Corner versteht man m.W. das Zusamentreffen der kritischen Höchstgeschwindigkeit (örtliche Überschallströmung => Kontrollverlust) und der kritischen Mindestgeschwindigkeit (Stall), das werden wir hier aber mit "nur" 740 km/h sicher nicht haben.
 
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Ich hab es mal graphisch dargestellt. Den Verlauf für die Kurve der Geschwindigkeit für den optimalen Anstellwinkel hab ich intuitiv gemalt, die kann in der Realität anders verlaufen. Die Kurve bezüglich der erreichbaren Geschwindigkeit (konstante Leistung) sieht bei realen Flugzeugen tatsächlich ähnlich aus.

Ich nenne das Prinzip mal "halte die Leistung konstant, und fliege immer mit optimalen Anstellwinkel" ließe sich im Prinzip mit jedem Propellerflugzeug anwenden, voraussetzung ist eine entsprechende Druckkabine und Aufladung.
 
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ich denke die Grob Strato 2C wird genau das erreicht haben, Fliegen bei optimaler Gleitzahl in großer Höhe für maximale Reichweite. Das Flugzeug konnte in 18.000 m Höhe 18.000 km weit fliegen mit 375 km/h.
Das war aber eben dann eine Geschwindigkeit deutlich unter der Höchstgeschwindigkeit des Typs ... die Celera hat ja nicht 375 km/h angepeilt, sondern das doppelte.

Unter einer Coffin Corner versteht man m.W. das Zusamentreffen der kritischen Höchstgeschwindigkeit (örtliche Überschallströmung => Kontrollverlust) und der kritischen Mindestgeschwindigkeit (Stall), das werden wir hier aber mit "nur" 740 km/h sicher nicht haben.
Du strebst aber einen Punkt an, der in alle Richtungen nur eine geringe Marge zur Coffin Corner hat ... schneller geht nur durch Leistungserhöhung, langsamer geht nur ein kleines bißchen, bis knapp unter die Geschwindigkeit des geringsten Widerstandes, und nach oben geht nur mit Leistungserhöhung. Jede kleine Verschlechterung der Konfiguration (Ansteigen der Umgebumgstemperatur ...) führt zum Sinkflug oder zum Verlassen des Optimums. Und beim Propellerantrieb spielen in solchen Höhen auch Macheinflüsse eine Rolle, also ist das auch inhaltlich der Coffin Corner vergleichbar.

Ich hab es mal graphisch dargestellt. Den Verlauf für die Kurve der Geschwindigkeit für den optimalen Anstellwinkel hab ich intuitiv gemalt, die kann in der Realität anders verlaufen. Die Kurve bezüglich der erreichbaren Geschwindigkeit (konstante Leistung) sieht bei realen Flugzeugen tatsächlich ähnlich aus.
Gute Darstellung. Was fehlt, ist eine Kurve für die antriebsbedingte Effizienz, die in großer Flughöhe abnimmt, weil mehr Abgasenergie für die Kompression der Antriebsluft statt für den Vortrieb verwendet wird und weil der Propellerwirkungsgrad aufgrund der Mach-Einflüsse abnimmt.

Wenn Du eine Kurve für die Höchstgeschwindigkeit bei konstantem Treibstofffluß zeichnen würdest, würde die in niedriger Höhe mit Deiner roten Kurve zusammenfallen und mit zunehmender Höhe immer weiter nach links abweichen. Diese Kurve ergibt dann einen anderen Schnittpunkt mit der blauen Kurve bei niedrigerer Höhe und Geschwindigkeit. Es wäre aber immer noch eine Anwendung des gleichen Prinzips, das Du vorgeschlagen hast.

("Höchstgeschwindigkeit" lese ich mal als "... bei höchster Dauerleistung" - war sicher auch so gemeint.)

Tschüs!

Henning (HoHun)
 
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Ich hab für einen einfach aufgeladenen Dieselmotor mal Simulationen durchführen lassen, hierbei sank der spezifische Kraftstoffverbrauch leicht mit zunehmender Flughöhe, bis ca. 7000 m dann kann man mit einer einfachen Aufladung nicht mehr die Maximalleistung halten (zulässige Turboladerdrehzahl überschritten). Das Absinkend des Verbrauchs mag überraschen, ist aber gut begründbar bei einem ausreichendem Turboladerwirkungsgrad. Die Turbine benötigt eine kleinere Druckdifferenz als der Verdichter und mit zunehmenden Gesamtdruckverhältnis macht sich dieser Leistungsüberschuss in einem mit der Höhe sinkenden Abgasgegendruck für den Motor bei konstantem Ladedruck bemerkbar.

Du solltest auch bedenken, dass luftgekühlte Motoren in sehr großen Flughöhen und mit sehr großen Leistungen oft angefettet werden mussten um noch eine ausreichende Kühlung zu erreichen, bei der Grob 2C wurden daher wassergekühlte Motoren verwendet.

beim englischen Wikipedia wird die Höchstgeschwindigkeit von der Grob 2C mit 500 km/h bei 24.000 m angegeben, also bei der maximalen FLughöhe!
Ich gehe davon aus, dass die 375 km/h bei 18.000 m Höhe die Höchstgeschwindigkeit bei max. Dauerleistung war (die 375 km hab ich errechnet aus 18.000 km in 18.000 m Flughöhe innerhalb von 48 h)

Der Flug in dem von mir eingezeichneten optimalen Betriebspunkt ist stabil und nicht instabil wie Du schriebst. Wenn das FLugzeug sinkt, dann steigt bei Beibehaltung des optimalen Anstellwinkels die Auftriebskraft und das FLugzeug steigt wieder bis zum Optimalpunkt. Wenn das FLugzeug langsamer wird, entseht ein Leistungsüberschuss und es beschleunigt wieder. Anders als bei der echten Coffin Corner können die Linien in jeder Richtung überschritten werden, was z.B. auch passiert wenn die Grob 2C bei 24.000 m die Leistung zurückgenommen hat oder aus dem reiseflug heraus Höchstleisstung gegeben wurde.

Die Celera hat spezifisch doppelt so viel Leistung zur Verfügung wie die Grob 2C, daher ist auch die doppelte Geschwindigkeit zu erwarten. Das ruft jetzt nach Widerspruch, aber wir gehen ja bei dem von mir beschriebenen Ansatz davon aus, dass Widerstand und Auftrieb immer im gleichen Verhältnis zueinander bleiben, weil wir einen kontanten, optimalen Anstellwinkel wählen und keine konstante Flughöhe.
 
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Ich hab für einen einfach aufgeladenen Dieselmotor mal Simulationen durchführen lassen, hierbei sank der spezifische Kraftstoffverbrauch leicht mit zunehmender Flughöhe, bis ca. 7000 m dann kann man mit einer einfachen Aufladung nicht mehr die Maximalleistung halten (zulässige Turboladerdrehzahl überschritten).
Keine Überraschung, aber mit einem einfach aufgeladenen Motor kommst Du bei der Celera nicht aus. Außerdem muß das fertige Flugzeug nicht nur seinen Arbeitspunkt hoch oben in der Stratosphäre haben, sondern auch über eine größere Reichweite verfügen als jedes andere Flugzeug, das man mit der gleichen Technologie an seiner Stelle hätte bauen können. Wenn also die Performance unter der Auslegung für extreme Höhen mehr leidet, als sie gewinnt, ist Dein Flugzeug auch kein Erfolg.

Wie sieht denn zum Beispiel der spezifische Kraftstoffverbrauch eines entsprechend dem RED in der Celera zweistufig aufgeladenen Dieselmotors in Abhängig von Höhe und Geschwindigkeit aus - realistisch, ohne grob vereinfachende Annahmen? Im Falle des gut dokumentierten BMW 801D in der Fw 190 haben wir ja schon gesehen, daß eine Reduzierung der absoluten Leistung zu einer wesentlichen Steigerung der Reichweite führte.

Der Flug in dem von mir eingezeichneten optimalen Betriebspunkt ist stabil und nicht instabil wie Du schriebst.
Ich habe nicht "instabil" geschrieben. Ich habe eine Situation geschildert, in der Du nur einen kleinen nutzbaren Arbeitsbereich hast. Das könnte man metastabil nennen, aber die von mir beschriebenen Zusammenhänge treffen vollkommen zu.

Die Celera hat spezifisch doppelt so viel Leistung zur Verfügung wie die Grob 2C, daher ist auch die doppelte Geschwindigkeit zu erwarten.
Wenn Du zusätzlich die Annahme machst, daß die Grob 2C das gleiche optimale Verhältnis von Widerstand und Auftrieb erreicht wie die Celera, wofür Du keinen Beleg hast. Du kennst auch die Parameter der 18000 m in 48 h Stunden nicht ... bis zum Beweis des Gegenteils glaube ich nicht, daß die die ganze Zeit bei maximaler Dauerleistung geflogen sind. Da mußt Du schon Butter bei die Fische tun.

Tschüs!

Henning (HoHun)
 
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Wärmekraftarbeitsmaschinen arbeiten im Allgemeinen umso effektiver, je größer die Spanne zwischen der höchsten und niedrigsten Temperatur ist. Mit zunehmender Flughöhe sinkt die Außentemperatur und Druck, aber nicht die Temperatur und Druck im Brenraum, daher steigt sowohl bei Turbinen als auch bei Verbrennungsmotoren der Wirkungsgrad mit zunehmender Flughöhe (außer bei mechanischer Aufladung). Eine interessante Frage ist, wie weit man die Ladeluft bei der Zwischenkühlung herunterkühlt, mit einem Riesenkühler könnte man bei sehr kalten Außentemperaturen die Luft sehr weit herunterkühlen und Verdichterarbeit sparen, allerdings auf Kosten des Kühlerwiderstands. Bei einem kleinen Kühler könnte es sogar passieren, dass die Ladeluft trotz niedrigerer Außentemperatur aufgrund der niedrigen Luftdichte weniger stark gekühlt wird, als in Bodennähe, der Einfachheit nehme ich einfach mal an, man kühlt nur so weit runter, wie in Bodennähe. Wenn man effektive Turbolader benutzt (also nicht die, welche in einer Merceds A-Klasse zufällig verbaut waren...) dann kommen diese auf der Abgasseite mit einem niedrigeren Druckverhältnis aus, als auf der Einlasseite gefordert ist, das gilt für eine Einstufige wie für eine Zweistufige Aufladung.

Wenn ich in Bodennähe beispielsweise 2,25 bar (abs.) Ladedruck habe und 2 bar am Turbineneintritt, dann ist über dem Motor ein postives Druckgefälle von 0,25 bar. Bei 7000 m hab ich dann beispielsweise ein Druckverhältnis von 4,5 (0,5 bar abs auf 2,25 bar abs.) und Abgasseitig 4 (von 2 bar abs. auf 0,5 bar), über den Motor gibt es nun ein positives Druckgefälle von 0,5 bar, das macht schon ein wenig aus. Mit Doppelaufladung gilt das gleiche, ist aber komplizierter zu rechnen.

Der BMW 801 hat eine mechanische Aufladung wo die gesamte Verdichterleistung aus der Kurbelwelle gdedeckt werden muss, und die Abgase mit sehr hohen Resdruck ins Freie gepustet werden. Natürlich entsteht hierbei noch nennenswert Abgasschub, aber das macht in den Höhen bei Weiten nicht die Verdichterleistung wett. Der Wirkungsgrad verschlechtert sich bei einer mechansichen Aufladungumso mehr, je höher das Ladedruckverhältnis ist, daher kann man dies nicht mit einer doppelten Turboaufladung vergleichen. Zudem musste der 801 bei hohen Leistungen stark angefettet werden, hier hat die Benzinverdampfung den Ladeluftkühler ersetzt was zu den extremen Verbräuchen geführt hat. Bei einem Dieselmotor muss man nicht anfetten und es werden mit Sicherheit auch Ladeluftkühler vorgesehen sein in der Otto Celera (auch in der Strato C2 waren drei Ladeluftkühler für jede Druckstufe verbaut).

Auf Wikipedia steht: 18.000 km in (zufällig die selbe Zahl) 18.000 m Höhe in 48 h, das ergibt nun mal 375 km/h in 18.000 m Höhe. Auf der englischen Seite steht 500 km/h in 24.000 m Höhe. Eine weitere Quelle hab ich erst mal nicht, aber wenn das so stimmt (was für mich schlüssig ist), dann zeigt dies, dass ich wohl nicht so flasch liege.

Sowohl bei der Strato C2 als auch bei der Otto Celera wäre es ziemlich undenkbar, dass die mit der vorhandenen Motorleistung in z.B. 3000 m eine so hohe Gechwindigkeit erreichen konnten kein vergleichbar schweres Flugzeug schafft das mit so einer niedrigen Leistung. Die einzige logische Erklärung ist der Flug in großer Höhe mit optimalen GLeitwinkel. Die Strato C2 wog leer über 6 Tonnen und beladen über 13 Tonnen, das mit nur 840 PS Höchstleistung und einer riesigen Frontfläche (die Motorgondeln sind jeweils so groß wie ein VW Käfer!).

Zum Arbeitspunkt, der ist genauso stabil oder instabil wie jeder andere Arbeitspunkt den man in einem FLugzeug einstellen kann. Bei jeder Auslenkung nach oben/unten/rechts/links pendelt der immer wieder zurück.
 
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Bei einem kleinen Kühler könnte es sogar passieren, dass die Ladeluft trotz niedrigerer Außentemperatur aufgrund der niedrigen Luftdichte weniger stark gekühlt wird, als in Bodennähe
Mein vager Eindruck ist, daß das in der Luftfahrt sogar der Normalfall ist.

Der BMW 801 hat eine mechanische Aufladung wo die gesamte Verdichterleistung aus der Kurbelwelle gdedeckt werden muss, und die Abgase mit sehr hohen Resdruck ins Freie gepustet werden. Natürlich entsteht hierbei noch nennenswert Abgasschub, aber das macht in den Höhen bei Weiten nicht die Verdichterleistung wett.
So klar sind die Verhältnisse nicht ... in "Deutsche Flugmotore und Strahltriebwerke" von v. Gersdorff et al. ist eine Darstellung der DVL, auf der Reichweite und Vortriebsleistung von Motoren mit mechanischen Verdichtern den entsprechenden Werten mit Turboladern verglichen werden. In 6 km Höhe sind Motoren mit mechanischem Verdichter (und Strahldüsen) über 500 km/h überlegen, in 12 km sind Turbolader im gesamten Bereich überlegen (über 800 km/h allerdings nur noch knapp, aber das ist für Propellerflugzeuge auch schon sehr schnell).

Eine weitere Quelle hab ich erst mal nicht, aber wenn das so stimmt (was für mich schlüssig ist), dann zeigt dies, dass ich wohl nicht so flasch liege.
OK, aber daß es für Dich schlüssig ist, liegt nur daran, daß es sowieso Deiner Meinung entspricht ... für mich ist das absolut nicht schlüssig, daher brauchst Du harte Daten, wenn Du mich mit der Strato überzeugen willst.

Zum Arbeitspunkt, der ist genauso stabil oder instabil wie jeder andere Arbeitspunkt den man in einem FLugzeug einstellen kann. Bei jeder Auslenkung nach oben/unten/rechts/links pendelt der immer wieder zurück.
Die Größe der Auslenkung spielt eine Rolle. Fällt die Fahrt unter den Wert, bei dem der Gesamtwiderstand größer als der maximal verfügbare Schub ist, kommst Du auf direktem Wege nicht zurück an Deinen Arbeitspunkt, sondern mußt erst Höhe in Fahrt umwandeln und dann wieder hochklettern. Aber worauf ich eigentlich hinauswollte: Du könntest in dem V-über-h-Diagramm eine zweite Kurve einzeichnen, die die stationär mögliche Minimalgeschwindigkeit bei Höchst-Dauerleistung darstellt. Zwischen diesen beiden Kurven liegt Dein Arbeitsbereich. Seine Breite hängt von der Auslegung des Flugzeuges ab, und wenn Du Deinen Arbeitspunkt auf (L/D)max einstellst, dann ist der ziemlich schmal.

Tschüs!

Henning (HoHun)
 
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