Archiv: Virtueller Windkanal

Kurzfassung

Wem es zu mühsam ist, die Beiträge auf dieser Internetseite zu verstehen, gebe ich hier eine Kurzfassung: Zentrales Ziel ist es, eine gutmütig fliegende Ente, auch Canard genannt, als Modellflugzeug zu konzipieren. Auffällig ist, dass im Original dieses Konzept bis auf wenige Militär-Jets und zivile Varianten, kaum umgesetzt wird. Dies mag viele Gründe haben, 2 davon werden auf dieser Internetseite andiskutiert. Diese sind vereinfacht folgende Sachverhalte:

  1. Konstruktionsbedingt (Höhenleitwerk/Vorflügel vorne - Tragfläche hinten) liegt der Schwerpunkt im hinteren Teil des Flugzeugs. Deshalb hat ein Seitenleitwerk einen geringen, stabilisierenden Hebel zum Schwerpunkt. Aber, der Rumpf vor dem Schwerpunkt hat eine große, destabilsierende Wirkung auf die Drehmomente um die Hochachse.
  2. Da der Vorflügel mit seinem Abwind hinter diesem den Auftrieb, der von der Tragfläche erzeugt wird, je nach Anordnung der Tragfläche (Hochdecker oder Tiefdecker)  unterschiedlich beeinflusst, hat dies Konsequenzen auf die Druckpunktwanderung zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit. Das Vorzeichen der Druckpunktwanderung bestimmt, ob man z.B. bei der Landung vorzugsweise das Höhenruder nutzt, um die Sinkgeschwindigkeit zu kontrollieren, oder weniger vorteilhaft das Tiefenruder nutzen muss. 

Das Kochrezept zeigt Vorschläge, welche Konstruktionsprinzipien anzuwenden sind, um Flugeigenschaften zu erhalten, wie man es von einem klassischen Konzept (Tragfläche vorne - Höhenruder hinten) gewohnt ist. Dass eine Ente wegen des Heckantriebes nicht zu vermeidende Nachteile wie geringe Anströmung der Ruder bei geringer Geschwindigkeit hat, darf nicht unerwähnt bleiben.

Unter Simulation werden Experimente mit vielen bunten Computergraphiken beschrieben und ausgeführt, warum eine erste Version einer Ente nicht wirklich flugtauglich ist. Unter Ergebnisse werden die unter Kochrezept aufgeführten Vorschläge in einer geänderten Konstruktion einer Ente berücksichtigt und verschiede Flugphasen wie Start, Flug und Landung daraufhin geprüft, ob das Verhalten sich verbessert hat und eine Realisierung sinnvoll ist.

Das Ergebnis ist, dass man die Tragfläche wie die für einen Nurflügler konstruieren, d.h. ausgeprägte Pfeilung und Schränkung der Tragfläche, ein Hochdecker einem Tiefdecker vorziehen, den Vorflügel mit einer leichten Einstellwinkeldifferenz nicht zu groß dimensionieren und 2 Seitenleitwerke in der Mitte einer jeden Tragflächenhälfte anbringen sollte.

Die Ergebnisse sind natürlich abhängig von der Qualität des virtuellen Windkanals, d.h. von der software-technischen Umsetzung der Physik der Strömungsmechanik. Zu diesem Zweck habe ich die Katana S 50E von Sebart, die MXS-64 von Extreme Flight und die Messerschmidt M35 von Extron, die ich selbst geflogen habe bzw. immer noch fliege, im Windkanal plaziert, verschiedene Flugphasen simuliert und mit der Realität verglichen.