Hallo,
ein kleines Matlab Script zur Berechnung der Schub-Zugkraft in einer Schubstange am Beispiel der Wölbklappe eines Thermik XL.
Zuerst bestimme ich die Fluggeschwindigkeit bei einem Auftriebsbeiwert Ca = 0.7, dies entspricht bei einem Segler der Bereich vom besten Gleiten.
Eine Wölbklappe sollte man für den Landeanflug nur bei moderaten Fluggeschwindigkeiten ausfahren und nicht als Sturzflugbremsen verwenden.
Als Worst Case nehme ich den Cw-Wert einer langen frontal angeströmten Rechteckplatte mit Cw = 2 an. Diese Annahme ist nur für
Ausschläge > 45 °gültig. Kleine Auschläge z. B. in der Thermikstellung sind für die Betrachtung der Ruderkräfte vernachlässigbar. Der Cw-Wert einer ebenen Platte in Flugrichtung angestromt ist << 1. Zudem ist die Projektionsfläche der angeströmten Wölbklappe sehr klein.
Bei einem Rechteck wirken die Rudermomente verursacht durch den Staudruck enlang der Linie des Schwerpunktes. Diese Linie liegt bei der Hälfte der Wölbklappentiefe. Diese Annahme hab ich auch für die Projektionsfläche < 90 ° angenommen.
Das Drehmoment vom Ruder wird über die Ruderhornhöhe im Drehpunkt der Wölbklappe in einen Kraft umgesetzt. Dies Kraft wirkt über die Schubstange auf den Servohebel.
Das Script kann z. B. mit
FreeMat (Open Source) ausgeführt werden.
Code:
% TXL Wölbklappe
clc
Gm = 3.9; % Abfluggewicht [kg]
Sf = 0.817; % Tragflächeninhalt [m^2]
Ca = 0.7; % ~ bei bester Gleitzahl
v = 4*sqrt(Gm/Sf/Ca); % Vflug [m/s]
Cw = 2; % lange Rechteckplatte
L = 0.765; % Länge Wölbklappe [m]
T = 0.063; % Tiefe Wölbklappe [m]
Ruderausschlag = 60; % [°]
Sw = L*T*sin(Ruderausschlag/57.3); % Stirnfläche angeströmte Wölbk [m^2]
rho = 1.225; % 1,225 [kg/m³] ISA Standard Luftdruck
W = 0.5*rho*Cw*Sw*v^2; % Luftwiderstand [N]
Rh = 0.8; % [cm] Ruderhornhöhe am Drehpunkt der Wölbklappe
Mr = 0.5*T*W*100; % [N.cm], Moment im Schwerpunkt der Klappe @ T/2
F = Mr/Rh; % Kraft in der Schubstange[N]
fprintf('\n');
fprintf('\n');
fprintf('Vflug [m/s] = '),fprintf('%2.1f',v);
fprintf('\n');
fprintf('\n');
fprintf('Moment Wölblkappe [N.cm] = '),fprintf('%2.1f',Mr);
fprintf('\n');
fprintf('\n');
fprintf('Kraft Schubstange [N] = '),fprintf('%2.1f',F);
fprintf('\n');
Gruss
Micha