Rumpfwiderstand -richtig oder falsch?
- Ersteller bluestar74
- Erstellt am
Gast_15450
User gesperrt
Guten Tag
Der oben zitierte Text liegt mir leider noch nicht vor.
Aber in der Aufwind 1/2009 steht auf Seite 46 folgendes;Autor Tobias Pfaff
Zitat:
Schädlicher Widerstand:der schädliche Widerstand wird durch Teile des Modells erzeugt,die nicht unmittelbar am Fliegen beteiligt werden.Diesen Wert gilt es so klein wie möglich zu zu halten,wobei für den Modellflug bei moderaten Geschwindigkeiten der Einfluss des schädlichen Widerstandes wesentlich geringer ist,als im manntragenden Flug.Es ist um die Gleitleistung eines Modells zu erhöhen also viel wichtiger,die Auslegung der Tragflächen zu optimieren,als sich Mühe zu machen,alle Komponenten mit aufwändigen Tricks in einen Rumpf hinein zu pressen,der weniger geräumig ist als ein Gartenschlauch.-
Mit Flz-Vortex lassen sich die Auswirkungen des Rumpfquerschnitts auf die Flugleistungen komfortabel berechnen.Die Demo-Version gibt es gratis bei
http://Fliegerforum.embeh.de .Mit fertigen Modellen die man selber verändern kann (z.B. Rumpfquerschnitt)um die Auswirkung auf das Flugverhalten darzustellen.
Gruss Gunter
http://Fliegerforum.embeh.de
Der oben zitierte Text liegt mir leider noch nicht vor.
Aber in der Aufwind 1/2009 steht auf Seite 46 folgendes;Autor Tobias Pfaff
Zitat:
Schädlicher Widerstand:der schädliche Widerstand wird durch Teile des Modells erzeugt,die nicht unmittelbar am Fliegen beteiligt werden.Diesen Wert gilt es so klein wie möglich zu zu halten,wobei für den Modellflug bei moderaten Geschwindigkeiten der Einfluss des schädlichen Widerstandes wesentlich geringer ist,als im manntragenden Flug.Es ist um die Gleitleistung eines Modells zu erhöhen also viel wichtiger,die Auslegung der Tragflächen zu optimieren,als sich Mühe zu machen,alle Komponenten mit aufwändigen Tricks in einen Rumpf hinein zu pressen,der weniger geräumig ist als ein Gartenschlauch.-
Mit Flz-Vortex lassen sich die Auswirkungen des Rumpfquerschnitts auf die Flugleistungen komfortabel berechnen.Die Demo-Version gibt es gratis bei
http://Fliegerforum.embeh.de .Mit fertigen Modellen die man selber verändern kann (z.B. Rumpfquerschnitt)um die Auswirkung auf das Flugverhalten darzustellen.
Gruss Gunter
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Das bezieht sich wohl besonders auf den Widerstand von Bootsrümpfen an der Grenzfläche zweier Medien, hier Luft und Wasser.
Das hier passende Analogon wäre aber ein Uboot.
Trotzdem können schlanke Körper offenbar besser sein, als dickere gleicher Länge.
Bei der Entwicklung des bemannten Antares ist außerdem aufgefallen, dass offenbar eine Verlängerung der Rumpfnase nach vorne, zugunsten der Crashsicherheit, trotz Vergrößerung der umspülten Oberfläche nicht durch einen Zusatzwiderstand erkauft werden muss.
Der Grenzschichtumschlag liegt unabhängig davon recht fest etwa am größten Querschnitt.
Davor ist alles laminar und trägt kaum zum Widerstand bei
Wohl hätte man den Widerstand verringen können, indem man den Rumpfquerschnitt verschlankt.
Aber das ist begrenzt durch die Anforderungen an Komfort und die Anatomie des Menschen, bzw. der typischen Kunden
.Wirklich, bei Segelflugzeugen würden die Hersteller gerne noch schlanker bauen, wenn nicht noch Piloten hineinpassen müssten.
Das schon jetzt nicht jeder in jedes Flugzeugmuster hineinpasst, ist auch so schon Gegenstand langer Diskussionen in Vereinen vor jeden Neukauf.
Es geht ja sogar so weit, dass ein Hersteller für das 'gleiche' Segelflugzeug zwei verschieden große Rümpfe anbietet.
Kurbel
Spaceyrunner
User
Hallo zusammen,
Genauer: Der Luftwiderstand (egal von was durch die Luft fliegt) berechnet sich aus verschiedenen Anteilen: Formwiderstand + Induzierter Widerstand + Rauhigkeitswiderstand + Interferenzwiderstand.
Der Formwiderstand ist der Widerstand welches das Objekt besitzt ohne Anbauteile und Oberflächenstruktur bei Nullauftrieb.
Der Induzierte Widerstand entsteht durch 3-d Umströmung des auftriebsbehafteten Objekts--> Randwirbel entstehen
Der Rauhigkeitwiderstand ist der Eigenwiderstand der Anbauteile bei idealer Anströmung.
Der Interferenzwiderstand ist der Widerstand der durch Wechselwirkung des Grundkörpers und seinen Anbauteilen entsteht.
all diese Teilwiderstande lassen sich durch Druckwiderstand und Reibungswiderstand näher beschreiben.
Die Druckwiderstandskraft berechnet sich aus dem Integral der Druckverteilung über die Oberfläche. (hervorgerufen durch Ablösung und Wirbel)
Die Reibungswiderstandskraft berechnet sich aus dem Integral der SChubspannungen über die Oberfläche.
Zum Formwiderstand:
Die Länge beider Rümpfe (Zweck und Scale) ist gleich. Der Scalerumpf hat eine Tropfenform, der Zweck Besenstielform. Der Schlankheitsgrad Lambda berechnet sich zu L/D, wobei L die Rumpflänge und D der max. Durchmesser des Rumpfes ist. Literaturwerte zeigen, dass der geringste Widerstand für einen Schlankheitsgrad von ca. 2 erreicht wird. Mit zunehmender Länge nimmt der Luftwiderstandsbeiwert cw etwa linear zu. Da hier durch anliegende Strömung der Reibungswiderstand zu tragen kommt.
Der Scalerumpf weißt große Druckanstiege auf (dadurch löst meist die Strömung auch an der maximalen Aufdickung ab, unabhängig wie lang die Lauflänge zuvor ist). Aber er kann auch ein Teil durch den Druckrückgewinn durch die Verjüngung wieder gut machen. Jedoch ist die Fläche an der die Schubspannungen wirken können ebenfalls größer als beim Besenstiel. --> Druck- und Reibungswiderstand beim Scalerumpf größer!
Gruß Michael
Genauer: Der Luftwiderstand (egal von was durch die Luft fliegt) berechnet sich aus verschiedenen Anteilen: Formwiderstand + Induzierter Widerstand + Rauhigkeitswiderstand + Interferenzwiderstand.
Der Formwiderstand ist der Widerstand welches das Objekt besitzt ohne Anbauteile und Oberflächenstruktur bei Nullauftrieb.
Der Induzierte Widerstand entsteht durch 3-d Umströmung des auftriebsbehafteten Objekts--> Randwirbel entstehen
Der Rauhigkeitwiderstand ist der Eigenwiderstand der Anbauteile bei idealer Anströmung.
Der Interferenzwiderstand ist der Widerstand der durch Wechselwirkung des Grundkörpers und seinen Anbauteilen entsteht.
all diese Teilwiderstande lassen sich durch Druckwiderstand und Reibungswiderstand näher beschreiben.
Die Druckwiderstandskraft berechnet sich aus dem Integral der Druckverteilung über die Oberfläche. (hervorgerufen durch Ablösung und Wirbel)
Die Reibungswiderstandskraft berechnet sich aus dem Integral der SChubspannungen über die Oberfläche.
Zum Formwiderstand:
Die Länge beider Rümpfe (Zweck und Scale) ist gleich. Der Scalerumpf hat eine Tropfenform, der Zweck Besenstielform. Der Schlankheitsgrad Lambda berechnet sich zu L/D, wobei L die Rumpflänge und D der max. Durchmesser des Rumpfes ist. Literaturwerte zeigen, dass der geringste Widerstand für einen Schlankheitsgrad von ca. 2 erreicht wird. Mit zunehmender Länge nimmt der Luftwiderstandsbeiwert cw etwa linear zu. Da hier durch anliegende Strömung der Reibungswiderstand zu tragen kommt.
Der Scalerumpf weißt große Druckanstiege auf (dadurch löst meist die Strömung auch an der maximalen Aufdickung ab, unabhängig wie lang die Lauflänge zuvor ist). Aber er kann auch ein Teil durch den Druckrückgewinn durch die Verjüngung wieder gut machen. Jedoch ist die Fläche an der die Schubspannungen wirken können ebenfalls größer als beim Besenstiel. --> Druck- und Reibungswiderstand beim Scalerumpf größer!
Gruß Michael
Löst nicht per se ab, sondern schlägt nach turbulent um.
Wer es genau nimmt: löst nur sehr kurz laminar ab, um sich in der Regel gleich wieder turbulent anzulegen.
Wenns wirklich abgelöst wäre, gäbs ja keinen Druckrückgewinn.
Kurbel
Steffen
User
Moin,
hier wird aber viel zusammengeworfen...
Fakt ist: die Frage nach höherem Widerstand kann nicht völlig einfach mit Ja oder Nein beantwortet werden, da mehr Einflüsse vorliegen, als nur die Fläche und der Widerstandsbeiwert der Spindel.
Schiebezustande sind unter Umständen besser mit einer dünnen Spindel bis zu einer gewissen Dicke. Dann kann die Spindel deutlich schlechter werden als ein dickerer Tropfen.
Auch sind Interferenzwiderstände durchaus sehr stark von den lokalen Druckgradienten abhängig.
Prinzipiell würde ich aber davon ausgehen, das der Widerstandbeiwert des dünneren Rumpfes in sauberer Anströmung geringer ist, während der Widerstand des größeren Rumpfes größer ist.
Aber ein paar Sachen möchte ich geraderücken, wel sie einfach nicht richtig sind:
Der Widerstandsbeitwert des Rumpfes ist nicht unbedingt an seine Querschnittsfläche oder seine Oberfläche oder seine Seitenprojektion oder so gebunden, sondern eigentlich eher an die Flügelfläche, da sonst der Vergleichsbezug für das Projekt verloren geht.
Dann aber ist der Widerstandsbeiwert aufgrund der konstanten Bezugsfläche größer wenn der Widerstand absolut größer wird.
Somit wiederum hat ein größerer Rumpf einen größeren Widerstandsbeiwert in der Flugzeugbetrachtung, während er einen kleineren Widerstandsbeiwert hat, wenn ich eine reine Rumpfbetrachtung mache.
Das gleiche würde für Profile gelten, wenn ich deren Widerstandsbeiwert auf die Stirnfläche oder die Dicke oder gar das Volumen beziehen würde.
Tendentiell kann man also davon ausgehen, dass in sauberer Anströmung der kleiner Rumpf den kleineren Widerstand hat, bei Schiebezuständen und der Anstelwinkeländerung könnte das aber deutlich anders sein, wenn man aufgrund der Suagspitze nah der Rumpfspitze und dem folgenden Druckanstieg einen Umschlag erzwingt.
in den mir vostellbaren, Modellbauartigen Szenarien kann man tendentiell wohl davon ausgehen, dass der kleinere Rumpf den geringeren Widerstand hat, solange man dadruch nicht einen schweren Pferdefuß einfängt, wie zB einen ganz schlechten Flügel-Rumpfübergang.
zu der gestellten Frage aber:
Gruß, Steffen
hier wird aber viel zusammengeworfen...
Fakt ist: die Frage nach höherem Widerstand kann nicht völlig einfach mit Ja oder Nein beantwortet werden, da mehr Einflüsse vorliegen, als nur die Fläche und der Widerstandsbeiwert der Spindel.
Schiebezustande sind unter Umständen besser mit einer dünnen Spindel bis zu einer gewissen Dicke. Dann kann die Spindel deutlich schlechter werden als ein dickerer Tropfen.
Auch sind Interferenzwiderstände durchaus sehr stark von den lokalen Druckgradienten abhängig.
Prinzipiell würde ich aber davon ausgehen, das der Widerstandbeiwert des dünneren Rumpfes in sauberer Anströmung geringer ist, während der Widerstand des größeren Rumpfes größer ist.
Aber ein paar Sachen möchte ich geraderücken, wel sie einfach nicht richtig sind:
Der Widerstandsbeitwert des Rumpfes ist nicht unbedingt an seine Querschnittsfläche oder seine Oberfläche oder seine Seitenprojektion oder so gebunden, sondern eigentlich eher an die Flügelfläche, da sonst der Vergleichsbezug für das Projekt verloren geht.
Dann aber ist der Widerstandsbeiwert aufgrund der konstanten Bezugsfläche größer wenn der Widerstand absolut größer wird.
Somit wiederum hat ein größerer Rumpf einen größeren Widerstandsbeiwert in der Flugzeugbetrachtung, während er einen kleineren Widerstandsbeiwert hat, wenn ich eine reine Rumpfbetrachtung mache.
Das gleiche würde für Profile gelten, wenn ich deren Widerstandsbeiwert auf die Stirnfläche oder die Dicke oder gar das Volumen beziehen würde.
Tendentiell kann man also davon ausgehen, dass in sauberer Anströmung der kleiner Rumpf den kleineren Widerstand hat, bei Schiebezuständen und der Anstelwinkeländerung könnte das aber deutlich anders sein, wenn man aufgrund der Suagspitze nah der Rumpfspitze und dem folgenden Druckanstieg einen Umschlag erzwingt.
in den mir vostellbaren, Modellbauartigen Szenarien kann man tendentiell wohl davon ausgehen, dass der kleinere Rumpf den geringeren Widerstand hat, solange man dadruch nicht einen schweren Pferdefuß einfängt, wie zB einen ganz schlechten Flügel-Rumpfübergang.
zu der gestellten Frage aber:
Nein, sie ist so nicht gerechtfertigt, umgekehrt aber eben auch nicht völlig.
Gruß, Steffen
Michael Hermann
User
Mehr Widerstand verringert den Luftwiderstand
Mehr Widerstand verringert den Luftwiderstand
zwar widersprach diese Vermutung eigentlich der gängigen Theorie, dass jede Art von Unebenheit den Reibungswiderstand einer Oberfläche erhöht.....
http://www.rwscharf.homepage.t-online.de/faz06/faz0308.html
und
http://www.scinexx.de/dossier-detail-61-12.html
Gruß Michael
Mehr Widerstand verringert den Luftwiderstand
zwar widersprach diese Vermutung eigentlich der gängigen Theorie, dass jede Art von Unebenheit den Reibungswiderstand einer Oberfläche erhöht.....
http://www.rwscharf.homepage.t-online.de/faz06/faz0308.html
und
http://www.scinexx.de/dossier-detail-61-12.html
Gruß Michael
Bisschen Werbung für die Zeitschrift Aufwind. da war da Thema Oberflächen schon behandelt. Auszug aus den Artikeln (Quelle: http://www.aerodesign.de/profilelight/pl_m.htm )
Profile Light: Delfine, Haie und Hauswände
Folge 31, Aufwind 5/2007, Seite 42-45
Lag die Antwort in der Lotusblüte, die sich im Winde wiegt? Oder war es der Gummistiefel, der mit seiner quietschig knatschigen Oberfläche erstaunt. Wo finden wir die widerstandsärmste Oberfläche der Welt? Die letzten beiden Jahrzehnte war die Forschung hin und hergerissen zwischen Bionik und Nanotechnologie und der endgültigen Antwort auf die perfekte Oberfläche. Uns interessiert natürlich nur die perfekte Oberfläche für Fluggeräte. Selbstreinigende Hauswände sind etwas für Warmduscher. (...)
Profile Light: Grenzschichtabsaugung
Folge 32, Aufwind 1/2008, Seite 78
Der Blick 400 Millionen Jahre zurück in der Evolution in der hat nur bedingt geholfen. Das dabei entdeckte Optimierungspotential hält sich in Grenzen. Die Haifischhaut kann die turbulente Strömung nicht verhindern, sondern bietet nur 10% Widerstandseinsparung gegenüber der turbulenten Strömung an der glatten Wand. Wesentlich besser wäre es, die laminare Laufstrecke zu verlängern. Aber wie? (...)
Problem:
Wer will die Rillenoberflächen sauber halten?
Ein bisschen spielt bei dem Thema auch eine Frage, wie wir am wenigsten falsch machen können. Der wichtige Rumpf-Flügelübergang ist sauschwierig richtig zu machen (Verwies auf das Projekt AKaflieg Mü31). bei einezlen Flugzeugmustern (Kestrel z.B. zu Galsflügel 604 die auf der gelichen Vorderkeule aufbauen) konnte man feststellen, dass ein falsch gelegter Druckanstieg am Rumpf mehrer Gleitzahlpunkte kosten kann. D.h. eien Einschnürung im Flügelbereich kann sehr kritisch sein.
Zum Teil werden Spezielle Anschlussprofile verwendet, so klar sind deren Vorteile aber im Modellflug in der Praxis noch nicht spürbar. Je kleiner - insbesondere dünner - der Rumpf, desto kleiner die Interferenzproblematik, könnte man vermuten.
Hans
Profile Light: Delfine, Haie und Hauswände
Folge 31, Aufwind 5/2007, Seite 42-45
Lag die Antwort in der Lotusblüte, die sich im Winde wiegt? Oder war es der Gummistiefel, der mit seiner quietschig knatschigen Oberfläche erstaunt. Wo finden wir die widerstandsärmste Oberfläche der Welt? Die letzten beiden Jahrzehnte war die Forschung hin und hergerissen zwischen Bionik und Nanotechnologie und der endgültigen Antwort auf die perfekte Oberfläche. Uns interessiert natürlich nur die perfekte Oberfläche für Fluggeräte. Selbstreinigende Hauswände sind etwas für Warmduscher. (...)
Profile Light: Grenzschichtabsaugung
Folge 32, Aufwind 1/2008, Seite 78
Der Blick 400 Millionen Jahre zurück in der Evolution in der hat nur bedingt geholfen. Das dabei entdeckte Optimierungspotential hält sich in Grenzen. Die Haifischhaut kann die turbulente Strömung nicht verhindern, sondern bietet nur 10% Widerstandseinsparung gegenüber der turbulenten Strömung an der glatten Wand. Wesentlich besser wäre es, die laminare Laufstrecke zu verlängern. Aber wie? (...)
Problem:
Wer will die Rillenoberflächen sauber halten?
Ein bisschen spielt bei dem Thema auch eine Frage, wie wir am wenigsten falsch machen können. Der wichtige Rumpf-Flügelübergang ist sauschwierig richtig zu machen (Verwies auf das Projekt AKaflieg Mü31). bei einezlen Flugzeugmustern (Kestrel z.B. zu Galsflügel 604 die auf der gelichen Vorderkeule aufbauen) konnte man feststellen, dass ein falsch gelegter Druckanstieg am Rumpf mehrer Gleitzahlpunkte kosten kann. D.h. eien Einschnürung im Flügelbereich kann sehr kritisch sein.
Zum Teil werden Spezielle Anschlussprofile verwendet, so klar sind deren Vorteile aber im Modellflug in der Praxis noch nicht spürbar. Je kleiner - insbesondere dünner - der Rumpf, desto kleiner die Interferenzproblematik, könnte man vermuten.
Hans
