Leistungsberechnung, Flugmechanische Auslegung

Wie schon erwähnt wird die Leistungsberechnungen und flugmechanische Auslegung auf der Plattform des numerischen Rechenprogrammes MATLAB durchgeführt welches in einer „Customized Version“ ständig weiterentwickelt wurde und wird.
Die programmierten Module beinhalten auch Korrekturfaktoren welche durch eine empirische Vorgehensweise (Tests) erzeugt wurden.

Die Leistungsberechnung der Segelflugzeuge und Nurflügel basiert auf den folgenden Punkten:

• Wie schon unter den Leitlinien dargestellt werden, wenn möglich, gemessene Profilpolaren verwendet (z.B. Princeton University oder Universität Stuttgart). Besonders die Untersuchungen vom Team um Micheal Selig sind sehr hilfreich. Sie umfassen nicht nur Messungen von Polaren im RE-Zahlenbereich der für den Modellflug maßgebend ist, sondern auch vergleichende Darstellung von verschiedenen Profilen und Kommentare zu Bau-Ungenauigkeiten und deren Auswirkung auf die Profilleistungen.
  Stehen keine Profilmessungen zur Verfügung, greifen wir auf berechnete Polaren, z.B. von Martin Hepperle und anderen, zurück. Diese sind zum Vergleichen von verschiedenen Profilen sehr hilfreich, wenn sie mit einem identischen Rechenverfahren erzeugt wurden. Eine gute Quelle sind hier die FMT Kollegs, welche vor vielen Jahren im VTH Verlag erschienen.

• Die Wahl eines Profils orientiert sich am Einsatzzweck des Modells und an den konstruktiven Vorgaben und der Baumethode. Es macht z.B. keinen Sinn für ein Modell mit einem Rippenflügel, ein für den extrem hohen Geschwindigkeitsbereich ausgelegtes Profil zu verwenden, einfach deshalb, weil die Festigkeit eines Rippenflügels diesen Geschwindigkeitsbereich nicht zulassen würde.
  Um gute Flugleistungen mit einem Rippenflügel zu erhalten, halten wir einen beplankten Nasenbereich und eine möglichst dünn auslaufende Endleiste für absolut notwendig, siehe dazu auch „Konstruktion, Festigkeit und Fertigung“.

• Für die Auftriebsverteilung am Flügel wird ein Traglinien-Verfahren verwendet. Mit diesem werden an ca. 20 Stützstellen entlang der Spannweite der induzierte Widerstand und der lokale ca-Wert bestimmt. Flügeltiefe und Verwindung lassen sich mit diesem Modul iterativ optimieren.
  Globaler Anstellwinkel und geometrische Flügelparameter werden natürlich berücksichtigt.

• Die lokalen Widerstandsbeiwerte entlang der Spannweite werden ebenfalls an den Stützstellen aus der Auftriebsverteilungsrechnung bestimmt. Der Widerstandsbeiwert an einer Stützstelle wird unter Berücksichtigung des lokalen ca-Wertes aus der Profilpolare (Re-Zahl Kennfeld) interpoliert. Extrapolation außerhalb des Kennfeldes, vor allem für Re-Zahlen < 100.000, müssen kritisch betrachtet werden – die meisten Profile „arbeiten“ dann nicht mehr richtig. Wie erwähnt arbeiten wir hier arbeiten wir mit einem Extrapolationsverfahren, welches die Abschätzung der Bandbreite der zu erwartenden Leistung zulässt.

• Die Gleitpolare besteht aus ca. 15 Stützstellen - an jeder wird die Auftriebsverteilung separat berechnet.

Für die flugmechanische Auslegung, hauptsächlich die Bestimmung der Einstellwinkel, des Schwerpunktes, der Pfeilung und der Verwindung (bei Nurflügeln) wird ebenfalls auf ein numerisches Rechenprogramm zurückgegriffen.

Re-design macht grundsätzlich keine Angaben zum verwendeten Profil. Einer der Gründe dafür: Natürlich sind die Profildaten wichtig, wir glauben, dass hier oft zu viel „Mystik“ hinein interpretiert wird und dieses wollen wir vermeiden. Das Netz ist voll von Kommentaren zu Profilen und die allermeisten dieser Kommentare sind nicht mit Fakten belegt und deshalb nur schwer nachvollziehbar.
Es sollten nur die Fakten zählen und diese werden gebildet aus den Profilpolaren und deren Verifikation über die Flugerprobung und über Wettbewerbe.

Generell gilt nach den theoretischen Arbeiten immer: Grau ist alle Theorie. Das tägliche Fliegen unter den verschiedensten Bedingungen ist immer der letzte und wichtigste Lehrmeister. Hier ist uns auch das Feedback unserer Kunden wichtig.