DE2904956C2 - - Google Patents
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- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C3/00—Wings
- B64C3/10—Shape of wings
- B64C3/14—Aerofoil profile
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Description
Die Erfindung betrifft ein aerodynamisches
Tragflügelprofil gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Tragflügelprofile mit konkav ausgebildeter Saug- und
Druckseite, die beiderseits einer durch die Profilebene
laufenden Bezugsachse unsymmetrisch sind, sind bspw.
bekannt aus der DE-OS 24 01 684 und der US-PS 22 57 260.
Es ist bekannt, daß die Wahl und Anpassung eines
Profiles sich durch einen Kompromiß mehrer
aerodynamischer Parameter ergibt. So ist es z. B. für ein
Leichtflugzeug für Reise- oder Trainingszwecke, das
auch kunstflugtauglich sein soll, zweckmäßig, daß die
Flügel so entworfen sind, daß sie sowohl im Normalflug
wie auch im Rückenflug die erforderlichen
aerodynamischen Kräfte entwickeln.
Darüber hinaus ist es stets von Vorteil, wenn der
Widerstand in der Luft gering ist und daß insbesondere
sein Anstieg mit dem Anstellwinkel in annehmbaren
Grenzen bleibt.
Um dies zu erreichen, und zwar insbesondere bei einer
speziell für den Kunstflug geschaffenen
Flügelausbildung eines Leichtflugzeuges, ist es demnach
zweckmäßig, einen erhöhten Auftrieb im Normalflug wie
im Rückenflug zu erhalten, um nicht die Möglichkeiten
des Rückenfluges einzuengen.
Darüber hinaus soll der Widerstand so gering wie
möglich gehalten werden, und dies insbesondere bei
erhöhten Anstellwinkeln, so daß bei der Durchführung
von engen Flugmanövern so wenig wie möglich an
Geschwindigkeit verlorengeht.
Es ist bekannt, daß das aerodynamische
Auftriebsvermögen eines Tragflügels von dessen
relativer Stellung zur Anströmung und der Gestaltung
seiner oberen Tragfläche zur unteren Tragfläche sowie
insbesondere vom Verlauf der für die obere Fläche
gewählten Wölbung oder Krümmung abhängt.
Im Unterschallbereich und als allgemeine Regel gilt,
daß eine zweckmäßig gewählte Wölbung der
Flügeloberseite einen erhöhten Auftriebsbeiwert des
Profiles zur Folge hat.
Es trifft jedoch auch zu, daß diese Erhöhung des
Auftriebes begleitet ist von der Zunahme des
Strömungswiderstandes. Demnach ist es also für die ins
Auge gefaßten Flugbedingungen erforderlich, einen
Kompromiß zwischen dem Auftriebsbeiwert und dem
minimalen Widerstandsbeiwert des Profiles einzugehen.
Es sind aerodynamische Profile mit starker Wölbung
bekannt, die sehr geeignet sind für den Normalflug
eines Leichtflugzeuges, wobei ein höchstmöglicher
Auftriebsbeiwert gegenüber einem minimalen
Widerstandsbeiwert erzielt wird.
Dennoch weisen die Profile, deren Saugseite und
Druckseite gegenüber einer gekrümmten Skelettlinie, die
zur Saugseite konvex verläuft, symmetrisch liegen,
zwischen dem maximalen Auftriebsbeiwert und dem
minimalen Auftriebsbeiwert eine bedeutende Abweichung
auf, wodurch der Rückenflug des Flugzeuges nicht
begünstigt wird.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird manchmal ein
Profil verwendet, dessen Saug- und Druckseite
symmetrisch beidseitig einer Profilsehne angeordnet
sind. Bei einem derartigen bikonvexen und symmetrischen
Profil ergibt sich zwar ein maximaler Auftriebsbeiwert,
der für den normalen Flug und den Rückenflug im
wesentlichen identisch ist und der jedoch im
allgemeinen unter dem durch das vorgehend beschriebene
bikonvexe und unsymmetrische Profil gegebenen maximalen
Auftriebsbeiwert liegt. Es ist gewiß möglich, innerhalb
eines bestimmten Dickenabmessungsbereiches die Dicke
zum bikonvexen unsymmetrischen Profil heraufzusetzen
und somit einen größeren Auftriebsbeiwert zu erhalten,
dies jedoch stets zuungunsten des Widerstandes.
Darüber hinaus ergeben bestimmte moderne Profile mit
großem Radius der Profilnase und gemäßigten Wölbungen
der Saug- und Druckseite ein günstiges Verhältnis
zwischen maximalem Auftrieb und minimalem Widerstand.
Derartige Profile besitzen auch für kleine Anstellwinkel
relativ große Auftriebsbeiwerte bei kleinem Widerstandsbeiwert,
wodurch für eine gegebene Motorleistung
eine Zunahme der Steiggeschwindigkeit erreicht wird.
Jedoch weisen diese Profile einen erheblichen Unterschied
zwischen dem maximalen und minimalen Auftriebsbeiwerten
auf und erlauben keinen plötzlichen Strömungsabriß,
wie dies oft im Kunstflug verlangt wird.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Tragflügelprofiles
für ein Leichtflugzeug, das besonders
für den Kunstflug geeignet ist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen im Anspruch 1.
Vorzugsweise Weiterbildungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Die Kurve des Auftriebsbeiwertes in Abhängigkeit vom
Widerstandsbeiwert verläuft fast bis zum Strömungsabriß
parabolisch, ist steil und für positive und
negative Anstellwinkel ähnlich, jedoch mit einer in
beiden Fällen begrenzten Amplitude.
Da quasi keine Hysteresis zwischen den Steig- und
Sinkanstellwinkeln vorhanden ist, ermöglicht das Profil
ohne Verzögerung die Wiederherstellung der Strömung,
was bei der Durchführung der Manöver mit Strömungsabriß
eine große Sicherheit darstellt.
Die mit dem Anstellwinkel langsam erfolgende Zunahme
des Widerstandsbeiwertes und die höheren Werte des
Auftriebsbeiwertes ergeben eine ausgezeichnete Leistung
beim Steigflug und eine begrenzte Verschlechterung bei
Turbulenz.
Darüber hinaus erlaubt die Linearität der Momentkurve zwischen
dem Strömungsabriß bei positiven und negativen
Anstellwinkeln eine Zentrierung mit minimalem
statischen Unterschied.
Des weiteren liegt der Momentbeiwert bei Nullauftrieb
sehr niedrig.
Aufgrund des Profiles nach der Erfindung, kann man
somit Tragflügel oder -flächen erhalten, die einen
Unterschied zwischen den Maximal- und Minimalwerten des
Auftriebsbeiwertes aufweisen, der dem algebraischen
Wert 3 entspricht. Hierfür ist es insbesondere wichtig,
daß kein Bereich der unteren Fläche konkav ist, d. h.
die untere Seite muß im zweiten Bereich stets konvex
oder flach und niemals konkav ausgebildet sein.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung
und unter Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellte
Ausführungsform näher erläutert. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Profiles
nach der Erfindung mitsamt seinen
geometrischen Bestimmungsangaben;
Fig. 2 und 3 die aerodynamischen Vorteile, die sich aus
dem erfindungsgemäßen Profil ergeben, und
Fig. 4 und 5 die auf experimentellem Wege gewonnenen
Ergebnisse.
Das Tragflügelprofil nach der Erfindung gemäß Fig. 1
ist allgemein durch das Bezugszeichen 1 gekennzeichnet
und kann nach einem orthogonalen Achsensystem OX und OY
geometrisch definiert werden, wobei die Achsen OX und
OY auch als Bezugsachsen für die sekundären Systeme
O′X, O′Y′ und O′′X′′, O′′Y′′ dienen.
Das Profil weist eine konvexe Oberseite 2 (Saugseite)
und eine konvexe Unterseite 3 (Druckseite) auf, die
beiderseits der Achse OX, die gleichzeitig eine Sehne 4
ist, unsymmetrisch angeordnet sind. Die Länge l der
Sehne 4 wird durch die Vorderkante oder Nase im Punkt O
und nach hinten durch die Hinterkante 5 begrenzt.
Die Saugseite 2 und die Druckseite 3 besitzen
einerseits einen ersten konvexen Bereich mit variabler
Wölbung, der durch das Bezugszeichen 6 bzw. 7
gekennzeichnet ist und zwischen der Vorderkante O und
den entsprechenden maximalen Dicken Y₁ bzw. Y₂ der
Saug- und der Druckseite
liegen, und andererseits einen zweiten Bereich 8, 10
bzw. 9, 11, der zwischen den maximalen Dicken Y₁ und Y₂
und der Hinterkante 5 liegt.
Die maximalen Dicken der Saugseite Y₁ und Druckseite Y₂
trennen somit die vorderen Bereiche von den hinteren Bereichen
des Profils und sind auf der Sehne durch die Abszissen
X₁ und X₂ festgelegt. Die Koordinaten X₁,
Y₁ und X₂, Y₂ bestimmen den äußersten Punkt A der Saugseite
2 bzw. den äußersten Punkt F der Druckseite 3.
Die Abszissen X₁ und X₂ entsprechen höchstens 20% bzw. 18%
der Länge l der Sehne 4. Diese sehr nahe an der Vorderkante
O liegende Stellung der maximalen Dicken Y₁ und Y₂
der Saug- bzw. Druckseite ist dennoch derart, daß die Abszisse
X₁ zumindest 12% und höchstens 20% der Länge l der
Sehne 4 entspricht, während die Abszisse X₂ zumindest 3,75%
und höchstens 18% der Sehnenlänge entspricht. Demgemäß übersteigt
die Differenz der Abszissen X₁ und X₂ nicht 16,25%
der Länge l der Sehne, wobei die Abszissen vorzugsweise so
liegen, daß X₁ < X₂, obgleich man X₁ = X₂ oder auch X₁ < X₂
haben könnte. Die ersten Bereiche 6 und 7 mit variabler
Wölbung stellen im wesentlichen sowohl bei positiven als
auch negativen Anstellwinkeln des Profils im Anströmungsverlauf
die Beschleunigung und
die Druckabsenkung auf der Oberfläche dieser Bereiche
sicher. Nach dieser
Beschleunigung und der Erzeugung eines Unterdrucks,
durch die eine Auftriebskraft entsteht, erfährt das
Strömungsmittel eine Abbremsung und eine schnelle
Druckwiederherstellung in den unmittelbar vom Hauptmoment
stromab gelegenen Zonen. Die ersten Zonen, die
das Bezugszeichen 8 für die Saugseite 2 und 9 für die
Druckseite 3 tragen, verlaufen längs der Profilsehne auf
einer Länge l bzw. l₂ mit zumindest 40% und höchstens
150% der Länge X₁ des Bereichs mit variabler Wölbung 6
für die Zone 8 bzw. mit zumindest 6% und höchstens 140%
der Länge X₂ des Bereichs mit variabler Wölbung 7 für
die Zone 9.
Um stromab von diesen ersten Zonen 8 und 9 die Verzögerung
und Druckwiederherstellung des Strömungsmittels mit einem
Druckgradienten schwächer weiterzuführen, der in Strömungsrichtung
abnimmt, setzt sich das Profil durch zweite Zonen
10 bzw. 11 fort, deren Wölbung Null ist oder nahe bei Null
liegt.
Diese zweiten Zonen verlaufen bis zur Hinterkante 5 und
umfassen Zwischenzonen der Länge l₃ bzw. l₄, die eine
Wölbung von uneingeschränkt Null haben, wobei die Längen
l₃ bzw. l₄ zumindest 50 und höchstens 96% der Länge l
der Sehne 4 entsprechen.
Somit kann durch die gekoppelten Wirkungen der ersten und
zweiten Bereiche eine große Strömungsstabilisierung nahe
der Profiloberfläche erzielt werden, und dies bis zum Anstellwinkel,
bei dem sich Auftriebverlust einstellt.
Hieraus ergeben sich im wesentlichen für die Tragflügel
mit dem erfindungsgemäßen Profil erhöhte maximale und
minimale Auftriebsbeiwerte, die nahe beieinander liegen
können.
Diese Ergebnisse gehen zum Teil auf die Stellung der
Saugseite gegenüber der Druckseite und insbesondere auf
das als Absolutwert angegebene Verhältnis zwischen der
minimalen Ordinate Y₂ und der maximalen Ordinate Y₁ des
Hauptmoments, das zumindest bei 0,25 liegt und höchstens
gleich 1 ist, sowie auf die Tatsache zurück, daß die Druckseite
an keiner Stelle konkav ausgebildet ist.
Die Fig. 2 zeigt für einen nach dem erfindungsgemäßen
Profil ausgebildeten Tragflügel die Entwicklung des Auftriebsbeiwerts
C Z als Funktion des Anstellwinkels i des
Tragflügels im Strömungsverlauf. Die Figur zeigt die relative
Abweichung Δ C Z, die zwischen dem maximalen Beiwert
C Z max und dem Absolutwert des minimalen Beiwerts C Z min
besteht. Diese Abweichung Δ C Z 1, die durch die gestrichelt
dargestellte Kurve wiedergegeben ist, und die aus Vereinfachungszwecken
das symmetrische Abbild gegenüber der Abszissenachse
seitens der negativen Anstellwinkel der Kurve
12 darstellt, kann sehr gering sein. Darüber hinaus kann
die Abweichung Δ C Z 2 zwischen C Z max und dem C Z min
die algebraisch durch die Beziehung C Z 2 = C Z max - C Z min
bestimmt ist, einen nahe bei 3,5 liegenden Wert erreichen.
Die Fig. 2 zeigt nach dem Punkt, an dem der Auftriebsbeiwert
maximal oder minimal ist, einen plötzlichen Auftriebsabfall,
wie dies in den Abschnitten der Kurve 12₂ und 12₃
dargestellt ist. Dennoch weist dieser Abfall eine begrenzte
Amplitude auf, wie dies der Kurvenverlauf 12₄ und 12₅ wiedergibt,
und es ist aufgrund einer fast nicht vorhandenen
Hysteresis zwischen den zunehmenden und abnehmenden Anstellwinkeln
des Profils einem Piloten eines mit den erfindungsgemäßen
Tragflügeln ausgerüsteten Flugzeuges möglich, unverzüglich
eine Strömungswiederaufnahme um das Profil herbeizuführen.
Dieses Merkmal ist deshalb von großer Bedeutung,
weil dadurch bei der Durchführung der Manöver
eine große Sicherheit gewährleistet ist. Hierbei verhält
sich das Flugzeug vorübergehend wie ein zum Kunstfliegen
bestimmtes Flugzeug, indem es einen Flug mit steilem Anstellwinkel
ausführt. Beim Flug mit steilem Anstellwinkel
können durch die langsame Entwicklung des Widerstandsbeiwerts
mit dem Anstellwinkel und den hohen Werten des Auftriebsbeiwerts
im steilen Steigflug ausgezeichnete Flugleistungen
erzielt werden, da große Feinheit der Manövrierfähigkeit,
d. h. ein sehr günstiges Verhältnis von Auftriebsbeiwert
zu Widerstandsbeiwert für ein und denselben Anstellwinkel
erzielt wird.
Die Fig. 3 läßt für ein Profil a nach der Erfindung und
für zwei bekannte Profile b und c, deren Hauptmoment den
gleichen Wert haben, einen Vergleich der Polare erkennen,
aus dem bestimmte Vorteile eines Profils nach der Erfindung
hervorgehen, wobei die Polare die Entwicklung des Auftriebsbeiwerts
C Z als Funktion des Widerstandsbeiwerts C X übersetzen.
Beispielshalber zeigt die Kurve 13, die sich auf ein bikonvexes
symmetrisches Profil c bezieht, eine symmetrische
Entwicklung der Auftriebsbeiwerte für ein und denselben
Widerstandsbeiwert; sie zeigt aber auch an, daß der maximale
Auftriebsbeiwert C Z 2 eindeutig unter dem maximalen Auftriebsbeiwert
C Z max der Kurve 14 liegt, welche ein Profil
a nach der Erfindung betrifft. Die Kurve 15 für ein nicht
symmetrisches Profil b, beispielshalber nach NACA 23000,
zeigt, daß der maximale Auftriebswert C Z 1 über dem maximalen
Beiwert C Z 2 des bikonvexen symmetrischen Profils liegt,
jedoch dennoch unter den noch günstigen Auftriebsbeiwert
des Profils a fällt.
Darüber hinaus besteht zwischen dem maximalen und minimalen
Auftrieb des Profils b ein Abstand, der von großer
Bedeutung sein kann, da das Verhältnis von größtem zu
kleinstem Wert die Größe 1,8 erreichen kann.
Die Polare des Profils a besitzt in jedem beiderseits ihres
Schnittpunkts mit der Achse der Widerstandsbeiwerte C X
eine Beziehung C Z/CX, die einen sehr hohen Wert hat, wodurch
eine Verbesserung bestimmter Leistungen möglich ist.
Diese bemerkenswerten Ergebnisse, die durch zahlreiche Untersuchungen
in Windkanälen gewonnen und bestätigt wurden,
haben die Bedeutung bestimmter geometrischer Beziehungen
sowie die Rolle des Hauptmoments erkennen lassen, das eine
sehr vorgeschobene Stellung einnimmt; sie haben aber auch
zur Bestimmung der Form eines Profils geführt, bei dem der
Wert Y₀ des Hauptmoments sich von 8% bis 22% der Länge l
der Sehne entwickeln kann.
Die ersten Bereiche 6 und 7 mit variabler Wölbung sowie
die ersten Zonen 8 und 9 mit mäßig variabler Wölbung können
in der Tat annähernd durch die analytischen Beziehungen
definiert werden, wobei man ausgehend von den Fußpunkten
O′ und O′′ der maximalen Saug- und Druckseitendicke auf der
Sehne 4 die Ordinaten Y des Profils als Funktion der in Betracht
kommenden Abszisse X im orthogonalen Achsensystem
O′X′, O′Y′ und O′′X′′, O′′Y′′ erhält und O′X′ und O′′X′′ OX überlagert
sind und O′Y′ und O′′Y′′ parallel zu OY liegen.
Die vereinfachten Beziehungen sind pseudoelliptisch und geben
die Formen in Hinblick auf die gesuchten Ergebnisse
mit einer Annäherung wieder, die den herkömmlichen Fertigungstoleranzen
vergleichbar ist.
Somit wird für eine Sehne der Länge l ein einerseits
längs der Sehne durch die Abszissen X₁ und X₂ und andererseits
durch die maximale und minimale Ordinate Y₁ bzw. Y₂
begrenztes Hauptmoment die Form des ersten Bereichs 6 mit
variabler Wölbung der Stauseite 2 (durch den Bogen CA
(Fig. 1) dargestellt vorteilhaft in dem System O′X, O′Y′
durch folgende Beziehung bestimmen:
wobei |X | den Absolutbetrag der Variablen X darstellt
mit
1,8 m 2,1 (2)
und
0,12 × l X₁ 0,2 × l (3)
Gleichermaßen wird die Form der ersten Bereiche 7 mit variabler
Wölbung der Druckseite 3, die durch den Bogen OF dargestellt
ist, günstig bestimmt im System O′′X′′, O′′Y′′ durch
die Beziehung:
wobei |X | den Absolutbetrag der Variablen X darstellt,
mit
1,8 < n < 2 (5)
und
0,0375 × l X₂ 0,18 × l (6)
In den Gleichungen (1) und (4) werden die Werte der Parameter
Y₁ und Y₂ ausgehend von folgender Beziehung ermittelt:
Y₁ + |Y₂| = Y₀ (Höhe des Hauptmoments) (7)
Hierbei stellt |Y₂| den Absolutbetrag der maximalen Ordinate
Y₂ dar, und mit
0,25 |Y₂| /Y₁ 1 (8)
und
0,08 × l Y₀ 0,22 × l (9)
Die erste Zone mit mäßig variabler Wölbung 8 der Saugseite
2 (Fig. 1), die auf den ersten Bereich 6 auf einer Länge
der Sehne l₁ von zumindest 40% bei höchstens 150% der den
ersten Saugseitenbereich begrenzenden Länge der Sehne X₁
folgt und die durch den Bogen AB wiedergegeben ist, wird
im System X′X′, O′Y′ durch folgende Gleichung vorteilhaft
definiert:
mit
1,4 < p < 1,5 (11)
wobei die Parameter X₁ und Y₁ durch die Gleichungen (3),
(7), (8) und (9) bestimmt sind.
Desgleichen wird die erste Zone mit mäßig variabler
Wölbung 9 der Druckseite 3, die dem ersten Bereich 7
auf einer zumindest 6% und höchstens 140% der den ersten
Druckseitenbereich begrenzenden und durch den Bogen FE dargestellten
Sehnenlänge X₂ entsprechenden Sehnenlänge l₂
folgt, im System O′′X′′, O′′Y′′ vorteilhaft durch folgende
Gleichung bestimmt:
wobei die Parameter n, X₂ und Y₂ durch die Gleichungen (5),
(6), (7), (8) und (9) festgelegt sind.
Die zweiten Zonen der zweiten Bereiche des Profils, die
das Bezugszeichen 10 für die Saugseite 2 und 11 für die
Druckseite 3 (Fig. 1) tragen und miteinander an den Punkten
B und E mit jeder vorhergehenden ersten Zone verbunden sind,
erstrecken sich bis zu den Punkten C und D der Hinterkante.
Die Zone 10, die durch die Punkte B und C begrenzt ist, :nd
die durch die Punkte E und D begrenzte Zone 11 weisen zumindest
in ihren Zwischenabschnitten eine Wölbung Null auf
einer Länge l₃ bzw. l₄ auf, die zumindest 50% und höchstens
96% der Länge l der Sehne ausmacht.
Dennoch können die Zonen 10 und 11 eine sehr leichte konvexe
Gesamtwölbung aufweisen, ohne daß sich dabei die von
der Erfindung angezielten Ergebnisse wesentlich verändern
würden.
Die Profilhinterkante 5 weist einen durch die Punkte C
und D begrenzten Sockel auf und ist vorzugsweise symmetrisch
beiderseits der Sehne 4 angeordnet.
Die Dicke d des Sockels entspricht zumindest 0,2% und
höchstens 1% der Profilsehnenlänge l.
Die Fig. 4 und 5 zeigen die mit einem das erfindungsgemäße
Profil aufweisenden Tragflügel erzielten Ergebnisse
für eine identische Luftströmungsgeschwindigkeit.
Die Fig. 4 stellt den Verlauf des Auftriebsbeiwerts C Z
bei positiven und negativen Anstellwinkeln i des Profils
dar und läßt für eine Testgeschwindigkeit von 55 m/s den
großen Auftriebsbereich des Profils erkennen. Nach Fig. 4
verläuft die Neigung der Kurve C Z steil und sehr stetig,
was somit ein ausgezeichnetes Verhalten der Grenzschicht
anzeigt. Darüber hinaus erreicht C Z max den Wert 1,94 und
der jeweilige Auftriebsabfall verläuft schroff, jedoch mit
begrenzter Amplitude. Dieses letztere Merkmal ist übrigens
beispielshalber je nach der Form der Flügelfläche, deren
Turbulenzbildung oder von der für das Leitwerk angenommenen
Stellung veränderlich.
Für den C Z max von 1,94 liegt das C Z min bei -1,60, was eine
Gesamtamplitude für den Auftriebsbereich von: 1,94 -
(-1,60) = 3,54 ergibt. Zum Vergleich ergibt ein klassisches
Profil des Typs 23012 unter den gleichen Testbedingungen
eine Amplitude der Größenordnung 2,46.
Die Fig. 4 zeigt darüber hinaus die Symmetrie des Auftriebsabfalls
mit positiven bzw. negativen Anstellwinkeln
sowie den praktischen Wegfall der Hysteresis zwischen den
zunehmenden und abnehmenden Testanstellwinkel, was sich
in eine Fähigkeit der Druckwiederherstellung ohne Strömungsverzögerung
um das Profil umsetzt. Dieses Merkmal ist
für alle Anwendungen des Profils von großer Bedeutung, denn
dadurch ist insbesondere eine sehr günstige Kontrolle im
Flug möglich.
Die Fig. 5 zeigt die Schwankungen des Auftriebsbeiwerts
C Z in Abhängigkeit vom Kippmomentbeiwert Cm für eine Geschwindigkeit
von 55 m/s. Sie zeigt, daß die Linearität
des Kippmomentbeiwerts zwischen den Auftriebsabfällen eine
Zentrierung mit minimalem statischen Toleranzbereich ermöglicht.
Der Momentenbeiwert Cm mit Auftrieb Null ist
übrigens sehr gering, und die für eine Testgeschwindigkeit
von 55 m/s erzielten Ergebnisse bestätigen die Symmetrie
und Stabilität des Auftriebsabfalls sowie das fast völlige
Ausbleiben der Hysteresis bei der Rückkehr in den Normalflugbereich.
Claims (9)
1. Aerodynamisches Tragflügelprofil mit einer bezüglich der Sehne
(4) unsymmetrisch und nicht konkav ausgebildeten Saug- und
Druckseite, wobei deren jeweilige Dicke ausgehend von der
Sehne gemessen wird,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Saug- (2) und die Druckseite (3) jeweils einen ersten konvexen Bereich (6, 7) variabler Wölbung aufweist, der sich zwischen der Vorderkante (O) und dem Punkt ihrer maximalen Dicke (A, F) erstreckt
- - und einem zweiten Bereich (8, 10, 9, 11), der sich zwischen
dem Punkt der maximalen Dicke (A, F) und der Hinterkante (C,
D) erstreckt und unterteilt ist, in
eine erste mit mäßig variabler Wölbung konvex ausgebildete Zone (8, 9), die unmittelbar hinter dem Punkt der maximalen Dicke liegt und in
eine zweite Zone (10, 11), die auf die erste folgt und sich bis zur Hinterkante (C, D) erstreckt, wobei diese Zone die Wölbung Null, oder im wesentlichen bei Null liegend, hat und sich über mindestens 50% bis höchstens 96% der Sehnenlänge (l) erstreckt, und - - daß die maximale Dicke (Y₁, Y₂) ausgehend von der Vorderkante (O) jeweils in einem Abstand (X₁, X₂) liegt, der höchstens 22% der Sehnenlänge entspricht, und
- - daß das Verhältnis zwischen der maximalen Dicke der Druckseite (Y₁) und der maximalen Dicke der Saugseite (Y₂) zumindest bei 0,25 oder höchstens bei 1 liegt.
2. Aerodynamisches Tragflügelprofil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die auf der Sehne (4) gemessene Entfernung der maximalen Dicke
der Saugseite (x₁) von der Vorderkante (O) größer ist als die
Entfernung der maximalen Dicke der Druckseite (x₂).
3. Aerodynamisches Tragflächenprofil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die max. Dicke (Y₁) der Saugseite von der
Vorderkante (O) aus in einer Entfernung (X₁) liegt, die
zumindest 12% und höchstens 20% der Sehnenlänge (l)
entspricht.
4. Aerodynamisches Tragflächenprofil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke (Y₂) der Druckseite von der Vorderkante
(O) ausgehend in einer Entfernung (X₂) liegt, die
zumindest 3,75% und höchstens 18% der Sehnenlänge (l)
entspricht.
5. Aerodynamisches Tragflächenprofil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Form des ersten Bereiches mit variabler Wölbung
(6, 7) für eine Sehne der Länge l und in einem
orthogonalen Achsensystem bestimmt wird, dessen
Nullpunkt mit dem jeweiligen Fußpunkt (O′, O′′) der
maximalen Dicke auf der Sehne zusammenfällt und dessen
Abszissenachse mit der Sehne des Profiles
zusammenfällt, und zwar einerseits für die Saugseite
durch die Beziehung:
und andererseits für die Druckseite durch die Beziehung:
wobei |X | den Absolutbetrag der Abszisse mit1,8 m 2,1
1,8 < n < 2darstellt und X₁ und X₂ die jeweiligen Abstände von der Vorderkante zu den Nullpunkten des orthogonalen Achsensystems sind und den Bedingungen0,12 × l X₁ 0,2 × l
0,0375 × l X₂ 0,18 × lunterworfen sind, während die maximalen Dicken Y₁ bzw. |Y₂| der Saug- bzw. Druckseite, deren Summe durch den Wert Y₀ dargestellt ist, bestimmt werden durch die Beziehungen0,25 |Y₂|/Y₁ 1
0,08 × l Y₀ 0,22 × lwobei |Y₂| der Absolutbetrag der Minimalordinate der Druckseite ist.
1,8 < n < 2darstellt und X₁ und X₂ die jeweiligen Abstände von der Vorderkante zu den Nullpunkten des orthogonalen Achsensystems sind und den Bedingungen0,12 × l X₁ 0,2 × l
0,0375 × l X₂ 0,18 × lunterworfen sind, während die maximalen Dicken Y₁ bzw. |Y₂| der Saug- bzw. Druckseite, deren Summe durch den Wert Y₀ dargestellt ist, bestimmt werden durch die Beziehungen0,25 |Y₂|/Y₁ 1
0,08 × l Y₀ 0,22 × lwobei |Y₂| der Absolutbetrag der Minimalordinate der Druckseite ist.
6. Aerodynamisches Tragflächenprofil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Form der ersten Zone mit mäßig variabler
Wölbung (8, 9), die unmittelbar hinter der maximalen
Dicke der Saug- oder Druckseite liegt, für
eine Sehne der Länge l und in einem orthogonalen Achsensystem
bestimmt wird, dessen Nullpunkt mit dem jeweiligen
Fußpunkt der maximalen Dicke auf der Sehne zusammenfällt
und dessen Abszissenachse mit der Sehne des Profils zusammenfällt,
und zwar einerseits für die Saugseite durch
die Beziehung:
und andererseits für die Druckseite durch die Beziehung:
mit1,4 < p < 1,5
1,8 < n < 2wobei X₁ und X₂ die jeweiligen Abstände von der Vorderkante zu den Nullpunkten der orthogonalen Achsensysteme sind und den Bedingungen0,12 × l X₁ 0,2 × l
0,0375 × l X₂ 0,18 × lunterworfen sind, während die maximalen Dicken Y₁ bzw. |Y₂| der Saug- bzw. Druckseite, deren Summe durch den Wert Y₀ dargestellt ist, bestimmt werden durch die Beziehungen:0,25 < Y₂/Y₁ 1
0,08 × l Y₀ 0,22 × lwobei |Y₂| der Absolutbetrag der Minimalordinate der Druckseite ist.
1,8 < n < 2wobei X₁ und X₂ die jeweiligen Abstände von der Vorderkante zu den Nullpunkten der orthogonalen Achsensysteme sind und den Bedingungen0,12 × l X₁ 0,2 × l
0,0375 × l X₂ 0,18 × lunterworfen sind, während die maximalen Dicken Y₁ bzw. |Y₂| der Saug- bzw. Druckseite, deren Summe durch den Wert Y₀ dargestellt ist, bestimmt werden durch die Beziehungen:0,25 < Y₂/Y₁ 1
0,08 × l Y₀ 0,22 × lwobei |Y₂| der Absolutbetrag der Minimalordinate der Druckseite ist.
7. Aerodynamisches Tragflächenprofil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Zone mäßig variabler Wölbung (8) der
Saugseite eine Ausdehnung (l₁) - auf der Sehne (4)
gemessen - von mindestens 40% und maximal 150% der
Ausdehnung (X₁) des ersten Bereiches hat.
8. Aerodynamisches Tragflächenprofil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Zone mit mäßig variabler Wölbung (9) der
Druckseite eine Ausdehnung (l₂) - auf der Sehne (4)
gemessen - von mindestens 6% und höchstens 140% der
Ausdehnung (X₂) des ersten Bereiches hat.
9. Aerodynamisches Tragflächenprofil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hinterkante des Profiles eine Dicke (d)
aufweist, die zumindest 0,2% und höchstens 1% der
Sehnenlänge entspricht.
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