Gibt es ein Tragflächenprofil, das für beide Luftstromrichtungen einen einigermaßen guten Auftrieb bietet: vorwärts und rückwärts?

Es gibt kein Profil mit gutem Auftrieb in beiden Strömungsrichtungen, aber eines mit etwas Auftrieb ist denkbar. Das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand wird jedoch nichts Besonderes sein.

Ein vernünftiger Kandidat würde entstehen, wenn wir die vordere Hälfte des ehrwürdigen NACA 66(2)-415 verwenden und für die letzte Hälfte erneut kopieren. So wie das:

Wie Sie vielleicht aus der Handlung erkennen, wurde dies mit XFOIL gemacht . Die Iteration konvergiert jedoch nicht. Aber wenn echte Luft auf dieses Ding trifft, erzeugt es einen Auftrieb, ähnlich wie eine gewölbte Platte. Sein Null-Winkel-Auftriebskoeffizient beträgt bereits 0,5, jedoch reduzieren viskose Effekte diesen Auftriebskoeffizienten.

Bei einem guten Profil definiert die spitze Hinterkante den Ablösungspunkt der Strömung, während die abgerundete Nase es der Strömung überlässt, einen geeigneten Staupunkt zu finden. Hier haben wir an beiden Enden eine abgerundete Kontur, die Ablösestelle erweitert sich also zu einer Ablösefläche, die sich an der Oberseite hochschleicht, sobald die Strömung oben einen Sog entwickelt. Daher wird der Auftrieb schlecht und der Luftwiderstand hoch sein.

Mit einem kleinen Trick kann XFOIL davon überzeugt werden, dass es sich um ein normales Profil mit einer wirklich stumpfen Hinterkante handelt. Dann ist dies das Ergebnis bei einer Reynolds-Zahl von 5 Millionen und Mach 0,3:

Allerdings ist jetzt die Trennung an der Hinterkante vorgeschrieben und bewegt sich nicht so leicht nach oben, sodass die Ergebnisse möglicherweise zu positiv sind. Es scheint, dass L/D 70 überschreitet (was mich überrascht! Das Original 66(2)-415 hat ein niedrigeres L/D bei den gleichen Strömungsbedingungen, was ein starker Hinweis darauf ist, dass wir hier XFOIL missbrauchen). Vergleichen Sie das mit einem L/D eines guten Segelflugzeugprofils von über 200 bei dieser Reynolds- und Machzahl.

Anwendbarkeit

Ich kann mir keinen guten Grund vorstellen, dies zu tun. Die Folgen des Rückwärtsfliegens sind:

• Was vorher stabil war, wird instabil – in alle Richtungen! Denken Sie daran, dass der neutrale Punkt bei der Viertelsehne liegt, gemessen in Strömungsrichtung. Wird die Strömungsrichtung umgekehrt, beträgt der Abstand zwischen Nullpunkt und Schwerpunkt plötzlich mehr als die halbe Flügelsehne – in die falsche Richtung! Dasselbe gilt für die Vertikale, die jetzt destabilisiert.
• Dazu gehören alle Ruder: Sie laufen in ihre Anschläge und bleiben auf maximalem Ausschlag. Ein manuelles Steuersystem wird unbrauchbar, und selbst ein hydraulisches, computergesteuertes System wird extremen Belastungen ausgesetzt, die herkömmliche Aktuatoren überwältigen. In Kombination mit Gurney-Flaps oder gerichtetem Blasen auf beiden Seiten sollten die Kontrollprobleme beherrschbar werden.
• Wenn Sie mit dem Umkehren eines Verstellpropellers fertig sind, funktionieren die meisten Propeller nicht mehr, da die Blattverdrehung jetzt entgegengesetzt verläuft, wie sie sollte. Sie könnten jedoch genügend Schub erzeugen, wenn Sie einen VJ-101-ähnlichen Antrieb verwenden, bei dem die Motorgondeln um 180 ° schwenken.

VJ-101 ( Bildquelle )

BEARBEITEN: @Marius erwähnte in einem Kommentar unter dem S-72 X-Wing einen Versuch, einen Hubschrauber schneller fliegen zu lassen, indem der Rotor über einer bestimmten Vorwärtsgeschwindigkeit gestoppt wurde. Der X-Wing verwendete tatsächlich ein elliptisches Tragflächenprofil und erzwang den Kutta-Zustand durch gerichtetes Blasen. Dies ermöglichte es auch, einen starren Flügel zu verwenden und den Blatthub für die zyklische und kollektive Steuerung durch Blasen einzustellen. Dies ist in der Tat die einzig sinnvolle Anwendung eines Tragflügels, der in beide Richtungen arbeitet.

WEITERE BEARBEITUNG : Ich habe das gerade auf Airfoiltools.com gefunden: Das doppelseitige Rotorcraft-Profil Sikorsky DBLN-526. Es wurde höchstwahrscheinlich beim S-72 verwendet, und seine 26% würden sowieso nur mit gerichtetem Blasen funktionieren.

Walter Morrison beantwortete diese Frage in den 30er Jahren und fand auch eine praktische Anwendung dafür.

Wir kennen es als fliegende Untertasse oder Frisbee.

Ich glaube nicht, dass es ein Konzept gab, in die entgegengesetzte Richtung zu fliegen, aber die Lockheed F-104 hatte einen symmetrischen Flügel. Es war eine bikonvexe Form mit einem Dickenverhältnis von 3,36 %. Es hatte sowohl Vorderkantenlatten als auch Hinterkantenklappen. Die Leistung bei niedriger Geschwindigkeit war immer noch nicht ideal, aber bei Mach 2+ funktionierte sie hervorragend.

Ja, das ist möglich - tatsächlich haben alle Tragflächen eine Auftriebsfähigkeit außerhalb des normalen Strömungsabrissbereichs. Die Situation der Rückströmung kann bei Hubschraubern auftreten, die zu schnell fliegen, so dass das Innenbordstück des sich zurückziehenden Blattes eine Rückströmung aufweist.

Außerhalb des normalen Betriebsbereichs verhalten sich alle Flügel mehr oder weniger wie flache Platten mit einem zweiten maximalen Auftriebsbeiwert bei 45 Grad und einem im Vergleich zum normalen Betrieb enormen Luftwiderstandsbeiwert.

Zum Beispiel die NACA 0012:

Sie können sehen, dass der Auftriebskoeffizient bei 180 Grad dem bei null Grad ziemlich ähnlich ist.

Der Luftwiderstandsbeiwert ist bei 180 Grad höher als bei 0 Grad. Aufgrund des Maßstabs der Grafik etwas schwer zu erkennen, aber$C_D$bei etwa 180 Grad ist leicht 10 - 20 mal so hoch wie bei etwa 0 Grad.

Ein Ort, an dem ein Wendeflügel verwendet wird, ist das Schwert von Proas - Booten, die in beide Richtungen gesegelt werden können. Sie haben feste Luv- und Leeseiten, anstatt vordere und hintere Enden, sodass die Folie immer Auftrieb in die gleiche Richtung erzeugen muss, aber die Strömung umgekehrt ist.

Ihre Form ist der in Peter Kämpfs Antwort sehr ähnlich.

Der obere Flügel von Herricks 'Vertaplane' hatte ein vollständig symmetrisches Tragflächenprofil, bei dem Vorder- und Hinterkante austauschbar waren. Natürlich flog dieses Flugzeug nicht rückwärts, aber der obere Flügel konnte um 180º gedreht werden und funktionierte genauso gut ... https://airandspace.si.edu/collection-objects/herrick-hv-2a-vertaplane

Jeder der Flügel im Diagramm erzeugt Auftrieb in beide Richtungen. Der rechte hat die Form eines Bumerangflügels, also funktioniert es, aber es würde weniger Verlust geben, wenn die Luft an der Spitze sowohl nach oben als auch nach unten getrennt würde.

Irgendwo auf der Website rcgroups.com sah ich einmal einen Beitrag, in dem beschrieben wurde, wie jemand den Flügel eines RC-Modellflugzeugs nahm und ihn herumdrehte, sodass die Hinterkante vorne war, und ihn mit Gummibändern am Rumpf befestigte. Flug war möglich.