Warum werden keine vogelähnlichen Tragflächen verwendet?

Hier sind zwei Tragflächen (konzentrieren wir uns auf Re 100.000):

  • SD7043-il , das einfach zu bauen ist und eine Gleitzahl von etwa 60 hat
  • e376-il ist ein vogelähnlicher und aufgrund des hohlen Inneren viel schwieriger zu bauen, wenn Papier oder ähnliches verwendet wird, behauptet jedoch, eine Gleitzahl von etwa 105 zu haben

Ich habe noch nie solche vogelähnlichen Flügel an einem Flugzeug (RC oder andere) gesehen. Liegt es an Bauschwierigkeiten?

Vielleicht möchten Sie damit beginnen, zu definieren, was Sie unter "vogelähnlichen Tragflächen" verstehen. Das habe ich noch nie gehört.
Können Sie definieren, was Sie mit "vogelähnlichen Tragflächen" meinen? Keiner der beiden, die Sie verlinkt haben, sieht für mich sehr vogelartig aus. Für mich ist die Definition eines "vogelähnlichen Tragflügels" eine, die ihre Form mehrmals pro Sekunde radikal ändern kann, und ich sehe dies bei den von Ihnen verlinkten nicht.
Für mich ist ein vogelähnliches Profil ein stark gewölbtes, dünnes, hohles Unterseitenprofil. Hier ist ein Beispiel: semanticscholar.org/paper/…
Entschuldigen Sie einen Amateur, aber was ist der signifikante Unterschied zwischen ihnen? In meinen dilettantischen Augen sehen sie sich sehr ähnlich?
@db Die, die ich im Link gepostet habe, sind alle vogelähnliche Tragflächen (von echten Vögeln). Der e376 ist sehr dünn und hat eine hohe Wölbung wie die Vogelflügel. Allerdings ist der SD7043 im Vergleich zum e376 sehr dick und hat sehr wenig Wölbung.

Antworten (2)

Frühe Doppeldecker verwendeten ähnliche Tragflächen. Nicht so extrem wie der Eppler 376, aber immer noch sehr dünn und stark gewölbt.

Als Otto Lilienthal mit seinen Segelflugversuchen begann, versuchte er, Störche nachzuahmen. Er experimentierte mit verschiedenen Tragflächenformen, indem er austauschbare Rippen an den Segelflugzeugen verwendete und Modellflügel auf einem Rotationsprüfstand (Rundlaufapparat) testete. Dort entdeckte er, dass dicke Tragflächen mit stumpfer Nase tatsächlich besser waren als die dünnen, vogelähnlichen Tragflächen, die er bisher verwendet hatte. Aber er glaubte seinen eigenen Ergebnissen nicht und fuhr mit vogelähnlichen Tragflächen fort.

Farman-Voisin-Doppeldecker

Farman-Voisin-Doppeldecker, 1907 (Bildquelle ) .

Dasselbe geschah mit allen anderen Flugzeugkonstrukteuren bis 1915, als wissenschaftliche Arbeiten begannen , Flugzeugdesigns zu beeinflussen . Das stark gewölbte Schaufelblatt funktioniert sehr gut in einem sehr kleinen Bereich von Anstellwinkeln, wenn die lokale Strömungsrichtung parallel zu der lokalen Kontur seiner Nase ist. Aber während Vögel den Sturz und die Fläche ihrer Flügel anpassen können, war dies bei Flugzeugen jener Zeit nicht möglich. Um einen schnellen Flug mit hohem Auftrieb für Start und Landung zu kombinieren , ist das dicke Profil besser.

Während Vögel klein genug sind, um strukturell mit dünnen Flügeln davonzukommen, benötigen die viel größeren manntragenden Flugzeuge die dickeren Flügel, um ihre Biegelasten ohne Verstrebung aufzunehmen. Skalierungsgesetze zeigen, dass die Lasten mit der Größe schneller wachsen als die Abmessungen, und nur dickere Flügel ermöglichen die unverstrebten, freitragenden Konstruktionen, die für einen effizienten Transport erforderlich sind .

Reiher im Flug

Reiher im Flug (Bildquelle ) . Dieses Bild zeigt schön, dass 90 % der Fläche Federn sind, so dass ein dicker Flügel für Vögel unmöglich wird.

Vögel können nicht innen hohl sein, außer bei hohlen Knochen. Sie haben also keine Wahl, dicke Flügel zu verwenden – sie müssen mit dünnen Flügeln arbeiten und Wölbung und Flügelfläche an die Flugbedingungen anpassen. Da Flugzeuge viel größer sind, benötigen sie dicke Flügel für aerodynamische und strukturelle Effizienz.

Obwohl es ziemlich moderne Flugzeuge mit sehr dünnen Flügeln gegeben hat, zB die F-104: en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_F-104_Starfighter#Design
Ihre Links führten mich zu einer Reihe anderer Antworten, die Sie gegeben haben. Interessantes Zeug!
Ein großartiger Punkt in Bezug auf Skalierungsgesetze. Ich denke, dies ist etwas, das allgemein nicht verstanden wird, und es betrifft zahlreiche physikalische Phänomene, von denen die Menschen glauben, dass ihre Intuition sie erklären sollte.
@jamesqf Richtig, alle Überschallflugzeuge verwenden sehr dünne Tragflächen. Aber die haben auch sehr wenig Sturz. Das optimiert das Design für Überschallflüge, was man von Vögeln nicht lernen kann.
Außerdem verwenden Vögel ihre Flügel sowohl für den Antrieb als auch für den Auftrieb, so dass ihre Flügel zwangsläufig völlig unterschiedlich sein müssen. Die Vorstellung, dass wir durch die Beobachtung von Vögeln etwas Neues über das Flugzeugdesign lernen können, ist vor mindestens 100 Jahren aus der Mode gekommen. Es sei denn, jemand möchte in der Zeit zurückgehen und versuchen, ein flügelschlagendes Ultraleichtflugzeug zu bauen! (Es gibt jede Menge Schwarz-Weiß-Filmmaterial, das zeigt, was NICHT zu tun ist ...)
"Ein dicker Flügel wird für Vögel unmöglich" Sie könnten eine Federschicht für die Oberseite des Flügels und eine zweite für die Unterseite des Flügels haben, wodurch ein dicker, hohler Flügel entsteht.
@nick012000 Sie haben das - siehe den dunkleren Federbereich des Reiherflügels hinter dem Knochen- und Muskelteil an der Vorderkante. Aber es erstreckt sich nicht weit, gerade genug, um einen Übergang zum einschichtigen Federbereich zu haben. Die Natur hat entschieden, dass es sich nicht lohnt, diesen doppelten Federbereich bis zum Rücken zu verlängern. Es macht den Flügel schwerer als nötig.
@jamesqf F-104: Deutscher dunkler Witz vor langer Zeit. "F Wie erwerben Sie einen Starfighter? A: Kaufen Sie ein Grundstück und warten Sie". // Den einzigen, den ich je gesehen habe, habe ich in einem Park in Taichung gesehen – mit Blick auf die Meerenge von Formosa und Träumen von vergangenen glorreichen Tagen. Hier in der Nähe
@PeterKämpf "Das optimiert das Design für Überschallflüge, was man von Vögeln nicht lernen kann." Außer vielleicht die wirklich unheimlichen Falken von xkcd. Oder vielleicht diese Falken oder diese Adler .
@Russell McMaho: Anscheinend gibt es eine Reihe von Beispielen in Privatbesitz, z war vielleicht 20 Jahre dort.

Dies ist eher ein Nachtrag als eine Antwort in Bezug auf "vogelähnliche" Tragflächen.

Abgesehen von der Tatsache, dass Vögel bei Bedarf die Geometrie, Sehne und Wölbung ihres Flügels ändern können, kann das Flügelprofil eines Vogels neben der Wölbung am besten durch die Position der maximalen Dicke, sehr nahe an der Vorderkante, und eine konstante minimale Dicke charakterisiert werden zwischen etwa Akkordmitte und Hinterkante. (Das Reiherbild in der akzeptierten Antwort zeigt dies ziemlich gut)

Hier ist eine andere Illustration, Abschnitt eines Vogelflügels auf Höhe des Unterarms

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

( Quelle )

Eine enge Übereinstimmung mit dieser Tragflächenkonfiguration existiert in künstlichen Tragflächen und wird in leichten Flugzeugmodellen (RC oder Freiflug) verwendet. Einige Beispiele sind die Tragflächen von Erich Jedelsky und Georges Benedek.

Im Bild unten: EJ-75 und B-6407-E

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

( Quelle )

Der entscheidende Punkt ist, dass RC-Modelle (insbesondere Segelflugzeuge), die in ähnlichen Flugregimen wie Vögel operieren sollen, tatsächlich manchmal solche unterkrümmten Tragflächen verwenden, aber nur, wenn die Leistungsverbesserung die größere Komplexität der Konstruktion wert sein soll. Manchmal sieht man auch eine sehr schöne Balsaplatte, die in einem solchen Profil gebogen und von ein paar äußeren Rippen gehalten wird, aber das ist eher eine Konstruktionsvereinfachung als die explizite Nutzung einer Unterspannung.
@ChrisStratton Irgendwann und meistens mit einer sehr niedrigen Re-Zahl <10000 muss das Schaufelblatt ein gekrümmtes flaches Blech sein. Jeder Versuch, Dicke hinzuzufügen, führt zu einem Frontbereich, der einen enormen Luftwiderstand erzeugt. Als würde man ein Messer in Quittengelee stecken oder einen Bleistift in Quittengelee stecken
Ein Re von 10000 scheint beispielsweise einem 5-cm-Akkord zu entsprechen, der sich mit einer Jogginggeschwindigkeit von 3 m / s (10 km / h) bewegt ... es sei denn, ich missbrauche den ersten Taschenrechner, den ich gefunden habe.
@ChrisStratton genau, siehe F1D-Kategorie (Freiflug-Gummibandflugzeuge im Innenbereich) Der Akkord ist etwas größer als 5 cm, aber die Geschwindigkeit ist weitaus langsamer als 3 m / s
@ChrisStratton F1D
Mein Fehler bestand darin, Übergewicht aufzubauen, dann die Indoor-Pitts um 25 % hochzuskalieren und dann zu versuchen, das Ergebnis von 30 oder 40 Gramm zu wiederholen. Jogger im Park hat ziemlich gelacht, als es meine eigene Schulter getroffen hat.
Vielen Dank für Ihre ergänzende Antwort. Ich war versucht, Jedelsky-Tragflächen zu erwähnen, dachte aber, dass meine Antwort schon lang genug ist.
Warum werden keine vogelähnlichen Tragflächen verwendet?
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