Warum werden stark gewölbte Tragflächen selten in Propellern oder Flügeln verwendet?

Erster Propellereinsatz: Ein stark gewölbtes Profil würde hohe Nickmomente verursachen und das Propellerblatt verdrehen. Natürlich können Sie das Blatt vordrehen, damit es im gewünschten Betriebspunkt die richtige Form annimmt, aber ein Propeller muss über eine Vielzahl von Betriebspunkten hinweg funktionieren, vom Startrollen bis zum Hochgeschwindigkeitsflug in der Höhe. An Punkten außerhalb des Entwurfs (dh die meiste Zeit) würde der Propeller eine schlechte Leistung im Vergleich zu einem haben, der unterschiedlicheren Bedingungen standhält.

Beachten Sie, dass tatsächlich dünne, stark gewölbte Schaufelblätter an Kompressoren und Turbinen in Strahltriebwerken verwendet werden . Diese sind stumpfer und genießen viel engere Schwankungen der Strömungsbedingungen, sodass das stark gewölbte, dünne Profil hier tatsächlich die beste Wahl ist.

Verwendung an Flügeln: Einige Flugzeuge verwenden tatsächlich stark gewölbte Tragflächen. Flugzeuge mit niedriger Höchstgeschwindigkeit, wie Flugzeuge mit menschlichem oder elektrischem Antrieb, bevorzugen diese Tragflächen, weil sie den erforderlichen Auftrieb bei der geringstmöglichen Geschwindigkeit erzeugen, sodass das Flugzeug mit der begrenzten installierten Leistung fliegen kann. Sobald das Flugzeug jedoch einen größeren Geschwindigkeitsbereich abdecken muss, ist eine geringere Wölbung erforderlich, um den Luftwiderstand bei hohen Geschwindigkeiten gering zu halten. Dies ist ähnlich wie beim Einsatz an Propellern: Ein größerer Betriebsbereich erfordert eine Abkehr vom schmalen Optimum, das diese stark gekrümmten Tragflächen bieten.

Beachten Sie, dass Flugzeuge mit einer hohen Flächenbelastung umfangreiche und ausfahrbare Hochauftriebsvorrichtungen verwenden, die ihre Flügel für die Landung in dünne, stark gewölbte Strukturen verwandeln. Auch hier gilt: Sobald viel Auftrieb bei geringer Geschwindigkeit benötigt wird, sind dünne, stark gewölbte Profile die beste Wahl. Durch das Hinzufügen von Schlitzen zwischen den Segmenten funktionieren diese sogar noch besser als ein solides Tragflächenprofil und ermöglichen die Verwendung von mehr Wölbung.

Beim Flugzeugdesign kann man sich nicht einfach die Aerodynamik herauspicken und alles andere ausschließen. Aber lassen Sie uns für diesen Fall nur die Flugdynamik betrachten und Selig S1210 oder S1223 als Beispiele verwenden.

Selig-S1210 (für Re 0,2e6, 0,5e6 und 1,0e6) Eigenschaften:

Beachten Sie zunächst, dass sich der lineare Bereich des Schaufelblatts erstreckt$C_l$0,5 bis 1,9, was bedeutet, dass dieses Profil nur für Niedriggeschwindigkeitsflüge geeignet ist.

Zweitens wäre die Manövrierfähigkeit eines solchen Flügels fraglich. Für ein typisches Flugzeug benötigen wir die Fähigkeit, mindestens einen 0G-Pushover und einen 2G-Pullup durchzuführen (für Flugzeuge der Teile 23 und 25). Das Schaufelblatt wird jedoch vor dem Erreichen eindeutig abgewürgt$C_l$von 0; und wenn wir verwenden$C_l$1,0 als Design-Cruise-Lift-Koeffizient, dann wäre auch 2G-Pull-up schwierig.

Obwohl ein solches Tragflächenprofil mit hohem Auftrieb Nischenanwendungen dienen kann, wie z. B. Wettbewerbe mit hohem Auftrieb mit Modellflugzeugen, ist sein aerodynamischer Nutzen daher begrenzt.