Was sind die Nachteile des Anbringens von Unterflügelklappen an Mirage III/5-Kampfflugzeugen, um die Landegeschwindigkeit zu verringern?

Jedes Flugzeug ist ein Kompromiss widersprüchlicher Anforderungen. Obwohl ich mit der Mirage-Familie nicht genau vertraut bin, kann ich leicht erkennen, warum Klappen nie enthalten waren.

In den frühen fünfziger Jahren, als bei Dassault mit der Arbeit an Deltas begonnen wurde , war der wichtigste Konstruktionsparameter die Höchstgeschwindigkeit. Hohe Landegeschwindigkeiten wurden akzeptiert, und angesichts der Konstruktionsalternativen zu einem Delta (denken Sie an F-104) konnte die Landegeschwindigkeit als niedrig und als weiteres Plus auf der Seite von Deltas angesehen werden.

Als die ersten Mirage III bestellt wurden, mussten sie in vier verschiedenen Missionen dienen: Als fortgeschrittener Trainer (Mirage III B), als Abfangjäger (Mirage III C), Kampfflugzeug (Mirage III D und E) und zur Aufklärung (Mirage III R). Um die größtmögliche Variation der externen Lasten zu ermöglichen, sollte der untere Flügel frei von Klappen oder anderen Ausrüstungen sein, die das Anbringen von Panzern, Bewaffnung oder Aufklärungskapseln einschränken würden. Das Anbringen von Klappen an der geraden Hinterkante würde eine entgegengesetzte Auslenkung der Höhenruder erfordern und jegliche Auftriebsverstärkung zunichte machen.

Klappen an natürlich stabilen schwanzlosen Flugzeugen helfen nur, wenn sie an einem Punkt vor den Pitch-Trimmklappen angebracht sind. Dies ist mit Pfeilflügeln möglich (siehe das Segelflugzeug Horten IX mit seinen kleinen Klappen unten) oder mit geteilten Klappen in der Mitte des Akkords, wie beim Gloster Javelin. Bei einer geraden Hinterkante ist bei naturstabiler Konfiguration keine Auftriebserhöhung möglich, da das zusätzliche Nickmoment dieser Klappen an gleicher Längsstelle durch die Nicksteuerflächen kompensiert werden muss. Was mit den Landeklappen gewonnen wird, muss für den Pitchtrimm zerstört werden.

Horten IX V1 im Schlepptau, Klappen ausgefahren ( Bildquelle )

Da die Mirage-Linie nie für den Einsatz mit Flugzeugträgern in Betracht gezogen wurde, wurde ihre Landegeschwindigkeit als Teil des Gesamtpakets akzeptiert. Der Gloster Javelin wurde als reiner Abfangjäger konzipiert, der weniger Anforderungen an seinen unteren Flügel stellte. Außerdem hilft das Heck des Javelins, das Flugzeug in der Landekonfiguration zu trimmen.

Aus der US-Übersetzung von "Aerodynamique de la Nouvelle Generation d' Avions de Combat a Aile Delta" , veröffentlicht in den AGARD Conference Proceedings No. 241:

Seine [die Mirage III] aerodynamische Formel, ein Deltaflügel, der an der Vorderkante um 60° nach hinten gekehrt war, ermöglichte den Mach-2-Flug mit einem einzigen Triebwerk mit 6 Tonnen Schub, während seine Konkurrenten mit einem 7-Tonnen-J79 ausgestattet waren. Der Kompromiss zu dieser Überschallleistung war eine große Erhöhung der Anfluggeschwindigkeit, 180 Knoten statt 140 kt für die Mystere-Familie. Diese Einschränkung wurde für die Mirage III akzeptiert, aber spätere Programmspezifikationen des Generalstabs der französischen Luftwaffe forderten eine Anfluggeschwindigkeit unter 150 kt.

Die Mirage III-Benutzer hatten also doch Bedenken. Das Ergebnis dieser geringeren Annäherungsgeschwindigkeitsanforderung wurde die Mirage F-1 .

Beachten Sie, dass die künstliche Stabilität es ermöglicht, die Hinterkantenklappen an einem Deltaflügel abzusenken. Die Mirage 2000 konnte bis auf 100 kt Fluggeschwindigkeit heruntergeflogen werden.

"Getestet auf einem kleinen Freiflugsegler" bekommt eine +1, aber hier hilft etwas Buchwissen.

Bei niedrigeren Reynolds-Zahlen sieht die klassische Flügelform gut aus, aber der meiste Auftrieb kommt von unten. Aus diesem Grund haben Insekten flache Flügel und Vögel Deltaschwänze und stark unterkrümmte Flügel.

Klappen funktionieren bei Flugzeugen mit geraden Flügeln bei höheren Reynolds-Zahlen sehr gut, da sie sowohl den unteren „Druck“-Auftrieb als auch den oberen „Bernoulli“-Auftrieb verbessern, indem sie den Sturz erhöhen, viel mehr noch, indem sie sie mit Vorflügeln kombinieren, und insbesondere bei höheren Streckungsverhältnissen.

Aber Flaps helfen bei niedrigen Aspect Deltas viel weniger, Slats etwas mehr. Für die Concorde der nächsten Generation wurden einige Vorrichtungen zur Verbesserung des Auftriebs vorgeschlagen, aber man muss nur eine längere Landebahn (und starke Reifen) bauen, damit das Original gut funktioniert.

Für die Effizienz von Auftrieb und Luftwiderstand ist der obere Auftrieb, der durch Luftströmung über einer gewölbten Oberfläche erzeugt wird, bei weitem am besten, bis Mach-Effekte (die sich Überschallgeschwindigkeiten nähern) beginnen, eine Erhöhung des Luftwiderstands zu verursachen. Dann geht es wieder zurück nach unten für eine weniger effiziente Liftproduktion.

Der Vorteil von Deltas zu Beginn des Überschallzeitalters ist, dass sie sehr stabil waren und eine Wirbelströmung über einer überstrichenen Vorderkante zusammen mit einem Boden-"Druck" für den Auftrieb verwendeten. Raketen mit Delta-Flossen mit niedrigem Aspekt durchbrachen routinemäßig die "Schallmauer" 10 Jahre früher als die Bell XS-1 mit geraden Flügeln, und die Spitfire mit dünnen Flügeln und niedrigerem Aspekt kam nahe (bevor sie ihre Stütze verlor).

Während Deltas sehr anmutige Papierflugzeuge abgeben, macht die viel höhere Flächenbelastung bei voller Größe (Gewichts-/Flächenverhältnis) sie bei niedrigeren Geschwindigkeiten eher ziegelartig. Besonders für Militärflugzeuge würde man sich für die längere Landebahn entscheiden oder, wie beim schwedischen Viggen, wirbelverstärkende Canards verwenden , um die Kurzfeldleistung zu verbessern.

Eine weitere Antwort, die einen weiteren Faktor dafür liefert, warum dies wahrscheinlich nicht getan wurde: Für Deltaflügel ist dies nicht erforderlich.

Eine der Einschränkungen, die Sie beim Erkunden des Flugbereichs von Deltaflügeln haben, besteht darin, dass Sie keine aktive Kontrolle über einen Freiflugschirm haben: Sie können die Eigenschaften im Flug nicht ändern. Wenn Sie Erfahrung mit RC-Flugzeugen haben, werden Sie eine weitere Eigenschaft von Delta-Flügeln bemerken: Das Aufweiten der Flügel erhöht sowohl den Auftrieb als auch den Luftwiderstand dramatisch.

Tatsächlich ist der gesamte Deltaflügel eine eigene Klappe. Im Gegensatz zu Flügeln mit schmaler Sehne (gerade oder gepfeilt) ist eine der interessanten Eigenschaften von Deltaflügeln, dass sie die Wirksamkeit der Elevon-Steuerung bei sehr sehr hohem Anstellwinkel aufrechterhalten können. Tatsächlich weit über das hinaus, was normalerweise als Stallpunkt angesehen wird.

Es gab tatsächlich Flugzeuge mit Deltaflügeln, die Flaring als Analogon zum Ausfahren von Landeklappen verwenden: Sowohl die Concorde als auch die Tu-144 wurden mit Nasenkegeln konstruiert, die abfallen, sodass die Piloten beim Landeanflug die Landebahn sehen können, während der gesamte Flügel ausgestellt wird.

Ich schlage vor, Sie führen ein weiteres Experiment mit Ihrem Freiflug-Segelflugzeug durch. Anstatt Klappen hinzuzufügen, erhöhen Sie die Höhenruderwirkung Ihrer Höhenruder und sehen Sie, wie viel mehr Auftrieb Sie daraus ziehen.

Die Mirage war jedoch nicht mit einer abwerfbaren Nase ausgestattet, aber die Piloten nutzten das Abfackelmanöver immer noch, um bei der Landung langsamer zu werden. Vielleicht wurde die für die Landung erforderliche Landebahnlänge als angemessen angesehen, da es sich um einen Militärjet handelte, der von festen Luftwaffenstützpunkten aus operieren sollte.