Welche Tragflächenkonstruktion wird für ein Segelflugzeug mit 4 m Spannweite benötigt?

Zuerst für diejenigen, die sich fragen, was F3J ist: Dies ist die FAI -Modellflugzeugkategorie für Thermiksegeln.

Schnelle Antwort: Diese Antwort beschreibt, welche Ressourcen im Netz verfügbar sind.

Ihre Wahl des Profils hängt von der Flächenbelastung und der Größe des Modells ab, da diese die Reynolds-Zahl der Strömung über die Flügel bestimmen. Der Segelflug erfordert hohe Auftriebsbeiwerte, aber vielleicht möchten Sie auch einen geringen Luftwiderstand für Sprints zwischen den Thermiken oder um zu vermeiden, von starken Winden weggeblasen zu werden.

Die Beschreibung des NASA Autonomous Soaring Plane gibt 15 Pfund Masse und eine Spannweite von 170 Zoll an. Es basierte auf einem Modellsegelflugzeug von RnR Products , und dort fand ich das Seitenverhältnis von 19,8 und die Flügelfläche von 1545 Quadratzoll. Diese Zahlen sind nicht sehr konsistent, aber nahe genug, um eine Vorstellung zu bekommen.

Die Thermik ist in ihrer Mitte am stärksten, daher ist es wünschenswert, einen möglichst engen Kreis zu fliegen. Geringe Flächenbelastung$\frac{m}{S}$und einen hohen Auftriebskoeffizienten$c_{l_{max}}$Fahren Sie den minimalen Wenderadius$r_{min}$nach unten (bei einer gegebenen Luftdichte$\rho$), und die Formel lautet:

$$r_{min} = \frac{\frac{n_{z_{max}}}{\sqrt{n_{z_{max}}^2 - 1}}}{c_{l_{max}}\cdot\frac{\rho}{2}\cdot \frac{S}{m}}$$

Hier$n_{z_{max}}$ist der maximale Lastfaktor, und das Bild unten zeigt, dass durch Erhöhen wenig gewonnen wird$n_{z_{max}}$über 3 hinaus. Die kleinen DFS-Habichts helfen, die Querneigung zu veranschaulichen.

Bei einer Flächenbelastung von 6,8$kg/m^2$und einer mittleren Flügeltiefe von nur 23 cm die Fluggeschwindigkeit bei a$c_l$von 1,2 ist 9,5 m/s. Auf Meereshöhe in einer Standardatmosphäre wäre die Reynolds-Zahl 150.000. Die Flügelspitze fliegt mit einer Reynolds-Zahl von unter 100.000. Im Kreisflug mit einer Querneigung von 60° (entspricht 2g, also benötigt man den doppelten Auftrieb) würde die Reynoldszahl für die mittlere Sehne auf 212.000 und für die Spitze auf 140.000 steigen. Wenn Ihnen das nach viel klingt, ist es das nicht. Dies ist eine Strömung, die hochspezialisierte Schaufeln erfordert.

Meine Empfehlung ist, die UIUC-Profildatenbank auszuprobieren und ein bestimmtes Profilmodell mit geringem Luftwiderstand bei hohen Auftriebskoeffizienten und Reynolds-Zahlen bis hinunter zu 100.000 auszuwählen . Es sollte eine hohe Wölbung und eine Dicke von etwa 12 % haben, um das Flügelgewicht niedrig zu halten. Wenn Sie den unteren Bereich der Reynolds-Zahlen abgedeckt haben, brauchen Sie sich um den höheren Bereich keine Sorgen zu machen. Sie können sogar in Betracht ziehen, je nach minimaler lokaler Reynolds-Zahl unterschiedliche Tragflächen über der Spannweite zu verwenden. Idealerweise finden Sie eine Reihe von Tragflächen, die genau für diesen Zweck optimiert wurden, wie die Tragflächen DAE11 - DAE21 - DAE31 des Dedalus-Menschenantriebsflugzeugs .