Wie geht man bei der Konstruktion eines Katapult-Segelflugzeugs mit maximaler Flugweite vor? [geschlossen]

Als Grundlage für diese Frage nehme man folgenden Katapultgleiter:

http://www.guillow.com/spaceshuttle.aspx

Dieses Modell hat Flügel mit niedrigem Seitenverhältnis, einen dicken Flügelabschnitt und einen relativ breiten Rumpf, jedoch ist die Oberfläche des Segelflugzeugs glatt. Ist dies ein optimales Design für die Entfernung oder ist ein besseres Design möglich?

Wie wirken sich die folgenden Parameter darauf aus, wie gut der Schirm seine Anforderungen erfüllt?

  • Gewicht
  • Flügelfläche
  • Flügelplanform
  • Rumpfbreite
  • Oberflächenrauheit
  • Seitenverhältnis

(hier behandelt Wie wirkt sich die Sehnenlänge auf das Flügeldesign aus? )

Mit welchen Bereichen sollte ein Designer zumindest experimentieren, um lange Flüge zu erreichen?

Es wird alles eine Funktion des Luftwiderstands zum Auftrieb und der Stabilität sein. Ich würde die Behauptung aufstellen, dass ein Design vom Typ "fliegender Flügel" hier wahrscheinlich das beste wäre, aber ich habe nichts, um diese Behauptung zu untermauern. Ich bin mir nicht sicher, ob dies überhaupt eine gültige Frage in diesem Format ist, da ich nicht glaube, dass sie wirklich "beantwortbar" ist.
Die Frage, ob das gezeigte Modell das Optimum ist, ist beantwortbar, ich denke, einige Möglichkeiten, wie es verbessert werden könnte, zum Beispiel stromlinienförmiger und mit einem Flügel mit höherem Seitenverhältnis, könnten einige der Antworten sein. Hier gibt es eine verwandte Antwort: Aviation.stackexchange.com/questions/13609/…

Antworten (1)

Zwei Parameter sind wichtig, um zu einer guten Antwort zu gelangen, werden aber in Ihrer Frage nicht behandelt:

  • Welche Größe hat der Gleiter? Das Shuttle-Modell wird mit Reynolds-Zahlen in der Größenordnung von einigen Zehntausend fliegen, was es in ein Flugregime versetzt, das sich deutlich von dem großer, manntragender Flugzeuge unterscheidet.
  • Wie viel kinetische Energie wird beim Start bereitgestellt? Ein Vorteil des Shuttle-Modells ist sein großes Volumen im Verhältnis zur Oberfläche. Dadurch kann es den Gleitflug mit mehr kinetischer Energie starten als beispielsweise beim Modell eines Segelflugzeugs. Am Ende ist es eher die Ballistik als die Aerodynamik, die die Gleitstrecke erklären kann.

Die optimale Konfiguration ändert sich mit der absoluten Größe. Das Seitenverhältnis wächst mit der Größe, und ein hohes Verhältnis von Masse zu Oberfläche führt zu besseren Ergebnissen. Das Shuttle-Modell hat jedoch einen Schwachpunkt: Seine große Grundfläche führt zu Strömungsablösung und hohem Grundwiderstand. Ein stromlinienförmiger Körper sollte bei allen Größen besser sein.

Ich habe mich entschieden, die Frage nicht zu bearbeiten, da die Bedeutung verloren geht. Um nicht in die Warteschleife gesetzt zu werden, muss ich wirklich zum Hilfebereich gehen, die Frage etwa 10 Mal schreiben und bearbeiten und dann stellen. Eine Regel sollte nur 1 Frage umfassen.
Peter, es tut mir leid, dass die Modellgröße nicht angegeben ist, ich erwarte eine Spannweite von 20 cm oder so. Von Katapulten gestartete Modelle im Horizontalflug sind ein interessantes Problem, aber ich bin mir nicht sicher, wie ich hier die richtige Frage stellen soll. Gibt es keinen Kompromiss zwischen Masse und Flugweite? Wieder eine komplexe Frage. Und Sie haben natürlich Recht mit dem Shuttle-Heck - das echte Shuttle hat eine große, stromlinienförmige Abdeckung, die verwendet wird, wenn es auf einer entsprechend modifizierten 747 zurück zur Basis transportiert (gependelt?) wird.
@ stackex555: Ein Deltaflügel ist in der Tonhöhe stabil; bei höherer Streckung und weniger Sweep braucht man ein separates Heck. Ein wichtiger Punkt ist, ob die kinetische Energie beim Start begrenzt ist, oder ob man das Modell beliebig schwer machen kann und nur die Startgeschwindigkeit vorgegeben wird. Ein zu starker und durch Auftrieb verursachter Widerstand wird das Modell nach unten drücken, aber zu leicht und Reibung wird es zu früh stoppen, sodass es ein Optimum gibt. Mit 20 cm Spannweite kann eine Shuttle-ähnliche Geometrie viel größer und schwerer gemacht werden als das Modell eines normalen Flugzeugs, sind Sie also frei in Bezug auf Länge und Masse?
Das von mir verwendete Delta-Wing-Modell, eigentlich ein halbmaßstäbliches Modell einer Mirage 111, flog eine kurze Strecke, neigte sich nach oben (wahrscheinlich zum Stillstand) und setzte dann in einem sanften Gleitflug nach unten fort. Es wog etwa 20 g. Leichtere ähnliche Modelle haben dieses Problem nicht, aber ich frage mich, ob es an der mangelnden Wirksamkeit des Aufzugs oder an dem fehlenden Auftrieb liegt. Ich finde es wirklich schwierig zu denken, wie ich den Unterschied erkennen könnte.
Peter, um deine Fragen zu beantworten - die kinetische Energie ist begrenzt, wenn ich 2 Gummibänder an einem Katapult verwende, und ich habe nicht vor, dies zu erhöhen, ich versuche tatsächlich, einen Plan für ein Kinderspielzeug zu entwickeln. Ich denke, ich kann das Gewicht auf 10 g reduzieren und es wird besser fliegen, Haltbarkeitsanforderungen machen ein leichteres Modell unwahrscheinlich. Mein Endziel sind Modelle im Maßstab 1:50 von echten Düsenjägern, daher sind meine Möglichkeiten begrenzt. So viel zu diskutieren, kann dies in eine Diskussion verschoben werden?
@ stackex555: Ihr Problem ist die Lage des Schwerpunkts. Fügen Sie etwas Masse an der Spitze des Modells hinzu, bis die Flugbahn über die gesamte Distanz gerade ist. Was Sie beobachten, ist die phygoide Bewegung des Modells.
Seitdem habe ich erfolgreiche Segelflugmodelle gebaut, die 20 Meter oder mehr fliegen können, was für den kleinen Raum, den ich habe, mehr als genug ist. Diese verwenden zum Beispiel dünne Kartonflügel aus einer Müslischachtel und wiegen zwischen 15 und 20 Gramm. Es wird ein zylindrischer Rumpf mit einem Nasenkegel verwendet, und der richtige Schwerpunkt, der ein leichtes Höhenruder erfordert, ist am besten. Das Modell ist ein Semiscale-Modell einer Mirage 3 im Maßstab 1:48.ll
Wie geht man bei der Konstruktion eines Katapult-Segelflugzeugs mit maximaler Flugweite vor? [geschlossen]
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