Wie unterscheidet sich der Auftriebs-/Widerstandskoeffizient mit der Geschwindigkeit zwischen überstrichenen und nicht überstrichenen Flügeln?

Der Versuch, den Auftriebs-/Widerstandskoeffizienten von gepfeilten und nicht gepfeilten Flügeln zu verstehen, wenn die Geschwindigkeit zunimmt. Einige Beispielfragen und -aussagen: Ein Pfeilflügel hat bei Unterschall- und Überschallgeschwindigkeit einen niedrigeren maximalen Cl. Ich verstehe die untere maximale Kl bei Unterschall, aber die untere maximale Kl bei Überschall hat mich verwirrt?

Wenn die Geschwindigkeit für einen überstrichenen Flügel von Unterschall- auf Überschall-Machzahlen ansteigt, ist der maximale CL mehr oder weniger? CL steht eher für Überschall und weniger für Unterschall.

Beim Vergleich von überstrichenen und nicht überstrichenen Flügeln, wenn der Anstellwinkel erhöht wird, erzeugt der überstrichene Flügel weniger Auftrieb (das verstehe ich) und mehr Luftwiderstand. Warum mehr ziehen? Liegt es daran, dass der spannenweise Fluss größer ist?

Antworten (1)

Es ist nicht so einfach.

Für Pfeilflügel ist es wesentlich, ob die Vorderkante Unter- oder Überschall ist.

Was bedeutet das?

Befindet sich die Vorderkante innerhalb des Mach-Kegels, der von der Flügelspitze ausgeht, spricht man von Unterschall. Die sich nähernde Luft "spürt" was kommt und verhält sich ähnlich wie bei einer Unterschallströmung. Dies vermeidet Wellenwiderstand und hält die Nasensaugung am Leben; ein Effekt, der durch die Verwendung von konischer Wölbung maximiert werden kann: Hier ist die Eintrittskante ähnlich einer Kegelfläche nach unten gebogen, wobei ihre Spitze an der Flügelwurzel liegt und der gewölbte Teil zur Flügelspitze hin zunimmt. Dieser nach vorne gerichtete Teil des Flügels erfährt einen Sog, der hilft, das Flugzeug nach vorne zu ziehen.

Konische Wölbung am Außenflügel des SR-71

Konische Wölbung am Flügel der SR-71 (eigene Arbeit)

Natürlich wird ein solcher Pfeilflügel mit einer Unterschallvorderkante auch ziemlich abwürgen, wie es bei Unterschallgeschwindigkeit der Fall ist. Der von einem Vollüberschallflügel verursachte Luftwiderstand ist jedoch so viel höher, dass der kleine Vorteil eines höheren Auftriebskoeffizienten ihn immer noch nicht attraktiv macht. Der Luftwiderstand bei diesen hohen Auftriebskoeffizienten ist so hoch, dass jedes Flugzeug schnell auf Unterschallgeschwindigkeit abbremst, sobald es versucht, diese Auftriebskoeffizienten zu erreichen.