Würden Sonnenkollektoren am Flügel eines Flugzeugs den Luftwiderstand erhöhen?

Wenn ein kleines unbemanntes Luftfahrzeug (Spannweite <2 Meter) mit Solarpaneelen an seinen Flügeln ausgestattet werden sollte, um mehr Energie zur Verfügung zu haben, würde das Hinzufügen dieser Paneele dann zu einer Erhöhung des Luftwiderstandsbeiwerts und folglich des Luftwiderstands des Flugzeugs führen?

Obwohl Windkanaltests erforderlich wären, um die genaue Änderung des Luftwiderstands zu ermitteln, kann man aufgrund dieser Solarmodule theoretisch eine Änderung des Luftwiderstands vorhersehen? Wird außerdem die minimale Variation der Oberflächendicke aufgrund der Paneele dazu führen?

Die Dicke des Solarpanels liegt in der Größenordnung von Mikrometern.

An welche Art von Solarmodulen denken Sie? Wenn sie nicht so glatt wie der Flügel sind, erhöhen sie natürlich den Luftwiderstand. Wenn Sie sie unter ein durchsichtiges Material legen, das der Tragflächenform folgt, wird dieses Problem verhindert.
Ich beziehe mich auf monokristalline Solarzellen auf Siliziumbasis, die ziemlich glatt sind. Sie würden tatsächlich der Tragflächenform folgen. Ich möchte wissen, inwieweit sich der Luftwiderstand im Vergleich zu den Luftwiderstandswerten aus Simulationssoftware wie XFLR5 erhöhen würde?
Würden Sie mit Hinzufügen von Luftwiderstand auch den induzierten Luftwiderstand meinen, der mit schwereren Flügeln einhergehen würde? Vorausgesetzt natürlich, dass es die Flügel schwerer machen würde ...
Ich bezog mich hauptsächlich auf den Parasitenwiderstand. Ich habe die Möglichkeit eines induzierten Luftwiderstands nicht in Betracht gezogen, da die Gewichtszunahme minimal wäre. Würde sich außerdem nicht der Auftriebskoeffizient verringern, was wiederum den induzierten Luftwiderstand verringert?
Es würde von der Tragflächenkonstruktion abhängen. Aber wenn das Profil unverändert bleibt und Gewicht hinzugefügt wird, muss die AoA zunehmen, um damit fertig zu werden. Und das erhöht den induzierten Luftwiderstand, also ... Aber wenn der Gewichtsunterschied minimal ist, würde ich mir wirklich keine Sorgen machen.
Danke für deine Einblicke! Was würden Sie zur Änderung des parasitären Luftwiderstands sagen, falls überhaupt?
Sie müssen konkreter werden. Wenn die Schaufelblattkontur und -oberfläche nicht geändert werden, ändert sich der Luftwiderstand nicht. Das Gewicht spielt hier keine Rolle (und auf jeden Fall enthält die Frage nicht genügend Informationen, um die vielen Faktoren zu berücksichtigen, die eine Rolle spielen könnten).
Das Solarpanel wird auf der Flügeloberfläche platziert. Natürlich folgt es der Flügelkontur. Die Dicke des Paneels liegt in der Größenordnung von Mikrometern, so dass eine mikroskopische Variation der Schaufelblattdicke vorhanden sein wird. Kann man auf der Grundlage dieser Informationen schließen, dass der parasitäre Luftwiderstand zunehmen wird, ist meine Frage.
Beachten Sie, dass die auf diese Weise gewonnene Leistung für jedes Fahrzeug, das kein Segelflugzeug ist, unbedeutend ist - etwa 250 W / m². Das reicht gerade noch, um ein hypereffizientes Auto zu fahren, wie etwa bei der „World Solar Challenge“.

Antworten (1)

Nein, vorausgesetzt , die Flügelgeometrie und der Reibungskoeffizient des Materials auf der Oberfläche des Flügels ändern sich nicht. Wenn Sie also einen Teil der Aluminium- oder Kohlefaserhaut am Flügel gegen einen Teil aus Plexiglas oder Silikatglas austauschen, unter dem Sie die Solarzellen platzieren, hat dies unter sonst gleichen Bedingungen einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Luftwiderstand.

Allerdings sind bei so etwas nicht unbedingt alle anderen Dinge gleich. Zunächst einmal kann die Grenze zwischen dem normalen Hautmaterial und der Solarzelle kein vollkommen glatter Übergang sein; Bei einer gewissen Vergrößerung wird es eine wahrnehmbare Naht geben, die sich als Zunahme der Oberflächen-"Rauheit" der mit Solarzellen verglichen mit der ohne Solarzellen widerspiegelt. Obwohl es ungleich Null ist, ist es wahrscheinlich vernachlässigbar, wenn die Teile des Flügels gut angepasst sind.

Zweitens wird es wahrscheinlich eine Änderung der Masse geben, wenn eine dünne Schicht aus Aluminium, Kohlefaser oder Polymerummantelung entfernt und durch Plexiglas mit darunter liegenden Solarzellen ersetzt wird (plus Stromkabel, Konverter und andere zusätzliche Komponenten, die sonst nicht benötigt würden). existieren). Klassischerweise hat dies keine Auswirkung auf den Luftwiderstand, aber es ändert die Impulsberechnungen, die sich auf die Bedeutung des Luftwiderstands auswirken, und wie bereits erwähnt, erfordern schwerere Massen höhere Anstellwinkel, um den Auftrieb und das Gegengewicht zu erhöhen, was den induzierten Widerstand als effektiv erhöht Die Form des Flügels, der durch die Luft schneidet, ändert sich, um einen größeren Querschnitt darzustellen. Flügelspannungsmomente werden auch beeinflusst, da sich die Gewichtsverteilung des Flugzeugs zwischen Rumpf und Flügeln geändert hat,

Schließlich gibt es einen Unterschied in der Oberflächenrauhigkeit zwischen dem Großteil der Haut oder Ummantelung und den Solarzellen, der nicht gleich Null ist. Beispielsweise ist eine matte Oberfläche, wie sie einige Flugzeuge haben, per Definition rau, um verschiedene reflektierende Ebenen zum Streuen von Licht bereitzustellen. Sie möchten eine hochglanzpolierte Oberfläche der Solarzellen, um den Energieverlust durch die äußere Schicht zu minimieren. Auch wenn die meisten Flugzeuge fein poliert sind, gibt es einen Unterschied, wie fein eine Politur verschiedener Materialien sein kann; Je härter die Oberfläche, desto leichter lässt sich eine feine Politur vornehmen.

Würden Sonnenkollektoren am Flügel eines Flugzeugs den Luftwiderstand erhöhen?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v