Nimmt bei einem großen Verkehrsflugzeug bei der Landung das L/D-Verhältnis zu, ab oder ändert es sich nicht sehr?

Stellen Sie sich ein großes Verkehrsflugzeug vor, das zur Landung einfliegt. Der genaue Teil, an dem ich interessiert bin, ist das Aufflackern (bei dem das Flugzeug mit der Nase nach oben geht, aber nicht wirklich höher über den Boden fliegt), mit ausgefahrenen Klappen, aber bevor ein Bodeneffekt ins Spiel kommt.

Nimmt das Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand im Vergleich zum normalen Reiseflug zu, ab oder ändert sich überhaupt nicht viel?

Ein größerer Anstellwinkel erhöht sowohl den Auftrieb als auch den Luftwiderstand, aber wahrscheinlich nicht im gleichen Maße. Ich bin mir nicht sicher, in welche Richtung die Kurve für ein typisches Tragflächenprofil geht.

Außerdem gibt es eine wirklich harte Komplikation: Die Fackel führt auch dazu, dass die Motoren auch nach oben zeigen. Dies bedeutet, dass ein gewisser "Auftrieb" direkt durch die vertikale Schubkomponente der Motoren erzeugt wird. Es ist nicht wirklich heben; Genauer gesagt müssen die Flügel nicht mehr so ​​viel Auftrieb erzeugen wie zuvor, da die Motoren direkt dazu beitragen, der Schwerkraft entgegenzuwirken.

Das könnte also darauf hindeuten, dass das L / D tatsächlich abnimmt, was so kontraintuitiv erscheint.

Tatsächliche Zahlen für das L/D in beiden Flugstadien wären die grundsolideste mögliche Antwort. Aber ich frage mich, ob die von den Herstellern angegebenen L/Ds aus einem einfachen Windkanaltest (bei unterschiedlicher AoA- und Klappenkonfiguration) stammen oder ob sie tatsächlich die nach oben gerichteten Triebwerke und ihren typischen Schub während des Abfangens berücksichtigen (was würde zu diesem Zeitpunkt am besten als Prozentsatz des Flugzeuggewichts gemessen werden, und das Durcheinander wird unordentlich).

Die Piloten von "großen Verkehrsflugzeugen" tun oft nicht viel für eine Leuchtrakete. Das heißt, es gibt oft eine minimale Tonhöhenänderung. Auch bei kleineren mehrmotorigen Flugzeugen wie einer Piper Aztec flare wir nicht so wie bei einer Piper Cherokee. Verweisen Sie auf dieses Video einer 737-Landung . Beachten Sie das Fehlen einer Netto-Tonhöhenänderung.

Antworten (2)

In der Fackel sind Sie bereits im Bodeneffekt. Vielleicht sollten wir den Endanflug mit Kreuzfahrt vergleichen.

Die Antwort ist einfach: L/D ist viel schlechter in der Anflugkonfiguration. Der Flügel erkauft die erhöhte Tragfähigkeit mit einem relativ höheren Widerstandsanstieg. Das ist nicht alles schlecht: Ist das L/D zu hoch, wird eine präzise Landung deutlich schwieriger. Außerdem können Sie mit etwas mehr Luftwiderstand die Motoren über dem Leerlauf laufen lassen, sodass das Hochspulen für ein Durchstarten weniger Zeit in Anspruch nimmt. Im Allgemeinen möchten Sie, dass das L/D für die Landung zwischen 5 und 10 liegt. Zu viel, und die Annäherung wird zu flach für eine präzise Auswahl des Aufsetzpunkts, und zu wenig , und Sie verlieren zu viel Energie im Aufflackern, sodass Sie in der Schlussphase, in der die Sinkgeschwindigkeit reduziert wird, zu schnell verzögern.

Vergleichen Sie das mit dem L/D moderner Verkehrsflugzeuge , das etwa 16 für Konstruktionen wie die Boeing 747 und über 20 für die Boeing 787 oder die A350 beträgt.

Das kann man günstig im Segelflug studieren. Nehmen Sie einen mit starken Klappen, wie den ASW 20 oder den ASH 25 . Versuchen Sie, sie mit vollständig ausgefahrenen Landeklappen und Spoilern zu landen: Sie werden nie zu einer sanften Landung kommen, sondern irgendwo auf das Rad fallen, bevor die Leuchtrakete vollständig ist. Versuchen Sie dann, sie mit auf Langsamflug eingestellten Landeklappen und ohne Spoiler zu landen: Sie brauchen dafür eine laaaange Landebahn.

Der Auftriebsbeitrag der Triebwerke während des Flares ist sehr moderat. Sie laufen nicht mit voller Leistung, und selbst wenn sie es täten, würde ihr kombinierter Schub nur vielleicht 30 % des Flugzeuggewichts betragen. Da sie nicht gerade nach oben zeigen, sondern nur um etwa 10°, würde die vertikale Komponente selbst bei vollem Schub nur 5% betragen. In Wirklichkeit laufen sie etwas über Leerlauf, und ihr Auftriebsbeitrag beträgt nur maximal 2 %.

Vergleich der Wirksamkeit des Klappentyps

Vergleich der Wirksamkeit des Klappentyps ( Bildquelle ). Das L/D gilt nur für den maximalen Auftrieb, nicht bei 60 % davon, was für einen Anflugauftriebskoeffizienten repräsentativer wäre, aber der Trend zu einem niedrigeren L/D mit einem höheren maximalen Auftriebskoeffizienten sollte offensichtlich sein.

Ich hätte schwören können, dass ich Fackeln in ziemlich "frühen" Höhen im Endanflug auf meinem lokalen internationalen Flughafen gesehen habe. Ich habe gerade gegoogelt, in welcher Höhe der Bodeneffekt beginnt, und konnte keine Zahl finden. Vielleicht fängt es viel höher an, als ich dachte?
@ DrZ214: Es besteht allgemein Einigkeit darüber, dass es ab einer Höhe zu spüren ist, die der Sehne des Flügels entspricht. Das Ziel ist es, nahe am Boden zu fliegen und abzufackeln, damit die Sinkgeschwindigkeit stoppt, wenn die Räder den Boden berühren. Flackern Sie zu früh, und Sie werden mit zu wenig Geschwindigkeit hoch gelassen. Schlechte Idee!
@DrZ214 Der Bodeneffekt variiert je nach Flügelspannweite des Flugzeugs. Die Stärke des Bodeneffekts ist relativ zur Entfernung vom Boden und beginnt bei einer Flügelspannweite . Weitere Einzelheiten mit guten Illustrationen und Grafiken finden Sie in diesem Boldmethod- Artikel .
@peter-kämpf Ich denke du meinst ungefähr eine Spannweite. Wenn es gleich dem Flügelakkord wäre, würden viele Flugzeuge überhaupt nie auf Bodeneffekte stoßen.
@PeterKämpf In Bezug auf Ihren Kommentar und abgesehen von den bereits erwähnten Fehlern in Bezug auf den Bodeneffekt beschreiben Sie die Landetechnik für Leichtflugzeuge, nicht für große Verkehrsflugzeuge.
Ich möchte auch darauf hinweisen, dass der Tabelle eine Schlüsselspalte fehlt: AoA, wo L/D maximiert ist (aber dies erfordert auch eine bestimmte Fluggeschwindigkeit). Im Moment zeigt es L / D bei CL max (was seltsamerweise auch keine Fluggeschwindigkeit angibt). Sie sind überhaupt keine schlechten Informationen, aber ich hatte den Eindruck, dass eine Erhöhung der AoA des Flügels sowohl L als auch L / D bis zu einem bestimmten Punkt erhöht. Sie haben in Ihrer Antwort 10-Grad-Flare erwähnt. Könnte das sein?
@JonathanWalters: Ihre Quelle und Wikipedia scheinen einem Meme zu folgen, dem ich bisher noch nicht begegnet bin. Ich verlasse mich mehr auf wissenschaftliche Literatur , und obwohl es sowohl einen spannendominierten als auch einen akkorddominierten Bodeneffekt gibt, besteht Konsens darüber, dass der Bodeneffekt wirklich erst unterhalb einer Höhe beginnt, die der Sehnenlänge entspricht. Außerdem würde mich interessieren, wie sich die Landung großer Flugzeuge von der Landung mit Licht unterscheidet.
@ Adam: Nein. Der Span-dominierte Bodeneffekt ist klein im Vergleich zum Akkord-dominierten Bodeneffekt. Versuchen Sie, Flugzeuge mit ähnlicher Sehne, aber unterschiedlicher Spannweite zu vergleichen. Was sich wirklich mit der Spannweite ändert, ist die Wirkung von Windturbulenzen. Unterhalb einer Spannweite beginnt das Flugzeug selbst bei rauem, böigem Wind viel ruhiger zu fliegen.
@peter Das klingt nach einer guten neuen Frage!
@peter Weitere wissenschaftliche Literatur zum Bodeneffekt finden Sie in Rozhdestvenskys Buch, wenn Sie möchten.
@peter-kämpf du hattest gesagt, dass du bei flare im bodeneffekt bist. Nur wenige Flugzeugflügel befinden sich beim Aufflackern innerhalb einer Sehne des Bodens. Wenn es also eine Reichweite von einer Sehne hat, muss dies falsch sein. Während der Bodeneffekt mit der Höhe schnell abfällt und nicht einfach vorhanden ist oder nicht, ist eine Spannweite eine nützliche Annäherung für die Reichweite des Bodeneffekts.

Das L/D-Verhältnis ist normalerweise geringer, dh schlechter in der Landekonfiguration im Vergleich zum Reiseflug. Grundsätzlich tauschen die Hochauftriebsvorrichtungen im Flügel etwas Effizienz (L / D) gegen zusätzlichen Auftrieb ein. In gewisser Weise ist dies das, was Sie wollen, weil Sie an diesem Punkt mehr darauf bedacht sind, mehr Auftrieb bei geringerer Geschwindigkeit zu erhalten.

Die folgende Tabelle aus der NACA Technical Note 1930 gibt die Änderung des L/D-Verhältnisses in verschiedenen Konfigurationen im Vergleich zum Reiseflug an.

L/D-Verhältnis

Bild aus einer Analyse der Auswirkung des Auftriebswiderstandsverhältnisses und der Stalling-Geschwindigkeit auf die Stalling-Geschwindigkeit und die Landeflare-Eigenschaften von J. Calvin Lovell und Stanley Lipson

Die NASA verwendete ein CV 990-Flugzeug, um Anflug- und Landestudien mit niedrigem L/D-Verhältnis durchzuführen, die darauf hindeuten, dass das L/D-Verhältnis unter Landebedingungen schlechter wird, wenn die Klappen ausgefahren sind. Die Daten wurden mit 100-prozentiger Auslenkung des Spoilers (Geschwindigkeitsbremse) bei Klappeneinstellungen von 0 erhalten ∘ , 10 ∘ , und 27 ∘ mit 100 ∘ Spoiler (Geschwindigkeitsbremseinstellungen).

Lebenslauf 990

Bild aus NASA Technical Note D-6732 Anflug- und Landestudien mit niedrigem Auftriebswiderstandsverhältnis unter Verwendung eines CV-990-Flugzeugs von Berwin M. Kock, Fitzhugh L. Fulto11, Jr. und Fred ] · Drinkwater III

Aufgrund aerodynamischer Effekte verwendeten sie weiterhin 36 ∘ Klappen und 25 Prozent Spoiler statt. Daten von NASA-Windkanalmodellen zeigen auch, dass das L/D-Verhältnis abnimmt, wenn die Klappen ausgefahren werden.

L/D-Daten

Bild aus dem Einfluss der aerodynamischen Leistung bei niedriger Geschwindigkeit auf den Flughafenlärm von Andrew March; Daten aus dem NASA Technical Paper 1580 Low-speed aerodynamic performance of a high-aspect ratio supercritical-wing transport model, ausgestattet mit Full-Span Slat und Part-Span Double-Slot-Klappen von Morgan, HL, Jr. und Paulson, JW, Jr

Die erste Referenz enthält Daten für andere Boeng-Flugzeuge (727.747 usw.), die ebenfalls darauf hinweisen, dass das L/D-Verhältnis leidet, wenn die Klappen ausgefahren werden.

Vereinfacht gesagt können wir uns das so vorstellen: Das Flugzeug fliegt während des Reiseflugs nahe am maximalen L/D-Verhältnis (für Propeller- und große Bypass-Verkehrsflugzeuge). Jede Änderung von dieser Konfiguration führt höchstwahrscheinlich zu einem geringeren L/D-Verhältnis. Das passiert bei der Landung.

Die Triebwerke tragen bei der Landung nur minimal zum „Auftrieb“ bei. Dafür gibt es einige Gründe. Der Schub ist in der Regel um einiges kleiner als der Auftrieb. Hinzu kommt, dass die Triebwerke bei der Landung von Verkehrsflugzeugen meist nicht mit voller Leistung laufen. Außerdem ist der Neigungswinkel während der Landung in normalen Flugzeugen ziemlich klein. Zusammengenommen ist der Beitrag des Schubs normalerweise vernachlässigbar.

Ihr vorletzter und letzter Absatz machen Sinn. Ich versuche immer noch, die Diagramme zu verstehen, weil ich nicht weiß, was die Indizes a, b, v, f, h, v sind. Aber ich habe gerade festgestellt, dass große Verkehrsflugzeuge während der Landung wenig Treibstoff haben sollten, was ein viel geringeres Flugzeuggewicht bedeutet. Kein Wunder, dass der Motorschub bei der Landung so gering ist.
Nimmt bei einem großen Verkehrsflugzeug bei der Landung das L/D-Verhältnis zu, ab oder ändert es sich nicht sehr?
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