Was ist die „Bereichsregel“?

Sie haben vielleicht schon von der elliptischen Auftriebsverteilung gehört, die den induzierten Widerstand für eine bestimmte Spannweite und einen bestimmten Auftrieb minimiert. Die Flächenregelung ist ähnlich, aber hier geht es um die Längsverteilung der Querschnittsflächen einer Ebene und minimiert den Wellenwiderstand bei Mach 1.

Das erste Bild stammt aus einem Patent von Junkers aus dem Jahr 1944: Junkers fand 1943 heraus, dass der Überschallwiderstand minimiert werden kann, indem die Teile eines Flugzeugs verschoben werden. In diesem Fall war es die EF-122, ein Forschungsprojekt, das zur Ju-287 wurde. Die am einfachsten zu verschiebenden Körper waren die Triebwerksgondeln, deshalb hat das Endprodukt so seltsame Triebwerkspositionen. Die Zeichnung zeigt mehrere schraffierte Querschnitte entlang Linien, die römische Ziffern tragen: Tragen Sie die Summe aller Flächen entlang jeder Linie über die Längenkoordinate des Flugzeugs auf, und Sie erhalten eine Verteilung, die so optimiert werden muss, dass sie die maximale Fläche für die kleinsten Steigungen hat.

Das nächste Bild zeigt, wie diese Plots aussehen. Dies stammt aus einer anderen Quelle und zeigt daher generische Flügel-Körper-Kombinationen. Auf der linken Seite ist ein Flugzeug mit einem Rumpf, der wie ein Sears-Haak-Körper geformt ist . Ein Sears-Haak-Körper ist eine optimale Form für das größte Volumen bei einem bestimmten Wellenwiderstand und wurde 1941 von Wolfgang Haak und 1947 erneut von William Sears entdeckt. Die Flügel kommen oben und bringen die Flächenverteilung durcheinander, indem sie eine Beule erzeugen die Mitte.

Das rechte Diagramm zeigt, was erreicht werden kann, wenn alle Teile des Flugzeugs berücksichtigt werden. Der Unterschied ist im kleinen Diagramm in der Mitte dargestellt.

So geht's: Nehmen Sie vom Rumpf weg, was durch die Tragflächen hinzugefügt wird. Das Ergebnis ist ein Rumpf, der wie eine Colaflasche aussieht. Sie können auch Küchenmann Korpusse hinzufügen; ältere Flugzeuge haben viele davon. Schauen Sie sich besonders Rümpfe wie die der Blackburn Buccaneer oder T-Leitwerke wie die der Illjushin Il-62 oder der Tupolev Tu-154 an . Heute werden Dinge wie Triebwerkspylone oder Landeklappenverkleidungen als Küchemann-Körper verwendet, um die Längsflächenverteilung zu glätten, und wenn man genau hinschaut, erkennt man die Cola-Bottle-Technik am Rumpf um das Höhenleitwerk vieler Verkehrsflugzeuge. Sie fliegen nicht mit Mach 1, aber nahe genug, dass die Gebietsregelung bereits einen Unterschied macht.

Die folgende Zeichnung zeigt das allgemeine Konzept und das Ausmaß der erreichbaren Widerstandsreduzierung:

Im Wesentlichen ist die Flächenregel eine allgemeine Regel des Flugzeugdesigns, die abrupte Änderungen der Querschnittsfläche eines Flugzeugs von einem Punkt zum anderen auf seiner Längsachse verbietet, da dies Bereiche mit niedrigem Druck in der umgebenden Luftströmung erzeugen würde, die buchstäblich halten würden das Flugzeug zurück und reduziert seine Geschwindigkeit durch Formwiderstand. Die Bereichsregel wird manchmal als "Überschallbereichsregel" bezeichnet, da sie bei transsonischen und Überschallgeschwindigkeiten eine größere Bedeutung hat.