Was ist (theoretisch) die effizienteste Form für ein Flugzeug, vorausgesetzt, Sie müssen keine Fracht transportieren?

Angenommen, Sie müssen kein großes Stück auf der Unterseite für Stauraum / Personen haben (wie bei allen Flugzeugen) und Sie kümmern sich nicht um die Stabilität. Was ist die energieeffizienteste Form für ein Flugzeug in Bezug auf Energie? erforderlich, um die Höhe zu halten? Ich würde vermuten, dass es der fliegende Flügel ist.

Was es tun sollte:

  • Verwenden Sie bei Bedarf eine Computersteuerung, um den Strombedarf zu reduzieren

Alle anderen Anforderungen stehen an zweiter Stelle; Effizienz ist das dominierende Ziel.

Du meinst "nur um die Höhe zu halten"? Keine Vorwärtsbewegung notwendig?
unendlich langer Nurflügel mit passendem Profil...
you don't care about stabilityalso wäre ein abtauchen auf die erde optimal?
Es hängt von der Geschwindigkeit und Höhe ab, wohin dieses Flugzeug fliegen soll.
Es hängt auch von der Mission des Flugzeugs ab. Geht es darum, so lange wie möglich wach zu bleiben oder tatsächlich etwas zu erreichen?
Die energieeffizienteste Form für ein Flugzeug, um einfach in der Luft zu bleiben, ist jedes Flugzeug, das leichter als Luft ist (z. B. Ballon, Zeppelin usw.). Es ist überhaupt keine Energie erforderlich, um in der Luft zu bleiben. :) Dies ist jedoch nicht unbedingt der energieeffizienteste Weg, um tatsächlich eine beträchtliche Entfernung zurückzulegen, insbesondere wenn Sie dies zeitnah tun möchten.
Es wäre wahrscheinlich gut, wenn wir diese Frage etwas konkretisieren könnten. Denken wir zum Beispiel nur an Flugzeuge, die schwerer als Luft sind? Denken wir nur an Flugzeuge? Definieren wir „Effizienz“ in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch, der erforderlich ist, um zwischen zwei Orten zu gelangen, oder in Bezug auf die Energie, die erforderlich ist, um x Zeit in der Luft zu bleiben? Wenn jedes Flugzeug zählt und es uns nur darum geht, in der Luft zu bleiben, lautet die Antwort nur "jedes Leichter-als-Luft-Flugzeug". Ein Gleitschirm auf Thermik funktioniert aber auch. :)
Ich mag die Idee dieser Frage, aber sie muss spezifischer sein, um gute Antworten zu finden. Im Moment könnten Sie viele gute Argumente für viele verschiedene Flugzeugklassen anführen , ganz zu schweigen von dem jeweiligen Flugzeug selbst.
@PeterKämpf woher kommt diese Bearbeitung? hat das OP das irgendwo angegeben?
@Federico: Nein, aber ich habe versucht, der Frage Substanz zu verleihen. Ansonsten war die Absage mehr als verdient. Wenn Sie nicht einverstanden sind, machen Sie die Änderung bitte rückgängig. Ich habe nichts dagegen.
@PeterKämpf Ich bin mir nicht sicher, ob Ihre Anforderung "Eine Person über eine feste Entfernung transportieren" mit der ursprünglichen Frage übereinstimmt ("brauche kein [...] Stück [...] für [...] Personen")
@ManuH: In der ursprünglichen Frage hatte das Flugzeug überhaupt keinen Zweck. Ich war versucht, pauschal zu antworten: Kein Flugzeug wird am effizientesten sein. Auch hier habe ich versucht, der Frage zumindest einen Sinn zu geben, aber Sie können die Bearbeitung gerne rückgängig machen.
@Federico: Mit dieser Bearbeitung wäre meine Antwort immer noch "kein Flugzeug". Jetzt hat es keine nennenswerte Aufgabe, und das Effizienteste, um keine Aufgabe zu erfüllen, ist nichts.
@PeterKämpf Ich verstehe Ihren Standpunkt, aber er widerspricht den Absichten des OP, und dafür gibt es einen bestimmten Grund für die Ablehnung der Bearbeitung. Wenn das OP den Umfang der Frage ändern möchte, kann er dies tun, aber mit Ihrer Bearbeitung widersprach sich die Frage eindeutig.
@boris Kommentare zeigen, dass Sie Ihre Frage eingrenzen sollten, indem Sie Ihrem Flugzeug einige Anforderungen hinzufügen oder diejenige hervorheben, die Sie für wichtig halten (so wenig Energie wie möglich verbrauchen, um in der Luft zu bleiben, unterscheidet sich von so wenig Energie wie möglich verbrauchen, um von einem Punkt zu gehen Ein weiterer)

Antworten (3)

Die beste Form für ein Flugzeug oder Segelflugzeug würde wie die ASH-30mi aussehen , ein Segelflugzeug der offenen Klasse mit einer Spannweite von 86,9 Fuß und einem Seitenverhältnis von 41:1 (Flügellänge zu Flügelsehne). Es hat eine Gleitzahl von über 60:1 und gilt als Stand der Technik für Segelflugzeuge.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Um wie viel könnte seine Gleitzahl verbessert werden, wenn kein Pilot darin sein müsste?
@boris: Wie ein Segelflugzeug ohne Pilot aussehen würde, sehen Sie sich RC-Segelflugzeuge (funkgesteuerte) Wettbewerbsflugzeuge und Pylon-Rennfahrer an. Insbesondere die Klassen F3K, F3J, F5B und F5F (beachten Sie, dass interessanterweise die Regeln für RC-Flugzeugwettbewerbe von derselben Stelle geregelt werden wie echte pilotierte Flugzeuge: FAI).
Beachten Sie, dass in den 60er und 70er Jahren einige der RC-Flugzeuge, die an den Wettbewerben teilnahmen, Nurflügler waren, aber als die Leute begannen, Kohlefaser zu verwenden, wurde das Heck so dünn, dass Nurflügler nicht mehr mit herkömmlichen Heckflugzeugen konkurrieren können. Dieser Trend spiegelt wider, was in den 30er und 40er Jahren bei Wettbewerben mit bemannten Segelflugzeugen geschah, wo es den Brüdern Horten und anderen Designern gelang, Wettbewerbe mit Nurflügler-Segelflugzeugen zu gewinnen, aber als Fiberglas auf der Bildfläche auftauchte, verloren Nurflügler ihren Vorteil
@Boris Den Piloten herausnehmen = Das Reduzieren des Gewichts macht keinen großen Unterschied in der Gleitzahl, aber es ändert das minimale Sinken.

Für ein langsames Flugzeug wahrscheinlich nur ein sehr langer Flügel, wie das Forschungsfahrzeug Helios der NASA.

Helios-Prototyp, NASA-Bild

Ein Teil des Vorteils ergibt sich aus dem schwanzlosen Design - ein Heck erzeugt einen negativen Auftrieb, um die Stabilität des Flugzeugs zu unterstützen. Wenn Sie dies beseitigen, wird ein gewisser Luftwiderstand beseitigt, es können jedoch Steuerungsprobleme hinzugefügt werden!

Ein weiterer Vorteil ist, dass der Rumpf überhaupt keinen Luftwiderstand hat - wie die Frage schon sagte, wir wollen weder Fracht noch Personen befördern.

Nicht zuletzt ergibt sich ein großer Effizienzvorteil aus der großen Streckung der Flügel, die Verluste an den Flügelspitzen reduziert.

Lang ist gut, aber ein hohes Seitenverhältnis ist besser
Wenn es darum geht, in der Luft zu bleiben, ist der Zephyr besser gelungen als der Helios und besitzt eine herkömmliche Heckkonfiguration. Daher kann ich mir vorstellen, dass es energieeffizienter ist, kann mich aber irren, da es neuere Technologien verwendet.
Guter Punkt, Helios zieht einen Großteil seines Vorteils aus dem Flügel mit hohem Seitenverhältnis - wie ein Segelflugzeug - und nicht speziell aus dem Fehlen eines Hecks. Ein Heck funktioniert jedoch, indem es einen leichten negativen Auftrieb erzeugt, daher denke ich, dass es die Effizienz leicht beeinträchtigen könnte. Deshalb habe ich mich für das schwanzlose Design entschieden.
@Andy Tail erzeugt nicht unbedingt einen negativen Auftrieb. Es muss nur in einem niedrigeren Anstellwinkel als der Flügel fliegen, um Stabilität zu gewährleisten, wie hier und hier erklärt

Ich stimme Andy zu, aber in ein paar Worten:

Der Rumpf eines Flugzeugs bietet keinen Auftrieb (oder er tut dies bei Hubkörperkonstruktionen sehr ineffizient), daher trägt er nur zu Gewicht und Luftwiderstand bei. In den meisten praktischen Flugzeugen ist dies ein notwendiges Übel, da die Grundidee darin besteht, Personen oder Dinge mit der Flugzeugzelle zu bewegen, sodass ein Kompromiss zwischen Frachtvolumen und akzeptablem Rumpfwiderstand erreicht wird. Wenn Sie stattdessen den Rumpf entfernen und nur den Flügel übrig lassen, reduzieren Sie das Gewicht (so dass weniger Auftrieb erforderlich ist) und den Luftwiderstand (so dass weniger Schub erforderlich ist, was kleinere Triebwerke ermöglicht, die auch zu Luftstromineffizienzen beitragen).

Dies ist die Mentalität hinter Northrops verschiedenen "fliegenden Flügeln" (YB-35, XB-49, B-2) sowie den NASA-Flugzeugen im Pathfinder-Stil, einschließlich Centurion und Helios, und bestimmten anderen Designs wie White Knight (das Mutterschiff für SpaceShipOne; es ist technisch gesehen ein Doppelausleger-Rumpfdesign, das dem P-38 nicht unähnlich ist, aber es sollte die Rumpfoberfläche minimieren).

Was ist (theoretisch) die effizienteste Form für ein Flugzeug, vorausgesetzt, Sie müssen keine Fracht transportieren?
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