Gibt es ein Instrument zur Messung der verschiedenen Widerstandsarten?

Question

Gibt es ein Instrument zur Messung der verschiedenen Widerstandsarten?

Luftfahrt
Aerodynamik
Fluginstrumente

xxavier

Gibt es einen "Widerstandsmesser", der den Gesamtwiderstand, den induzierten Widerstand und den Parasitenwiderstand separat anzeigt? Wenn nicht, wäre es theoretisch möglich, einen zu bauen?

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Gibt es ein Instrument zur Messung der verschiedenen Widerstandsarten?

Camille Goudeseune · Answer 1

Ja, teilweise. Der Nachlaufrechen eines Windkanals (eine Anordnung von Pitotrohren) kann angepasst werden, um den Profilwiderstand während des Fluges zu messen (Formwiderstand plus Hautreibung).
Measuring Wing Profile Drag using an Integrating Wake Rake , von Pifer und Bramesfeld, in Technical Soaring 36(3):74-82, 2012.
Der Artikel enthält keine Flugfotos, sodass er möglicherweise nicht tatsächlich angeflogen wurde Zeitpunkt der Veröffentlichung.

@quietflyer erwähnte Richard Johnson, der tatsächlich ein Flugzeug mit Schlepprechen geflogen ist.

Der Flügelschlepprechen wurde an der linken Flügelhinterkante des N3176T installiert, 1,0 Meter außerhalb des Flügelwurzelgelenks. ...

R. Johnson, „ A Flight Test Evaluation of the SZD-55-1 “, Soaring , März 1992.

Der Schlepprechen selbst wird in einem anderen Artikel beschrieben und gezeigt:
R. Johnson, „ Endlich: ein Instrument, das Widerstand liest! “, Soaring , Oktober 1983.

Die Antwort von JZYL erklärt, wie ein Nachlaufrechen funktioniert, und schlägt vor, dass es helfen würde, nicht nur den Druck, sondern auch den Querstrom zu messen. Aber es wäre schwierig, eine Reihe von Querströmungssensoren (heißer Film vielleicht?) zu schleppen, ohne den Luftwiderstand und den Schwerpunkt des Flugzeugs zu beeinflussen.
@xxavier und andere - Schlepprechen wurden sicherlich im Flug verwendet, um den Luftwiderstand von Segelflugzeugen zu messen - siehe zum Beispiel einige Arbeiten von Richard Johnson. Ich bin mir ziemlich sicher, dass das Instrument fest am Flugzeug montiert ist und nicht geschleppt wird. Diese Antwort könnte verbessert werden, indem Verweise auf diese Arbeit aufgenommen werden. Tatsächlich bin ich mir ziemlich sicher, dass ich im Segelflugmuseum in Moriarty, New Mexico, einen Segelflieger mit einem Schlepprechen gesehen habe. Wenn ich Fotos finden kann, kann ich eine tatsächliche Antwort in diese Richtung verfassen.
Schlepprechen werden bereits seit mindestens einem halben Jahrhundert hinter Flügeln geflogen. Im Internet fehlen jedoch fotografische Beweise.
Kann Rechen den Druckwiderstand getrennt von der Hautreibung messen? Ist das Rake motorsport.tech/wp-content/uploads/2020/02/… ?
1, nein, ein Rechen kann nicht wissen, was die Druckänderung verursacht hat. 2, tolles Foto, vielleicht ist es ein Schlepprechen. Welchen Kontext gibt es für dieses Foto? (Es lohnt sich, diese Frage als neue Frage zu stellen, anstatt sie in diesen Kommentaren zu verstecken.)

JZYL · Answer 2

Theoretisch ist es möglich, den induzierten Widerstand vom Widerstand der Parasiten zu unterscheiden, zumindest bei Unterschallströmung. Die Widerstandskraft kann durch Impulserhaltung in einem Kontrollvolumen quantifiziert werden (beachten Sie, dass das Koordinatensystem in der Stabilitätsachse liegt):

D = - \oint_{S_{\infty}} P \hat{ich} \cdot D \vec{S} - \oint_{S_{\infty}} ρ (\hat{ich} \cdot \vec{u}) (\vec{u} \cdot D \vec{S})

$D=-\oint_{S_\infty}p\hat{i}\cdot d\vec{S} - \oint_{S_\infty}\rho (\hat{i}\cdot\vec{u})(\vec{u}\cdot d\vec{S})$

Wo $p$ ist statischer Druck und $\rho$ ist Dichte.

Wenn die Seiten des Kontrollvolumens weit vom Flügel/Flugzeug entfernt sind, dann tendiert das Strömungsfeld zu den Freistromwerten und ihre Beiträge gehen gegen Null. Die einzige Seite, die zählt, ist die hintere Grenze, die als Trefftz-Ebene bezeichnet wird .

Nach etwas Algebra (Ref. Drela , Flight Vehicle Aerodynamics) können wir den induzierten Widerstand und den Parasitenwiderstand (tiefgestellt $_\infty$ bezeichnet Free-Stream-Werte):

Induzierter Widerstand ( $v$ Und $w$ sind Querstromkomponenten):
$D_{ich} = \int_{S_{T}} ρ_{\infty} \frac{v^{2} + w^{2}}{2} D S$ $D_i=\int_{S_T}{\rho_\infty \frac{v^2+w^2}{2}dS}$
Parasiten ziehen ( $u$ ist die axiale Strömungsgeschwindigkeit, $V_\infty$ ist die Free-Stream-Geschwindigkeit):
$D_{P} = \int_{S_{T}} ρ u (v_{\infty} - u) D S$ $D_p=\int_{S_T}{\rho u(V_\infty-u)dS}$

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie induzierte und parasitäre Widerstandsbeiträge messen können, indem Sie ein großes Netz hinter und weit vom Flügel / Flugzeug (Trefftz-Flugzeug) auswerfen. Um den induzierten Widerstand zu messen, benötigen Sie eine Reihe von Sonden, die die Querströmung an einzelnen Stellen in der Trefftz-Ebene messen können. Um den Parasitenwiderstand zu messen, benötigen Sie eine Reihe von Staurohren, um den Gesamtdruck und den daraus resultierenden Impulsdefekt zu messen.

Querströmungskomponenten v und w in der Formel für den induzierten Widerstand, haben eine Richtung nach unten, präpedikulär zum Freistrom?

Gibt es ein Instrument zur Messung der verschiedenen Widerstandsarten?

xxavier

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