Mit der Aerodynamik ging es jetzt etwas schneller als gedacht, ich habe eine Präsentation gefunden, die ich wohl damals zur Auslegung gleich für die Vereinskollegen geschrieben hatte.
Zunächst ein paar mehr Eckdaten zum finalen Entwurf, siehe XFLR5 Screenshot.
Für einen Hangflieger bot es sich an, sich an einem F3F Flugmodus zu orientieren. Dazu wurde eine Simulation charakteristischer Punktleistungen erstellt. Anmerkung: Es geht NICHT darum, einen wettbewerbsfähigen F3F Flieger auszulegen und ich bin mir der Unterschiede zwischen einer vereinfachten Simulation und der realen Praxis bewusst. Aber auch heutzutage hat man nicht unendlich viel Rechenleistung und komplexere Modelle können auch nicht unbedingt näher an der Realität sein. Ziel ist eine relative Vergleichbarkeit von verschiedenen Flugzeugparametern und Profilen.
0. Der Flieger startet und muss mit Geschwindigkeit A
1. 30 s im geringsten Sinken verbringen (d.h. Höhe aufbauen am Hang), muss aber nach 100 m Strecke wieder umdrehen, um nicht zu weit weg zu fliegen. Also haben wir Geradeausflug und eine Kurve jeweils im geringsten Sinken. Die dabei verlorene Höhe wird aufsummiert.
2. Anstechen bis eine Geschwindigkeit B erreicht ist, die dabei verlorene Höhe wird weiterhin aufsummiert.
3. Ein Kurs mit 10x 100 m Strecke und 9 Turns muss mit Geschwindigkeit B in möglichst kurzer Zeit absolviert werden. Die dabei verlorene Höhe wird aufsummiert.
Heraus kommen eine insgesamt verlorene Höhe und die Zeit für den Kurs. Also zwei "Kosten", die gegeneinander abgewogen werden müssen. Simuliert man eine ganze Menge an möglichen Flugzeugentwürfen, dann bekommt man eine Grenzlinie heraus, sog. Pareto-Front. Hier sieht man, dass langsamere Entwürfe weniger Höhe verlieren als schnellere und umgekehrt. Das wäre jetzt auch ohne Simulation einleuchtend würden die ein oder anderen sagen. Wo liegt aber der attraktivste Kompromiss? Da bildet sich oft eine Stelle in der Pareto-Front aus, die in allen "Kosten" eigentlich ganz in Ordnung ist. Hier um die 40 s Rundenzeit bzw. 300 hm. Aus diesen Lösungen ist auch der finale Entwurf ausgesucht. Das ist von der Größenordnung ganz okay für eine vereinfachte Simulation, wenn man echte F3F Zeiten ansieht und im Hinterkopf behält, dass es sich um einen 2.2 m Flieger handelt.
Für die, die selbst entwerfen (wollen) noch ein paar tiefergreifende Infos:
So sieht die Toolchain aus, das Besondere ist, dass Profile und Flugzeuggeometrie im Zusammenspiel bewertet und optimiert werden. Das ist zwar deutlich aufwändiger, erlaubt aber einen Einblick in die Kompromisse und physikalischen Grenzen.
Kurzer Überblick über die wichtigsten Parameter, Annahmen und einige Berechnungen:
Soweit ein Überblick zum Entwurfsvorgang des Fliegers. Ich habe versucht, nicht zu viel zu schreiben und lieber ein paar Grafiken zu verwenden. Details kann ich dazu gerne erläutern, ein bisschen über die Profile und die Flügelgeometrie würde ich ohnehin noch demnächst bringen.
Auch habe ich die offenen Fragen wie "warum T-Leitwerk", "warum seilt. angesteckte Flügel" nicht vergessen, die beantworte ich gerne demnächst. Das passt thematisch nicht zur Auslegung und da würde ich noch ein paar Bilder von Detaillösungen in der Konstruktion vorbereiten.