Flugphysik

[Simeon S]

Hallo zusammen,

leider konnte ich in den letzten Wochen nicht mehr mitdiskutieren, da ich auf meiner neuen Arbeitsstelle keinen offenen Zugang zum WWW habe. Dort wird alles ziemlich gründlich klassifiziert, kontrolliert und gefiltert . Naja, hat auch seine Richtigkeit.

Wie dem auch sei, ich habe mir die mitlerweile eingedrudelten (paßt doch zum fliegen ) Beiträge durchgelesen und nochmal ein wenig darüber nachgedacht und gelesen.

Hauptsächlich bin ich bei Bettos Beträgen hängengeblieben und möchte darauf eingehen. Du schriebst: "Biot-Savart hat zwar mit Strom zu tun, aber mit solchem, der Magnetfelder erzeugt."
Nun wage ich ja nicht zu behaupten, zu wissen welcher Aerodynamiker usw. etwas in der Elektrotechnik oder Physik generell verzapft hat. Aber wenn es darum geht, ob Biot-Savart den Zusammenhang zwischen Wirbelstärke und induziertem Abwind beschreibt, würde ich sogar mein Flugzeug (falls ich eins hätte ) darauf verwetten . Hier ist ein Dokument aus dem Web, wo es um den ind. Abwind "w_ind" geht (http://www.desktopaero.com/appliedae...ftingline.html).

Als zweites hat mich der Satz "Simeon hatte die Richtigkeit in Abrede gestellt, nicht die Sinnhaltigkeit für eine spezielle Problemlösung." stutzig gemacht. Ich habe ihn mindestens schon 10 mal gelesen, habe darüber meditiert, habe versucht Verknüpfungen zwischen den meinigen und den Beiträgen der anderen herzustellen und konnte dennoch keine schlüssigig Auslegung finden .
Speziell kann ich mich nur an meine Sturheit bezüglich der Zirkulation um das Profil erinnern.

Was mich aber noch beschäftig hat, war die Sache der nach unten geschleuderten Luft und Bettos Vogelexperiment. Vielleicht fällt es da auch manchmal jemandem der unvoreigenommen an eine Sache rangeht, leichter darüber nachzudenken, als einem der erst alles in 2D und 3D und reibungsfrei und reibungsbehaftet durchdenken will...

Somit bin ich aber nun aber zu dem Erkenntisstand gekommen, daß es bei einer zweidimensionalen Betrachung eines umströmten Flügelprofils keinenen Abwind und damit auch nicht den oben genannten Zusammenhang gibt. Die Zirkulation um das Profil steht im passenden Verhältnis zur Umströmung und wird zum Erfüllen der Kuttaschen Abflußbedingung vollkommen aufgebraucht. Somit wird kein Abwind entstehen. Voraussetzung ist jedoch ein unendlich langer Flügel. Aber es sollte auch in einem Windkanal annähernd funktionieren, wo ein Flügel in einem Rechteckkanal ganau von einer Wand bis zur anderen geht. Dadurch wird die Umströmung der Enden verhindert. Diese Methode wird auch zur Validierung theoretischer Profildaten in der Praxis genutzt.

Begibt man sich aber in den dreidimensionalen Raum, muß der Anfahrwirbel mit dem gebundenen Wirbel um den (nun endlichen) Tragflügel verbunden werden, damit auch im Raum der Thomsonsche Wirbelsatz erfüllt werden kann. Diese Verbindung schaffen die freien Wirbel (siehe Bild in meinem zweiten Beitrag), die durch die Umströmung der Flügelaußenseiten erzeugt werden und deren Wirbelstärke Gamma genau der des gebundenen und des Anfahrwirbels entspricht. Jetzt ist es aber weiterhin so, daß der gebundene Wirbel des Tragflügels komplett in dessen Umströmung aufgeht und weiterhin keinen Abwind liefert. Dieser induzierte Abwind wird aber hinter dem Profil durch die freien Wirbel erzeugt und ist real meßbar (erstes Bild). Er verändert den effektiven Anstellwinkel und erzeugt damit den induzierten Widerstand. Energetisch beschreibt es Schlichtig/Trunkenbrodt so, daß der indzierte Widerstand genau der Energie entspricht, die zur Erzeugung der freien Wirbel gebraucht wird. Und da die Zirkulation im freiem und gebundenen Wirbel gleich ist, können wir über den ind. Abwind (der freien Wirbel) auf die Zirkulation des Tragflügels (Biot-Savart) schließen ... und mit der Zirkulation den Auftrieb (Joukowski) berechnen und umgekehrt.

Unterzieht man den Abwind dann noch einer Impulsbetrachtung kommt man am Ende darauf, daß er als Massenstrom genau den Auftrieb in 3D-Strömung entspricht (zweites Bild).

Obwohl die Entkopplung praktisch Schwachsinn ist, könnte man thoretisch sagen: die Zirkulation ist die Voraussetzung für den Auftrieb. Folge der Auftriebserzeugung sind die freien Wirbel und der damit verbundene induzierte Abwind. Da dieser aber im direkten Verhältis zu Auftrieb steht, kann man über ihn auch anahand einer Impulsbetrachtung auf den Gesamtauftrieb schließen.
Global gesehen ist der Impulszugang logisch und einfacher nachvollziehbar als irgendwelche Zirkulationen. Andererseits verführt er aber auch zu der Annahme, das der Flügel die Luft wie ein Ablenkschild einfach nach unten drückt. Für Designzwecke reicht die grobe Betrachtung heutzutage sicher nicht aus. Aber um auf den FXP Artikel zurückzukommen, finde ich daß er einen guten vereinfachten Zugang bietet um die Grundlagen zu kennen. Tiefer einzusteigen, würde nicht der Zielsetzung des FXP entsprechen und wer mehr wissen will, kann sich in Literatur kundig machen ... oder mit uns diskutieren .

MfG

Simeon





PS: Peter - danke für's Daumendrücken ... läuft bisher gut und macht richtig Spaß.