SIMCON Drake - Dokumentation - OUV
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<strong>SIMCON</strong> <strong>Drake</strong> KAPITEL 9. MODELL-GEOMETRIE<br />
Formelzeichen Wert Quelle<br />
CMw 0.047 XFLR5<br />
CMc −0.08 XFLR5<br />
α 0� geforderter<br />
α0w −5.6� XFLR5<br />
α0c −4.13� XFLR5<br />
W0 2.866 lb Schätzung aufgrund der Materialmenge und der Einbauten<br />
¯xc.g. 0.89 ft Mittlerer Schwerpunkt nach Tabelle 9.3<br />
Tabelle 9.4.: Daten zur Berechnung der Einbauwinkel<br />
Formelzeichen Wert<br />
iw<br />
ic<br />
−1.0�<br />
1.15�<br />
Abbildung 9.1.: Benötigte Einbauwinkel<br />
9.3.3. Aerodynamische Optimierung mit XFLR5<br />
Nachdem nun die Geometrie des großen Flugzeuges feststand, widmeten wir uns der Runterskalierung<br />
auf die Modellgeometrie. Unsere feststehende Randbedingung war dabei die<br />
Spannweite des Modells von 1.2m. Dies ergab einen Skalierungsfaktor von 0.122 bei einer<br />
Spannweite des großen Flugzeugs von 9.8m. Mit diesem skalierten wir die einzelnen<br />
Teile des Modells Flügel, Canard, Seitenruder und Rumpf auf unsere neuen Maße mittels<br />
XFLR5 runter. Danach mussten lediglich noch die Einbaustellen der einzelnen Teile mithilfe<br />
dieses Faktors berechnet werden. Als nächstes simulierten wir das Modell (analog zu<br />
2.4.3).<br />
Hierbei fiel auf, dass der Momentenbeiwertsverlauf sich stark verändert und ins Negative<br />
absackt. Außerdem war das CLmax für 20km/h praktisch nicht zu erreichen - nur<br />
mit absolut nicht fliegbaren Momentenverläufen. Daraus resultierte die nun bei 40km/h<br />
liegende Stallspeed. Die Veränderung des Nickmomentenbeiwertverlaufs liegt an anderen<br />
Strömungseffekten durch die wesentlich kleineren Flächen. Außerdem enthält die Strömung<br />
wesentlich weniger Energie, was sich in kleineren Reynoldszahlen niederschlägt.<br />
Um dies aufzufangen, versuchten wir die Einbauwinkel, die Verwindung der Flügel sowie<br />
die des Canards und die Schwerpunktslage anzupassen. Die Problematik bestand (wie<br />
schon in 2.4.9) darin, dass wir für einen entsprechenden Verlauf des Nickmomentenbeiwerts<br />
den Canard mit einem entsprechend größeren Einstellwinkel versehen mussten oder<br />
alternativ die Flügel mit einem kleineren. Dadurch erreichte man jedoch bei Stallgeschwindigkeit<br />
nicht mehr den nötigen Anstellwinkel, da die Strömung am Canard vorzeitig abriss<br />
oder der Flügel nicht mehr genügend Auftrieb generierte. Nun kann man iterativ ein Optimum<br />
erreichen, indem man versucht einen möglichst hohen Anstellwinkel im Stall zu<br />
erreichen, da dies den größten Einfluss auf ein erreichbares CLmax hat. Hier ergeben sich<br />
dann meistens größere CLmax Werte als nötig und man kann so den Einstellwinkel des<br />
Flügels verringern oder die Verwindung anpassen um somit den Verlauf der CM über α<br />
Kurve zu verbessern. Es ergab sich jedoch, dass wir entweder den gewünschten Nickmomentenbeiwertverlauf<br />
oder das CLmax erreichten. Hieraus resultierte, dass wir den Flügel,<br />
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