SIMCON Drake - Dokumentation - OUV
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<strong>SIMCON</strong> <strong>Drake</strong> KAPITEL 2. FLUGZEUGGEOMETRIE<br />
Eine endgültige Festlegung auf die Profile für Canard und Flügel erfolgte erst relativ spät<br />
im Iterationsprozess.<br />
Wir überlegten auch, dass der Canard mit einem früher abreißendem Profil auszustatten<br />
sei, fanden allerdings im weiteren Verlauf heraus, dass dies besser mit der Einstellwinkeldifferenz<br />
eingestellt wird. (vgl. 2.4.8)<br />
Zusätzlich haben wir jedes dieser Profile mit einer ausgeschlagenen Klappe ausgestattet<br />
und simuliert, die den Ausschlag des Höhenruders am Canard darstellt. Hierfür wurde eine<br />
Klappe mit 15 Grad Ausschlag und ein Drehpunkt bei 82% der Profillänge und bei 50%<br />
der Profildicke gewählt.<br />
2.4.3. Vorgehensweise XFLR5<br />
Das Programm XFLR5 ist eine Freeware, die es ermöglicht die Strömung um Profile, Flügel<br />
sowie komplette Flugzeuge zu simulieren. Das Programm ist auf die Simulation mit kleinen<br />
Reynoldszahlen ausgelegt, da es hauptsächlich für das Design von Modellsegelflugzeugen<br />
entwickelt wurde. Es ermöglicht daher eine genaue Betrachtung der aerodynamischen Eigenschaften<br />
unseres Modellflugzeuges. Für unser großes Flugzeug müssen wir mit einer<br />
größeren Fehlertoleranz rechnen. Zur Berechnung des Flügels wählen wir in XFLR5 die<br />
3D-Panel Method und für das gesamte Flugzeug einen Mix aus 3D-Panels und Vortex<br />
lattice Method. Dafür ist eine möglichst gute Verteilung dieser Panels, in denen jeweils<br />
die Strömung berechnet wird, über den Flügel, das Canard und den Rumpf nötig, um die<br />
Strömung möglichst fehlerfrei und optimal zu simulieren.<br />
Nach der Profilwahl konnte man nun die Strömung um diese Profile simulieren. Dafür<br />
musste nun noch eine Reynoldszahl bzw. in unserem Fall ein Reynoldszahlbereich gewählt<br />
werden, der die Strömung definiert. Dies ist notwendig, da die 3-dimensionale Strömung<br />
am Flugzeug und am Flügel nicht nur eine Reynoldszahl besitzt sondern je nach Geschwindigkeit<br />
und Flughöhe in einem bestimmten Bereich liegt. Dies ist für unsere Betrachtung<br />
wichtig, da wir für Cruise und Stall in unterschiedlichen Flughöhen simulieren. Es stellte<br />
sich nun heraus, nachdem wir vorerst in einem sehr kleinen Bereich simuliert hatten,<br />
dass wir diesen vergrößern mussten. Da wir die gleichen Profile auch für unser Modellflugzeug<br />
benutzen, berechneten wir die Profile von einer Reynoldszahl von 5.000 bis hin<br />
zu 6.000.000. Dies spiegelt mit einem gewissen Sicherheitsabstand den Bereich der Geschwindigkeit<br />
unseres Modellflugzeugs bei Strömungsabriss bis hin zum Reiseflug unseres<br />
großen Flugzeugs wieder. Die Schrittweite liegt dabei bei 20.000, um eine möglichst feine<br />
Abstufung zu erhalten.<br />
Der nächste Schritt lag darin den Flügel und den Canard nach den gegeben Randbedingungen<br />
nachzubauen. Dabei wurde zunächst nur auf die vorgegebene grundlegende<br />
Geometrie, wie Flügelfläche, Streckung, Pfeilung und Taper-Ratio geachtet. Es ergab sich<br />
die erste Flügelfläche aus 2.2 zu 5.59m 2 . Die Streckung des Flügels sollte in einem Bereich<br />
von AR = 8 − 12 liegen, um eine entsprechend hohe Effizienz und eine gute Gleitzahl zu<br />
erreichen (siehe 2.4). Außerdem spielte hier noch die Betrachtung des Up- und Downwashes<br />
eine Rolle (siehe 2.3.2). Als Ausgangswert für eine Streckung erhielten wir AR = 8.76.<br />
Die Pfeilung beeinflusst hauptsächlich die Richtungsstabilität. Speziell bei einem Canard<br />
ist diese sehr entscheidend, da man genügend Pfeilung benötigt um die Seitenruder, die in<br />
unserem Fall an den Flügelspitzen befestigt sind, durch einen ausreichend langen Hebelarm<br />
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