eMotion - OUV

Entwurf eines Selbstbauflugzeugs
NP-CG = 0,15 * 0,949m = 0,142m.
D.h. der vordere Schwerpunkt liegt ca. 4,4cm (=0,186m - 0,142m) hinter dem
aerodynamischen Zentrum AC und der Neutralpunkt NP liegt wie gefordert hinter
(14,2cm) dem Schwerpunkt.
Wählen wir jetzt einen Stabilitätswert von nur 5%, dann ergibt sich für
NP-CG = 0,05 * 0,949m = 0,047m
mit einer hinteren Schwerpunktlage von 0,130m (=0,186m-0,047m) hinter AC.
In beiden Fällen hat das Flugzeug eine ausreichende statische Längsstabilität, da
der Neutralpunkt hinter den Schwerpunkten liegt. Da das aerodynamische Zentrum AC
bei 25% der mittleren Flügeltiefe liegt, ergibt sich bei der Flügelwurzel ein fester
Abstand zwischen Flügelkante und dem aerodynamischen Zentrum von 30,5 cm (=0,25
*1,220m).
Die statische Längsstabilität wird jedoch geringer, je weiter der Schwerpunkt zum
Neutralpunkt wandert. Gleichzeitig wird auch der Anstellwinkel α und somit auch der
Auftriebsbeiwert CL und der Auftrieb größer. Fallen Neutralpunkt und Schwerpunkt
zusammen, so wird das Drehmoment unabhängig vom Anstellwinkel α. Das Flugzeug hat
dann eine neutrale Längsstabilität und der Pilot vernimmt jetzt keine Gegenkraft im
Steuerknüppel wenn er mit einem neuen CL fliegt.
Bei einem statisch stabilen Flugzeug wird der Abstand zwischen der hinteren
Schwerpunktlage und dem Neutralpunkt als Stabilitätsmaß (static margin) bezeichnet.
In Abbildung 20 sind beide Neutralpunkte NP dargestellt: der bei festgehaltenem
Höhenruder (stick fixed) und der bei losgelassenem Höhenruder (stick-free). Das
Höhenruder wird in der Stick-free-Position nicht vom Piloten gehalten, sondern
verbleibt durch die Umströmung in seiner Nullstellung.
Abbildung 20a: Winkel des Höhenleitwerks 7
Zur Bestimmung des Neutralpunktes bei gehaltenem Höhenruder (stick fixed)
betrachten wir zunächst der an dem Höhenleitwerk wirkende Anstellwinkel αh
und daraus abgeleitet
mit
α = Anstellwinkel (angle of attack) des Tragflügels
ih = Einstellwinkel (incidence angle) des Höhenleitwerks und
ε = Abwindwinkel (downwash angle)
Version: 01-2012 Projektname: eMotion Seite 48