SIMCON Drake - Dokumentation - OUV

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