SIMCON Drake - Dokumentation - OUV

SIMCON Drake KAPITEL 2. FLUGZEUGGEOMETRIE
bauen, haben wir uns bewusst viel Zeit genommen, um nicht von vorn herein mit einem
schlechten Konzept zu starten. An dieser Stelle möchten wir daher einen Einblick in unsere
Entscheidungskriterien geben.
1. Flugsicherheit: Dieser Punkt ist unserer Meinung nach einer der entscheidenden
Vorteile der Canardkonfiguration. Da ein solches Flugzeug so ausgelegt wird, dass
bei Verringerung der Fluggeschwindigkeit der Strömungsabriss zuerst am Canard,
also dem vorderen Flügel eintritt, ist ein Überziehen des Flugzeugs im Prinzip nicht
möglich. Da im gesamten Grenzbereich die Strömung an der Haupttragfläche noch
anliegt, gibt es keinen schlagartigen Auftriebsverlust oder gar ein Abkippen mit anschließendem
Trudeln. Wenn die Strömung am Canard abreißt, senkt das Flugzeug
die Nase und holt Fahrt auf, ohne dabei stark an Höhe zu verlieren. Diesem markanten
Vorteil stehen allerdings auch zwei, aus unserer Sicht jedoch weniger signifikante
Nachteile entgegen. Zum einen haben wir durch den vorderen Flügel gerade bei Start
und Landung ein etwas eingeschränktes Sichtfeld. Außerdem werden am Boden die
Seitenruder nicht durch den Luftstrahl des Propellers angeblasen, wodurch die Ruderwirkung
abgeschwächt ist.
2. Flugmechanische Abwägung: Bei allen Vorteilen der Canardkonfiguration gilt
es aus flugmechanischer Sicht, ein paar Probleme zu bewältigen. Bei der Auslegung
des Canards ist, wie es sich im Folgenden offenbaren wird, eines der Hauptprobleme,
dass der Hebelarm des Höhenruders (bedingt durch die bei Canardkonfigurationen
im Allgemeinen kurze Rumpflänge) sehr klein ist und dieses daher relativ groß gebaut
werden muss, um das durch die Tragflächen erzeugte abnickende Moment zu kompensieren.
Dieses Problem erschwert schon von vorneherein den Einsatz von Landeklappen
an der Haupttragfläche erheblich, da diese das Moment zusätzlich verstärken
würden. Aus diesem Grund bauen wir keine Landeklappen ein, was auch dem Ziel
einer einfachen Konstruktion gerecht wird. Dies bedeutet, dass unsere Flügelfläche
groß genug sein müsste, damit bei Start und vor allem bei der Landung entsprechend
unserer zu erreichenden Stallspeed eine kleine Fluggeschwindigkeit erreicht werden
kann. Ein weiterer Faktor, der die Landegeschwindigkeit jedoch erhöht, ist, dass die
empfohlene Landegeschwindigkeit der um einen gewissen Sicherheitsfaktor erhöhten
Stallgeschwindigkeit entspricht. Das bedeutet, dass man bei einem konventionellen
Flugzeug, wo die Strömung zunächst an der Haupttragfläche abreißt, die Auftriebseigenschaften
dieser Tragfläche gut ausnutzen kann, indem man nahe am maximalen
Auftriebsbeiwert fliegt. Bei einem Canardflugzeug muss jedoch eine Landegeschwindigkeit
gewählt werden, die der Stallgeschwindigkeit des Canard-Flügels zuzüglich
des Sicherheitsfaktors entspricht. Da der Canard-Flügel deutlich vor der Haupttragfläche
abreißen muss, hat diese bei der Landegeschwindigkeit einen deutlich geringeren
Auftriebsbeiwert als bei einem vergleichbaren konventionellen Flugzeug. Also
werden hier lediglich die Auftriebseigenschaften des Canard-Flügels gut ausgenutzt.
Daher braucht man bei einem Canardflugzeug eine größere Flügelfläche als bei einem
konventionellen Flugzeug, um eine bestimmte Landegeschwindigkeit zu erreichen.
3. Richtungs- und Querstabilität: Bedingt durch den bei Canardkonfigurationen
im Allgemeinen vergleichsweise kurzen Rumpf ist der Hebelarm der Seitenruder relativ
kurz. Daher müssen diese insgesamt größer gebaut werden, um die erforderliche
Richtungs- und Querstabilität zu erzeugen. Um die Seitenruder (am Trägflächenende)
weiter nach hinten zu versetzen, ist es nötig eine starke Flügelpfeilung einzuset-
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