SIMCON Drake - Dokumentation - OUV

SIMCON Drake KAPITEL 2. FLUGZEUGGEOMETRIE
Zum Durchführen einer Strömungssimulation verwendeten wir das Programm XFLR5,
Version 6.05beta. Dabei sind wir wie folgt vorgegangen: Zunächst wurde in XFLR5 die erste
Skizze mit den bisher ermittelten Parametern (Flügelfläche, Gewicht, etc.) in einen dreidimensionalen
Körper transformiert. Die Ergebnisse der ersten Simulation dienten dann
als Eingangsparameter für die Berechnungen der Einstellwinkel sowie von Neutral- und
Schwerpunkt. Im Anschluss wurden die nun präzisierten Parameter im XFLR5-Modell
eingepflegt. Die Annäherung an die gesuchte Geometrie erfolgte durch Optimierung in
XFLR5 im Wechselspiel mit den oben genannten Berechnungen.
2.4.1. Design-Punkt des Flugzeuges
Für die aerodynamische Betrachtung muss zunächst der Designpunkt des Flugzeuges festgelegt
werden, also die Crusingspeed und die Cruising-Altitude, auf die das Flugzeug ausgelegt
wird. Unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Marktanalyse (s. Abschnitt1.2)
sowie der Betrachtung von Vergleichsflugzeugen und der gewählten Motorisierung legten
wir folgende Werte fest:
� Für die Fluggeschwindigkeit wählten wir vcruise = 100kt, da diese Geschwindigkeit
zu dem ermittelten Einsatzprofil passt und noch eine ansprechende Reisegeschwindigkeit
darstellt.
� Die Cruising-Altitude ermittelten wir wie folgt: Wie bereits erwähnt, soll das Flugzeug
in Mitteleuropa unkompliziert zugelassen und betrieben werden können. Wir
orientierten uns dabei an der deutschen Luftraumstruktur. Nach der LuftVO §6,
Abs.3 Satz 1 beträgt die “Mindesthöhe bei Überlandflügen nach Sichtflugregeln”
2000 Fuß. Mit einer zusätzlichen Sicherheit von 1000 Fuß und einer angenommenen,
durchschnittlichen Höhe über MSL (Mean Sea Level) in Deutschland von 450m oder
knapp 1500ft ergibt sich Hcruise = 4500 ft.
Da der benötigte Auftriebsbeiwert von der Fluggeschwindigkeit abhängig ist, veränderte
sich mit den sich im Verlauf des Iterationsprozesses präzisierenden Werten für die Flugzeugmasse
und den Widerstandsbeiwert auch die Cruisingspeed noch leicht.
2.4.2. Profilwahl
Die nächste Entscheidung, die für die Simulation getroffen werden musste, war die Wahl
der Profile. Dabei war zu beachten, dass diese sowohl im Cruise als auch im Stall gute
Eigenschaften besitzen sollten. Zunächst haben wir verschiedene Profile untersucht und
eine Vorauswahl getroffen. Hierbei betrachteten wir die Profile bei der Design-Reynoldszahl
im Cruise sowie der Reynoldszahl im Stall. Die Reynoldszahl ist eine charakteristische
Größe für die Strömung. Abhängig von ihr werden in XFLR5 die verschiedenen Profil-
Polaren berechnet und dargestellt. Sie berechnet sich wie folgt:
Re =
v ∗ MAC
ν
(2.14)
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