924driver: >Nun kommt die Komponente hinzu, die zur Stabilisierung der ganzen Fuhre sorgt und zwar die Lage des statischen Schwerpunkts. Der Tragflügel erzeugt in dieser kritischen Situation den Hauptauftrieb an den beiden Aussenflügeln. Von den Flächenwurzeln wird kaum etwas (oder nichts) beigesteuert. Also liegt der statische Schwerpunkt im Verhältnis zu den auftriebsliefernden Flächen, an denen das Flugzeug quasi in der Luft "aufgehängt" (blöde Bezeichnung) ist, relativ tief. Wie ein "Pendel" "hängt" sich das Fugzeug der Schwerkraft folgend aus.<

Hallo Edgar,

...und Einspruch Euer Ehren.

Die für die Pfeilung maßgebliche Größe und Lage der Auftriebsverteilung ist die t/4-Linie, also die in Spannweitenrichtung von innen nach außen laufende LInie in 25% der Profiltiefe, wo auch der Druckpunkt (fast) aller Profile ist. Sodann läuten bei allen die Glocken, weil die ominöse Hortensche Glockenauftriebsverteilung in den Fliegerhirnen umherspinnt, aber kaum einer weiß, was das ist. Ich werde sie hier nicht erklären. Hinzu kommt noch der angebliche Auftriebseinbruch in der Flügelmitte eines (gepfeilten) Nurflügels, der für weitere Verwirrung sorgte. Wahr ist, daß der gepfeilte Flügel länger ist, als es seine Spannweite ausweist. Die Pfeilung wird also auf der profilrelevanten t/4-Linie gemessen. Beträgt sie moderate 15°, so bemißt sich die Flügellänge bei einer (vorgewählten) Halb-Spannweite von 6 m wie folgt: Tangens von 15° (0,2679) mal 6 [m] ergibt an den Flügelenden einen wirksamen Leitwerkshebelarm von je 1,6077 [m]. Laut dem "ollen", aber immer noch hochmodernen, weil ungemein praktischen Pythagoras ist a²+b²=c². Somit rechnen wir 6²+1,6077² und erhalten als Wurzel aus 7,6077 eine Halbspannweiten-Flügellänge von 6,21 [m]. So lang muß der Hauptholm sein. Nun können eine Vielzahl von klugen Leuten zwar rechnen wie die Weltmeister, aber sie bekommen kein Flugzeug auf die Reihe. Nimmt man bei normalen Flügeln - was ist schon normal? - ohne Zuspitzung, also Verschlankung per Strak mit nach außen kürzer werdenden Flügelrippen - den Schwerpunkt in Angriff, liegt der je nach Auftriebsverteilung so ungefähr bei 0,4 der Halbspannweite auf der t/4-Linie. Eine quer durch oder über den "Rumpf" - soweit überhaupt vorhanden - zur Flugzeug-Längsachse rechtwinklig gezogene Linie landet auf der anderen Flügelseite dann ebenfalls bei ~ 0,4 der Halbspannweite auf der t/4-LInie, wenn nichts krumm ist. Die Schnittlinie mit dem Rumpf ergibt dann den Platz des Piloten im Schwerpunkt. Der liegt beim Menschen in Höhe der Hüftgelenke. Schaut man sich die SB 13 der AKAFLIEG Braunschweig an, so sitzt der Pilot hinter der Flügelendleiste.

Fliegt das Flugzeug ohne sonstige Schränkung nun eine Kurve, z.B. wegen einer Störung, wird der kurveninnere Flügel scheinbar kürzer und erzeugt weniger Auftrieb, aber auch weniger Widerstand, während es an der andren Seite genau umgekehrt ist. Da aber hier auch mehr Widerstand ist - Erhöhung der effektiven Spannweite, pendelt sich das Flugzeug wechselseitig auf Normallage ein, wodurch sich die Stabilisierung um die Längsachse durch Pfeilung erklärt. Die Schränkung wurde ja schon erklärt: Ohne gings nämlich gar nicht!

Im Fragenkatalog ist also eine Frage gestellt worden, die offensichtlich den Zweck hat, den Flugschüler zu zwingen, sich gründlichst mit der Aerodynamik auseinander zu setzen. Behält man das im Auge, ist das natürlich *kein* Blödsinn, wie ich weiter oben geschrieben habe, aber sehr wohl für lernende Aerodynamik-Anfänger ein wenig zu ambitioniert und eitel, damit also was für die bekannt-luftfahrtadäquate Hack"ordnung".

Gruß hob

Durch die Pfeilung wird in der Regel die Flächentiefe nach außen hin immer geringer.

Nein, das ist die Zuspitzung. Die Pfeilung ist der Winkel zwischen der 1/4-Linie und der y-Achse des flugzeugfesten Koordinatensystems. 

Moin Hob,

schön erklärt.

Als ich damals meinen Schein gemacht habe, fand ich es sehr erschreckend, wie viele von den Mitaspiranten nicht wussten, warum ein Flugzeug fliegt.

Gruß

Edgar

Fliegt das Flugzeug ohne sonstige Schränkung nun eine Kurve, z.B. wegen einer Störung, wird der kurveninnere Flügel scheinbar kürzer und erzeugt weniger Auftrieb, aber auch weniger Widerstand, während es an der andren Seite genau umgekehrt ist. Da aber hier auch mehr Widerstand ist - Erhöhung der effektiven Spannweite, pendelt sich das Flugzeug wechselseitig auf Normallage ein, wodurch sich die Stabilisierung um die Längsachse durch Pfeilung erklärt

Hallo Hob,

nach meinem Verständnis IST das eine gute Erklärung für die stabilisierende Wirkung der Pfeilung auf die Hochachse (Gierachse). Der durch eine Gierbewegung voreilende Flügel erzeugt mehr Widerstand, was die Gierbewegung dämpft.

In Bezug auf die Längsachse (Rollachse) wirken die beschriebenen Kräfte nach einer Gierstörung eher nicht stabilisierend: die kurveninnere Fläche verliert Auftrieb und senkt sich daher.

In Bezug auf eine Störung um die Längsachse (Rollachse) verstehe ich immer noch nicht, welchen Effekt ein gepfeilter Flügel gegenüber einem ungepfeilten auf die Rollbewegung haben soll.

Moin Techbär,

lies dazu doch einmal meine Erklärung. Die widerspricht der von hob nicht.

Aerodynamik und die damit eingehende Mechanik, sind komplexe Zusammenhänge, wobei, je nach Lage, der eine oder andere Effekt mehr oder weniger zu Tage tritt.

Letzten Endes kannst Du so eine Antwort nur auswendig lernen und dann, falls das Interesse vorhanden ist, versuchen in die Tiefen der Aerodynamik abzutauchen. Dabei wirst Du feststellen, dass es teils sich widersprechende Meinungen gibt. Es ist eben eine Lehre, bei der man ewiger Schüler bleibt und trotzdem (meistens) nicht herunterfällt.

Vor allen Dingen sind diese Regeln nicht bei jeder Konstruktion allgemeingültig.

Z. B., man baut das Höhenruder in die Verlängerung der Profillinie zur Tragfläche oder knapp darüber, wie es oft der Fall ist. Das Höhenruder liefert bei den meisten Konstruktionen einen gewissen Abtrieb, um die Überschlagtendenz des Flügels nach vorne einzugrenzen.

Nun verschlechtert sich das Umströmungsverhalten an der Flügelwurzel und geht Richtung Strömungsabriss. Die ersten heftigen Ablösungen strömen turbolent Richtung HLW. Was macht der Bock? Er rüttelt und nimmt ggf. bei richtiger HLW-Auslegung leicht die Nase herunter! Das kann gut sein oder aber auch den Könner im Cockpit zu noch heftigeren Ziehen verleiten.

Jetzt setzt man das gleiche HLW eine Etage höher, als T-Leitwerk. Gleiches Flugmanöver. Was passiert jetzt? Weniger, bis überhaupt kein Rütteln (zumindest voraussichtlich, wenn nicht noch andere Umstände hinzutreten).

Man kann bestimmte Regeln also nicht verallgemeinern. Dazu sind sie von viel zu vielen Einflüssen abhängig. Evtl. könnte man sich über Konstruktionsabsichten und den Wegen dorthin unterhalten. Bzw. welche Effekte bei einem bestimmten Modell besonders herausgekehrt worden sind.

Das Optimum an Stabilität bedeutet gleichzeitig, dass man die Lenkfähigkeit drastisch einschränkt. Deshalb werden heutige Jagdflugzeuge mit künstlicher Stabilität aus dem Computer beherrschbar gehalten. 

Selbst bei Hob`s und meinen Eingangsbeispielen könnte man mit seinen positiven Konstruktionsabsichten noch Schiffbruch erleiden, wenn man nur das falsche Profil oder eine unglückliche Streckung wählt.

Gruß

Edgar

Techbär: >Hallo Hob,

nach meinem Verständnis IST das eine gute Erklärung für die stabilisierende Wirkung der Pfeilung auf die Hochachse (Gierachse). Der durch eine Gierbewegung voreilende Flügel erzeugt mehr Widerstand, was die Gierbewegung dämpft.

In Bezug auf die Längsachse (Rollachse) wirken die beschriebenen Kräfte nach einer Gierstörung eher nicht stabilisierend: die kurveninnere Fläche verliert Auftrieb und senkt sich daher.

In Bezug auf eine Störung um die Längsachse (Rollachse) verstehe ich immer noch nicht, welchen Effekt ein gepfeilter Flügel gegenüber einem ungepfeilten auf die Rollbewegung haben soll. <

Da hast du schon Recht - sehr gut erkannt! Ich hatte es weiter oben ja schon anklingen lassen, daß die V-Form die Pfeilung ergänzen muß. Aber: Ich habe diese problematische Frage ja auch nicht gestellt und schon gar nicht die nun hier diskutierte Multiple-Choise-Antwort formuliert.

Die Pfeilung wird fast ausschließlich zur Speederhöhung wegen der damit einhergehenden Widerstandsverminderung - wie von Edgar alias 924driver erklärt - eingesetzt: Das Flügel-Profil - in seiner relativen Dicke in % der Profillänge (Flügeltiefe) ausgedrückt und als Bauhöhe (Statik) für den Holm - je größer (höher, h³, h^4), je besser, geschätzt, wird dabei aerodynamisch wirksam, scheinbar dünner, die Rippen beim Rechteckflügel wegen der Pfeilung also real länger - in Flugrichtung, was bedeutet, daß sie, wie üblich in % der Dicke ausgedrückt, dünner werden. Und natürlich spielt auch die Schränkung am Flügelende - eine geometrische und / oder aerodynamische - eine Rolle. Wichtiger ist aber die V-Form, wie schon erläutert: Lass′ uns bei den von mir erwähnten 8° pro Flügelseite bleiben. Das funktioniert dann so, daß der nach einer Störung abtauchende Flügel z.B. waagerecht liegt und nun 100 % seiner wahren Projektionslänge erreicht und damit vollen Auftrieb gemäß seines Anstellwinkels Alpha. Das dreht den Flügel zurück. Der andere korrespondierende Flügel steht nun relativ zur Flugrichtung mit 2 x 8° = insgesamt 16° nach oben, wird scheinbar kürzer (senkrechte Projektion) und "schwächelt", so daß er sich wegen dieses fehlenden Auftrieb-Anteils im wahrsten Sinne des Wortes zunächst mal klein macht, der Gegenseite also erlaubt, zu expandieren. Das pendelt sich dann ein, bis die nächste Störung kommt. Die Amplituden sind denkbar klein, diese spezielle Flügelarbeit ist für das menschliche Auge kaum wahrnehmbar.

Gruß hob

Nun sind die Konstrukteure ja stets bemüht, Synergien zu erzeugen, d.h. neudeutsch win-win-Effekte zu setzen.

Mit der Pfeilung erreicht man folgendes:

1. Dickes Profil ermöglicht dicke, also hohe Holme (Bauhöhe) und damit kerngesunde Statik, z.B. höhere Maximalbelastungen (g).

2. Trotzdem ein dünneres Profil und damit mehr Geschwindigkeit, wie im vorhergehenden Beitrag erläutert.

3. Den zusätzlichen Einsatz eines Strakes, d.i. der extrem gepfeilte Vorsatz rechts und links vom Rumpf vor einem Delta- oder auch Trapezflügel. Durch diese Maßnahme erreicht man einen Auftriebszuwachs durch Erhöhung der Turbulenz eng am Rumpf. Mit wachsendem Anstellwinkel nehmen dabei Intensität und Auftriebsausdehnung zu.

4. Diesen Strake-Effekt nutzt man als Auf- oder Vorsatz auf dem Rumpfrücken unmittelbar vor dem Seitenleitwerk aus, um z.B. beim Trudeln - wo sich Höhen- und Seitenleitwerk oft gegenseitig abschatten - ein intensiver reagierendes Seitenleitwerk zu erhalten.

Gruß hob

@hob & 924driver

Herzlichen Dank für die tollen Beiträge. Das Gespräch hat bei mir halb verschüttetes oder nie gründlich vertieftes Wissen aktiviert und erweitert.

Die Aussage im SPL Fragen-/Antwortenkatalog, die Flügelpfeilung habe Einfluss auf die Querstabilität (Rollstabilität), ist wohl eher mit Vorsicht zu genießen, da scheinen wir uns einig zu sein. Die Erkenntnis, die zu dieser Aussage geführt haben mag, bleibt wohl im Verborgenen.

Hochinteressant sind die Auslegungsdetails von Flugzeugen allemal. Kaum hat man verstanden, warum etwas so und genau so gemacht wird / gemacht werden muss, kommt wieder ein Entwurf daher, an dem etwas ganz anders gemacht wird - und fliegt (meistens) auch gut. Es kommt eben darauf, was man damit erreichen will.

Gruß Techbär

Geh mal mit nem SUV auf einen Kartkurs und versuche damit eine Bestzeit hinzulegen oder fahr mal mit ner nicht modifizierten Familienkutsche durch die Pampa.

Es ist eben alles eine Sache der Konzeption. Genauso ist es bei Flugzeugen auch. Dabei führen viele Wege nach Rom, mit Vor- und auch Nachteilen.