fe Ü7 leitwerksauslegung
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Übung Flugzeugentwurf - 1
Übung Flugzeugentwurf
Ü – Leitwerksauslegung
Neutralpunkt
2D/3D-Plot
Übung Flugzeugentwurf - 4
Definitionen FM
Moment um den Schwerpunkt
M = AFR (xS - xFR) + M0FR – AH rH = 0
dimensionslos
Cm = Cm0FR + xS−xFR
lμCAFR −
rH
lμ
q H SH
q S CAH = 0
mit rH
lμ
q H SH
q S= VH “Leitwerksvolumen”
vereinfachend (CA ≈ CAF) gilt:
𝜕Cm𝜕CA
≈𝜕Cm𝜕CAF
=xS − xFR
lμ−𝜕CAH𝜕αH
𝜕αH𝜕α
𝜕α
𝜕CAF rHlμ
q H SHq S
𝜕Cm𝜕CA
=xS − xFR
lμ−
(CAα)𝐻(CAα)𝐹𝑅
1 −𝜕αW𝜕α
VH
FRM 0
HA
FRAHr
FRS xx
Übung Flugzeugentwurf - 6
LW-Formgebung
Man kann wie folgt annehmen:
Zuspitzung und Streckung
Höhenleitwerk Seitenleitwerk
Streckung L Zuspitzung l Streckung L Zuspitzung l
Kampfflugzeug 3-4 0,2-0,4 0,6-1,4 0,2-0,4
Segelflugzeug 6-10 0,3-0,5 1,5-2,0 0,4-0,6
andere 3-5 0,3-0,6 1,3-2,0 0,3-0,6
T-Leitwerk - - 0,7-1,2 0,6-1,0
la
S Ref /2
li
SHLW/2 i
a
l
ll
Hlw Slw, Ref,
2
S
bL
b/2
b/2
Streckung
Zuspitzung
[Howe]
Übung Flugzeugentwurf - 7
Reduziertes LW-Volumen = f(SP, Stabilitätsmaß)
(CAα)𝐻(CAα)𝐹𝑅
𝑽 𝑯 = −xS − xN
lμ+xSlμ−xFRlμ
0.25
instabil
stabil
𝐱𝐒 − 𝐱𝐍𝐥𝛍
𝐱𝐒𝐥𝛍
(𝐂𝐀𝛂)𝐇(𝐂𝐀𝛂)𝐅𝐑
𝐕 𝐇
Beispiel:
hinterste Schwerpunktlage xSlμ
=0.5
Mindeststabilitätsmaß = %5 xS−xN
lμ= −0.05
(CAα)H
(CAα)FRV H = 0.3
Übung Flugzeugentwurf - 8
HLW-Dimensionierung
Übung Flugzeugentwurf - 9
HLW-Dimensionierung (Steuerbarkeit)
(𝐂𝐀𝛂)𝐇(𝐂𝐀𝛂)𝐅𝐑
𝐕 𝐇= 0.3
𝐂𝐀𝐅𝐑𝐦𝐚𝐱 = 𝟏. 𝟒 𝐂𝐀𝐅𝐑𝐦𝐢𝐧 = −𝟎. 𝟕
𝐂𝐦
𝐂𝐀𝐅𝐑
CmFR Flügel allein
xS lμ = 0.25
CmFR Flügel allein
xS lμ = 0.5
𝐂𝐀𝐇 = −𝟎. 𝟕𝟑
CmH LW
gedrückt
𝐂𝐀𝐇 = 𝟎. 𝟔𝟕
CmH Leitwerk
gezogen
Cm0FR
Übung Flugzeugentwurf - 10
HLW-Dimensionierung
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
CAF
Cm
Gleichgewichtszustände für min./max. Flügelauftriebsbeiwerte CA,F
Cm,F
(xS/l
= 0.5)
Cm,H
(LW gezogen H= -7.2[°],
H=10.6[°])
Cm,H
(LW gedrückt H= -2.8[°],
H=-11.7[°])
Übung Flugzeugentwurf - 11
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
CAF
Cm
bzw
. C
AH
H = -7.2[°]
Cm,F
Cm,H
Cm
CA,H
HLW-Dimensionierung
Übung Flugzeugentwurf - 12
HLW-Dimensionierung
Übung Flugzeugentwurf - 16
HLW-Auslegungsdiagramm SH= f(SP)
Übung Flugzeugentwurf - 17
HLW-Auslegungsdiagramm SH= f(SP)
Übung Flugzeugentwurf - 19
Schwerpunktdiagramm
Aussentanks & Bewaffnung
15-27% l
Übung Flugzeugentwurf - 20
HLW-Auslegungsdiagramm SH= f(SP)
[Hafer, Sachs]
xNutz mindestens
erforderliche
LW-Fläche
möglicher
SP-Bereich
Übung Flugzeugentwurf - 21
HLW-Auslegung
Man kann wie folgt annehmen:
Zuspitzung und Streckung
Höhenleitwerk Seitenleitwerk
Streckung L Zuspitzung l Streckung L Zuspitzung l
Kampfflugzeug 3-4 0,2-0,4 0,6-1,4 0,2-0,4
Segelflugzeug 6-10 0,3-0,5 1,5-2,0 0,4-0,6
andere 3-5 0,3-0,6 1,3-2,0 0,3-0,6
T-Leitwerk - - 0,7-1,2 0,6-1,0
la
S Ref /2
li
SHLW/2 i
a
l
ll
Hlw Slw, Ref,
2
S
bL
b/2
b/2
Streckung
Zuspitzung
[Howe]
Übung Flugzeugentwurf - 22
SLW-Auslegung
Man kann wie folgt annehmen:
Zuspitzung und Streckung
Höhenleitwerk Seitenleitwerk
Streckung L Zuspitzung l Streckung L Zuspitzung l
Kampfflugzeug 3-4 0,2-0,4 0,6-1,4 0,2-0,4
Segelflugzeug 6-10 0,3-0,5 1,5-2,0 0,4-0,6
andere 3-5 0,3-0,6 1,3-2,0 0,3-0,6
T-Leitwerk - - 0,7-1,2 0,6-1,0
la
S Ref /2
li
SHLW/2 i
a
l
ll
Hlw Slw, Ref,
2
S
bL
b/2
b/2
Streckung
Zuspitzung
[Howe]
Übung Flugzeugentwurf - 23
SLW-Auslegung
Pfeilung
Für die Pfeilung der Leitwerksflächen gelten folgende Regeln:
Höhenleitwerk
• 5° mehr als Flügel:
- späterer Strömungsabriss
- höhere krit. Machzahl
Seitenleitwerk
• ca. 35 ° – 55 ° (schnellere Flugzeuge)
• max. 20 ° (langsamere Flugzeuge)
Relative Dicke
Höhenleitwerk (ähnlich wie Flügel)
• ca. 10% dünner bei Hochgeschwindigkeits-Lfz.:
- höhere krit. Machzahl
Übung Flugzeugentwurf - 24
Äußere Konfiguration / Digital DATCOM
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