Was bewirkt die V-Stellung von Tragflächen?
Was bewirkt die V-Stellung der Tragflächen genau?
Angeblich verbessert sich das Verhalten beim Einleiten der Kurve - wieso aber?
Ich werde aus verschiedenen Literatustellen nicht schlau.
Wo kann man das nachlesen?
https://de.wikipedia.org/wiki/V-Stellung
kann ich in keinster Weise nachvollziehen.
6 Antworten
Hast du schon mal mit Papierflugzeugen herumgespielt? Dann solltest du bemerkt haben, dass eine leichte V-Stellung der Tragflächen das Flugzeug stabilisiert. Bzw. destabilisiert, wenn das V nach unten geöffnet ist (könnte man "Lambda-Stellung" nach dem griechischen Buchstaben nennen).
Wenn die Tragflächen V-förmig stehen und das Flugzeug neigt sich (zufällig) ein wenig nach rechts, wird die rechte Tragfläche flacher und die linke Tragfläche steiler gestellt, damit erhält die rechte Seite mehr Auftrieb als die linke und das Flugzeug kehrt in die gerade Stellung zurück.
Außerdem erzeugt die linke Tragfläche mehr dynamischen "Auftrieb" nach rechts und die rechte weniger nach links, so dass das Flugzeug sich nach rechts bewegt.
ja, ist plausibel, so steht es in meinem Buch auch. Das ist aber angeblich falsch.
Steht da auch, warum das falsch sein soll?
Das würde mich allein schon deshalb interessieren, weil ich dann vermutlich alles, was ich über Drehmomente gelernt habe, revidieren muss.
Ein Pilot hat es mir gesagt als ich mit ihm diskutierte. Glaube aber nicht, dass du dein Wissen revidieren musst. :-)
Ich lese mich erst mal besser ein.
ich habs mal unten zusammengefasst aus meiner Sicht.
Also Flugzeuge mit V-Leitwerk haben 1. einen Luftwiderstand weniger - da das Seitenleitwerk entfällt 2. Einen Steuerungsmechanismuss weniger (im Modellbau braucht man dafür einen Kreuzsteuer Baustein - dann spart man einen Kanal und kann somit mit einer 2-Kanalfunkfernsteuerung ein vollwertiges Modell bauen und fliegen) und auf Grund des geringeren Luftwiderstandes, der besseren Kurveneigenschaften (Du hast in der Kurve immer einen Flügel der Auftrieb gibt - bei normalen Seiten und Höhenruder gibt es da einen Punkt wo das Flugzeug leicht absackt) Außerdem wird es bei Stealt-Flugzeugen gern angewendet - weniger Radar-Fläche (neben den Kurvenvorteil)
Bei der von dir genannten Quelle findest du das Kapitel "Sinn der V-Stellung", dort ist es gut und verständlich erklärt.
Was verstehst du daran nicht?
wodurch ein Luftstrom entlang der Längsachse des Flügels (also quer zum Rumpf) erzeugt wird. Dieser Luftstrom trifft allerdings parallel zur Schiebekraft Fy auf die Querkante des Flügels auf und erzeugt damit – zusätzlich zum nach vorne gerichteten Anstellwinkel – einen Queranstellwinkel. Dadurch entsteht ein einseitig erhöhter Auftrieb, der das Flugzeug, ohne dass mit dem Querruder der störenden Rollbewegung gegengesteuert wird, wieder in seine Ausgangslage zurückrollt (vgl. Fig. 2).
Und wo geht hier das V-Profil ein?
Ich versuche mal wiederzugeben wie ich es mir nun zusammenreime: Im oberen Bild wäre die Ausgangslage: Wir haben ein Kräftegleichgewicht zwischen dem resultierenden Auftrieb und dem Gesamtgewicht im Schwerpunkt.
Bei einer Drehung um die Längsachse zeigt der resultierende Auftrieb nicht mehr nach "oben", sondern zieht nach links (von vorne gesehen).
Nur dadurch entsteht aber noch kein rücktreibendes Moment, da ja das Gesamtgewicht im Schwerpunkt angreift.
Was aber zusätzlich passiert: das Flugzeug schlüpft nach links ab. Der dadurch erzeugte zusätzliche Luftstrom bewirkt das Aufrichten: Rein intuitiv betrachtet stellt sich die von uns aus gesehen rechte Fläche nämlich stärker gegen diese zusätzliche Strömung da sie steiler steht und somit runtergedrückt wird.
Etwas technischer betrachtet: Die rechte Fläche hat durch diesen "Querwind" einen negativern Anstellwinkel (siehe Widerstandspolare; Link unten), sodass der Auftrieb dort im Vergleich zur linken Fläche schwächer wird und sich das rücktreibende Moment einstellt. Ich glaube das ist es, was Wikipedia Artikel sagen möchte. Ich habe das nicht auf Anhieb verstanden.
https://de.wikipedia.org/wiki/Polardiagramm_(Str%C3%B6mungslehre)
Da andererseits der Auftrieb nach links zieht, ist seine Komponente nach oben kleiner (Kräfteparallelogramm), er kann also die Gewichtskraft nicht mehr so gut wie vorher kompensieren, das Flugzeug sinkt also schneller und damit erhält die linke Tragfläche (die eine größere Flächenprojektion auf die Horizontalebene hat) mehr Auftrieb entgegen der Schwerkraft als die rechte. Wir haben in diesem Sinne also zwei gleichsinnige Effekte.
Das Polardiagramm hierfür ist ein anderes als das für den Geradeausflug -- wir haben hier ja eine Querströmung und das Polardiagramm im Wikipedia-Artikel ist für ein zweidimensionales (Flugrichtung und Vertikale) Problem.
Das stimmt, aber die zusätzliche Kraft (entlang Hochachse) hängt quadratisch vom Rollwinkel ab, während die horizontale Komponente in etwa linear mit ihm verläuft. Bei kleinen Winkeln dominiert daher die Kraft-Änderung entlang der Querachse.
Die V-Stellung gibt wie schon erwähnt Stabilität um die Längsachse.
Ich versuche es mal anschaulich:
durch die V-Stellung geht der Auftrieb beim Geradeausflug nicht senkrecht nach oben, sondern ganz leicht nach innen.
Wenn das Flugzeug sich jetzt um die Längsachse bewegt, wird der senkrechte Anteil der Fläche die hochgeht geringer.
Gleichzeitig bekommt die Fläche die runtergeht mehr senkrechten Auftrieb nach oben, da sie ja näher an ihre Parallelstellung zum Untergrund kommt.
Somit wirken beide Flächen zusammen der Bewegung um die Längsachse entgegen.
Stelle Dir die Zeichung von michiwien22 so vor, dass das Flugzeug sich genau so weit dreht, dass die linke Fläche genau parallel zum Boden ist. Dann ist es am einfachsten.
Oder in Zahlen: wenn Du eine V-Stellung von z.B. 2° hast und das Flugzeug dreht sich um zwei Grad nach links, dann ist die Richtung des Auftriebs der linken Fläche genau nach oben, während die rechte Fläche nun vier Grad nach links 'zieht'.
Dann passiert das, was ich eben beschrieben habe.
Das könnte man auch in Vektoren ausdrücken oder aufzeichnen, wenn man wollte, aber ich finde es so anschaulicher.
wenn Du eine V-Stellung von z.B. 2° hast und das Flugzeug dreht sich um zwei Grad nach links, dann ist die Richtung des Auftriebs der linken Fläche genau nach oben, während die rechte Fläche nun vier Grad nach links 'zieht'.
Das alleine bewirkt aber noch kein Drehmoment, wie ich bei den 2 Bildern schon gesagt habe. Das Rückstellmoment kommt erst durch eine zusätzliche Querbewegung entlang der Hoch- oder Querachse. Das nicht erkannt zu haben war mein ursprüngliches Problem.
Vielleicht kann ich es noch anschaulicher mache, einen Punkt hatte ich vergessen: mit der V-Stellung ist der Schwerpunkt des Flugzeuges einfach weiter unten und vor allem unter dem Angriffspunkt des Auftriebs. Man stelle sich eine starke negative V-Stellung vor: wenn es eine Querlage gibt, hätte das Hauptgewicht ja die Tendenz, über die Fläche weiter zu kippen. Mit der V-Stellung 'zieht' der weiter unten liegende Rumpf das Gesamtsystem wieder gerade(r).
ich weiß das, will es aber physikalisch verstehen. Mit derWiki Erklärung komm ich gar nicht zurecht, und in meinem Segelflugbuch ist es wieder ganz anders (aber angeblich falsch) erklärt.