Widerstand – die besten Beiträge

Könnten Flugzeuge mit viel weniger Treibstoff und Emissionen auskommen, wenn sie für deutlich geringere Geschwindigkeiten konstruiert würden?

Hintergrund meiner Frage: soweit ich die Physik verstehe ist die Gleitzahl, also das Auftrieb-Widerstands-Verhältnis, das wichtigste Maß für den Nutzenergieverbrauch eines Flugzeugs: Bei gegebenem Gewicht (also erforderlichem Auftrieb) bedeutet eine höhere Gleitzahl weniger Widerstandskraft und nachdem Kraft mal Weg gleich Arbeit ist würde es entsprechend weniger Energieverbrauch bedeuten.

Dass höhere Gleitzahlen für Verkehrsflugzeuge technisch möglich wären erscheint mir sehr wahrscheinlich: Laut Wikipedia (https://de.m.wikipedia.org/wiki/Auftriebshilfe) haben schon konventionelle Flugzeuge mit halb ausgefahrenen Auftriebshilfen (Klappenstellung beim Start) wesentlich mehr Auftrieb, aber nur etwas mehr Widerstand als in Reiseflugstellung. Vermutlich könnten auch alternative Konzepte wie Blended-Wing-Body höhere Gleitzahlen erreichen, weil der klassische Rumpf wegfällt, der Widerstand, aber keinen Auftrieb liefert.

Wenn ich es richtig verstanden habe ginge eine höhere Gleitzahl aber nur in der Art, dass der Widerstandskoeffizient (=Widerstand eines gleich großen Flugzeugs bei gleicher Geschwindigkeit) gleich bleibt oder geringfügig größer wird, der Auftriebskoeffizient aber stark zunimmt. Nachdem Auftrieb und Widerstand mit dem Quadrat der Geschwindigkeit steigen hieße das, dass man z.B. bei doppelt so guter Gleitzahl ca. 30% langsamer fliegen müsste um den passenden Auftrieb zu bekommen und dabei für die gleiche Strecke mit gleich großem Flugzeug in gleicher Flughöhe nur halb so viel Energie zu brauchen.

Im Detail frage ich mich dazu folgendes:

- stimmt meine Überlegung grundsätzlich oder habe ich etwas übersehen?

- kann es sein, dass die bisher eingesetzten Triebwerke bei geringerer Geschwindigkeit ineffizient sind und die Rechnung daher nicht aufgeht? Müsste man dann die Triebwerke anpassen oder überhaupt auf einen anderen Triebwerkstyp umstellen (z.B. Propeller oder Turboprop statt Turbofan)?

- Könnte man mit den vorhandenen Flugzeugen durchgehens mit teilweise ausgefahrenen Auftriebshilfen fliegen oder müsste man die Konstruktion der Flügel anpassen?

- oder wäre das ganze ohnehin nur mit einem gänzlich neuen Flugzeugtyp umsetzbar?

Dass langsamer fliegen für Fluglinien und Fluggäste nicht unbedingt attraktiv ist, ist mir bewusst, mich interessiert zunächst was technisch und physikalisch möglich ist.

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Wie messe ich das aktuelle Drehmoment, das an einem Gleichstrommotor wirkt?

Hallo zusammen

Ich möchte gerne einen Motorregler mit einem Gleichstrommotor machen. Man kann sich vorstellen, dass sich am Motor eine Seiltrommel befindet und es wird am Seil gezogen. Das Ziel ist es die Kraft, welche am Seil wirkt, zu regeln. Es gibt 3 Zustände:

- Am Seil wird fest gezogen und der Motor muss abwickeln um die Kraft beizubehalten

- Das Seil wird fest gehalten, aber es bewegt sich nicht. Der Motor dreht zwar nicht, aber es wirkt ein Gegenmoment um die Kraft im Seil zu erhalten.

- Am Seil wird zu wenig gezogen und der Motor wickelt das Seil auf, um die Kraft im Seil zu erhalten.

Nun möchte ich das realisieren. Meine Regelgrösse ist ja das Motordrehmoment. Im Fall 1 und 3 kann man das ja berechnen, in dem man die Drehzahl und die Leistung oder den Strom am Motor misst (können das Motorsteuergeräte?). Dann wäre die Formel ja F = R×I² / (w×r). w ist omega, die Winkelgeschwindigkeit und r der Radius der Seiltrommel. So könnte man ja den Stromregeln und somit auch F regeln. Bei einem Regelkreis würde es ja durch die positive oder negative Stellgrösse automatisch ein auf- oder abwickeln geben. Wie sieht das aber nun im Fall aus, wenn das Seil sich nicht bewegt? (Fall 2). Dann wäre Omegs ja 0 und man würde durch 0 teilen. Aber man kann ja auch dann ein Drehmoment auf den Motor geben, das entgegen haltet. Wie rechnet man in diesem Fall das Bremsmoment des Motors (Gegenmoment) aus, wenn der Motor gar nicht dreht? Und für Fall 1 und 3, misst ein Motordrive / shield den Strom, damit man den zum regeln nutzen kann? Würde das dann mit einem Arduino und einem PID Regler regeln. Die Drehzahl und Winkelgeschwindigkeit könnte ich über einen Encoder ermitteln.

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