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Statischer Segelflug Der statische Segelflug findet in Aufwinden über dem Land statt, wie im Hangaufwind, dem Wellenaufwind und dem thermischen Aufwind. Für die Flugleistungen eines Segelflugmodells, welches für den statischen Segelflug ausgelegt ist, sind folgende Kenngrößen von entscheidender Bedeutung: - die Gleitzahl, - die Steigzahl, - der kleinste Kurvenradius - und die Flächenbelastung. Die Gleitzahl bestimmt die maximale Flugstrecke, die aus einer festen Ausgangshöhe zurückgelegt werden kann, die Steigzahl bestimmt die minimale Sinkgeschwindigkeit und damit maximales Steigen zum Erfliegen einer Ausgangshöhe. Beide Kenngrößen werden auch als aerodynamische Kennzahlen bezeichnet. Der kleinste erfliegbare Kurvenradius, der für die Nutzung enger Thermikblasen wichtig ist, ergibt sich beim maximalen Auftriebsbeiwert eines Flügels, bzw. eines Modells. Bild 4.1 zeigt die drei Flugsituationen im Polardiagramm. Deutlich wird hieraus, dass für jede Flugsituation ein anderer Anstellwinkel des Modells erforderlich ist.
Bild 4.1: Max. Gleiten, max. Steigen, engster Kurvenflug /10/.
Im Gegensatz zur Gleit- und Steigzahl ist die Flächenbelastung eine Baugröße und beeinflusst sowohl das Gleiten, das Steigen und den Kurvenradius. Wächst die Flächenbelastung an, verbessert sich das Gleiten, verschlechtert sich das Sinken und vergrößert sich der Kurvenradius. Vermindert man die Flächenbelastung sind die Auswirkungen umgekehrt. Generelles Problem der aerodynamischen Kennzahlen und damit der Flugleistungen sind deren Abhängigkeit von der Reynolds-Zahl, vereinfacht der Fluggeschwindigkeit des Gleiters, jedoch liegen hier auch große Entwicklungspotentiale und Verbesserungsmöglichkeiten. Segelflugmodelle mit einer Spannweite von bis zu 3 Metern fliegen beim Gleit- und Steigflug in einem Re-Zahlbereich von etwa 40.000 bis 200.000, einem Re-Zahlbereich, in dem sich die Strömung am Tragflügel je nach Fluggeschwindigkeit nachhaltig ändert. Damit verändern sich sowohl die Gleitzahl als auch die Steigzahl, Bild 4.2, und mit ihnen die Flugleistungen.
Bild 4.2: Einfluss der Re-Zahl auf den Auftriebsbeiwert, die Gleit- und Steigzahl /2/.
Bei der Betrachtung der obigen Diagramme, die ausschließlich für Profile gelten, zeigt sich, dass der max. Auftriebsbeiwert weitgehend unanhängig von der Re-Zahl ist, hingegen ändern sich die Gleitzahl und die Steigzahl stark mit der Re-Zahl. Erweitert man die Betrachtung auf einen fiktiven Flügel mit einer hohen Streckung von 20, und legt die Messergebnisse für eine von Re-Zahl = 100.000 zugrunde, verschlechtern sich die max. Gleitzahl des Profils von 55 auf auf einen Wert von 27 für den fiktiven Flügel. Die max. Steigzahl von 58 reduziert sich auf auf den Wert von 28. Für diesen fiktiven Flügel würde sich also ein Verschlechterung der Leistungsdaten von rund 50% ergeben. Grund hierfür ist der induzierte Widerstand, der an den Enden des Flügels entsteht und noch zum Profilwiderstand hinzuzurechen ist. Dem induzierten Widerstand ist neben der Re-Zahl-Problematik besondere Beachtung zu schenken. Die Punkte bestes Gleiten und bestes Steigen auf der Gasamtpolaren fallen für den Flügel praktisch zusammen und verlagern sich hin zu höheren Auftriebsbeiwerten, Bild 4.1.
Dynamischer Segelflug Video Der dynamische Segelflug der natürlichen Segler findet i.d.R. über dem Meer statt, bei dem die unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten über den Meereswellen ausgenutzt wird. Die Flughöhen, die dabei von den natürlichen Seglern erreicht werden, sind abhängig von der Windgeschwindigkeit und betragen etwa 15 Meter. Der dynamische Segelflug beim Modellsegelflug erfolgt im Hangaufwind. Im Rahmen dieses Projektes wird auf den dynamischen Segelflug vorläufig nicht eingegangen. Informationen hierzu finden sich unter: TU- München. |
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