Theoretische Untersuchungen zur Minimierung des aerodynamischen Widerstandes von Luftschiffrümpfen
Th. Lutz, U. Rüger and S. Wagner
DGLR Fachausschusstagung S 2.3, September 25, 1996, Dresden, Germany
Abstract:
Theoretische Untersuchungen bislang realisierter Luftschiffgeometrien haben fur den Bereich sehr großer Reynoldszahlen gezeigt, daß bei den verschiedenen Rumpfgeometrien keine wesentlichen Unterschiede bezüglich des relevanten Volumenwiderstandes vorliegen.
Das Potential zur Reduktion des Rumpfwiderstandes durch Formgebung wurde mit Hilfe eines Optimierungsverfahrens für verschiedene Reynoldszahlbereiche untersucht. Die optimierten Rumpfgeometrien werden vorgestellt und hinsichtlich ihrer praktischen Anwendbarkeit diskutiert. Darüberhinaus werden die Grundlagen der bei Entwurf und Nachrechnung verwendeten theoretischen Berechnungsmethoden erörtert.
Die für kleine Reynoldszahlen optimierten Laminarkörper weisen im Auslegungspunkt einen deutlich reduzierten Widerstandsbeiwert gegenüber bekannten Geometrien auf. Bei sehr großen, luftschiffrelevanten Re-Zahlen mit nahezu vollturbulenter Rumpfumströmung zeigt sich jedoch, daß der Volumenwiderstand nur sehr unwesentlich von der Kontur abhängt und die möglichen Gewinne durch Formgebung somit eher gering sind.
Als weitere Möglichkeit zur Reduzierung der erforderlichen Antriebsleistung wurde daher die Verwendung eines Heckpropellers untersucht. Dieser erhöht durch seine Sogwirkung zwar einerseits den Rumpfwiderstand, auf der anderen Seite arbeitet der heckmontierte Propeller jedoch in einem Gebiet reduzierter axialer Anströmgeschwindigkeit. Dies führt dazu, daß die zur Erzeugung eines bestimmten Schubes erforderliche Antriebsleistung sinkt. Um zu untersuchen, welcher der genannten Effekte überwiegt, wurde ein neuer theoretischer Ansatz zur Berechnung des zeitlich gemittelten Propellereinflusses entwickelt. Die Grundzüge dieser Methode sowie einige Berechnungsergebnisse werden präsentiert.