Institut für Aerodynamik und Gasdyamik

Flugzeugaerodynamik II

Flugzeugaerodynamik II / Mastervorlesung IAG

                                                    

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Art des Faches

Teil der Spezialisierungsmodule Aerodynamik & Flugzeugentwurf II und Tragflügelaerodynamik

Sprechstunden

nach Vereinbarung

Termine, Vorlesungsunterlagen und Übungs-sowie ehemalige Prüfungsaufgaben:
siehe ILIAS "Flugzeugaerodynamik II"

Übungen

Vorlesungsinhalt:

Ein Schwerpunkt in dieser Lehrveranstaltung bildet die Aerodynamik gepfeilter Tragflügel im Unterschall, Transschall und Überschall. Zur Berechnung der subsonischen Umströmung gepfeilter Flügel wird zunächst die erweiterte Traglinientherorie diskutiert und ausschließlich zur Analyse elementarer Pfeilungseffekte eingesetzt. Zur Berechnung beliebiger Tragflügelgeometrien und Flügelkonfigurationen wird das Wirbelleiter-Verfahren erläutert, einschließlich verschiedener Ansätze zur Berechnung des Flügel-Nachlaufs.
Die Anwendung des "Prinzips der Unabhängigkeit" ermöglicht eine einfache Berechnung von Pfeilungseffekten für beliebige Mach-Zahlen unter der Voraussetzung eines unendlich gestreckten zylindrischen Traglügels.

Ein weiterer Schwerpunkt Inhalt der Vorlesung ist die Betrachtung der Umströmung von Tragflügeln im Überschallbereich. Zunächst werden die auftretenden strömungsmechanischen Phänomene diskutiert. Es zeigt sich, daß qualitativ stark unterschiedliche Strömungscharakteristika vorliegen, je nachdem ob Unter- oder Überschallkanten vorliegen.

Zur rechnerischen Erfassung von reinen Überschallströmungen wird im Rahmen dieser Vorlesung die linearisierte Potentialgleichung herangezogen. Zur vereinfachten Lösung dieser Grundgleichung werden dabei zunächst gewisse Einschränkungen im Hinblick auf die betrachteten Körpergeometrien getroffen. Für die Klasse der sogenannten kegeligen Strömungen ist die Überführung des dreidimensionalen in ein zweidimensionales Problem möglich. Die Methode der kegeligen Strömungen wird zur Berechnung der Druckverteilung sowie der Kraftbeiwerte für verschiedene planare Flügelgrundrisse herangezogen.

Eine Berechnung der Überschallumströmung für beliebige Flügelgeometrien endlicher Dicke ermöglicht die Singularitätenmethode zur Lösung der linearisierten Potentialgleichung. Im Gegensatz zu reinen Überschallströmungen ist dabei zu beachten, daß der Störeinfluß der Singularitäten auf den Bereich des Nachkegels beschränkt bleibt. Auch beeinflussen sich die Strömungsfelder von Flügelober- bzw. Unterseite nicht gegenseitig sofern Überschallkanten vorliegen. Dies ermöglicht eine im Vergleich zur reinen Unterschallströmung teilweise erhebliche Vereinfachung bei der Berechnung. Die Singularitätenmethode wird zur Berechnung der reibungsfreien Druckverteilung für rumpfartige Verdrängungskörper sowie für verschiedene Tragflügelgeometrien herangezogen.

  • J. D. Anderson: Modern Compressible Flow, McGraw-Hill, 2. Auflage 1990, ISBN 0-07-001673-9
    Anm.: Sehr verständlich und gut nachvollziehbar, erheblich ausführliche Diskussion der Überschallströmungen als im Band 'Fundamentals of Aerodynamics'.
  • J. Katz & A. Plotkin: Low-Speed Aerodynamics - From wing Theory to Panel Methods, McGraw-Hill, 1991, ISBN 0-07-100876-4
    Anm.: Ausführliche Darstellung der Berechnungsmethoden für inkompressible 2D und 3D Strömungen, gute Grundlage für die Programmierung eigener Berechnungsprogramme, Programmlistings im Anhang.
  • A. H. Shapiro: The Dynamics and Thermodynamics of Compressible Fluid Flow, Vol 1 & 2, The Ronald Rpress Company, 1953
    Anm.: Klassiker, sehr umfassende Darstellung der Gasdynamik, Zahlreiche Abbildungen mit Berechnungsergebnissen und Experimenten schwieriger zu lesen als Anderson.
  • H. Ashley & M. Landahl: Aerodynamics of Wings and Bodies; Dover, 1985, ISBN 0-486-64899-0
    Anm.: reletiv knappe Darstellung der Überschallströmung von Tragflächen, ausführliche Beschreibung der Slender-Body Theorie.
  • J. Rom : High Angle of Attack Aerodynamics, Springer-Verlag, 1992, ISBN 0-387-97672-8
    Anm.: Darstellung der Phänomene bei stark angestellten Flugkörpern- und Flugzeugen, Übersicht zu verfügbaren Berechnungsmethoden von Wirbelleiter-Verfahren bis hin zu Navier-Stokes Methoden, weniger als Lehrbuch zur Vorlesung empfohlen, jedoch gute Hintergrundinformationen für (künftige) Anwender von aerodynamischen Berechnungsmethoden.

                                                    

Dr.-Ing. Thorsten Lutz

Dieses Bild zeigt  Thorsten Lutz
Dr.-Ing.

Thorsten Lutz

Leiter Luftfahrzeugaerodynamik / Leiter Windenergie

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