Flugzeugaerodynamik II

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.