HLF

Überschallfelder auf einem Flügel führen zu einem Verdichtungstoß, die eine Ablösung hervorrufen können.

Diese stoßinduzierte Ablösung ist instationär -> Vibrationen -> Buffeting

Die fliegbare Grenze liegt bei kleineren Werten als der theoretische CLmax. Im Überschall stellt dies eine Trimmbarkeitsgrenze bzw. Stabilitätsgrenze dar, wobei letztere häufig eine Grenze der Richtungsstabilität Cnbeta = 0 wird.

Kármán-Ogive & Sears-Haack-Körper lieferen geringesten Wellenwiderstand und sollten bestmöglich mit der Flächen/Volumenverteilung des Flugzeuges eingehalten werden -> Coke bottle design

1. Erhöhung des Maximalauftriebs

2. Erhöhung des fliegbaren Anstellwinkelbereichs

3. Reduktion des induzierten Widerstand (Gleitzahlsteuerung)

4. Veränderung des Momentverhaltens

Control Configured Vehicle (CCV)

Instabilen Auslegung -> Klappensysteme können zu einer Verbesserung der getrimmten Aerodynamischen Güte (L/D) führen

Das Vollautomatische Klappensystem wird entsprechend der Flugbedingung auch zur Trimmung der Konfiguration eingesetzt

• Impulsumlenkung des Triebwerkstrahls

• Erhöhung des lokalen Staudrucks auf dem Flügel und den Klappensystemen

• Grenzschichtbeeinflussung

• Internally Blown Flap (IBF)

• Externally Blown Flap (EBF) (Wird in der C-17 verwendet)

• Upper Surface Blowing (USB)

• Augmentor Flügel

• Mitbewegen einer Wand

• Ausblasen

• Absaugen der Grenzschicht

Stabile, abgelöste Wirbelsysteme an den Flügelvorderkanten führen zu lokalen Übergeschwindigkeiten auf der Flügeloberseite

Polhasmus:

Nicht-Linearität:

Kv ~ Pi

KS

-> Saugwirkung wird “gelöscht”

Doppeldelta-Flügel:

• Immer Fall 1

Hybridflügel (mit linearem Außenpanel):

• Klassifizierung der Strömungszustände

Leistungsanforderungen aus dem Auslegungsdiagramm:

• STR

• Maximale Fluggeschwindigkeit

• Steigleistung (SEP)

• Beschleunigungsleistung (SEP)

• Überlaufwiderstand Ds (Spillage Drag)

• Widerstand eines Grenzschichtabweisungssystem Ddiv (Diverter Drag)

• Widerstand der Grenzschichtluft Dbl (Boundary Layer Drag)

• Widerstand der Bypass-Luft Dbp (Bypass Drag)

Aufgabe:

Bereitstellung des Luftmassenstromes bei allen:

• Fluggeschwindigkeiten

• Fluglagen

• Flughöhen

• sowie im Stand- und Startfall

Arten:

• Unterschalleinläufe

• Überschalleinläufe

-> Gesamtdruckverlust Pi_Inlet

Die Umlenkung des Triebwerksstrahls (speziell in Bodennähe) bewirkt neben der Schubstützung auch Sekundäreffekte, wie z.B.:

• Induzierter Auftriebsverlust und Längsmomente

• Strahlablenkung (Gefahr der Einsaugung heißer Abgase)

• Strömungsablösung

• Kontrollierbarkeit bei niedrigen Staudrücken (q  0)

• Halbkreis:

• D-Form

• Rechteckig

Eigenschaften des Flugzeugs im Post Stall:

• Auftriebsbeiwerte vergleichbar zu hohen „linearen“ Anstellwinkeln

• Hoher Widerstandsanstieg

• Versagen der aerodynamischen Stabilisierungsflächen (SLW und HLW)

Operationeller Nutzen:

• Manöver mit hohem cL und sehr hohem cD

• Entkopplung der Flugzeugachse vom Bahnwinkel

• Optische Signatur (Tarnanstrich)

• Akustik (TW mit hohem Bypass)

• Infrarot (Zumischung kalter Luft)

• Radar (Geometrie und/oder radarabsorb. Material RAM)

• Aufnahme der strukturellen Lasten

• Korrosion (poröse Oberflächen  Wasserakkumulation)

• Verarbeitung / Oberflächengüte (Widerstand)

• Integration

• Kosten

• Triebwerk mit hohem Bypass-Ratio

• Triebwerk ohne Nachbrenner

• Schubdüsen mit starker Durchmischung (z.B. Schlitzdüsen)

• Abschirmung der Austritte

Sustained Turn Rate:

Limitiert durch SEP = 0

Attained Turn Rate:

Limitiert durch maximales nz

Wechselwirkung zwischen den sich hufeisenförmig vom Flügel nach hinten ablösenden Wirbelsystemen und dem Boden

-> Spiegelung der Zirkulationsverteilung

-> Reduktion des induzierten Anstellwinkels und damit des induzierten Widerstands, sowie zu einer Erhöhung des Auftriebs und dessen Gradienten (und zu einem kopflastigen Nickmoment)

• Eingreifoperationen

• Stabilisierungsoperationen

• Air Space Security

• Air War

• Power Projection

• Communication

• Intelligence Surveillance Reconnaissance

• Further and Derivate Applications

• Überlebensfähigkeit

• Reaktionsfähigkeit

• Reichweite

• Ausdauer

• Jagdflugzeuge: hohes Schub-/Gewichtsverhältnis und mittlere Flächenbelastung, um hohe Beschleunigungen und maximale Wendigkeit zu erreichen (speziell bei Air Superiority = Luftüberlegenheit)

• Jagdbomber: hohe Flächenbelastung zur Reduktion der Böenempfindlichkeit und des (Null-) Widerstands (insbesondere im schnellen Tiefflug)

• Trainer: niedrige Flächenbelastung, um die Start- und Landegeschwindigkeiten niedrig zu halten

E = CL/CD

• Polare kann durch Zuladung von Wasserballast zu höheren Geschwindigkeiten verschoben werden

• Verwendung bei starker Thermik

• Allerdings: Erhöhtes Sinken bei niedriger Geschwindigkeit

• Wasserballast kann abgelassen werden

Das Einbringen von Störungen der Außenströmung in die Grenzschicht

Minimum bei elliptischer Auftriebsverteilung

Ein geschränkter Flügel hat allerdings nur bei einem Auftriebsbeiwert eine elliptische Verteilung