Hohenleitwerk bei inkompressibler Stromung

11.221 UnbeeinfluBtes Hohenleitwerk. Die weiteren Ausfuhrungen zur Aerodynamik des Hohenleitwerkes sollen so aufgeteilt werden, daB wir in diesem Abschnitt zunachst die inkompressible Stromung und an – schlieBend die kompressible Stromung bei Unterschall – und Uberschall – geschwindigkeit behandeln. Bei den folgenden Betrachtungen moge zu­nachst das Hohenleitwerk ohne Beeinflussung durch Rumpf und Fliigel, danach der EinfluB des Rumpfes und anschlieBend der EinfluB des Fliigels auf das Hohenleitwerk erortert werden.

Fur das unbeeinfluBte Hohenleitwerk bei inkompressibler Stromung konnen wir weitgehend auf die Ergebnisse der raumlichen Tragflugel-

theorie nach Кар. VII zuriickgreifen. Von den aerodynamischen Bei – werten benotigen wir in erster Linie den Auftriebsanstieg dcaHldocHi und zwar diesen fur kleine und mittlere Seitenverhaltnisse Лн. In Abb. 11.8 sind einige theoretische Kurven fur den Auftriebsanstieg

dcaH_________ тсЛн d*B ik2H + 1 + і ’

des Hohenleitwerkes in Abhangigkeit vom Seitenverhaltnis Лн dar- gestellt, und zwar fur einen Rechteckfliigel, einen Pfeilfliigel und einen Ellipsenfliigel. Fur den Ellipsenfliigel gilt nach Gl. (7.125) die einfache Formel:

kg

ist. Weitere Angaben liber den Auftriebsanstieg und Vergleiche mit Messungen findet man in Кар. 7.3. Dort kann man auch die Neutral- punktlage entnehmen, die fur die genaue Bestimmung des Leitwerks – hebelarmes erforderlich ist.

Die vorstehenden Angaben fur den Auftriebsanstieg sind anwendbar fur ein Hohenleitwerk ohne Seitenleitwerk und fur ein solches mit ein – kieligem Seitenleitwerk. Bei einem Hohenleitwerk mit doppelkieligem Seitenleitwerk nach Abb. 11.9 wird der Auftriebsanstieg durch die End – scheibenwirkung erheblich vergroBert. Theoretische Untersuchungen liber Tragfliigel mit Endscheiben sind von W. Mangler [26] und J. Rotta [36] ausgefiihrt worden. Der EinfluB der Endscheiben auf den Auftriebsanstieg kann naherungsweise dadurch beriicksichtigt werden, [65]
daB neben dem geometrischen Seitenverhaltnis Лд ein sogenanntes effektives Seitenverhaltnis Лд eingefiihrt wird. Zwischen Лн und Лд besteht fur Hohenleitwerke mit Endscheiben die empirische Beziehung:

(11.22)

Messungen tiber den EinfluB der Endscheiben wurden erstmalig in [31] mitgeteilt. In Abb. 11.9 sind auf Grund dieser Messungen die Auf- triebsanstiege dcaHjd(Xg in Abhangigkeit vom effektiven Seitenverhalt­nis Лд angegeben. Die ausgezogene theoretische Kurve entspricht dem Rechteckfliigel nach Abb. 11.8.

11.222 EinfluB des Rumpfes auf das Hohenleitwerk. Die Beeinflussung des Hohenleitwerkes durch Flugel und Rumpf besteht einmal in einer Abminderung des Staudruckes am Ort des Leitwerkes und zweitens in einer Anderung der Anstromungsrichtung des Leitwerkes. Die Stau- druckabminderung riihrt hauptsachlich her von der Grenzschicht am Flugel-Rumpf-t)bergang und die Anderung der Anstromungsrichtung des Leitwerkes vom induzierten Geschwindigkeitsfeld der Fliigel-Rumpf – Anordnung. Wahrend die Ermittlung des induzierten Geschwindigkeits – feldes einer theoretischen Behandlung einigermaBen zuganglich ist, ist

man fur die Bestimmung der Staudruckabminderung weitgehend auf das Experiment angewiesen.

Es ist erwiinscht, daB das Staudruckverhaltnis qH/q einen Wert moglichst nahe an Eins hat und ubercUes vom Anstellwinkel des Flug – zeuges moglichst unabhangig ist. Beides laBt sich durch eine geeignete Wahl des Hohenleitwerkes relativ zum Fliigel und Rumpf erreichen; man vgl. hierzu X. Hafer [13].

Im folgenden moge jetzt zunachst nur der Einflufi des Rumpf es auf das Hohenleitwerk besprochen werden. Die Anordnung eines Hohen­leitwerkes am Rumpf entspricht grundsatzlich einer Fliigel-Rumpf – Anordnung, wie sie in Кар. 10.2 behandelt wurde. Ein Unterschied besteht jedoch darin, daB der Rumpf sich im allgemeinen nicht bis hinter das Leitwerk erstreckt. Die Mannigfaltigkeit der Anordnungen des Hohenleitwerkes (Hoch-, Mittel-, Tief decker) so wie die verschieden – artige Form des Rumpfheckes gestalten eine theoretische Berechnung des

Abb. 11.10. Auftriebsanstieg des vom Rumpf beeinfluBten Hohenleitwerkes in AbMngigkeit vom Seitenverhaltnis des Hohenleitwerkes fur verschiedene relative Rumpfbreiten ЬдІЬд, nach [19].

Einflusses des Rumpf es auf das Leitwerk sehr schwierig. Wir begmigen uns deshalb mit der Wiedergabe einiger MeBergebnisse uber diesen Ein- fluB. In einem Bericht von P. Koloska [19] sind Dreikomponenten – messungen an Rumpf-Leitwerks-Anordnungen ausgefiihrt worden. Dabei waren Leitwerke mit rechteckigem UmriB vom Seitenverhaltnis AH = 2 und 1,2 an einem Teilrumpf angeordnet. Die Auftriebsanstiege unter dem EinfluB des Rumpfes dcaHldocH sind betrachtlich kleiner als die – jenigen fiir das unbeeinfluBte Hohenleitwerk nach Abb. 11.8. In Abb.

11. 10 sind solche Werte von dcaHdocE mit RumpfeinfluB in Abhangigkeit vom Seitenverhaltnis des Hohenleitwerkes AE und von der relativen Rumpfbreite bRbE angegeben. Hiernach wird z. B. beim Seitenverhaltnis Ae = 2 und bei der relativen Rumpfbreite bRlbE = 0,3 der Auftriebs – anstieg durch den RumpfeinfluB um etwa 20% abgemindert.