Geometrische Daten und aerodynamische Beiwerte der Ruder

Fur die Aerodynamik des mit einem Ruder versehenen Flugels sind die wichtigsten geometrischen Parameter nach Abb. 12.1:

Ruderwinkel (Klappenwinkel): rjk,

Rudertiefenverhaltnis (Klappentiefenverhaltnis): lk = 7 •

Diese GroBen wurden bereits in Кар. 5.12 und Abb. 6.19 fur den Klappenfliigel angegeben. Falls das Ruder sich nicht iiber die gesamte Spannweite erstreckt, wie z. B. das Querruder in Abb. 12.5a, so ist die Spannweite des Ruders bq = 2 Sq eine weitere wichtige geometrische GroBe. Beim Hohenleitwerk und beim Seitenleitwerk erstreckt sich das Ruder meist iiber die ganze Spannweite des Hohenleitwerkes bH bzw. Hohe des Seitenleitwerkes hs (Abb. 12.5b und c).

In vielen Fallen ist das Rudertiefen­verhaltnis?,k langs Spannweite verander – Uch, vgl. hierzu Abb. 5.3. Es empfiehlt sich, in solchen Fallen an Stelle des Rudertiefenverhaltnisses das Ruder – flachenverhdltnis F^F’ zu benutzen, wobei Fk die Ruderflache und F* die Fliigelflache im Spannweitenbereich des Ruders ist.

Es werden fhr den Fliigel mit Ruder folgende aerodynamische Bei­werte eingefiihrt:

Auftrieb: A =cAFq; (12.1)

Nickmoment: M = cMFlq; (12.2)

Rudermoment: Mr = cr Fk lk q. (12.3)

Dabei sind Auftriebsbeiwert und Nick – momentenbeiwer in gleicher Weise

wie bei einem Flugel ohne Ruder auf die geometrischen GroBen des Flugels bezogen, vgl. die Gin. (7.186) und (7.187). Das Rudermoment ist bezogen auf die Drehachse des Ruders, sein positives Vorzeichen ist aus Abb. 12.1 zu entnehmen. Der Rudermomentenbeiwert cr ist auf die geometrischen GroBen des Ruders bezogen. Diese drei aerodynami – schen Beiwerte hangen vom Anstellwinkel oc und vom Ruderwinkel rjk ab.

Als Beispiel einer Messung ist in Abb. 12.6a der Auftriebsbeiwert cA eines einfachen Klappenflugels in Abhangigkeit vom Anstellwinkel a fur verschiedene Ruderwinkel rjk angegeben. Der Ruderausschlag щ bewirkt eine zusatzhche Wolbung, und damit eine Auftriebserhohung bei konstantem Anstellwinkel. Die Kurven cA(oc) fur verschiedene rjk sind parallel. Die Abhangigkeit des Auftriebsbeiwertes von oc und r}k laBt sich fur kleine Winkel folgendermaben darstellen:

dcA, dcA
ca — ~r~ oc + – rjk.

OOC CY]k

Hierfur kann man auch schreiben:

da дсА I dcA

Hk drjk I da

die Anderung der Nullauftriebsrichtung des Fliigels infolge Ruderaus – schlag (Ruderwirkung), vgl. Gl. (11.5).[72] Der Beiwert daldr)k hangt stark vom Rudertiefenverhaltnis ab. Hieriiber wurden fur den Klappenfliigel unendlicher Spannweite bereits in Abb. 6.20a Angaben gemacht.

In Abb. 12.6b ist der Momentenbeiwert cM in Abhangigkeit vom Auftriebsbeiwert cA und vom Ruderwinkel rjk angegeben. Der Ruder- winkel bewirkt eine Parallelverschiebung der Momentenkurven. Die Abhangigkeit des Momentenbeiwertes cM von cA und rjk laBt sich fur kleine Werte dieser Parameter durch folgende Gleichung darstellen:

Hierbei ist dcMjdrjk die Anderung des Nullmomentes mit dem Ruder – ausschlag.1 Auch dieser Beiwert hangt stark vom Rudertiefenverhalt­nis ab. Angaben fur den Fliigel unendlicher Spannweite wurden in Abb. 6.20b gemacht.

Haufig ist es zweckmaBig, die Lage des Angriffspunktes der durch den Klappenausschlag entstehenden zusatzlichen Luftkraft anzugeben. Wir bezeichnen diesen Punkt als Klappenneutralpunkt. Den Abstand des Klappenneutralpunktes vom Neutralpunkt des Flugels ohne Klappen­ausschlag (= Neutralpunktverschiebung) erhalt man aus den Gin. (12.5) und (12.4) zu:

= _8cKj8cA^

1 дг)к І дщ

wobei dcAjdrjk aus Gl. (12.4b) entnommen werden kann.

In Abb. 12.7 ist der Rudermomentenbeiwert cr in Abhangigkeit von cA fur verschiedene r)k dargestellt. Auch hier gilt eine lineare Ab­hangigkeit in der Form:

Cr = p^cA+^Vk. (12.6)

vcA дЦк

Die Abhangigkeit dieser Beiwerte vom Rudertiefenverhaltnis wird in Кар. 12.2 behandelt. Die Bedingung cr — 0 gibt eine bestimmte Zu – ordnung von rjk und cA und damit auch von rjk und oc fiir die sog. „Selbst – einstellung des losgelassenen Ruders“.

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