Fliigel-Rumpl-Anordnung bei transsonischer Stromung

Unsere Betrachtungen zur Interferenz der Flugel-Rumpf-Anord – nungen bei transsonischer Stromung mogen auf das Widerstands – problem beschrankt werden. Der Widerstand von Flugel-Rumpf-Anord – nungen in der Umgebung von M = 1 ist im allgemeinen groBer als die Summe der Widerstande von Fliigel allein und Rumpf allein. Es handelt sich hierbei in erster Linie um den Wellenwiderstand beim Auf­trieb Null.

Abb. 10.39 gibt Widerstandsmessungen von R. T. Whitcomb [61] an Fliigel-Rumpf-Anordnungen bei cA = 0 im Bereich der Mach-Zahlen zwischen Ma^ = 0,85 bis 1,1. Dabei zeigt Abb. 10.39 a die vermessenen Modelle, Abb. 10.39b deren Gesamtwiderstande und Abb. 10.39c die Restwiderstande nach Abzug der Reibungswiderstande. Die Kurve fur den Rumpf allein (Modell 1) hat in der Nahe von Ma^ = 1 einen starken Anstieg. Die einfache Zusammenfiigung von Rumpf und Fliigel (Modell 2) hat im transsonischen Bereich einen besonders groBen Wider­stand. Durch Einschmirung des Rumpfes im FKigelbereich konnte R. T. Whitcomb zeigen, daB sich der Widerstand im transsonischen Bereich erhebhch vermindern laBt (Modell 3). Dabei wurde die Ein – schmirung des Rumpfes so gewahlt, daB die Verteilung der Querschnitts – flache der Flugel-Rumpf-Anordnung langs der Rumpfachse etwa mit derjenigen des Rumpfes allein (Modell 1) ubereinstimmt. Diese Vor – schrift der Verteilung der Querschnittsflache der Flugel-Rumpf-Anord­nung wird als Fldchenregel („Area Rule“) bezeichnet. Abb. 10.40 zeigt die Anwendung dieser Querschnittsregel auf ein Flugzeug, und zwar gibt Abb. 10.40a den GrundriB des Flugzeuges, Abb. 10.40b die Quer – schnittsverteilung Fr(x) eines flachengleichen Rotationskorpers und Abb. 10.40 c die Anderung dieser Querschnittsflache langs der Rumpf­achse, dFRldx. Dabei gilt in Abb. 10.40c die ausgezogene Kurve ohne Querschnittseinziehung und die gestrichelte Kurve mit Querschnittsein – ziehung.

Die Querschnittseinziehung des Rumpfes ist so gewahlt worden, daB dFRldx einen moglichst glatten Verlauf hat.

Abb. 10.39. Widerstandsbeiwerte von Flugel-Rumpf-Anordnungen und rotationssymmetrischen Rumpfen im transsonischen Machzahl-Bereich, nach [61]. a) Geometrie; b) Gesamtwiderstandsbeiwerte cw bei Auftrieb Null; c) Beiwerte des Wellenwider- standes.

Um diese Dberlegungen experimentell nachzupriifen, hat R. T. Whitcomb auch einen Rumpf vermessen, dessen Querschnittsverteilung gleich derjenigen der Fliigel-Rumpf-Anordnung ohne Einschmirung ist (Modell 4 in Abb. 10.39). Dieses Modell hat in der Tat den gleichen Wider – standsanstieg im transsonischen Bereich wie das Modell 2. Mit den theo – retischen Grundlagen dieser Erscheinung haben sich R. T. Jones [22] und K. Oswatitsch [23] sowie auch F. Kettne und W. Schmidt [24] befaBt.

SchlieBlich moge in Abb. 10.41 noch gezeigt werden, daB der Vorteil dieser Flachenregel auf den transsonischen Machzahlbereich beschrankt bleibt. Diese Abbildung gibt Widerstandsbeiwerte von drei Fliigel – Rumpf-Anordnungen im Machzahlbereich von Ma^ = 0,8 bis 1,4.

Abb. 10.40. Erlauterungsskizze zur Flachenregel fur transsonische Stromungen.
a)]FlugzeuggrundriB; b) Querschniftsverteilung FR{x) des aequivalenten Rotationskorpers; c) Ande-
rung der Querschnittsverteilung langs der Rumpfachse, dFBldx.

Abb. 10.41. Widerstandsbeiwerte von Flugel-Rumpf-Anordnungen bei Auftrieb Null im trans-
sonischen Machzahl-Bereich; Messungen nach [22].

Kurve 1: ohne Einschnfirung des Rumpfes;

Kurve 2: mit Einschnfirung des Rumpfes, ausgelegt fiir Масо = 1;

Kurve 3: mit Einschntirung des Rumpfes, ausgelegt fiir Масо = 1,2.

Modell (1) ist der Rumpf ohne Einschnurung, wahrend Modell (2) und (3) Rumpfe mit zwei verschiedenen Einschniirungen sind. Beim Modell (2) ist die Einschnurung so gewahlt worden, daB die groBte Widerstandsverminderung bei Ma^ = 1 eintritt, wahrend Modell (3) fur kleinsten Widerstand bei Ma^ = 1,2 ausgelegt worden ist. Diese Messungen zeigen, daB die Einschnurung nach der Flachenregel nur im transsonischen Bereich giinstige Ergebnisse liefert, wahrend sie im Gber – schallbereich ungunstiger ist als die Anordnung ohne Einschnurung.

In diesem Zusammenhang seien die umfangreichen experimentellen Untersuchungen an Fliigel-Rumpf-Anordnungen mit drei verschiedenen Fliigeln (Rechteck-, Pfeil – und Deltaflugel) mit zwei verschiedenen Riimpfen von W. Schneider [50] erwahnt.