03.05.2017
Erschienen in: 04/ 2017 aerokurier

Wirbel um die WirbelMü 31 der Akaflieg München: Neue Flügel-Rumpf-Übergänge

Mit der neuen JS3 Rapture in der eher seltenen Schulterdecker-Konfiguration ist Jonker Sailplanes ein Überraschungscoup gelungen. Was steckt hinter dem ungewöhnlichen Flügel-Rumpf-Übergang, der auch bei der Mü 31 der Akaflieg München besonders ausgeprägt ist?

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Wenn die konventionelle Profilentwicklung für Tragflügel nur noch marginale Fortschritte ermöglicht, muss bei der Entwicklung leistungsstärkerer Segelflugzeuge Widerstand gespart werden, wo es nur geht. Einen gar nicht so neuen Ansatzpunkt bietet da der Interferenz-widerstand, der zwischen Flügel und Rumpf entsteht.

Bei der frühen Generation von Faserverbundflugzeugen hat das zu ganz kuriosen Exemplaren geführt. Bei Schempp-Hirth setzte Klaus Holighaus 1976 den Flügel eines Standard Cirrus auf einen Pylon deutlich über den Rumpf. Der Pylon-Cirrus hatte einen auf der Oberseite durchgehenden Flügel und sollte somit über eine ideale elliptische Auftriebsverteilung verfügen. Nur auf der Unterseite gab es die Widerstand erzeugenden Verschneidungen mit dem Pylon. Der Pylon-Cirrus wurde damals „Baby Cirrus“ genannt. Klaus Holighaus hatte ihn kurzfristig gebaut, um in der Diskussion mit der Firma Grob über den geplanten Speed Astir mit geprüfter Meinung aufwarten zu können. Der Speed Astir sollte damals einen hochgesetzten Flügel bekommen. Die Vergleichsflüge von Klaus Holighaus mit dem Baby Cirrus brachten anscheinend keinen Vorteil für diese mechanisch doch sehr viel aufwendigere Flügelanordnung. Deshalb kam dann der Speed Astir in Mitteldecker-Anordnung heraus.

Sechs Jahre später flog Pat Beat-ty, Südafrika, seine B 6 ein, ein Offene-Klasse-Flugzeug mit 22 Meter Spannweite in Hochde-ckeranordnung und aufwölbbarem Eppler-Profil. Da sich das Aufwölben im Flug mechanisch doch nicht zufriedenstellend lösen ließ, flog die B 6 später als konventioneller Wölbklappenflieger.

Hansjörg Streifeneder nutzte Erkenntnisse aus Windkanaluntersuchungen von Professor Loek Boermans an der TU Delft für sein Standard-Klasse-Projekt Albatros. Dem Albatros, der noch auf seine Vollendung wartet, wachsen die Flügel aus einer Mitteldeckeranordnung zunächst nach schräg oben aus dem Rumpf, um erst dann in die Horizontale überzugehen. Im Modell ist das ambitionierte Projekt schon geflogen. Mit den ersten Entwurfs- und Konstruktionsüberlegungen war Streifeneder bereits 1993 gestartet.

Ende der 1990er Jahre führte Loek Boermans die Untersuchungen mit der Akademischen Fliegergruppe München fort. Die Akaflieg wollte sich mit dem Projekt Mü 31 vor allem der Minimierung des Interferenzwiderstandes zwischen Rumpf und Flügel widmen. Der Prototyp basiert auf der Schleicher ASW 27 und unterscheidet sich von dieser aerodynamisch nur im Bereich des Flügel-Rumpf-Übergangs, sodass ein direkter Vergleich mit dem konventionellen Mitteldecker möglich wird.

Die Akaflieg beschreibt das – inzwischen vor dem Erstflug stehende – Projekt so: Konstruktiv wurde ein negativer Interferenzwiderstand angestrebt, das heißt, die zusammengesetzten Bauteile Rumpf und Tragflächen haben einen geringeren Widerstand als die Summe der Einzelwiderstände. Schon Ende der 1990er Jahre wurde an diesem Detail an der TU Delft von Studenten der Akaflieg München ein Konzept erarbeitet und mit mehreren Windkanaluntersuchungen und Simulationen verifiziert. Begonnen wurde mit drei Windkanalmodellen, die mit verschiedener Konfiguration vermessen wurden:

1. mit einem planaren Flügel in Mitteldeckerkonfiguration (konventionell)
2. mit einer Schulterdeckeranord-nung und Aufschränkung zum Rumpf-Flügel-Übergang hin
3. mit einer Schulterdeckeranordnung mit einer Aufschränkung zum Rumpf hin und zusätzlich einem turbulenten Profil im Verschneidungsbereich zwischen Flügel und Rumpf.

Die dritte Konfiguration erwies sich als die beste und wurde in einer weiterführenden Entwicklungsreihe, die erst 2006 abgeschlossen wurde, verfeinert. Die grundlegenden Vorteile dieser Konfiguration sind:

  • eine durchgängige Flügeloberseite
  • nur zwei Verschneidungen zwischen Flügel und Rumpf (und nicht vier, wie konventionell)
  • Die bei der Verschneidung zwischen Flügel und Rumpf entstehenden Verwirbelungen verlassen sofort durch den pylonförmigen Rumpf das Flugzeug;
  • eine annähernd elliptische Auftriebsverteilung durch Aufschränkung und geänderte Profilierung.

WEITER ZU SEITE 2: Vergleich: ASW 27 und Mü 31

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Mehr zum Thema:
Akaflieg München/Gerhard Marzinzik



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