Profil: Charakteristische geometrische Größen

Die Geometrie eines Tragflächenprofils lässt sich durch wenige Größen grob charakterisieren. Dem Erfahrenen sagen diese Parameter auch etwas über die aerodynamischen Eigenschaften.

Definition der Geometrie

Blau ist die Profilkontur dargestellt.

Die rote Strichpunktline ist die Skelettlinie; sie ist die Line die genau in der Mitte zwischen Profilober- und -unterseite verläuft. Sie ist charakterisiert durch die Wölbung $f$ (engl. camber) und die Wölbungsrücklage $x_{f}$ .

Die Skelettlinie verbindet die Zentren aller Kreise, die in das Profil passen.

Damit etwas Fleisch an dieses Skelett kommt, hat das Profil eine Dickenverteilung (blau). Sie ist charakterisiert durch die Dicke $d$ und die Dickenrücklage $x_{d}$ . Ebenfalls ein charakteristische Größe ist der Nasenradius $R_{N}$ .

Die schwarze Strichpunktlinie ist die Profilsehne (engl. chord); sie ist die Linie die die Profilnase und das Profilende verbindet. Ihre Länge heißt Flügeltiefe, oder auch nur Tiefe $t$ (engl. ebenfalls chord; Formelzeichen in englischen Texten deshalb i.d.R. $c$ ).

Alle geometrischen Größen am Profil werden i.d.R. in Prozent von t angegeben. Man redet z.B. von einem 8,3% dicken Profil mit einer Dickenrücklage von 35%.

Aerodynamische Eigenschaften

Abhängig von Wölbung

Der Nullauftriebswinkel eines gewölbten Profils ist negativ (Das Profil liefert bei Anstellwinkel null bereits Auftrieb.) Mit wachsender Wölbung wird er kleiner (wächst in Richtung weiter negativer Werte). Bei gleicher Wölbungsverteilung ist der Nullauftriebswinkel direkt proportional der Wölbung f.

Entsprechend dem Nullauftriebswinkel verschiebt sich der Bereich des nutzbaren $C_{A}$ ; Hochgewölbte Profile liefern höhere Auftriebsbeiwerte (eignen sich besser für Langsamflug), haben dafür bei niedrigen Anstellwinkeln (Schnellflug und Rückenflug) höheren Widerstand.

Das Nullmoment eines einfach gewölbten Profils ist negativ (kopflastig). Bei gleicher Wölbungsverteilung ist das Nullmoment direkt proportional der Wölbung f.

Weit hinten liegende Wölbungsanteile sind wirksamer bezüglich Nullmoment. Ein Profil mit viel Wölbung hinten (große Wölbungsrücklage, stark gerümmte Endfahne) hat ein hohes Nullmoment und damit eine starke Druckpunktwanderung. Das gilt enstprechend auch für Wölbklappenbetätigung. Umgekehrt kann ein im Ganzen positiv gewölbtes Profil durch einen hinten liegenden negativen Wölbungsanteil S-Schlag ein positives Nullmoment bekommen und damit für eigenstabile Brettnurflügel eingesetzt werden.

Profile mit hoher Wölbung und großer Wölbungsrücklage haben höhere kritische Re-Zahl; der Einfluss der Dicke (s.u.) ist aber größer.

Profile mit hoher Wölbung haben kritischeres Abreißverhalten.

Abhängig von Dickenverteilung

Dicke Profile haben (geringfügig) höheren Minimalwiderstand.

Profile mit großer Dickenrücklage haben längere laminare Laufstrecke und damit geringeren Widerstand. Das läßt sich nicht beliebig steigern, bei extremen Formen handelt man sich Ablösungen im Bereich der Endfahne und damit wieder höheren Widerstand ein.

Dicke Profile und Profile mit großem Nasenradius haben einen breiteren nutzbaren Anstellwinkelbereich (ausreichend hohe Re-Zahl vorausgesetzt). Umgekehrt vermindert eine große Dickenrücklage (die in der Regel mit einer Verkleinerung des Nasenradius' einhergeht) den nutzbaren Anstellwinkelbereich.

Dicke Profile und Profile mit großem Nasenradius haben gutmütigeres Abreißverhalten. Das gilt für Modelle nur begrenzt, da die zunehmende Kritische Re-Zahl dem entgegenwirkt; diese Aussage gilt also auch nur bei genügend grosser Re-Zahl.

Dicke Profile, Profile mit großem Nasenradius, Profile mit großer Dickenrücklage haben höhere kritische Re-Zahl.

Dicke Profile haben (geringfügig) steileren Auftriebsanstieg (über den Anstellwinkel).

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Weblinks