NACA Profile
NACA, National Advisory Comittee for Aeronautics
Die NACA-Profile sind zweidimensionale Profilquerschnitte von Körpern, welche primär für die aerodynamische Nutzung, vom National Advisory Committee for Aeronautics entwickelt wurden. Sie sind das Resultat von Untersuchungen zu Profilen mit sytematischer Variation von geometrischen und aerodynamischen Parametern.
4-stellige NACA-Profile
Diese Profilfamilie wurde aus damals bekannten erfolgreichen Profilen abgeleitet. Beim Vergleich von Clark Y und Gö 398 (beides sehr erfolgreiche Profile) fiel auf, dass die Dickenverteilung sehr ähnlich war. Die Dickenverteilung der 4-stelligen NACA-Profile wurde als mathematische Funktion so entworfen, dass sie diesem Profiltropfen möglichst nahe kam.
Dazu kombiniert wurde eine Skelettlinie aus zwei Parabelbögen, die an verschieden Wölbungsrücklagen angepasst werden konnte.
Mit diesem System wurde eine Familie von Profilen mit 6...24% Dicke, 0..6% Wölbung und einer Wölbungsrücklage von 20...70% entworfen und untersucht.
Die Codierung ist NACA ijkk, mit i= Wölbung in %, j = 1/10 Wölbungsrücklage in %, kk = Dicke in %. D.h also NACA 2415 steht für ein Profil mit 2% Wölbung, 40% Wölbungsrücklage und 15% Dicke.
Besonders erfolgreich in dieser Serie waren die Profile mit 40% Wölbungsrücklage. Sie wurden und werden auch im Modellflug gern verwendet. Nach heutigen Kriterien sind sie aber veraltet, und gerade auch der Strömungsabriss einiger viel verwendeten Kurven könnte gutmütiger sein.
5-stellige NACA-Profile
An den Messungen der 4-stelligen Profile erkannte man, dass ein weit vorn liegendes Wölbungsmaximum zu kleinem Profilmoment führt. Da das Vorteile beim Trimmwiderstand versprach, entwarf man daraufhin die 5-stelligen NACA-Profile. Die Dickenverteilung blieb gleich wie bei den 4-stelligen, aber die Skelettlinie wurde, wieder mit einer mathematischen Funktion, so ausgelegt, dass das Wölbungsmaximum weit vorne liegt, mit einem geraden Verlauf von kurz hinter dem Maximum.
Der Code dieser Profile ist wie folgt: NACA ijjkk mit i= 2/30 des Entwurfs-Auftriebsbeiwerts, jj = 2 x die Wölbungsrücklage in %, kk = Dicke in %, d.h das NACA 23015 hat einen Entwurfs-Auftriebskoeffizienten von 0.3, eine Wölbungsrücklage von 15% und eine Dicke von 15%.
Das Resultat der Entwurfsmethode waren in einigen Fällen eher unharmonische Profilkonturen mit "Eindellung" unter der Nasenleiste. Die Abreißeigenschaften waren auch alles andere als gutmütig, aber das Entwurfsziel von niedrigem CM0 wurde erreicht, und auch das Widerstandsverhalten war günstig.
Trotzdem fanden nur wenige Profile aus dieser Serie weite Verbreitung, v.a. NACA 230xx. Dies auch gern bei Kunstflugzeugen, wo der relativ giftige Strömungsabriss sogar erwünscht ist.
6-stellige NACA-Profile
Fortgesetzte Entwicklungen mit inversen Entwurfsmethoden führten schließlich zu den immer noch weit verbreiteten Laminarprofilen der 6-stelligen Reihe mit einer 6 (Serienkennzeichnung) an erster Stelle. Eine Dickenverteilung, die ausgelegt wurde für einen Druckabfall bis zu einem definierten Punkt der Profiltiefe (d.h. also günstige Bedingungen für Laminare Grenzschicht) wurde kombiniert mit Skelettlinien, die ein wohldefinierte Auftriebsbelastung in Tiefenrichtung aufwiesen.
Der Code für diese Profile ist wie folgt: NACA 6ij-knn. Darin steht i für die Rücklage des Druckminimums in Zehntel der Profiltiefe, j für 10 x die Breite der Laminardelle ober- und unterhalb vom Entwurfs-Auftriebsbeiwert, k für 10 x den Entwurfs-Auftriebsbeiwert, und nn für die Dicke in %. D.h. das NACA 653-218 hat ein Druckminimum bei 50% der Profiltiefe, einen Entwurfs-Auftriebsbeiwert von 0.2, eine Laminardelle, die von ca = -0.1 bis 0.5 reicht und eine Dicke von 18%. Ohne weiter Angaben ist die Skelettlinie mit gleichmäßiger Belastung über die ganze Tiefe verwendet.
Die solcherart entworfenen Profile waren sehr erfolgreich und wurden auf vielen Flugzeugen der Grossfliegerei und auch im Modellbau eingesetzt. Dabei kamen auch oft von obigem Nummerierungsschema abweichende Kombinationen zum Einsatz, die zu ziemlich abenteuerlichen Spezifikationen des Profils führen. [1]
Helmut Quabeck hat für den Entwurf seiner HQ-Profilserie eine an die NACA-Methodik angelehntes Verfahren verwendet.
Quellen
- ↑ 'Abbott, I. H.; Doenhoff, A. E.: Theory of Wing Sections; New York, 1949'