Frage zum Massenschwerpunkt bei Verkehrflugzeugen

[Skribo]

Hallo zusammen,

ich stelle mir gerade eine Frage zum Massenschwerpunkt (CG),
vielleicht könnt ihr mir helfen.

Hab mir dazu diesen Artikel durchgelesen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Weight_and_Balance#Massenschwerpunkt_und_Auftriebspunkt

Meiner meinung nach wäre es doch am ernergiesparendsden wenn der Massenschwerpunkt (CG) hinter dem Auftriebspunkt (CL) liegt, denn dadurch Muss ich mein Höhenruder so konfigurieren dass es Auftrieb erzeugt. Leider steht bei dieser Konfiguration in Wiki: "Diese Art der Konfiguration wird in der Praxis bei modernen Verkehrsflugzeugen nicht angewendet".

Liegt der CG vor dem CL (wie es auch tatsächlich angewendet wird) muss mein Höhenruder "Abtrieb" erzeugen (sonst würde die Nase nach unten kippen).
Dieser "Abtrieb" muss wiederrum vom Tragflügel durch zusätzlichen Auftrieb kompensiert werden, denn damit das Flugzeug oben bleibt muss gelten: Summer aller Kräft nach "oben" = Summer aller Kräfte nach "unten".
Die Kraft nach "oben" erzeugt der Tragflügel, die Kraft nach unten ist bedingt durch die Gewichtskraft UND durch den "Abtrieb" des Höhenruders. Würde der CG hinter dem CL liegen, könnte ich den "Abtrieb" des Höhenleitwerks eleminieren und müsste weniger Auftrieb erzeugen. Und Auftrieb erzeugen kostet Energie.
(Zusätlich sparrt man sich auch noch die Energie, die die Erzeugung des "Abtriebs" kostet).

Also, warum baut man den CG dann nicht hinter den CL?

Ich hoffe ich konnte meine Betrachtungsweise rüberbringen.

Viele Grüße und eine hoffentlich interessante Diskussion oder Antwort von jemanden der Ahnung hat.

[Skribo]

Und schon hab ich die Antwort auf meine Frage gefunden, wen es interessiert:

http://www-imk.fzk.de/~kouker/flugphysik/#stqachse

Viele Grüße

[roncalli]

Interesant... danke!

[Elmar]

Auch meinen Dank dafür! : )

Alles Gute!
Elmar
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Altitude, Airspeed, Brain - You need two of them to survive.

[EDML]

Deshalb gibt es Entenflugzeuge - da erzeugen alle Flächen Auftrieb.

Langstreckenairbusse pumpen im Flug Kerosin ins Höhenruder um im Reiseflug den Schwerpunkt etwas nach hinten zu verschieben.

Gruß, Marcus

[joyflight]

[Skribo]

[EDML]

Das Problem beim Entenflügler ist, dass man sicherstellen muß dass IMMER der vordere Flügel zuerst stallt.

Stallt der hintere zuerst dann ist es vorbei und das Flugzeug gerät in einen nicht mehr zu kontrollierenden Flugzustand.

Durch eine unglückliche Schwerpunktlage kann es z.B. dazu kommen dass der hintere Flügel zuerst stallt. Es gibt aber ncoh ein paar weitere mögliche Ursachen wie aerodynamische Wechselwirkungen.

Ich kenne derzeit auch nur ein Entenflugzeug, dass im regulären Betrieb ist: Die Piaggio Avanti. Das Ding ist auch der fliegende Beweis für die sensationellen Flugleistungen die das Konzept ermöglicht.

(Mir ist bekannt, dass die Avanti kein reiner Entenflügler ist da der vordere Flügel ungesteuert ist).

Gruß, Marcus

[Skribo]

Danke

[d@ni!3l]

[Elmar]

Darüber hinaus gibt es auch die Flugzeuge des Flugzeugbauer Burd Rutan.


Rutan Long EZ


Rutan ARES


Rutan/Beech Starship

Alles Gute!
Elmar
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[joyflight]

zur frage: was ist dynamische stabilität?

ich erzeuge eine flugzustandsänderung, z b wie auf obigem foto wenn ich aus überzogenem zustand wieder nase runter nehmen will: der enten-schnauzer hat ne hohe deflection um "abtrieb" zu schaffen.
man kann es sich leicht vorstellen, dass bei hohem anstellwinkel das ganze erstmal sehr ineffizient läuft.
just wenn ich dann wieder in der horizontalen bin, ist endlich die ableitung am schönsten, und am effizientesten - jetzt hat das kippmoment die höchste kraft, und will das flugzeug am stärksten mit der nase noch weiter nach unten drücken - aber mein ziel war gerade das ausleiten, und die horizontale zu halten. also kippe ich an der horizontalen vorbei. beim versuch wieder nach oben zu kippen, hab ich das gleiche problem.

allein die "peversen" ruderkräfte vermitteln, dass hier (am verkehrten ende der stabilität) nicht intuitiv ausgeleitet werden kann.
hier braucht man ruderkraft-simulatoren, die die pitch-kräfte "normalisieren" um eine gefühlvolle steuerung zu erzeugen.

physikalische verdeutlichung der "stabilität":

versuche eine kugel in einer schale zu halten, die kugel ist im inneren der schale (statisch, bei bewegung/geschwindigkeit dynamisch) stabil, widerstand und auf-(/vor-)trieb ziehen in verschiedene richtungen, gleichen sich aus, bei ablenkung wirken auch die kräfte stabilisierend.

oder versuche die schale umzukehren, dass die kugel auf der konvexen seite oben drauf bleibt - jede ablenkung verursacht kräfte die nicht in die ausgangslage zurück-wirken.

wenn im flug der schwerpunkt vorne ist, die widerstandskräfte weiter hinten, dann "fliegt" der widerstandspunkt dem schwerpunkt einfach hinterher, jede auslenkung treibt ihn aufgrund erhöhtem widerstand wieder zurück. wenn der schwerpunkt jedoch hinter dem widerstandspunkt fliegen muss, ist jeder anfang einer drehung, der versuch durch luftreibung das flugzeug umzukehren.
dies umgehen die canards mit extra-kleinen vorderflügeln, um vorne nicht allzuviel wiederstand zu erzeugen - dadurch werden diese flügle aber auch nicht allzuhohe auf- und abtriebskräfte aufnehmen können, und sind von anfang an bei reduzierter effizienz. piaggio avanti löst das, durch installation von 3 reihen von auftriebsflächen, euroighter durch reduktion auf kurven-fliegerei, etc.

und unabhängig vom stall: die enten-flügel wirken immer in eine destabilisierende richtung, die ableitung dieser kräfte erwirken sogar eine falsche kräftesteigerung, durch welche wieder zurück-korrigiert werden muss (je mehr ich die falsche lage hab, desto mehr treibt mich der entenflügel noch weiter in die falsche lage) - das ist das wesentliche problem der entenflügler.

die lösungen und workarounds der einzelnen anbieter/herteller sind mannigfaltig, vom gesetzgeber aber oft nicht "intuitiv" genug für piloten => extra einweisung und t/r ganz wichtig
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