Schritt-für-Schritt-Berechnungen der Profilgeometrie für Luft- und Raumfahrtanwendungen

Genaue Berechnungen helfen, Auftrieb, Luftwiderstand und die aerodynamische Gesamtleistung zu optimieren. Dieser Artikel bietet eine schrittweise Anleitung zur Berechnung der wichtigsten Geometrieparameter von Tragflächen.

1. Definieren Sie die Form des Tragflächenprofils

Beginnen Sie mit der Auswahl der Art des Profils, z. B. symmetrisch oder gewölbt. Bestimmen Sie die Sehnenlänge (c), d. h. den geradlinigen Abstand von der Vorderkante zur Hinterkante, und legen Sie die maximale Dicke (t) als Prozentsatz der Sehne fest.

2. Berechnen Sie die Camber-Linie

Die Skelettlinie stellt die mittlere Kurve des Schaufelblatts dar. Bei einem symmetrischen Schaufelblatt handelt es sich um eine Gerade. Bei einem gewölbten Schaufelblatt kann sie anhand der maximalen Skelettlinie (m) und ihrer Lage entlang der Sehne (p) berechnet werden.

Gleichung der Kammlinie:

Für 0 ≤ x ≤ p·c:

y c = (m/p^2) * (2p·x - x^2)

Für p·c < x ≤ c:

y c = (m/(1 - p)^2) * ((1 - 2p) + 2p·x - x^2)

3. Bestimmung der Dickenverteilung

Die Dickenverteilung (t) definiert die oberen und unteren Oberflächen des Schaufelblatts. Sie wird typischerweise mit einer Standarddickenform modelliert:

t(x) = 5t * [0,2969√(x/c) - 0.1260*(x/c) - 0.3516*(x/c)^2 + 0.2843*(x/c)^3 - 0.1015*(x/c)^4]

4. Obere und untere Oberflächen erzeugen

Die obere Fläche (y u) und die untere Fläche (y l) werden berechnet, indem die Dicke von der Skelettlinie addiert und subtrahiert wird:

y u = y c + t(x)

y l = y c - t(x)

5. Finalisierung der Tragflächenkoordinaten

Zur Erzeugung der Koordinaten für die obere und untere Fläche werden Musterpunkte entlang des Akkords verwendet, die für die CAD-Modellierung und die aerodynamische Analyse unerlässlich sind.